DE19951096A1 - Motorregelsystem für einen mittels Abgasturbolader aufgeladenen Dieselmotor - Google Patents

Motorregelsystem für einen mittels Abgasturbolader aufgeladenen Dieselmotor

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Motorregelsystem für einen mittels Abgasturbolader aufgeladenen Dieselmotor, das in Abhängigkeit von Kennfeldern den Betrieb des Dieselmotors regelt und einen Wechsel zwischen zwei Betriebsarten des Dieselmotors ermöglicht, mit einem Rechner, der in Abhängigkeit von vorbestimmten Umschaltkriterien ein Umschalten auf die eine oder auf die andere Betriebsart des Dieselmotors bewirkt, mit einer mit dem Rechner kommunizierenden Sensorik, die für Umschaltkriterien notwendige Parameter überwacht, und mit einem mit dem Rechner kommunizierenden Speicher, in dem für die eine Betriebsart und für die andere Betriebsart separate Kennfelder für den Betrieb des Dieselmotors gespeichert sind. DOLLAR A Um das Turboloch bei einem derartigen Dieselmotor zu reduzieren, wird vorgeschlagen, die eine Betriebsart durch einen Normalbetrieb und die andere Betriebsart durch einen zur Leistungssteigerung des Abgasturboladers dienenden Sonderbetrieb zu realisieren, bei dem die Abgastemperatur und/oder der Abgasdruck stromauf des Abgasturboladers relativ zum Normalbetrieb erhöht sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorregelsystem für einen mittels Abgasturbolader aufgeladenen Dieselmotor mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.
Aus der DE 197 50 226 C1 ist ein Motorregelsystem dieser Art bekannt, das in Abhängigkeit von Kennfeldern den Betrieb des Dieselmotors regelt und einen Wechsel zwischen einem Magerbetrieb und einem Fettbetrieb des Dieselmotors ermöglicht. Das Motorregelsystem ist zu diesem Zweck mit einem Rechner ausgestattet, der in Abhängigkeit von vorbestimmten Umschaltkriterien ein Umschalten auf den Magerbetrieb oder auf den Fettbetrieb des Dieselmotors bewirkt. Der Rechner kommuniziert mit einer Sensorik, die Parameter überwacht, die zur Ermittlung der Umschaltkriterien notwendig sind. Außerdem verfügt das bekannte Motorregelsystem über einen mit dem Rechner kommunizierenden Speicher, in dem für den Magerbetrieb und für den Fettbetrieb separate Kennfelder für den Betrieb des Dieselmotors gespeichert sind.
Zur Leistungssteigerung eines Dieselmotors werden regelmäßig Abgasturbolader verwendet, mit denen die der Verbrennung zugeführte Luft auf ein erhöhtes Druckniveau aufgeladen wird. Die dazu erforderliche Antriebsenergie wird dem Abgasstrom des Dieselmotors entnommen. Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen besteht regelmäßig das als "Turboloch" bezeichnete Problem, wonach in einem Bereich kleiner Drehzahlen der Abgasturbolader nicht die gewünschte Aufladung erzeugen kann. Insbesondere das Anfahrverhalten eines Fahrzeuges, das mit einem aufgeladenen Motor ausgestattet ist, fällt daher regelmäßig träge aus.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, ein Motorregelsystem der eingangs genannten Art dahingehend auszugestalten, daß sich das Ansprechverhalten des Abgasturboladers des mit dem Motorregelsystem ausgestatteten Dieselmotors verbessert.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch ein Motorregelsystem mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, für diejenigen Motorbetriebsphasen, in denen ein rasches Ansprechen des Abgasturboladers erwünscht ist, durch das Motorregelsystem einen Sonderbetrieb für den Dieselmotor zu realisieren, durch den im Abgasstrom stromauf des Abgasturboladers die Enthalpie kurzfristig erhöht werden kann. Durch die erhöhte Abgasenthalpie kann mehr Leistung an eine Turbine des Abgasturboladers übertragen werden, mit der Folge, daß ein mit der Turbine mechanisch gekoppelter Verdichter des Abgasturboladers eine entsprechend erhöhte Ladeleistung abgibt. Die Abgasenthalpie und somit die durch die Turbine des Abgasturboladers aus dem Abgasstrom entnehmbare Leistung wird im wesentlichen durch den Abgasdruck und die Abgastemperatur definiert, derart, daß eine Erhöhung der Abgastemperatur und/oder des Abgasdruckes eine Leistungssteigerung des Abgasturboladers zur Folge hat.
Durch das erfindungsgemäße Motorregelsystem wird der Aufbau des Ladedrucks zur Überwindung des Turbolochs stark beschleunigt, da eine Erhöhung des Ladedruckes unmittelbar eine Erhöhung der Abgasenergie nach sich zieht, was wiederum eine verstärkte Energieübertragung auf die Turbine zur Folge hat. Aufgrund dieser Rückkopplung wirkt sich eine erfindungsgemäß vorgeschlagene Erhöhung der Abgasenergie zur Einleitung einer Leistungssteigerung des Abgasturboladers besonders deutlich aus; der Ladedruckaufbau erfolgt sehr rasch und reduziert dadurch das Turboloch. Demnach spricht der Abgasturbolader schneller an und der Motor kann schneller mehr Leistung abgeben.
Erfindungsgemäß wird für ein rasches Ansprechen des Abgasturboladers der Dieselmotor in einem Sonderbetrieb betrieben, bei dem das Motorregelsystem so auf den Dieselmotor einwirkt, daß sich stromauf des Abgasturboladers rasch eine erhöhte Abgastemperatur und/oder ein erhöhter Abgasdruck einstellt. Dieser Sonderbetrieb des Dieselmotors wirkt dabei wie ein impulsartiges Anstoßen oder Anschieben der Turbine des Abgasturboladers. Ein ähnlicher Effekt kann durch einen Hilfsantrieb, wie z. B. ein mit der Turbine gekoppelter Elektromotor oder ein stromauf der Turbine angeordnetes Gebläse, erzielt werden, wobei jedoch ein erheblich größerer Aufwand durch die zusätzlichen Aggregate erforderlich ist. Im Unterschied dazu kommt die Erfindung ohne apparative Maßnahmen aus, da die Leistungssteigerung des Abgasturboladers bei der Erfindung durch den vom Motorregelsystem geschalteten Sonderbetrieb des Dieselmotors initiiert wird.
Da die durch den Sonderbetrieb des Dieselmotors verursachte "künstliche" Energieerhöhung im Abgasstrom zur Leistungssteigerung des Abgasturboladers aufgrund der oben beschriebenen Rückkoppelung rasch eine "systembedingte" Energieerhöhung im Abgasstrom einstellt, wird entsprechend einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Motorregelsystems der Dieselmotor nur kurzzeitig, das heißt im Sekundenbereich, im Sonderbetrieb betrieben. Dabei kann ein Umschalten in den Sonderbetrieb von etwa einer Sekunde ausreichend sein; der Sonderbetrieb wird regelmäßig weniger als drei Sekunden aufrechterhalten. Durch diese Maßnahmen können Nachteile des Sonderbetriebes, die sich beispielsweise in einem erhöhten Kraftstoffverbrauch sowie verschlechterter Emisionswerte zeigen, klein gehalten werden.
Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform können die Kennfelder für den Sonderbetrieb des Dieselmotors so gewählt sein, daß der Dieselmotor im Sonderbetrieb stöchiometrisch oder überstöchiometrisch, das heißt "mager" betrieben ist. Insbesondere für den Fall, daß der Dieselmotor mit einer Abgasreinigungsanlage ausgestattet ist, die eine Adsorbtionseinrichtung für Stickoxide enthält, wird der Dieselmotor weitestgehend mager betrieben, um besonders günstige Schadstoffwerte zu erhalten. Durch die vorgeschlagene Maßnahme integriert sich das erfindungsgemäße Motorregelsystem in eine Motorregelung, durch die der Dieselmotor vorwiegend mager betrieben wird. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß der Sonderbetrieb den hinsichtlich der Schadstoffemissionen günstigen Magerbetrieb nicht oder nur geringfügig beeinträchtigt.
Bei einer speziellen Ausführungsform können die Kennfelder für den Sonderbetrieb des Dieselmotors so gewählt sein, daß im Vergleich zum Normalbetrieb die Treibstoffverbrennung in jedem der Brennräume des Dieselmotors erst relativ weit nach dem oberen Totpunkt des jeweiligen Kolbens stattfindet, wobei die eingespritzte Kraftstoffmenge im Vergleich zum Normalbetrieb deutlich erhöht ist. Durch die Erhöhung der Kraftstoffmenge erhöht sich auch die Abgastemperatur sowie der Abgasdruck.
Eine Temperatur- bzw. Drucksteigerung im Abgasstrom kann auch dadurch erzielt werden, daß eine Kraftstoffnacheinspritzung erfolgt, bei der die Nacheinspritzmenge und der Nacheinspritzzeitpunkt so gewählt sind, daß nach der Verbrennung des Kraftstoffes der Haupteinspritzmenge eine im wesentlichen vollständige Verbrennung des Kraftstoffes der Nacheinspritzmenge stattfinden kann.
Der Abgasdruck kann bei einer anderen Ausführungsform auch dadurch erhöht werden, daß durch eine entsprechende Steuerung die der Verbrennung zugeführte Frischluftmasse reduziert wird. Diese Maßnahme bewirkt bei einem mager betriebenen Dieselmotor zunächst eine Veränderung des Luft-Brennstoff-Verhältnisses Lambda in Richtung λ = 1, d. h. in Richtung einer stöchiometrischen Verbrennung. Beim Magerbetrieb mit überstöchiometrischem Gemisch ist definitionsgemäß nicht die gesamte, der Verbrennung zugeführte Frischluft an der Verbrennung beteiligt. Die durch die Verbrennung entstandenen heißen Abgase vermischen sich folglich mit dem deutlich kühleren, unverbrannten Frischluftanteil, wodurch sich die Abgastemperatur etwas absenkt. Durch die vorgeschlagene Reduktion der zugeführten Frischluftmasse wird diese Abkühlung verringert, mit der Folge, daß sich die Abgastemperatur relativ zum Normalbetrieb erhöht. Mit einer Temperaturerhöhung geht bei konstantem Volumen gleichzeitig eine Druckerhöhung einher.
Für den Fall, daß der Dieselmotor mit einer Abgasrückführungseinrichtung ausgestattet ist, kann eine Erhöhung des Abgasdruckes sowie der Abgastemperatur auch dadurch erreicht werden, daß die Abgasrückführungsrate erhöht wird. Da rückgeführtes Abgas stets eine höhere Temperatur aufweist als Frischluft, wird durch die Erhöhung der Abgasrückführungsrate die Gemischtemperatur vor der Verbrennung erhöht, wodurch sich die Abgastemperatur nach der Verbrennung ebenfalls erhöht, wie auch der Abgasdruck.
Eine Erhöhung der Abgasrückführungsrate kann beispielsweise dadurch erreicht werden, daß das Spülgefälle, d. h. die Druckdifferenz zwischen Eingangsseite und Ausgangsseite der Brennräume erhöht wird.
Als Umschaltkriterien, bei denen das Motorregelsystem ein kurzzeitiges Umschalten vom Normalbetrieb in den Sonderbetrieb realisiert, wird beispielsweise eine bestimmte Gaspedalstellung vorgeschlagen, die sich vorzugsweise von einer sogenannten "Kick-Down-Stellung" unterscheidet, die bei Fahrzeugen mit Automatikgetriebe bekannt ist. Als Umschaltkriterien können auch andere Signale einer Motorsteuerung ausgewertet werden, die mit einem Fahrerwunsch nach Beschleunigung korrelieren. Beispielsweise können dies Signale für die Änderung der Gaspedalstellung und/oder für die Änderung der der Verbrennung zugeführten Kraftstoffmenge innerhalb einer bestimmten Zeit und/oder Signale für die Differenz zwischen einer vom Fahrer gewünschten Kraftstoffmenge und einer von der Motorsteuerung freigegebenen Kraftstoffmenge sein.
Vorzugsweise werden die Umschaltkriterien zum Umschalten in den Sonderbetrieb so gewählt, daß der Fahrer z. B. durch einen leichten Gaspedaldruck eine "normale" Beschleunigung im Normalbetrieb und durch einen dementsprechend stärkeren Gaspedaldruck eine "starke" Beschleunigung mit Umschaltung in den Sonderbetrieb erzeugen kann.
Das Zurückschalten in den Normalbetrieb erfolgt beispielsweise durch eine Zeitschaltung, die nach einer vorbestimmten Zeitdauer, z. B. nach einer Sekunde, ein Umschalten in den Normalbetrieb auslöst. Ebenso kann das Zurückschalten in den Normalbetrieb davon abhängig gemacht werden, daß ein vorbestimmter, insbesondere kennfeldmäßig hinterlegter Soll- Ladedruck erreicht wird.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Es zeigen, jeweils schematisch,
Fig. 1 eine Anordnung eines Dieselmotors mit Abgasrückführung, Abgasturbolader und einer Motorsteuerung nebst zugehörigen Leitungen, die einzelne Aggregate mit der Motorsteuerung verbinden, und
Fig. 2 einen Aufbau einer Motorsteuerung mit einem separate Kennfelder enthaltenden Speicher.
Entsprechend Fig. 1 saugt ein Abgasturbolader 1 mit einer Turbine 38 und einem Verdichter 39 auf seiner Verdichtereintrittsseite Frischluft entsprechend dem Pfeil a an. Diese durchströmt bei entsprechend erhöhtem Druck einen Wärmetauscher 2, den sogenannten "Ladeluftkühler", und erreicht eine Drosselstelle 3 in einer Ansaugleitung 4.
In der Drosselstelle 3 ist eine Drosselklappe 5 angeordnet, die über ein Stellglied 6 von einem hilfskraftbetätigten Stellantrieb 7 betätigbar ist. Nach der Drosselstelle 3 durchquert die Frischluft zunächst ein Saugrohr 16 und erreicht dann eine Luftsammelkammer 8, von wo aus sie über separate Ansaugtrakte 9 den Brennkammern eines Dieselmotors 10 zugeführt wird. In den Ansaugtrakten 9 sind jeweils einzelne Drosselklappen 11 angeordnet, die entsprechend dem Ausführungsbeispiel über ein gemeinsames Stellglied 12 von einem hilfskraftbetätigten Stellantrieb 13 betätigbar sind.
Stromab des Dieselmotors 10 werden die während der Verbrennung gebildeten Abgase in einer Abgassammelkammer 14 gesammelt und zum Teil der Turbineneintrittsseite des Abgasturboladers 1 zugeführt. Außerdem kommuniziert die Abgassammelkammer 14 mit einer Abgasrückführungsleitung 15, die im Saugrohr 16, d. h. nach der Drosselstelle 3 und vor der Luftsammelkammer 8 in die Luftansaugleitung 4 einmündet.
Im Mündungsbereich der Abgasrückführungsleitung 15 ist im Saugrohr 16 ein Ventil 17 angeordnet, das über ein Stellglied 18 von einem hilfskraftbetätigten Stellantrieb 19 betätigbar ist. Im dargestellten Ausführungsbeispiel steht die Abgasrückführungsleitung 15 mit einem Wärmetauscher 20 im Wärmeaustausch, so daß ggf. eine Kühlung des rückgeführten Abgases erreicht werden kann.
Bei der hier dargestellten speziellen Ausführungsform ist der Turbineneintrittsquerschnitt und/oder der die Turbine 38 durchströmende Abgasvolumenstrom mit Hilfe eines Stellgliedes 21 veränderbar, das von einem hilfskraftbetätigten Stellantrieb 22 betätigbar ist. Nach dem Durchströmen der Turbine 38 des Abgasturboladers 1 wird das Abgas entsprechend dem Pfeil b beispielsweise einem im übrigen nicht dargestellten Adsorbersystem zugeleitet.
Der Dieselmotor 10 wird von einer Motorsteuerung oder Motorregelung 23 gesteuert bzw. geregelt, wozu diese über Leitungen mit den entsprechenden Aggregaten des Dieselmotors 10 verbunden ist. Beispielsweise ist in der Fig. 1 eine Leitung 24 dargestellt, welche die Motorregelung 23 mit einer Einspritzanlage 25 des Dieselmotors 10 verbindet. Weitere Leitungen 34, 35, 36 und 37 verbinden die Motorregelung 23 mit den Stellantrieben 22,13,19 und 7. Darüber hinaus ist die Motorregelung 23 mit einer Sensorik 26 verbunden, deren Sensoren 27, die für den Betrieb des Dieselmotors 10 notwendigen Parameter detektieren, wobei beispielhaft hier nur drei Sensoren 27 dargestellt sind.
Entsprechend Fig. 2 enthält die Motorregelung 23 einen Rechner 28 sowie einen damit kommunizierenden Speicher 29. Im Speicher 29 sind die für den Betrieb des Dieselmotors 10 erforderlichen Kennfelder, z. B. ein lastabhängiges Kennfeld für die Steuerung der Einspritzanlage 25 usw., gespeichert. Erfindungsgemäß sind dabei Kennfelder 30 für einen Normalbetrieb des Dieselmotors 10 und davon unabhängige, separate Kennfelder 31 für einen Sonderbetrieb des Dieselmotors 10 vorgesehen. Auf welche Gruppe von Kennfeldern 30 oder 31 der Rechner 28 der Motorregelung 23 zugreifen kann, wird über einen Softwareschalter 32 festgelegt, dessen Schaltstellung anhand von im Speicher 29 abgespeicherten Umschaltkriterien 33 bestimmt wird. In der dargestellten Schaltstellung arbeitet der Dieselmotor 10 dementsprechend im Normalbetrieb. Die Umschaltkriterien 33 werden ihrerseits vom Rechner 28 anhand der von den Sensoren 27 der Sensorik 26 generierten Signale überwacht. Bei Erfüllung der vorbestimmten Umschaltkriterien für ein Umschalten von Normalbetrieb auf Sonderbetrieb wird der integrierte Softwareschalter 32 von der dargestellten Stellung für den Normalbetrieb auf die andere Stellung umgeschaltet, bei der ein Zugriff auf die Kennfeldgruppe der für den Sonderbetrieb des Dieselmotors 10 vorgesehenen Kennfelder 31 ermöglicht wird.
Das erfindungsgemäße Motorregelsystem arbeitet wie folgt:
Während dem Normalbetrieb des Dieselmotors 10 betreibt die Motorregelung 23 den Dieselmotor 10 in Abhängigkeit der dem Normalbetrieb zugeordneten Kennfelder 30. Über die Sensorik 26 überwacht die Motorregelung 23 permanent Parameter, mit deren Hilfe erkannt werden kann, ob eines der Umschaltkriterien 33 erfüllt ist. Beispielsweise kann beim Anfahren eines mit dem Dieselmotor 10 ausgestatteten Fahrzeuges die Gaspedalstellung überwacht werden. Solange sich die Gaspedalstellung unterhalb einer Grenzstellung befindet, betreibt die Motorregelung 23 den Dieselmotor 10 entsprechend den Kennfeldern 30 des Normalbetriebes. Das Fahrzeug kommt aufgrund des Turboloches relativ träge in Fahrt. Wenn der Fahrzeugführer jedoch eine stärkere Beschleunigung des Fahrzeuges wünscht, tritt er stärker aufs Gaspedal, wobei die vorgenannte Pedalgrenzstellung überschritten wird. Die Grenzstellung des Gaspedales dient hier jedoch als Umschaltkriterium 33, so daß die Motorregelung 23 den Dieselmotor 10 sofort entsprechend den Kennfeldern 31 des Sonderbetriebes betätigt.
Erfindungsgemäß wird im Sonderbetrieb die Abgasenthalpie durch eine Erhöhung des Abgasdruckes und/oder der Abgastemperatur erhöht, wodurch eine Steigerung der Turbinenleistung initiiert wird. Durch die Rückkopplung der Motoraufladung mit dem Energiegehalt des Abgases kann der Abgasturbolader 1 rasch ansprechen und das Turboloch wird extrem verkleinert und der Dieselmotor 10 kann eine schnellere Beschleunigung des Fahrzeuges bewirken.
Zur Erhöhung der Abgastemperatur bzw. des Abgasdruckes im Sonderbetrieb betätigt die Motorregelung 23 den Dieselmotor 10 auf Basis der dem Sonderbetrieb zugeordneten Kennfelder 31 z. B. dahingehend, daß in den Brennkammern des Dieselmotors 10 mehr Kraftstoff verbrannt wird, wobei zusätzlich oder alternativ die Frischluftzufuhr zu den Brennkammern reduziert und zusätzlich oder alternativ die Abgasrückführrate erhöht werden kann. Damit bei einer Vergrößerung der verbrannten Kraftstoffmenge kein Sprung im Verlauf der Motorlast im Vergleich zum Normalbetrieb entsteht, muß der Einspritzzeitpunkt für die Kraftstoffmenge in Richtung "spät" verschoben werden, vorzugsweise weit hinter den oberen Totpunkt des in der jeweiligen Brennkammer bewegten Kolbens. Dementsprechend wird die Einspritzanlage 25 durch die Motorregelung 23 beeinflußt.
Wenn der Dieselmotor 10 aufgrund seiner Abgasreinigungsanlage, die beispielsweise einen Stickstoffadsorber enthält, mager betrieben werden soll, muß bei der Erhöhung der Kraftstoffmenge bzw. der Reduzierung der Frischluftzufuhr im Sonderbetrieb darauf geachtet werden, daß stets ein überstöchiometrisches oder zumindest stöchiometrisches Luft- Brennstoff-Verhältnis vorliegt. Wenn die Einhaltung eines Magerbetriebes für den Dieselmotor 10 nur von untergeordneter Bedeutung ist, kann der Dieselmotor 10 für den Sonderbetrieb auch kurzzeitig fett betrieben werden.
Die gewünschte Erhöhung der Abgasenthalpie im Sonderbetrieb kann auch durch eine entsprechende Veränderung des Einspritzdruckes realisiert werden, mit dem die Einspritzanlage 25 den Kraftstoff in die Brennkammern des Dieselmotors 10 einbringt. Die Höhe des Einspritzdruckes ergibt sich dabei aus einer Wechselwirkung mit der gewünschten Einspritzdauer und der gewünschten Einspritzmenge.
Ebenso kann eine Voreinspritzung vorgesehen werden, die hinsichtlich Einspritzbeginn und Einspritzdauer derart verändert ist, daß trotz einer extrem späten Energieumsetzung der zur Realisierung der gewünschten Motorlast erforderlichen Kraftstoffmenge ein gleichmäßiger Motorlauf gewährleistet wird. Beispielsweise kann dadurch ein unrunder, unruhiger Motorlauf ausgeglichen werden.
Des weiteren kann zusätzlich eine Kraftstoffnacheinspritzung in die Brennkammern durchgeführt werden, die derart mit der Hauptverbrennung abgestimmt ist, daß auch die nacheingespritzte Kraftstoffmenge nach der Verbrennung des für die Hauptverbrennung eingespritzten Kraftstoffes im wesentlichen vollständig verbrannt wird. Auch hierdurch ergibt sich eine deutliche Erhöhung der Abgastemperatur.
Wie weiter oben geschildert, führt auch die Reduzierung der Frischluftmenge zu einer Erhöhung der Abgastemperatur. Die nachfolgend beschriebenen Maßnahmen zur Reduzierung der für die Verbrennung zur Verfügung stehenden Frischluftmasse können alternativ oder zusätzlich zu den vorangehend beschriebenen Maßnahmen ausgeführt werden.
Durch die Kennfelder 31 für den Sonderbetrieb veranlaßt, kann die Motorregelung 23 über die Verbindungsleitung 35 den Stellantrieb 13 dahingehend steuern, daß dieser über das Stellglied 12 die Drosselklappen 11 derart verstellt, daß diese den jeweiligen Einlaßquerschnitt im Ansaugtrakt 9 der jeweiligen Zylinder reduzieren. Auf diese Weise wird der Querschnitt für die Luftzufuhr aus der Luftsammelkammer 8 variabel verringert, so daß dem Dieselmotor 10 insgesamt weniger Luft zur Verbrennung zur Verfügung steht. Da sich dadurch das Verbrennungs-Luft-Verhältnis beim Magerbetrieb in Richtung λ = 1 verschiebt, verbleibt nach der Verbrennung weniger Frischluft im Abgasgemisch, so daß dementsprechend weniger Frischluft durch die Verbrennung erwärmt werden muß. Die Temperatur des Abgases wird dadurch erhöht.
Der Energieinhalt der Abgasströmung kann auch dadurch erhöht werden, daß die Abgasrückführungsrate erhöht wird. Zu diesem Zweck steuert die Motorregelung 23 ausgehend von den Kennfeldern 31 für den Sonderbetrieb mit der Verbindungsleitung 37 den Stellantrieb 7. Um die Abgasrückführungsrate zu erhöhen, bewirkt der Stellantrieb 7 über sein Stellglied 7 ein Verstellen der Drosselklappe 5 dahingehend, daß die durch die Ansaugleitung 4 angesaugte Frischluft, das heißt die Ladeluft, gedrosselt wird. Im Saugrohr 16, das sich an die Drosselstelle 3 anschließt, wird dadurch der Druck reduziert, während gleichzeitig das Spülgefälle zwischen Abgasgegendruck und Saugrohrdruck steigt. Dies hat bei einem gleichbleibenden Öffnungsquerschnitt des Ventils 17 der Abgasrückführungsleitung 15 einen vergrößerten Abgasdurchsatz, das, heißt eine erhöhte Abgasrückführrate, zur Folge. Da das rückgeführte Abgas regelmäßig eine deutlich höhere Temperatur aufweist, als die zugeführte Frischluft bzw. Ladeluft, die außerdem im Ladeluftkühler 2 gekühlt worden ist, befindet sich das Gas-Kraftstoff-Gemisch bereits vor der Verbrennung auf einem höheren Temperaturniveau, so daß sich die Abgastemperatur dementsprechend anhebt.
Die Abgasrückführungsrate kann auch dadurch variiert werden, daß die Motorregelung 23, geführt über entsprechende Kennfelder 31, mit der Verbindungsleitung 36 den Stellantrieb 19 entsprechend ansteuert. Der Stellantrieb 19 bewirkt dabei über sein Stellglied 18 die gewünschte Verstellung des Ventils 17, wodurch sich der Öffnungsquerschnitt der Abgasrückführung verändert, mit der Folge, daß sich in entsprechender Weise die Abgasrückführungsrate verändert.
Zur Erhöhung der Gemischtemperatur vor der Verbrennung kann es auch sinnvoll sein, auf die Wärmetauscher 2 und 20 einzuwirken. Durch eine reduzierte Kühlleistung kann die Temperatur der Frischluft bzw. der rückgeführten Abgase erhöht werden.
Die Rückschaltung vom Sonderbetrieb in den Normalbetrieb des Dieselmotors 10 kann beispielsweise zeitlich getriggert erfolgen, das bedeutet, daß der Sonderbetrieb nur für eine vorbestimmte, kurze Zeitdauer aufrechterhalten bleibt. Beispielsweise kann eine Zeitdauer von etwa einer Sekunde für den Sonderbetrieb ausreichend sein, um die erforderliche Leistungssteigerung des Abgasturboladers zu erhalten. Ebenso ist es für die Rückschaltung vom Sonderbetrieb in den Normalbetrieb möglich, daß auch hier Umschaltkriterien 33 von der Motorregelung 23 überwacht werden. Beispielsweise wird überprüft, ob ein kennfeldmäßig gespeicherter Sollwert für den Ladedruck erreicht ist.
Zusätzlich zu den vorgenannten Maßnahmen kann zur Steigerung der Turbinenleistung außerdem das Spülgefälle dadurch erhöht werden, daß der Turbineneintrittsquerschnitt des Abgasturboladers 1 und/oder die durch die Turbine 38 durchströmende Abgasmenge verändert wird. Eine derartige Veränderung kann durch die entsprechenden Kennfelder 31 über die Motorregelung 23 mittels der Verbindungsleitung 34 ausgelöst werden, wobei der Stellantrieb 22 das Stellglied 21 in der entsprechenden Weise betätigt.

Claims (8)

1. Motorregelsystem für einen mittels eines Abgasturboladers aufgeladenen Dieselmotor (10), das in Abhängigkeit von Kennfeldern (30,31) den Betrieb des Dieselmotors (10) regelt und einen Wechsel zwischen zwei Betriebsarten des Dieselmotors (10) ermöglicht,
  • - mit einem Rechner (28), der in Abhängigkeit von vorbestimmten Umschaltkriterien (33) ein Umschalten auf die eine oder auf die andere Betriebsart des Dieselmotors (10) bewirkt,
  • - mit einer mit dem Rechner (28) kommunizierenden Sensorik (26), die für Umschaltkriterien (33) notwendige Parameter überwacht,
  • - mit einem mit dem Rechner (28) kommunizierenden Speicher (29), in dem für die eine Betriebsart und für die andere Betriebsart separate Kennfelder (30,31) für den Betrieb des Dieselmotors (10) gespeichert sind,
dadurch gekennzeichnet, daß die eine Betriebsart durch einen Normalbetrieb und die andere Betriebsart durch einen zur Leistungssteigerung des Abgasturboladers (1) dienenden Sonderbetrieb gebildet ist, bei dem die Abgastemperatur und/oder der Abgasdruck stromauf des Abgasturboladers (1) relativ zum Normalbetrieb erhöht sind.
2. Motorregelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dieselmotor (10) nur kurzzeitig, insbesondere weniger als drei Sekunden, im Sonderbetrieb betrieben wird.
3. Motorregelsystem nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Kennfelder (31) für den Sonderbetrieb des Dieselmotors (10) so gewählt sind, daß der Dieselmotor (10) im Sonderbetrieb mager oder stöchiometrisch betrieben ist.
4. Motorregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennfelder (31) für den Sonderbetrieb des Dieselmotors (10) so gewählt sind, daß im Vergleich zum Normalbetrieb die Treibstoffverbrennung in jeder der Brennkammern des Dieselmotors (10) erst relativ weit nach dem oberen Totpunkt des jeweiligen Kolbens stattfindet, wobei die eingespritzte Kraftstoffmenge im Vergleich zum Normalbetrieb deutlich erhöht ist.
5. Motorregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennfelder (31) für den Sonderbetrieb des Dieselmotors (10) so gewählt sind, daß nach der Haupteinspritzung eine Nacheinspritzung erfolgt, derart, daß auch die Nacheinspritzmenge im wesentlichen vollständig verbrennt.
6. Motorregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennfelder (31) für den Sonderbetrieb des Dieselmotors (10) so gewählt sind, daß die der Verbrennung zugeführte Frischluftmasse reduziert ist.
7. Motorregelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem Dieselmotor (10) mit einer Abgasrückführung die Kennfelder (31) für den Sonderbetrieb des Dieselmotors (10) so gewählt sind, daß die Abgasrückführungsrate erhöht ist.
8. Motorregelsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennfelder (31) für den Sonderbetrieb des Dieselmotors so gewählt sind, daß die Erhöhung der Abgasrückführungsrate durch eine Erhöhung des Spülgefälles zwischen Abgasgegendruck und Saugrohrdruck erfolgt.
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