DE3531137C2

DE3531137C2 -

Info

Publication number: DE3531137C2
Application number: DE3531137A
Authority: DE
Inventors: Wataru Kami Shizuoka Jp Yamamoto
Original assignee: Suzuki Motor Corp
Current assignee: Suzuki Motor Corp
Priority date: 1984-08-31
Filing date: 1985-08-30
Publication date: 1991-10-10
Also published as: DE3531137A1; GB2163813A; IT8522040A0; FR2569770A1; CA1254459A; JPS6161920A; GB2163813B; IT1185675B; FR2569770B1; US4637210A; GB8520840D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus DE 31 40 456 A1 ist ein Ladersteuersystem für eine Brennkraftmaschine bekannt, bei dem ein Kopfsensor vorgesehen ist, dessen Signale an einen Steuerdruckregler gegeben werden, der zur Aufrechterhaltung eines optimalen Zustandes des Laders über den gesamten Betriebsbereich der Brennkraftmaschine eine Betätigungseinrichtung für ein Bypaßventil beaufschlagt, das in einer die Turbine des Abgasturboladers umgehenden Bypaßleitung vorgesehen ist, wobei der Steuerdruckregler mit einer Öffnung am Beginn der Verdichterschnecke und mit einer Öffnung am Verdichterauslaß, die die Hochdruckseite des Ladedrucks bildet, verbunden ist. Erst bei Auftreten von stärkerem Klopfen wird eine Drucksenkung vorgenommen, indem auf den höheren Steuerdruckwert umgeschaltet wird.

Aus der US-PS 44 52 044 ist es bei einer derartigen Vorrichtung bekannt, einen Sensor für die Pedalbetätigung vorzusehen, der mit einer Steuereinrichtung in Verbindung steht.

Aus DE 32 05 111 A1 ist schließlich ein System zum Steuern des Ladeluftdruckes in einem turbogeladenen Verbrennungsmotor bekannt, bei dem zwar der Ladedruck auf einen maximalen Wert über ein vorbestimmtes Niveau innerhalb eines bestimmten Zeitintervalls beim Beschleunigen ansteigen kann, jedoch auch bei dieser bekannten Anordnung der Steuerdruck vor dem Kompressor abgenommen.

Wenn bei herkömmlichen Steuervorrichtungen der Aufladedruck so gesteuert wird, daß zur Vermeidung einer Beschädigung der Brennkraftmaschine der Aufladedruck konstant bleibt bzw. einen vorgegebenen Wert nicht überschreitet, so wird in dem Fall, daß kurzzeitig bei einer Beschleunigung eine hohe Motorleistung benötigt wird, diese höhere Leistung nicht erreicht, so daß die gewünschte Beschleunigung nicht erzielt werden kann. Es wurde deshalb eine Vorrichtung vorgeschlagen, die den Aufladedruck in wenigen Stufen steuern kann. Bei einer derartigen Vorrichtung wird in der in Fig. 4 dargestellten Weise der durch eine strichpunktierte Linie dargestellte Aufladedruck bei einer Beschleunigung lediglich höher als der durch die gestrichelte Linie in Fig. 4 dargestellte Aufladedruck bei stabilen Betriebsverhältnissen eingestellt, und es wird der Ladedruck vor Erreichen des Punktes nicht erhöht, an dem eine Unterbrechung der Anstiegslinie vorhanden ist. Eine Verbesserung der Beschleunigung im Bereich niedriger Drehzahl kann deshalb nicht erwartet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß bei einer Beschleunigung der Ladedruck höher als ein vorgegebener Ladedruck eingestellt werden kann, während gleichzeitig die Ladedruckcharakteristik im Bereich niedriger Drehzahl verbessert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst. Dabei wird ausgenutzt, daß der Ladedruck bei Annäherung an den Ansaugeinlaß abnimmt und weiter stromabwärts höher ist. Dieser höhere Ladedruck von der zweiten Öffnung wird dem Stellglied zugeführt, um den Ladedruck auf einen Sollwert im stabilen Betriebszustand der Maschine bei niedriger Last zu begrenzen. Bei Beschleunigung liegt ein niedrigerer Ladedruck von der ersten Öffnung am Stellglied an. Wenn der Ladedruck an der ersten Öffnung den Solldruckwert erreicht, überschreitet der Ladedruck an der zweiten Öffnung diesen Solldruckwert, so daß ein Ladedruck, der den Sollwert überschreitet, der Brennkraftmaschine geliefert wird. Nach Ablauf des vorbestimmten Zeitintervalls wird das Stellglied wieder mit der zweiten Öffnung in Verbindung gebracht, so daß der Ladedruck auf den Sollwert zurückgeführt wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen angegeben.

Im folgenden wird anhand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 in einer schematischen Querschnittsansicht das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine Seitenansicht des Aufladers der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung,

Fig. 3 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Aufladedruck und der Drehzahl des Motors bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung, und

Fig. 4 in einer graphischen Darstellung die Beziehung zwischen dem Aufladedruck und der Drehzahl des Motors bei einer herkömmlichen Vorrichtung.

In Fig. 1 sind ein Abgasturbolader 2, ein Ansaugkanal 4, ein Abgaskanal 6, ein Kompressor 8 und eine Turbine 10 dargestellt. Der Abgasturbolader 2 ist zwischen dem Ansaugkanal 4 und dem Abgaskanal 6 vorgesehen, die jeweils mit einer Brennkraftmaschine 12 in Verbindung stehen. Der Kompressor 8 ist so angeordnet; daß er koaxial einem stromaufwärts liegenden Teil des Ansaugkanals 4 zugewandt ist, während die Turbine 10 so angeordnet ist, daß sie koaxial einem stromabwärts liegenden Teil des Abgaskanals 6 zugewandt ist. Der Kompressor 8 wird durch die Turbine 10 angetrieben, wodurch verdichtete Luft über den stromabwärts liegenden Teil des Ansaugkanals der Maschine 12 zugeführt wird.

Ein Bypaßkanal 14 ist so vorgesehen, daß er die Turbine 10 des Abgasturboladers 2 umgeht. Das bedeutet, daß ein Ende des Bypaßkanals 14 an einem Einlaß 16 mündet, der im Abgaskanal 6 stromaufwärts von der Turbine 10 ausgebildet ist, und daß das andere Ende an einem Auslaß 18 mündet, der im Abgaskanal 6 stromabwärts von der Turbine 10 ausgebildet ist. Ein Bypaßventil 20 mit einer Schwenkklappe ist am Einlaß 16 an dem stromaufwärts liegenden Ende des Bypaßkanals 14 vorgesehen, um dadurch den Einlaß 16 zu öffnen oder zu schließen.

Das Öffnen des Bypaßventils 20 wird durch eine Stelleinrichtung bzw. ein Stellglied 22 gesteuert. Eine Druckkammer 24 des Stellgliedes 22 wird von einer Membran 26 begrenzt. Die Membran 26 ist mit einem Schwenkhebel 30 des Bypaßventils 20 über eine Stange 28 verbunden. Um das Ventil 20 über die Stange 28 und den Hebel 30 zu schließen, drückt eine Schließfeder 32 die Membran 26 nach links, so daß die Druckkammer 24 verkleinert wird. Um das Bypaßventil 20, das durch die Schließfeder 32 geschlossen ist, zu öffnen, ist ein Verbindungskanal 34 vorgesehen, um den Aufladedruck von der stromabwärts liegenden Seite des Kompressors 8 an die Druckkammer 24 zu legen und auf die Membran 26 wirken zu lassen.

Es wird berücksichtigt, daß der Aufladeddruck bei Annäherung an den Ansaugeinlaß 36 abnimmt. Wie es in Fig. 1 und 2 dargestellt ist, ist eine erste Öffnung 38 im Ansaugkanal 4 auf der stromabwärts liegenden Seite des Kompressors 8 in der Nähe des Ansaugeinlasses 36 des Kompressors vorgesehen, während eine zweite Öffnung 40 auf der stromabwärts liegenden Seite im Abstand vom Ansaugeinlaß 36 und gleichfalls im Abstand stromabwärts von der ersten Öffnung 38 vorgesehen ist. Der Aufladedruck an der ersten Öffnung 38 ist somit niedriger als an der zweiten Öffnung 40. Der Unterschied zwischen dem Aufladedruck an den Öffnungen 38 und 40 wird groß, wenn die Luftmenge gering ist. Der Aufladedruck, der der Maschine 12 geliefert wird, wird aufgrund dieses Unterschieds im Aufladedruck gesteuert, der im Ansaugkanal 4 hervorgerufen wird.

Ein Ende des Verbindungskanals 34 mündet in die Druckkammer 24 des Stellgliedes 22 und steht mit dieser Druckkammer 24 in Verbindung, während das andere Ende an einem Verzweigungspunkt 42 liegt und einen ersten Kanal 44 und einen zweiten Kanal 46 bildet. Der erste Kanal 44 steht mit der ersten Öffnung 38 in Verbindung. Der zweite Kanal 46 steht mit der zweiten Öffnung 40 in Verbindung.

Ein Umschaltventil 48 ist am Verzweigungspunkt 42 des Verbindungskanals 34 angeordnet. Das Umschaltventil 48 führt das Umschalten in Abhängigkeit von den Betriebsverhältnissen der Maschine aus und verbindet wahlweise den Verbindungskanal 34 entweder mit dem ersten oder dem zweiten Kanal 44 bzw. 46. Das heißt mit anderen Worten, daß dann, wenn eine Steuereinheit 50 ermittelt, daß aufgrund der Öffnung eines Drosselschalters 52 die Maschine stationär, d. h. stabil, arbeitet, das Umschaltventil 48 so geschaltet wird, daß der Verbindungskanal 34 mit dem zweiten Kanal 46 in Verbindung steht. Somit wirkt ein hoher Aufladedruck auf die Druckkammer 24 des Stellgliedes 22. Wenn die Steuereinheit 50 aufgrund des Schließens des Drosselschalters 52 feststellt, daß die Maschine beschleunigt wird, wird das Ventil 48 so geschaltet, daß der Kanal 34 mit dem ersten Kanal 44 für ein bestimmtes Zeitintervall in Verbindung steht. Somit wirkt ein niedriger Aufladedruck auf die Druckkammer 24. Die Steuereinheit 50 enthält einen herkömmlichen, nicht dargestellten Zeitgeber. Die Zeit der Verbindung zwischen dem Kanal 34 und dem ersten Kanal 44 wird durch diesen Zeitgeber bemessen. Nach Ablauf des vorbestimmten Zeitintervalls schaltet das Umschaltventil 48 so um, daß die Verbindung zwischen den Kanälen 34 und 44 unterbrochen wird und anschließend der Kanal 34 wieder mit dem zweiten Kanal 46 verbunden ist.

Der Drosselschalter 52 ist zwar als ein Beispiel einer Einrichtung dargestellt, der die stabilen Betriebsverhältnisse und die Beschleunigung der Maschine wahrnimmt, die Vorrichtung ist auf diesen Schalter jedoch nicht beschränkt. Beispielsweise können die Betriebsverhältnisse auch über einen Drosselventilöffnungssensor, der die Öffnung eines Vergaserdrosselventils wahrnimmt, einen Drucksensor, der den Druck im Ansaugkanal wahrnimmt, oder eine ähnliche Einrichtung festgestellt werden.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des oben beschriebenen Ausführungsbeispiels der Steuervorrichtung beschrieben.

Da bei stabilen Betriebsverhältnisses der Maschine aufgrund einer niedrigen Last der Drosselschalter 52 geöffnet ist, steht der Verbindungskanal 34 mit dem zweiten Kanal 46 über das Umschaltventil 48 in Verbindung. Somit wirkt ein hoher Aufladedruck von der zweiten Öffnung 40 auf die Druckkammer 24 des Stellgliedes 22. Wenn der Aufladedruck, der auf die Druckkammer 24 von der zweiten Öffnung 40 wirkt, einen vorbestimmten oder vorgegebenen Wert überschreitet, wird das Bypaßventil 20 gegen die elastische Kraft der Schließfeder 32 geöffnet. Dadurch kann ein Teil des Abgases über den Bypaßkanal 14 gehen, um die Leistung der Turbine 10 zu verringern. Diese verringerte Turbinenleistung wird beibehalten, damit der vorbestimmte Aufladedruck entsprechend der Aufladedruckkennlinie nicht überschritten wird, die in Fig. 3 durch eine gestrichelte Linie dargestellt ist.

Wenn die Maschine beschleunigt wird, indem das Gaspedal gedrückt wird, wird der Drosselschalter 52 geschlossen und das Umschaltventil 48 betätigt, um den Kanal 34 mit dem ersten Kanal 44 zu verbinden. Es wirkt somit ein niedriger Aufladedruck an der ersten Öffnung 38 auf die Druckkammer 24 des Stellgliedes 20. Selbst wenn daher der Aufladedruck im Ansaugkanal 4 stromabwärts von der zweiten Öffnung 40 den vorbestimmten Wert erreicht oder überschreitet, liegt der Aufladedruck, der auf die Druckkammer 24 wirkt, unter dem vorbestimmten Wert, so daß der Aufladedruck, der der Maschine 12 zugeführt wird, den vorbestimmten Wert überschreiten kann. Wenn der Aufladedruck, der von der ersten Öffnung 38 auf die Druckkammer 24 wirkt, den vorbestimmten Wert überschreitet, wird das Bypaßventil 20 geöffnet, um dadurch die Turbinenleistung zu verringern. In diesem Fall wird der Aufladedruck, der der Maschine 12 geliefert wird, um einen Betrag höher, der dem Differenzdruck zwischen den Öffnungen 38 und 40 entspricht, so daß sich eine Aufladedruckkennlinie ergibt, die durch eine strichpunktierte Linie in Fig. 3 dargestellt ist und über der Kennlinie bei stabilen Arbeitsverhältnissen der Maschine verläuft. Da darüber hinaus die Aufladedruckcharakteristik vom Bereich niedriger Drehzahl verbessert ist, und die Aufladedruckkennlinie über dem vorbestimmten Aufladedruckwert verläuft, kann die Beschleunigung aus einer niedrigen Drehzahl heraus verbessert werden.

Nach Ablauf des vorbestimmten Zeitintervalls unterbricht das Umschaltventil 48 über die Steuereinheit 50 die Verbindung zwischen dem Kanal 34 und dem ersten Kanal 44 und es verbindet das Ventil 48 den Kanal 34 wieder mit dem zweiten Kanal 46. Das hat zur Folge, daß der Aufladedruck wieder so gesteuert wird, daß er den vorgegebenen Wert nicht überschreitet, um dadurch einen nachteiligen Einfluß auf die Lebensdauer der Brennkraftmaschine 12 durch einen Aufladedruck auszuschließen, der den vorgegebenen Wert überschreitet.

Die Steuereinheit 50 zum Umschalten des Umschaltventils kann in irgendeiner herkömmlichen Weise, beispielsweise als ein Solenoid, ausgebildet sein, das die Ventilumschaltung bewirkt.

Claims

1. Vorrichtung zum Steuern des Ladedrucks bei einer Brennkraftmaschine mit Vorverdichtung, mit einem Abgasturbolader, um dessen Turbine eine Bypaßleitung mit einem Bypaßventil vorgesehen ist, das durch eine Stelleinrichtung geöffnet und geschlossen werden kann, die von einem Umschaltventil mit dem unterschiedlichen Druck an zwei beabstandeten Öffnungen in der Ansaugleitung beaufschlagbar ist, wobei eine erste Öffnung stromab des Kompressors des Abgasturboladers nahe am Kompressor vorgesehen ist, und eine zweite Öffnung im Ansaugkanal an einer Stelle vorgesehen ist, die einen erheblichen Abstand stromab von der ersten Öffnung hat, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschaltventil (48) bei stabilen Betriebsverhältnissen des Motors die zweite Öffnung (40) mit hohem Ladedruck mit der Stelleinrichtung zum Öffnen der Bypaßleitung verbindet und bei Beschleunigung des Motors die erste Öffnung (38) mit niedrigem Ladedruck für ein bestimmtes Zeitintervall mit der Stelleinrichtung (22) verbindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuereinheit (50) zum Umschalten des Umschaltventils (48) vorgesehen ist, die mit einem Drosselschalter (52) zum Feststellen einer Beschleunigung der Maschine verbunden ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung (22) mit einer Schließfeder (32) versehen ist, welche das Bypaßventil (20) bei Beschleunigung der Maschine schließt.