DE19912890A1 - Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem mechanisch angetriebenen Lader - Google Patents

Abstract

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem mechanisch angetriebenen Lader, der über eine Kupplung zu- und abstellbar und in einer Ladeluftleitung angeordnet ist, wobei eine Umluftleitung mit Umluftsteller die Saug- und die Druckseite des Laders verbindet und sich eine Drosselklappe vor dem Lader oder stromabwärts in der Ladeluftleitung befindet. DOLLAR A Es 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.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern einer Brenn­ kraftmaschine mit einem mechanisch angetriebenen Lader nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Bei Brennkraftmaschinen werden mechanisch von dieser angetrie­ bene Lader in der Regel zur Steigerung des Vollastdrehmoments der Brennkraftmaschine eingesetzt. Um den Kraftstoffverbrauch im Teillastbereich der Brennkraftmaschine zu verbessern, wird der Lader über eine Kupplung nach Bedarf zu- und abgeschaltet. Somit kann bei abgeschaltetem Lader die Antriebsleistung des Laders eingespart werden. Wird der Lader über die Kupplung zu­ geschaltet, spürt der Fahrer insbesondere im oberen Teillastbe­ reich einen deutlichen Einschaltruck, der durch einen Einbruch des Drehmoments der Brennkraftmaschine infolge des Massenträg­ heitsmoments des Laders während seiner Beschleunigung hervorge­ rufen wird. Dieses Phänomen tritt vor allem bei Beschleunigun­ gen aus der Teillast heraus auf, und zwar nimmt der Ruck um so mehr zu, je größer die Last beim Zuschalten ist. Der geringste Ruck ergibt sich, wenn bei einem Beschleunigungsvorgang der La­ der direkt oberhalb des Leerlaufbereichs zugeschaltet wird. Da dieser Betriebsbereich der Brennkraftmaschine bis zum Zuschal­ ten des Laders sehr klein ist, schwindet der Verbrauchsvorteil.

Aus der DE 195 33 333 C2 ist ein Verfahren zum Steuern einer aufgeladenen Brennkraftmaschine bekannt, bei der ein Lader in einer Ladeluftleitung angeordnet ist und über eine Kupplung zu- und abgeschaltet werden kann. Eine Drosselklappe ist stromauf­ wärts oder stromabwärts vor dem Lader angeordnet. Eine Umluft­ leitung verbindet die Saug- und die Druckseite des Laders. Ein Umluftsteller steuert und regelt die Durchströmung der Umluft­ leitung. Er wird zusammen mit der Kupplung des Laders von einer Motorsteuerung in Abhängigkeit von Betriebszuständen und Be­ triebsparametern der Brennkraftmaschine angesteuert. Um ein Ein- und Ausschaltrucken zu vermeiden, ist die Kupplung während eines Tempomatbetriebs oberhalb einer vorzugsweise hysteresebe­ hafteten Geschwindigkeitsschwelle permanent geschlossen. Ferner ist für den Übergang von Schubabschaltung zum motorgetriebenen Fahrbetrieb vorgesehen, daß die Kupplung erst nach dem Wieder­ einsetzen der Verbrennung definiert aktiviert wird. Alternativ kann die Kupplung über eine stromgeregelte Endstufe angesteuert werden oder das Drehmoment der Brennkraftmaschine durch eine definierte Beeinflussung des Drosselklappenwinkels angehoben werden, so daß der Drehmomenteneinbruch ausgeglichen wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen Mitteln den Ruck beim Zuschalten des Laders im Teillastbereich zu redu­ zieren. Sie wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des An­ spruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nach der Erfindung kann die Abschaltung des Laders auf den ma­ ximal möglichen Bereich ausgedehnt werden. Dadurch erzielt man günstige Teillastverbräuche. Um den starken Einschaltruck in diesen Betriebsbereichen zu vermeiden, schließt der Umluftstel­ ler die Umluftleitung, wenn die Kupplung geöffnet ist. Somit saugt die Brennkraftmaschine die Ladeluft über den Lader an und die strömende Luft versetzt die Rotoren des Laders in eine Drehbewegung. Messungen haben ergeben, daß bei einem Rootsge­ bläse als Lader die Drehzahl des Laders annähernd die Drehzahl der Brennkraftmaschine erreicht. Da sich der Lader im Saugbe­ trieb ständig dreht, verringert sich der durch das Massenträg­ heitsmoment bedingte Ruck beim Einschalten der Kupplung des La­ ders. Die Drehzahl des Laders kann in vorteilhafter Weise bei geöffneter Kupplung beeinflußt werden, indem der Umluftsteller die Umluftleitung mehr oder weniger schließt.

In Kombination mit den vorgeschlagenen Maßnahmen kann es zweck­ mäßig sein, während des Zuschaltens der Kupplung das Drehmoment der Brennkraftmaschine zu erhöhen. Dies kann dadurch erfolgen, daß das Kraftstoffzumeßorgan, z. B. in Form einer Drosselklappe, der Brennkraftmaschine geöffnet wird. Ferner kann die Zündung und/oder die Nockenwelle der Brennkraftmaschine entsprechend verstellt und/oder von der Schaltbarkeit des Saugrohrs Gebrauch gemacht werden.

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe­ schreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche ent­ halten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im Leerlaufbereich mit einem abgeschalteten Lader,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine entsprechend Fig. 1 im Teillastbereich,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine im Vollastbereich mit einem abgeschalteten Lader,

Fig. 4 ein Kennfeld des Drehmoments der Brennkraftmaschine über ihrer Drehzahl und

Fig. 5 eine Kennlinie des Drehmomentenverlaufs der Brennkraft­ maschine über der Zeit während einer Zuschaltung des La­ ders.

Eine Brennkraftmaschine 1 treibt direkt oder unter Zwischen­ schaltung eines nicht näher dargestellten Riemen- oder Ketten­ triebs sowie über eine Kupplung 3 einen Lader 2 mechanisch an. Der Lader 2 liegt in Strömungsrichtung vor einer Drosselklappe 5 in einer Ladeluftleitung 4 und saugt über einen nicht darge­ stellten Dämpferfilter Luft an. Eine Variante besteht darin, daß die Drosselklappe 5 auch vor dem Lader angebracht sein kann. Eine Umluftleitung 6 verbindet die Saug- und die Druck­ seite des Laders 2, in ihr ist ein Umluftsteller 7 angeordnet. Auf der anderen Seite der Brennkraftmaschine 1 ist eine Auspuff­ anlage 8 vorgesehen.

Die Kupplung 3, der Umluftsteller 7 und die Drosselklappe 5 werden von einer nicht dargestellten Motorelektronik in Abhän­ gigkeit von Betriebszuständen und/oder Betriebsparametern ange­ steuert. In Fig. 4 sind in einem Kennfeld, das das Drehmoment M der Brennkraftmaschine 1 über ihrer Drehzahl n darstellt, eini­ ge Betriebszustände dargestellt. In einem Bereich 12, der den Leerlaufbereich und einen kleinen angrenzenden Teillastbereich mit einer sehr kleinen Last charakterisiert, ist der Lader 2 abgeschaltet, indem die Kupplung 3 geöffnet ist (Fig. 1). Der Umluftsteller 7 ist ebenfalls geöffnet, so daß die Brennkraft­ maschine 1 über die Umluftleitung 6 Luft ansaugen kann. Der La­ der 2 steht still. Ein weiterer Bereich 11 charakterisiert einen Teillastbereich mit einer höheren Last der Brennkraftma­ schine 1, indem die Kupplung 3 geöffnet ist, während der Um­ luftsteller 7 weitgehend oder ganz geschlossen ist. Dadurch saugt die Brennkraftmaschine 1 über die Ladeluftleitung 4 Luft durch den Lader 2. Die Luftströmung versetzt den mechanisch ab­ gekoppelten Lader 2 in Rotation (Fig. 2).

Außerhalb des Bereichs 11 ist die Kupplung 3 geschlossen und somit der Lader 2 zugeschaltet. Der Umluftsteller 7 ist weitge­ hend geschlossen und dient zur Ladedruckregelung entsprechend den Drehmomentanforderungen der Brennkraftmaschine 1. Das Kenn­ feld außerhalb des Bereichs 11 ist charakterisiert durch die Vollast der Brennkraftmaschine 1, wobei mit 9 eine Vollastkenn­ linie der Brennkraftmaschine mit zugeschaltetem Lader 2 und mit 10 eine Vollastkennlinie ohne Lader gekennzeichnet sind.

In einem Diagramm nach Fig. 5 ist das Drehmoment M der Brenn­ kraftmaschine 1 über der Zeit t aufgetragen. Zum Zeitpunkt 15 wird der Lader 2 zugeschaltet. Aufgrund des Massenträgheitsmo­ ments verringert sich das Drehmoment M der Brennkraftmaschine 1 und es kommt zu einem Einbruch 14. Mit den erfindungsgemäßen Maßnahmen wird der Einbruch 14 verringert oder gänzlich vermie­ den und die Kennlinie 13 verläuft nach dem Zeitpunkt 15 ent­ sprechend der gestrichelten Linie 16.

Claims (7)

1. Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine mit einem me­ chanisch angetriebenen Lader, der über eine Kupplung zu- und abschaltbar und in einer Ladeluftleitung angeordnet ist, wobei eine Umluftleitung mit Umluftsteller die Saug- und die Druck­ seite des Laders verbindet und sich eine Drosselklappe vor dem Lader oder stromabwärts in der Ladeluftleitung befindet, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Motorsteuerung die Kupplung (3) und/oder den Umluftsteller (7) mit vorgebbaren Werten für einen Öffnungsgrad und/oder einen Schaltzustand der Kupplung (3) an­ steuert und in einem vorgegebenen Teillastbereich (11) der Brennkraftmaschine (1) der Umluftsteller (7) die Umluftleitung (6) schließt, wenn die Kupplung (3) geöffnet ist.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Laders (2) bei geöffneter Kupplung (3) durch den Umluftsteller (7) gesteuert und/oder geregelt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während des Zuschaltens der Kupplung (3) das Drehmoment der Brennkraftmaschine (1) erhöht wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drosselklappe (5) der Brennkraftmaschine (1) geöffnet wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Zündung der Brennkraftmaschine (1) ver­ stellt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle der Brennkraftmaschine (1) verstellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß von der Schaltbarkeit des Saugrohrs Ge­ brauch gemacht wird.