DE2942326A1 - Verfahren zum betrieb einer antriebseinheit, bestehend aus einer mit einem abgasturbolader ausgeruesteten brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zum betrieb einer antriebseinheit, bestehend aus einer mit einem abgasturbolader ausgeruesteten brennkraftmaschine

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DE2942326A1 DE19792942326 DE2942326A DE2942326A1 DE 2942326 A1 DE2942326 A1 DE 2942326A1 DE 19792942326 DE19792942326 DE 19792942326 DE 2942326 A DE2942326 A DE 2942326A DE 2942326 A1 DE2942326 A1 DE 2942326A1
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Description

VOLKSWAGENWERK
AKTIENGESELLSCHAFT 3180 Wolfsburg
K 2804/1702-pt-hu-sa 16. ORt. 1979
Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit, bestehend aus einer mit einem Abgasturbolader ausgerüsteten Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bekanntlich macht es große Schwierigkeiten, Maßnahmen zu treffen, die den Drehmomentverlauf eines Abgasturboladers an denjenigen der zugehörigen Hubkolben-Brennkraftmaschine anpassen. Dies liegt in den grundsätzlich unterschiedlichen Konstruktionsprinzipien dieser beiden Einrichtungen begründet. Besonders nachteilig macht sich die Tatsache bemerkbar, daß bei niedrigen Drehzahlen der Abgasturbolader keine Erhöhung des von der Antriebseinheit abgegebenen Drehmoments bewirkt, sondern vielmehr eine Erniedrigung, da er bei niedrigen Drehzahlen allenfalls in sehr geringem Maße Ladeluft liefert.
Um aus den unterschiedlichen Kennlinien der Bestandteile einer derartigen Antriebseinheit resultierende Schwierigkeiten und Nachteile zu vermeiden, ist es beispielsweise aus der DE-OS 27 53 799, F02D 23/02, bei aufgeladenen Dieselmotoren bekannt, die Strömungskanäle der Antriebseinheit so auszulegen, daß Resonanzaufladung auftritt. Diese Lösung erfordert aber die Einhaltung einer kritischen Abstimmung von Schwingungskanälen, so daß schon im Hinblick auf die auftretenden unterschiedlichen Temperaturen der bauliche und fertigungsmäßige Aufwand groß ist.
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Vorsitzender Vorstand: Tcv Scr^c<et, Vorsitjenoe' - Ksri-He r,: Ei s~ ■ Frei. Dr. tecjin. Err.si Fels · Dr. jur. Peter Frerk
des Aufsichtsrats: G-iter HvUv,er · Kcrs; Münrner ■ Dr. rer s;! '/.er-e- P Se1-— a: ■ Gctti eb I/. SUobl ■ Pi;'. Dr. 'et pol. FiieCricfi Thonee
Hen i T.caurr. Si'.z der Gesellschaft: Woltsbmg Amtsgericht Wolfsburg HRB 215
Einen anderen Weg geht das sogenannte Miller-Verfahren (MTZ, Heft 1, Januar 1970), das mit Veränderung der Steuerzeiten der Einlaßventile arbeitet. Zur Begrenzung der bei einer Leistungserhöhung auftretenden thermischen und mechanischen Belastungen wird bei diesem Verfahren die Breite des Einlaßnockens durch Vorverlegung des Einlaßschlusses mit zunehmender Drehzahl verringert. Dieses Verfahren besitzt den Nachteil, daß der erforderliche Ladedruck auf Werte steigt, die nur mit zweistufiger Aufladung zu erreichen sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, das eine Vergrößerung des von der Antriebseinheit bei niedrigen Drehzahlen abgegebenen Drehmoments praktisch ohne zusätzlichen Aufwand sicherstellt. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darin zu sehen, daß der angestrebte Effekt, nämlich die Vergrößerung des von der Antriebseinheit bei niedrigen Drehzahlen abgegebenen Drehmoments,mit dem Techniker bekannten Mitteln erzielt wird. Nockenwellenanordnungen, die im Betrieb eine Veränderung der Nockenbreiten sowie Verlagerungen der Ventilbetätigungszeitpunkte gestatten, sind nämlich Stand der Technik; siehe in diesem Zusammenhang beispielsweise die DE-OS 19 24 114 und 20 29 911, FOIL, 1/08. Eine besonders vorteilhafte Konstruktion beschreibt die deutsche Patentanmeldung P 28 22 147.8. Da die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens demgemäß keine neuen Konstruktionen erfordert, kann auf die Darstellung einer entsprechenden Nockenwellenausbildung verzichtet werden.
Eine besondere Rolle spielt bei mit einem Abgasturbolader ausgerüsteten Brennkraftmaschinen die Kühlung der.Ventile. In diesem Zusammenhang ist für eine gute Spülung zu sorgen, wodurch auch eine Leistungssteigerung (Verringerung der Restgasmenge in den Brennräumen) und eine Abgasbeeinflussung
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erzielt wird. Diesen Gesichtspunkten trägt die Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens gemäß Anspruch 2 Rechnung.
Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. In dieser stellen dar:
Fig. 1 die üblichen Drehmomentverlaufe einer
Brennkraftmaschine sowie einer Antriebseinheit der erfindungsgemäßen Gattung über der Drehzahl,
Fig. 2 die Drehmomentverläufe bei Anwendung der Erfindung,
Fig. 3 u. 4 bei dem erfindungsgemäßen Verfahren vorliegende Ventilerhebungskurven bei niedriger bzw. hoher Drehzahl und
Fig. 5 Ventilerhebungskurven bei niedriger Drehzahl , die sich bei einer anderen Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens einstellen.
Betrachtet man zunächst Figur 1, so veranschaulicht Kurve a den üblichen Verlauf des Drehmoments M, einer nicht aufgeladenen Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Drehzahl n. Die unterbrochen gezeichnete Linie b gibt den üblichen Drehmomentverlauf einer Antriebseinheit wieder, die aus einer mit einem Turboauflader ausgerüsteten Brennkraftmaschine besteht. Man erkennt, daß bei niedrigen Drehzahlen, insbesondere der Leerlaufdrehzahl η. , gemäß Kurve b das von der Antriebseinheit abgegebene Drehmoment kleiner ist als das von der Maschine allein abgegebene Moment. Die Maschine muß also in der Antriebseinheit bei niedrigen Drehzahlen ein zusätzliches Moment aufbringen. Dagegen ist bei höheren Drehzahlen das Drehmoment der Antriebseinheit gemäß Kurve b erheblich höher als das von der Maschine gemäß Kurve a allein abgegebene Moment.
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Wie in Figur 2 angedeutet, wird durch das erfindungsgemäße Verfahren, also durch die Verbreiterung des Einlaßnockens bei niedrigen Drehzahlen, bereits bei Leerlaufdrehzahl η ein Drehmoment von der Antriebseinheit gemäß Kurve b abgegeben, das etwa gleich ist dem von der Maschine allein bei mittleren Drehzahlen abgegebenen Drehmoment. Mit zunehmender Drehzahl η wird erfindungsgemäß der Einlaßnocken verbreitert, wodurch das Maximum der Drehmomentkurve der Maschine allein zu höheren Drehzahlen verlagert wird, wie durch die weiteren Kurven a1, a" (bei mittleren Drehzahlen) und af" angedeutet.
Die Grenze der Vergrößerung der Einlaßnockenbreite mit zunehmender Drehzahl ist durch die Forderung gegeben, daß bei der maximalen Nockenbreite noch keine Rückströmung durch das Einlaßventil erfolgen darf, also die maximale Leistung erzielt werden soll.
Bei niedrigen Drehzahlen wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme also eine sogenannte bullige Charakteristik der Antriebseinheit erzielt. Bei diesen niedrigen Drehzahlen muß der Einlaßschluß relativ früh liegen, und zwar entweder vor UT oder im Bereich bis maximal 10 nach UT. In diesem Falle kann bei Vollast Klopfen auftreten, das aber in an sich bekannter Weise durch Zündungsverstellung mittels eines Klopfsensors oder durch lastabhängige Verschiebung des Einlaßschlusses beseitigt werden kann.
Betrachtet man nun die Figuren 3 und A, so stellen sie die Erhebungskurven des Auslaßventils (A) und des Einlaßventils (E) bei niedrigen Drehzahlen (Figur 3) und bei hohen Drehzahlen (Figur A) bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. In Figur 3 ist angenommen, daß der Einlaßschluß Eg etwas nach UT liegt. Einlaßöffnen E- und Auslaßschluß A„ überlappen sich etwas; der Punkt des Auslaßöffnens A^ liegt etwas vor UT.
Durch Vergrößerung der Breiten hier des Ein- und des Auslaßnockens mit zunehmender Drehzahl ergeben sich die in Figur 4 durch Apostrophe gekennzeich-
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neten*Punkte für Beginn und Schluß der Ventilbetätigungen. Die Überschneidung der Öffnungszeiten vor Ein- und Auslaßventil ist erheblich größer geworden, wodurch sich eine Verbesserung der Spülung bei der in-Figur k angenommenen Drehzahl gegenüber einer Konstanz dieser Überschneidung ergibt. Die Verbreiterung der Nocken hat ferner die in Figur 2 beispielsweise durch die Kurven at und a'" angedeutete Änderung des Drehmomentverlaufs der Brennkraftmaschine allein mit zunehmender Drehzahl mit dem Vorteil eines Drehmomentgewinns bei niedrigen Drehzahlen zur Folge.
In dem Beispiel nach den Figuren 3 und 4 wurde eine Lage des Einlaßschlusses Ec nach UT angenommen. Zur Verbesserung der Füllung kann es zweckmäßig sein, den Einlaßschluß bei niedrigen Drehzahlen gemäß Figur 5 etwas vor UT zu legen.
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Claims (2)

  1. 2942328 VOLKSWAGENWERK
    AKTIENGESELLSCHAFT 3180 Wolfsburg
    K 2804/1702-pt-hu-sa 16. Okt. 1979
    Patentansprüche
    Verfahren zum Betrieb einer Antriebseinheit, bestehend aus einer mit einem Abgasturbolader ausgerüsteten Brennkraftmaschine mit über Nokken betätigten Ein- und Auslaßventilen, wobei die Breite der Einlaßnocken in Abhängigkeit von der Drehzahl der Maschine verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Einlaßnocken mit zunehmender Drehzahl, ausgehend von einem Wert bei Leerlaufdrehzahl, der ein Drehmoment der Antriebseinheit sicherstellt, das etwa gleich dem bei mittleren Drehzahlen von der Maschine allein abgegebene Drehmoment ist, sowie einem Einlaßschluß vor UT oder maximal etwa 10 nach UT, vergrößert wird bis auf einen Maximalwert, bei dem noch keine Rückströmung durch die Einlaßventile erfolgt.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit zunehmender Drehzahl eine Vorverlegung des Einlaßbeginns und/oder eine Verlegung des Auslaßschlusses in Richtung später erfolgt.
    130017/0444
    Vcrsüzendei VcrslenC. Tc- Sc—n^cker, vsisnreroe1 ■ KiH-He n: eis- PrC. Dr. tect^n. Ernst F als · Dt JiH. Peter Fierk
    oes Aj's'cMErets : G--.:er ΗϊΊ-ν ■* ■ -10:51 l/jr.rnti [)r re* cci. v.'e"ef F. S"'.::: Gctti ec v. Sircfc! ■ Prc' Dr. rer. pol. Friedrich Tnomee
    --.-'. L ■-; = .- Si'.z der Gesellschaft: Wolfsburg Amtsgericht Wollsburg HRB
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