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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein Brennkraftmaschinen mit
Aufladung und hierzu vorgesehene Luftverdichter. Insbesondere bezieht
sich die Erfindung auf Brennkraftmaschinen mit variablem Hubraum
und bei diesen eingesetzten Luftverdichtern für einen Arbeitsbereich mit
einem weiten Spektrum unterschiedlicher Luftstromwerte. Insbesondere bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf einen Luftverdichter gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1, Brennkraftmaschinen gemäß den Oberbegriffen der Patentansprüche 5 bzw.
7 sowie ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 16.
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Bei
herkömmlichen
Brennkraftmaschinen mit Aufladung, wie beispielsweise Lademotoren
oder Motoren mit Turbolader ist der Einsatz eines Luftverdichters
bekannt, mittels dessen Luft unter Druck in den Lufteinlass des
Motors einströmt.
Eine Erhöhung der
Pressdichte im Einlass bewirkt, dass von der Brennkraftmaschine
größere Mengen
von Luft und Kraftstoff angesaugt werden, was eine Erhöhung der Ausgangsleistung
zur Folge hat. Bekannte derartige Verdichter sind beispielsweise
als Zentrifugalverdichter mit folgenden Bestandteilen ausgebildet:
einem um eine axiale Welle drehbaren Laufrad zur Bewirkung eines
zwangsweisen Eintritts von Luft längs der Achse nach außen in Richtung
des äußeren Umfangsbereiches
des Verdichters, einem längs
eines Teils des Umfangsbereiches angeordneten Auslass und einem
Diffusor zur Umwandlung der kinetischen Energie der gegen den Umfangsbereich
zwangsweise gedrückten
Luft in Druckluft dann, wenn die Luft aus dem Auslass austritt.
Der Begriff Diffusor ist ein im Bereich der Zentrifugalverdichter üblicher
Fachbegriff. In den Diffusor mit hoher Geschwindigkeit eintretende
Luft wird in diesem verlangsamt, was einen Druckanstieg zur Folge
hat. Ein Diffusor enthält
typischerweise zwecks Erzielung einer wirksamen Energieumwandlung
Statorschaufeln (auch als Leitschaufeln bezeichnet). Alternativ
besteht auch die Möglichkeit,
einen Diffusor ohne Schaufeln bzw. schaufellos auszubilden.
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Im
Stande der Technik ist es weiterhin bekannt, dass der Arbeitsbereich
eines Luftverdichters bei hohen Luftflussraten durch Drosselvorgänge und bei
geringen Luftflussraten durch das Auftreten instabiler Betriebszustände begrenzt
ist. Instabile Betriebszustände
sollten vermieden werden. In dem stabilen Betriebsbereich eines
Betriebskennfeldes eines Verdichters hat eine Drosselung des Auslassflusses
einen Druckanstieg zur Folge, durch die der Drosselung entgegengewirkt
wird. In dem instabilen Bereich des Betätigungskennfeldes hat jedoch
eine weitere Drosselung zur Folge, dass der Druck des Verdichters
abfällt.
Ein höherer
Luftdruck in der Abgabeleitung führt
zu einem sprunghaften Verhalten bzw. durchgehend instabilen Betriebszuständen in dem
Verdichter. Auf eine solche Druckentlastung reagiert der Verdichter
jedoch mit einem erneuten Druckaufbau, was einen vorwärts gerichteten
Fluss zur Folge hat. Solche ständigen
Flussumkehrungen führen
zu einem instabilen Betriebszustand. Typischerweise erfolgt eine
Anpassung der Anforderungen der Brennkraftmaschine an den Verdichter
dahingehend, dass Drosselwirkungen und instabile Betriebszustände vermieden
werden. Dies erweist sich jedoch insbesondere bei solchen Benzinmotoren,
die typischerweise dann gedrosselt werden, wenn das Verhältnis zwischen
den höchsten
und niedrigsten Luftflussraten groß ist, als problematisch.
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Bekannt
ist auch eine Bauart von Brennkraftmaschinen als Motor mit variablem
Hubraum (VDE), bei denen während
niedriger Leistungsabgabe ein Teil der Zylinder deaktiviert ist.
Für einen
Betrieb derartiger Motoren mit variablem Hubraum mit Aufladung ist
vorgeschlagen worden, zwei oder mehrere gesondert mit den aktiven
oder inaktiven Zylindern gekoppelte Luftverdichter einzusetzen.
Bei einer derartigen Anordnung wird der mit jeweils inaktiven Zylindern
gekoppelte Verdichter deaktiviert. Diese Bauart ist jedoch kostenaufwändig und
sehr komplex.
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Aus
der
US 53 10 309 A ist
ein Zentrifugalverdichter bekannt, der dazu vorgesehen ist, instabile
Betriebszustände
bei geringen Luftflussraten zu vermeiden. Bei diesem Verdichter
sind Statorschaufeln in dem Diffusor vorgesehen. Die Statorschaufeln weisen
in Abwärtsstromrichtung
geneigte Leitkanten auf und erstrecken sich von einer Seitenplatte
zu einer Kernplatte. In Positionen innerhalb der Statorschaufeln
sind Hilfsschaufeln vorgesehen. Die Hilfsschaufeln bewirken, dass
die Grenze eines instabilen Betriebes auf geringere Luftflüsse verlagert
wird. Mittels dieser Schaufeln kann jedoch die Grenze für den instabilen
Betrieb nicht so verschoben werden, wie es bei einer großen Verringerung
des Luftflusses erforderlich ist, beispielsweise dann, wenn der
Verdichter zum Aufladen eines Motors mit variablem Hubraum eingesetzt
wird, bei dem dann, wenn einige Zylinder deaktiviert werden, eine
drastische Reduzierung des Luftflusses erfolgt. Ein weiterer Nachteil
dieser bekannten Ausführungsform
besteht darin, dass zusätzliche
Produktionsschritte erforderlich sind um einen Verdichter mit Hilfsschaufeln
zu versehen.
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Die
US 3 759 627 A offenbart
einen Luftverdichter mit einem Laufrad, das an einer drehbaren Welle
in einem Gehäuse
angeordnet ist. Von dem Luftrad radial nach außen gedrückte Luft wird zunächst durch
flache, leitschaufellose Kanäle
gefördert
und gelangt dann in verschiedene konische Diffusoren, die in unterschiedliche
Richtungen vom Verdichtergehäuse
abstehen. Die gesamte aus dem Verdichter austretende Luft wird schließlich in
einem Außengehäuse gesammelt
und in einer Richtung zu einem Kahler weitergeleitet.
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Des
Weiteren ist aus der
DE
610 726 C eine Kreiselpumpe mit mehreren Auslässen bekannt,
an denen Flüssigkeit
mit unterschiedlichen Fördermengen
und Drucken zur Verfügung
gestellt werden soll. Das Laufrad der Kreiselpumpe ist dabei in
verschiedene Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers eingeteilt,
wobei diese Abschnitte durch eine senkrecht zur Drehachse des Laufrades
stehende Trennwand des Gehäuses
voneinander separiert werden und den verschiedenen Auslässen der
Pumpe zugeordnet sind.
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Aus
der
US 5 310 309 A ist
ein Verdichter mit einem einzigen Auslass bekannt, wobei im Diffusor des
Verdichters Leitschaufeln angeordnet sind.
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Die
DE 198 58 771 C2 offenbart
eine Brennkraftmaschine mit zwei Gruppen von Zylindern, die jeweils
separat von einem Abgasturbolader Versorgt werden, wobei die Trennung
der Ladeluft nach dem Auslass des Turboladers erfolgt.
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Aus
der
US 3 953 147 A ist
ein gattungsgemäßer Verdichter
bekannt, bei dem zur Trennung eines Paars von Diffusoren eine Trennwand
vorgesehen ist, mittels derer eine Aufteilung eines durch einen
Lufteinlass eintretenden Luftstroms auf die Diffusoren erfolgt.
Der bekannte Luftverdichter ist jedoch nicht für die Verwendung in Turboladern
von Verbrennungsmotoren – erst
recht nicht von Verbrennungsmotoren mit variablem Zylindervolumen
bzw. deaktivierbaren Zylindergruppen – konzipiert.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen stabilen Betrieb eines
Verdichters in einem möglichst
großen
Motorparameterbereich mit konstruktiv bzw. steuerungstechnisch möglichst
geringem Aufwand zu erzielen.
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Zur
Lösung
der vorgenannten Aufgabe werden ein Verdichter bzw. einen entsprechenden
Verdichter aufweisende Brennkraftmaschinen mit den Merkmalen der
unabhängigen
Patentansprüche
1, 5 und 7 bzw. ein Verfahren mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches
16 vorgeschlagen.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Bei
einem erfindungsgemäßer Verdichter bzw.
einer entsprechend ausgebildeten Brennkraftmaschine weist jede der
Laufradschaufeln einen sich radial nach innen gerichtet erstreckenden
Schlitz auf. Die Trennwand zwischen jedem Paar von Diffusoren erstreckt
sich wenigstens teilweise in radialer Richtung in die Schlitze der
Laufradschaufeln.
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Der
Verdichter weist ein Verdichtergehäuse mit einem Lufteinlass und
einer Mehrzahl von Luftauslässen
auf, die dahingehend ausgebildet sind, dass ihnen Luft von dem Lufteinlass
her zugeführt wird.
Innerhalb des Verdichtergehäuses
ist eine drehbare Welle mit einer Mehrzahl damit in Verbindung stehender
Laufradschaufeln vorgesehen. Weiterhin ist eine Mehrzahl von Diffusoren
vorgesehen, von denen jeweils einer mit einem der Luftauslässe in Verbindung
steht.
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Ein
derartig ausgestalteter Verdichter weist ein einheitliches Gehäuse mit
einer Mehrzahl von Luftauslässen
auf.
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Bei
einem derartigen Verdichter kann weiterhin der aus einem der Luftauslässe kommende
Luftfluss relativ zu dem aus den anderen Auslässen bzw. dem anderen Auslass
kommenden Luftflüssen
bzw. Luftfluss verändert
werden. Entsprechend einem Ausführungsbeispiel
kann der Luftfluss aus einem Auslass abgestoppt werden, so dass
nur noch ein Luftfluss durch die anderen Auslässe erfolgt. Wenn der Verdichter
zwei Luftauslässe
aufweist, verdoppelt sich in etwa die Strömungsgeschwindigkeit der aus den
nicht verschlossenen Auslässen
und dem jeweils zugeordneten Diffusor strömenden Luft infolge der Querschnittsverringerung,
und zwar im Vergleich dazu, dass ein Auslass vorgesehen ist. Dies
hat zur Folge, dass eine geringere Wahrscheinlichkeit besteht, dass
der Betriebszustand des Verdichters instabil wird.
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Vorteilhaft
bei der Erfindung ist, dass die Grenze für einen Eintritt eines instabilen
Betriebszustandes bei einem zwei Luftauslässe aufweisenden Verdichter
in Richtung auf einen niedrigeren Luftfluss verschoben wird. Dies
erweist sich bei den nachfolgend beispielhaft aufgelisteten Betriebsbedingungen des
Motors nützlich:
wenn die Motordrehzahl bei geschlossenem Drosselventil niedrig ist
oder auch dann, wenn ein Betrieb eines Motors mit variablem Hubraum
dann erfolgt, wenn einige der Zylinder deaktiviert sind.
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Ein
weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Verdichtereinheit
im Ergebnis eine Mehrzahl von Verdichtern in einem Gehäuse aufweist.
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Gemäß einer
Ausführungsform
kann weiterhin vorgesehen sein, dass ein Separator mit den Laufradschaufeln
gekoppelt ist.
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Gemäß einem
weiteren Ausführungsbeispiel der
Erfindung kann vorgesehen sein, dass die Trennwand im Hinblick auf
eine Drehachse der Welle im wesentlichen senkrecht positioniert
ist.
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Weiterhin
kann ein Motor mit variablem Hubraum vorgesehen sein. Der Motor
weist eine Mehrzahl von Gruppen von Verbrennungszylindern auf. Ein
weiterhin vorgesehener Verdichter weist auf: eine drehbare Welle;
ein Verdichtergehäuse,
durch welches ein Lufteinlass und eine Mehrzahl von Luftauslässen umschlossen
wird; eine innerhalb des Gehäuses
drehbar angeordnete Welle; eine Mehrzahl von mit der drehbaren Welle
in Verbindung stehenden und innerhalb des Gehäuses angeordneten Laufradschaufeln
sowie eine Mehrzahl von in dem Gehäuse über den Umfang verteilt angeordneten
Diffusoren, wobei jeder der Diffusoren in Verbindung mit einem entsprechenden
Luftauslass der besagten Mehrzahl von Luftauslässen und weiterhin in Verbindung
mit einem entsprechenden Zylinder der Gruppe von Verbrennungszylindern
steht. Wenn wenigstens eine Gruppe der Verbrennungszylinder deaktiviert
wird, hat dies zur Folge, dass der Fluss in den Diffusoren, die
den deaktivierten Verbrennungszylindern zugeordnet sind, im wesentlichen
gestoppt wird.
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Zwischen
den beiden Luft-Diffusoren ist eine Trennwand oder Scheidewand angeordnet.
Durch die Trennwand wird der Luftfluss so aufgeteilt, dass die Luft
bei Austritt aus den Laufradschaufeln aufgeteilt wird. Bei niedrigen
Luftflüssen
tritt eine Verbesserung der Effizienz des Verdichters dann auf,
wenn einer der Auslässe
geschlossen ist. In einem der Diffusoren ist der Luftdurchflussquerschnitt
kleiner, so dass die Geschwindigkeit der strömenden Luft einen Wert aufweist,
bei dem der Diffusor nicht innerhalb des Grenzwertes für einen
instabilen Betrieb liegt.
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Jede
der Laufradschaufeln weist einen sich radial nach innen erstreckenden
Schlitz auf. Die Trennwand des Verdichtergehäuses zwischen den Diffusoren
derartiger Luftauslässe
erstreckt sich radial in die Schlitze der Laufradschaufeln, so dass
auf diese Weise zwei Unterverdichter gebildet werden. Der Fluss
wird somit im wesentlichen innerhalb des Laufradbereiches aufgeteilt.
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Entsprechend
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung weist das Verdichterrad einen mit den Laufradschaufeln
in Verbindung stehenden Separator auf. Mittels des Separators wird
der Luftfluss nahe der Verdichterwelle zum Zwecke einer Verschiebung
des Grenzwertes für
instabile Betriebszustände
auf geringere Luftflüsse
aufgeteilt. Bei dieser Ausführungsform
wird durch den Separator bewirkt, dass der Fluss im Zuströmbereich
der Laufradschaufeln aufgeteilt wird.
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Sowohl
die bereits beschriebenen Vorteile als auch weitere Vorteile und
Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der
Zeichnungen. Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch ein Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verdichters mit über den
Umfang verteilt angeordneten Diffusoren;
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2 eine
Ansicht des Verdichters gemäß 1 in
axialer Richtung gesehen;
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3 einen
teilweisen Längsschnitt
durch eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Verdichters
mit einem Separator;
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4 einen
teilweisen Längsschnitt
durch ein weiteres Ausführungsbeispiel
des erfindungsgemäßen Verdichters
mit einer einen vorstehenden Bereich aufweisenden Trennwand;
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5 eine
Ansicht eines erfindungsgemäßen Verdichters
mit über
den Umfang verteilt angeordneten Diffusoren in Achsrichtung gesehen;
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6 einen
Längsschnitt
durch den Verdichter gemäß 5,
und
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7 eine
schematische Darstellung der Verbindung eines Motors mit variablem
Hubraum und eines zwei separate Auslässe aufweisenden Verdichters
entsprechend einem Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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1 zeigt
einen Querschnitt durch einen Verdichter 1. Ein eine Welle 2 und
ein Laufradschaufeln 4 aufweisendes Verdichterrad 3 sind
fest miteinander verbunden. Die Elemente 2, 3 und 4 sind
in einem Verdichtergehäuse 5 angeordnet.
Der Antrieb der Welle kann auf beliebige Weise erfolgen, vorzugsweise
durch die Turbine eines (nicht dargestellten) Turboladers. In dem
Verdichtergehäuse 5 sind ein
erster Diffusor 6 und ein zweiter Diffusor 7 gebildet.
Beide Diffusoren sind durch eine Trennwand 8 voneinander
getrennt. Sowohl der Diffusor 6 als auch der Diffusor 7 weisen
eine Mehrzahl von Statorschaufeln 9 auf. Durch einen Lufteinlass 10 wird
ein Ansaugluftstrom 11 in das Verdichtergehäuse 5 eingezogen
und durch die Laufradschaufeln 4 des sich drehenden Verdichterrades 3 beschleunigt.
Wenn der Laufrad-Luftstrom 12 die Laufradschaufeln 4 verlässt, wird
er in zwei Luftströme
geteilt, und zwar strömt
ein erster Luftstrom 13 in den ersten Diffusor 6 und
ein zweiter Luftstrom 14 in den zweiten Diffusor 7.
Obgleich in 1 die Trennwand 8 in
einer Mittelstellung mit gleicher Breite der Diffusoren 6 und 7 im Bereich
der Statorschaufeln 9 dargestellt ist, kann es auch so
sein, dass die Trennwand 8 außermittig angeordnet ist, derart,
dass die Weite eines der beiden Diffusoren größer ist als diejenige des anderen.
Dies kann der Gegebenheit Rechnung tragen, dass beispielsweise der
Verdichter für
unter schiedliche Maximalluftströme
durch den ersten Diffusor 6 und den zweiten Diffusor 7 ausgebildet
ist.
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2 zeigt
eine schematische Ansicht des Verdichters 1 in Achsrichtung
der Verdichterwelle 2. Das Verdichterrad 3 mit
den Leitradschaufeln 4 ist mittig in dem Verdichtergehäuse 5 angeordnet
und über
den Umfang verteilt von den Statorschaufeln 9 in dem ersten
Diffusor 6 und dem zweiten Diffusor 7 umgeben.
Der erste Diffusor 6 steht mit einem ersten Auslass 15 in
Verbindung, durch den der erste Luftstrom bei 13 austritt.
Der zweite Diffusor 7 steht mit einem zweiten Auslass 16 in
Verbindung, durch den der zweite Luftstrom bei 14 austritt.
Aus 2 ist ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung
ersichtlich, und zwar sind die Auslässe an unterschiedlichen Umfangspositionen
des Verdichtergehäuses 5 vorgesehen.
Beide Auslässe
können
an jeder beliebigen Umfangsposition vorgesehen sein, derart, dass
beispielsweise ein leichter Zugang, eine einfache Anschlussmöglichkeit
für weitere
Leitungen, Rohre und Lufteinlassöffnungen
und eine optimale Gestaltung der Bauteilgruppe des Verdichters 1 möglich ist.
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Wenn
infolge einer Deaktivierung einiger Zylinder eines Motors mit variablem
Hubraum (VDE) oder eines Betriebszustandes des Motors mit geringer
Strömung
nur ein geringer Luftfluß erforderlich ist,
wird die zweite Austrittsöffnung 16 geschlossen, wie
detaillierter unter Bezugnahme auf 7 beschrieben
werden wird. Hier reicht zunächst
der Hinweis, dass in Schließstellung
der gesamte Ansaugluftstrom 11 durch den ersten Diffusor 6 strömt, während durch
den zweiten Diffuser 7 nahezu keine Luft strömt. Somit
entspricht der erste Luftstrom 13 in dem ersten Diffusor 6 nahezu
dem Ansaugluftstrom 11 und ist somit sehr viel größer als
er wäre,
wenn die zweite Austrittsöffnung 16 nicht
geschlossen wäre. Durch den
größeren Luftstrom
durch den Diffusor 6 wird ein instabiler Betriebszustand
bei niedrigeren Ansaugluftströmungen
vermieden, mit der Folge, dass der Grenzwert für einen instabilen Betriebszustand
des Verdichters auf niedrigere Grenzwerte Verlagert wird.
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3 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Verdichters 1 mit einem die Laufradschaufeln 4 durchdringenden
Separator 18. Das Verdichterrad 3, der Separator 18 und
die Laufradschaufeln 4 sind vorzugsweise einstückig ausgebildet,
beispielsweise aus Metallguss, Mittels des Separators 18 werden auf
dem Verdichterrad 3 ein erster Luftkanal 19 und ein
zweiter Luftkanal 20 gebildet. Dies hat zur Folge, dass
der Ansaugluftstrom 11 an der Innenkante 21 des
Separators 18 in einen ersten Luftstrom 22 und einen
zweiten Luftstrom 23 aufgeteilt wird. An seiner Aussenkante 24 korrespondiert
der Separator 18 mit der Innenkante 25 der Trennwand 8,
so dass der erste Luftstrom 22 und der zweite Luftstrom 23 jeweils gesondert
in den entsprechenden ersten Diffusor 6 und den zweiten
Diffusor 7 strömen.
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4 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel des
Verdichters 1 mit einer sich radial nach innen erstreckenden
Trennwand 26 und Laufradschaufeln 27, die jeweils
einen Schlitz 28 aufweisen. Ein vorspringender Bereich 29 der
Trennwand 26 greift in die Schlitze 28 der Laufradschaufeln 27 ein.
In ähnlicher
Weise wie bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß 3 wird
der Ansaugluftstrom 11 an der Innenkante 32 des
vorspringenden Bereichs 29 der Trennwand in einen ersten
Luftstrom 30 und einen zweiten Luftstrom 31 aufgeteilt.
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Wie
aus den 5 und 6 ersichtlich, weist
ein Verdichter 33 in einem Verdichtergehäuse 34 ein
Verdichterrad 3 mit Laufradschaufeln 4 auf. In dem
Verdichtergehäuse 34 sind
je weils im gleichen Umfangsabstand ein erster Diffusor 35 und
ein zweiter Diffusor 36 vorgesehen. Der annähernde Bereich eines
jeden Diffusors ist in 5 jeweils unterschiedlich strukturiert
dargestellt. Das Verdichterrad 3 ist über den Umfang verteilt von
Statorschaufeln 38 umgeben, welche in dem ersten Diffusor 35 und
dem zweiten Diffusor 36 angeordnet sind. Der erste Diffusor 35 steht
mit einem ersten Auslass 39 in Verbindung, durch welchen
der erste Luftstrom 40 austritt. Der zweite Diffusor 36 steht
mit einem zweiten Auslass 41 in Verbindung, durch den der
zweite Luftstrom austritt. Vorzugsweise sind die Auslässe 39 und 41 – bezogen
auf die Achse des Verdichters 33 – einander gegenüberliegend
angeordnet. Die Diffusoren 35 und 36 erstrecken
sich somit jeweils näherungsweise über die
Hälfte
des Umfanges. Das Bereichsverhältnis
kann jedoch in Abhängigkeit
von dem gewünschten
Maximalluftstrom durch jeden Diffusor variieren.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung der Kopplung eines Motors mit variablem
Hubraum (VDE) mit einem erfindungsgemäßen Verdichter. Ein Motor 43 weist
eine erste Gruppe von Zylindern 44 und eine zweite Gruppe
von Zylindern 45 auf, von denen die zweite Gruppe von Zylindern 45 deaktivierbar ist.
Ein Turboverdichter 46 weist eine Turbine 47 und einen
von dieser angetriebenen Verdichter 48 auf. Der Verdichter 48 weist
einen ersten Auslass 49 auf, der über eine Fluidleitung 52 (hier
Luftleitung) mit der zweiten Gruppe von Zylindern 45 verbunden
ist. In der ersten Fluidleitung 50 ist ein Ventil 53 und
in der zweiten Fluidleitung 52 ein Ventil 54 angeordnet.
Beide Ventile 53 und 54 sind dazu geeignet, den
Luftstrom durch die entsprechenden Fluidleitungen gesondert zu steuern.
Abgase aus den Zylindern 44 und 45 werden über die
Turbine 47 des Turboverdichters 46 einem Abgaskrümmer 55 zugeführt.
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Wenn
die zweite Gruppe von Zylindern 45 deaktiviert ist, wird
der Luftstrom in der zweiten Fluidleitung 52 automatisch
unterbrochen, so dass der gesamte Luftstrom in dem Verdichter 48 durch
den ersten Auslass 49 und durch die erste Fluidleitung 52 der
ersten Gruppe von Zylindern 44 zuströmt. Die den ersten und zweiten
Fluidleitungen 51 und 52 zugeleiteten Luftströme werden
mittels der Steuerventile 53 und 54 derart gesteuert,
dass ein sanfter Übergang
der Luftströme
erfolgt, wenn die zweite Gruppe von Zylindern 45 aktiviert
und deaktiviert wird. Gemäß der Darstellung
in 7 sind die Ventile 53 und 54 gesondert
von dem Motor 43 angeordnet. Alternativ kann auch vorgesehen
sein, dass die Ventile 53 und 54 als Einlass-
und/oder Auslassventile des Motors 43 ausgebildet sind.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
gemäß 7 ist
der Motor 43 als Vierzylindermotor ausgebildet, wobei beispielsweise
zwei der Zylinder deaktivierbar sind. Die vorliegende Erfindung
kann aber für
jegliche Art von Motoren mit variablem Hubraum eingesetzt werden,
d.h., für
Mehrzylindermotoren, bei denen eine beliebige Anzahl der Zylinder
deaktivierbar ist. Darüber
hinaus ist die vorliegende Erfindung generell bei Brennkraftmaschinen
einsetzbar, einschließlich solcher
Brennkraftmaschinen ohne variablem Hubraum, bei denen die Rate des
Luftflusses über
den Arbeitsbereich des Motors größer ist,
als unter Berücksichtigung
der Grenzen instabiler Betriebszustände und der Drosselwirkungen
eines konventionellen Verdichters zur Verfügung gestellt werden kann.
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Es
wird somit ein Verfahren und eine Vorrichtung für eine Leerlaufdrehzahlregelung
beschrieben, welches bzw. welche mittels einer Koordinierung der Steuerung
von zwei Betätigungseinrichtungen,
nämlich
einer Langsam-Betätigungsein richtung
und einer Schnell-Betätigungseinrichtung,
arbeiten. Die Langsam-Betätigungseinrichtung
ist vorzugsweise als Drosselventil ausgebildet, und die Schnell-Betätigungseinrichtung
wird vorzugsweise durch ein Zündsystem
zur Beeinflussung der Zündzeitpunkteinstellung
gebildet. Die Langsam-Betätigungseinrichtung wird
in Abhängigkeit
von dem an den Leerlauf gestellten Anforderungen und der gewünschten
Leerlaufdrehzahl gesteuert. Demgegenüber wird die Schnell-Betätigungseinrichtung
in Abhängigkeit
von der angeforderten Leerlaufdrehzahl und der aktuellen Leerlaufdrehzahl
gesteuert Die Steuerung der beiden Betätigungseinrichtungen erfolgt
zusätzlich auf
der Basis einer gewünschten
Leistungsreserve und einer aktuellen Leistungsreserve. Die Leistungsreserve
bezieht sich auf das Verhältnis
zwischen der von dem Motor erzeugten Leistung und derjenigen Leistung,
welche von dem Motor erbracht würde, wenn
die Schnell-Betätigungseinrichtung
ihre optimale Stellung einnehmen würde.
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Vorstehend
wurde ein Verdichter mit zwei Luftauslässen beschrieben. Es versteht
sich, dass im Rahmen der vorliegenden Erfindung der Verdichter zusätzliche,
jeweils mit einem Diffusor versehene Auslässe aufweisen kann. Bei derartigen
Ausführungsformen
kann bzw. können
einer der Luftauslässe
oder mehrere Luftauslässe
geschlossen werden. Hierbei wird in vorteilhafter Weise ein instabiler
Betrieb dadurch vermieden, dass der Verdichter genauer an einen
größeren Luftstrombereich
angepasst werden kann. Dies ist vorzugsweise dann vorteilhaft, wenn
ein Motor mit variablem Hubraum eine Mehrzahl von Zylindergruppen
aufweist, von denen mehr als einer zu unterschiedlichen Zeiten deaktiviert
werden kann.