DE3610131A1 - Internal combustion engine, especially diesel engine, as drive unit for vehicles - Google Patents

Internal combustion engine, especially diesel engine, as drive unit for vehicles

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Abstract

In an internal combustion engine, especially a diesel engine 1, as drive unit for vehicles, with a turbine 3 of an exhaust turbocharger 2 acting as throttle in an exhaust pipe 4 as a function of the operating mode, an assigned bypass 7 is set to the open position by a valve 8 in overrun conditions of the diesel engine 1 in order to reduce the engine drag moment. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine, insbeson­ dere einen Dieselmotor, als Antriebseinrichtung für Fahrzeuge gemäß der im Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruches angegebenen Bauart.The invention relates to an internal combustion engine, in particular another a diesel engine, as a drive device for vehicles according to the in the preamble of the independent claim specified type.

Bekanntlich erhöht sich durch die Verwendung von Abgasturboladern bei Dieselmotoren das ohnehin gegenüber vergleichbaren Otto-Moto­ ren höhere Schleppmoment zusätzlich. Ein relativ hohes Schleppmo­ ment kann bei plötzlicher Gaswegnahme, glatter Fahrbahn bzw. geringem Reibbeiwert und kurzer Übersetzung des Schaltgetriebes zu übermäßigem Radschlupf an den Antriebsrädern führen und damit das Fahrverhalten des Fahrzeuges ungünstig beeinflussen.As is known, increases through the use of exhaust gas turbochargers in the case of diesel engines, this is in any case compared to comparable Otto engines higher drag torque in addition. A relatively high tow ment can occur in the event of sudden accelerating, slippery road or low coefficient of friction and short gear ratio of the gearbox lead to excessive wheel slip on the drive wheels and thus adversely affect the driving behavior of the vehicle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das durch Verwendung eines Abgasturboladers oder einer anderen als Drossel wirkenden Einrichtung erhöhte Schleppmoment einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Dieselmotors, im Schubbetrieb zu reduzieren.The invention has for its object that through use of an exhaust gas turbocharger or another acting as a throttle Device increased drag torque of an internal combustion engine, especially a diesel engine to reduce in overrun.

Gelöst wird diese Aufgabe mit dem kennzeichnenden Merkmal des unabhängigen Patentanspruches. Grundgedanke der Erfindung ist, bei Schubbetrieb der Brennkraftmaschine die drosselnde Wirkung des Abgasturboladers zu reduzieren, indem nach der Erfindung in vorteilhafter Weise zumindest eine den Abgasturbolader abgas- oder luftseitig umgehende Bypassleitung im Schubbetrieb geöffnet wird.This task is solved with the characteristic feature of independent claim. The basic idea of the invention is the throttling effect when the internal combustion engine is coasting to reduce the exhaust gas turbocharger by in accordance with the invention advantageously at least one exhaust gas or the exhaust gas turbocharger bypass line on the air side is opened in overrun mode.

Eine Ausgestaltung hierfür ergibt sich nach einem Teilmerkmal des Anspruches 2 dadurch, daß das gesamte Abgas im Schubbetrieb der Brennkraftmaschine an der Turbine des Abgasturboladers vorbeigeführt wird, so daß die im Schubbetrieb der Brennkraftma­ schine als Drosselstelle wirkende Turbine umgangen wird. Hiermit wird die Ausschiebearbeit der Brennkraftmaschine reduziert, die im Schubbetrieb über den Antriebsstrang aufzubringen ist. Nach dem Vorschlag unterbleibt ferner ein Antrieb des Verdichters, wodurch die Ladungsmenge in den Zylindern und damit die über den Antriebs­ strang im Schubbetrieb aufzubringende Verdichterarbeit reduziert ist. Der Fortfall der abgasseitigen Drosselung kann nach Anspruch 3 vorteilhaft dadurch erreicht werden, daß ein bereits vorhandenes, lastabhängig gesteuertes Ventil zusätzlich schubabhängig ansteuer­ bar wird. Damit kann ohne Änderungen am Abgasturbolader und an den auspuff- und luftseitigen Leitungssystemen eine schubabhän­ gige Steuerung des Abgasturboladers mit einfachem Bauaufwand verwirklicht werden.An embodiment for this results from a partial characteristic of the Claim 2 characterized in that the entire exhaust gas in overrun mode the internal combustion engine on the turbine of the exhaust gas turbocharger  is passed so that the overrun in the internal combustion engine Turbine acting as a throttle point is bypassed. Herewith the push-out work of the internal combustion engine is reduced, which in Thrust operation is to be applied via the drive train. After this Proposal also fails to drive the compressor, whereby the amount of charge in the cylinders and thus that of the drive strand reduced compressor work to be performed in overrun mode is. The elimination of the throttling on the exhaust side can, according to claim 3 can advantageously be achieved in that an already existing control valve dependent on load additionally thrust dependent cash. So that without changes to the turbocharger and a thrust suspension on the exhaust and air-side pipe systems Control of the exhaust gas turbocharger with simple construction work be realized.

Bei einer Brennkraftmaschine im Schubbetrieb stellt jedoch nicht nur die Turbine des Abgasturboladers eine Drosselstelle dar, sondern auch der Verdichter im luftseitigen Teil des Gaswechselsy­ stems. Zur Vermeidung dieser aus dem Verdichter als Drosselstelle sich ergebenden Saugleistung, die das Schleppmoment zusätzlich erhöht, wird nach einem weiteren Teilmerkmal des Anspruches 2 vorgeschlagen, im Schubbetrieb die gesamte Ansaugluft am Verdich­ ter vorbei den Brennräumen der Brennkraftmaschine zuzuführen. Zur Reduzierung des Schleppmomentes ist es vorteilhaft, beide im Anspruch 2 angegebenen Maßnahmen gleichzeitig zu treffen.With an internal combustion engine in overrun mode, however, does not pose only the turbine of the exhaust gas turbocharger represents a throttling point, but also the compressor in the air-side part of the gas exchange stems. To avoid this from the compressor as a throttle resulting suction power, which additionally the drag torque is increased, according to a further partial feature of claim 2 proposed, in overrun the entire intake air at the compression to feed past the combustion chambers of the internal combustion engine. To reduce the drag torque, it is advantageous to both in Claim 2 specified measures to take simultaneously.

Eine wirkungsvolle Unterstützung der vorgeschlagenen Maßnahme wird schließlich durch Anspruch 4 erreicht, wobei jedes Absperror­ gan in seiner Offenstellung für den jeweiligen Bypass zugleich den jeweiligen Einlaß zur Turbine bzw. zum Verdichter des Abgasturbo­ laders verschließt. Damit ist der Abgasturbolader im Schubbetrieb weder abgas- noch luftseitig beaufschlagt und damit gänzlich wirkungslos.An effective support for the proposed measure is finally achieved by claim 4, each shut-off in its open position for the respective bypass respective inlet to the turbine or the compressor of the exhaust gas turbo loader closes. The exhaust gas turbocharger is now in overrun mode neither on the exhaust nor on the air side and thus entirely ineffective.

Schließiich kann nach Anspruch 1 eine Brennkraftmaschine im luftseitigen Teil des Gaswechselsystems mit einer Drosselklappe ausgestattet sein, wobei ein dieser Drosselklappe zugeordneter Bypass zur Reduzierung des Motorschleppmomentes schubabhängig steuerbar ist. Dieser Bypass kann als gesonderter Umgehungskanal ausgebildet sein, er kann jedoch nach Anspruch 5 auch als eine in der Drosselklappe durch ein federbelastetes Ventil steuerbare Durchbrechung gestaltet sein. Ferner kann bei einer in der Ansaug­ leitung angeordneten Drosselklappe diese nach Anspruch 6 im Schubbetrieb durch eine schubabhängig wirkende Stellvorrichtung in eine entsprechende Offenstellung gesteuert werden.Finally, an internal combustion engine in accordance with claim 1 air-side part of the gas exchange system with a throttle valve  be equipped, one associated with this throttle valve Bypass to reduce engine drag torque depending on thrust is controllable. This bypass can be used as a separate bypass channel be formed, but it can also be a in the throttle valve controllable by a spring-loaded valve Breakthrough. Furthermore, one in the intake line arranged throttle valve according to claim 6 in Thrust operation through a thrust-dependent actuator be controlled in a corresponding open position.

Bei beiden betriebsabhängig jeweils als Drosselstelle wirkenden Einrichtungen kann das Motorschleppmoment zusätzlich dadurch reduziert werden, daß die Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 im Schubbetrieb in Abhängigkeit der Maschinendrehzahl Leistung abgibt, wobei bei einem Dieselmotor die über die Kraftstoffmenge bestimmte Leistung so gewählt sein kann, daß ein für einen ver­ gleichbaren Otto-Motor repräsentatives Schleppmoment-Niveau erreicht wird. Nach Anspruch 8 kann die gewählte Kraftstoffmenge drehzahl- und zeitabhängig sein. Um bei einem raschen Wechsel vom Antrieb auf den Schubbetrieb einen stoßfreien Übergang zu erreichen, kann die Kraftstoffmenge zu Beginn des Schubbetriebes relativ hoch gewählt werden, die mit fallender Drehzahl und zuneh­ mender Dauer des Schubbetriebes relativ rasch verringert wird.In both, depending on the operation, each acting as a throttle point The engine drag torque can additionally establish this be reduced that the internal combustion engine according to claim 7 in Thrust operation depending on the machine speed output emits, with a diesel engine that is based on the amount of fuel certain performance can be chosen so that a ver comparable drag engine level representative drag torque level is achieved. According to claim 8, the selected amount of fuel be speed and time dependent. To make a quick change a smooth transition from the drive to the overrun mode can reach the amount of fuel at the beginning of overrun be chosen relatively high, with falling speed and increasing mender duration of the overrun is reduced relatively quickly.

Die Reduzierung des Motorschleppmomentes erspart aufwendige Zusatzmaßnahmen wie erhöhte Last auf der Antriebsachse, aufwendige Radführung und den Einsatz einer hydraulischen Kupplung im Antriebsstrang.Reducing the engine drag torque saves time and effort Additional measures such as increased load on the drive axle, complex Wheel guidance and the use of a hydraulic clutch in the Powertrain.

Die Erfindung wird anhand in der Zeichnung dargestellter Ausfüh­ rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The invention is based on the embodiment shown in the drawing Examples explained. Show it:

Fig. 1 einen aufgeladenen Dieselmotor für Fahrzeugantrieb mit einem betätigbaren Ventil (waste-gate) im turbinenseiti­ gen Bypass zum zusätzlichen schubabhängig gesteuerten Öffnen, Fig. 1 is a turbocharged diesel engine for vehicle drive having an actuatable valve (waste-gate) in turbinenseiti gen bypass to additional shear dependent controlled opening,

Fig. 2 einen weiteren, aufgeladenen Dieselmotor mit je einem turbinen- und verdichterseitigen Bypass mit je einem schubabhängig den jeweiligen Bypass öffnenden und den jeweiligen Einlaß schließenden Absperrorgan. Fig. 2 shows another turbocharged diesel engine, each with a turbine and compressor-side bypass, each with a thrust-dependent opening the respective bypass and closing the respective inlet shut-off device.

Ein für den Antrieb eines nicht gezeigten Fahrzeuges dienender Dieselmotor 1 ist mit einem Abgasturbolader 2 ausgerüstet, dessen Turbine 3 in einer Abgasleitung 4 und dessen Verdichter 5 in einer Ansaugleitung 6 angeordnet ist. Zur Umgehung der Turbine 3 ist eine Bypassleitung 7 vorgesehen, die über ein Ventil 8 stromauf der Turbine 3 zu- bzw. abschaltbar ist. Das Ventil 8 ist in bekannter Weise so ausgebildet, daß es zur Abregelung des Ladedruckes im oberen Lastbereich des Dieselmotors 1 dient.A diesel engine 1 used to drive a vehicle, not shown, is equipped with an exhaust gas turbocharger 2 , the turbine 3 of which is arranged in an exhaust line 4 and the compressor 5 of which is arranged in an intake line 6 . To bypass the turbine 3 , a bypass line 7 is provided, which can be switched on and off upstream of the turbine 3 via a valve 8 . The valve 8 is designed in a known manner so that it serves to regulate the boost pressure in the upper load range of the diesel engine 1 .

Das Ventil 8 hat an seinem freien Ende eine Leergangeinrichtung 9, über die es mit einem Servomotor 10 zusammenwirkt. Der Servo­ motor 10 wird von einer elektronischen Steuereinrichtung 11 ange­ steuert. Weiter wirkt die elektronische Steuereinrichtung 11 mit einer elektronisch gesteuerten Einspritzpumpe 12 zusammen. Schließ­ lich hat die Steuereinrichtung 11 Signaleingänge 13 für die Maschi­ nendrehzahl n, für die Winkelstellung α des nicht gezeigten Fahrpedals und für die momentane Einspritzmenge m k. Bei einem Betrieb des Fahrzeuges in der Ebene kann die Steuereinrichtung 11 aus der momentanen Maschinendrehzahl und der Winkelstellung des Fahrpedals einen Schubbetrieb erkennen und daraus zum einen das Abstellen oder die für einen Schubbetrieb entsprechend redu­ zierte Kraftstoffeinspritzung veranlassen. Zum anderen wird daraus der Servomotor 10 so angesteuert, daß er das Ventil 8 in eine Offenstellung bringt, so daß das Abgas im wesentlichen unter Umgehung der Turbine 3 über die Bypassleitung 7 abströmt. Damit wird die eine Drosselstelle für den Dieselmotor 1 darstellende Turbine 3 umgangen und damit zusätzliche, das Schleppmoment erhöhende Ausschubarbeit vermieden. Im übrigen kann zur schubab­ hängigen Steuerung des Bypass-Ventiles 8 anstelle der elektroni­ schen Steuereinrichtung 11 auch jede andere, beispielsweise nur einen Parameter verarbeitende Einrichtung dienen. The valve 8 has at its free end an empty gear device 9 , via which it interacts with a servo motor 10 . The servo motor 10 is controlled by an electronic control device 11 . The electronic control device 11 also interacts with an electronically controlled injection pump 12 . Finally, the control device 11 has signal inputs 13 for the engine speed n , for the angular position α of the accelerator pedal, not shown, and for the current injection quantity m k . When the vehicle is operating in the plane, the control device 11 can recognize an overrun operation from the current engine speed and the angular position of the accelerator pedal and, on the one hand, can stop or correspondingly reduce fuel injection for an overrun operation. On the other hand, the servo motor 10 is actuated therefrom in such a way that it brings the valve 8 into an open position, so that the exhaust gas flows out bypassing the turbine 3 via the bypass line 7 . This bypasses the turbine 3 which represents a throttle point for the diesel engine 1 and thus avoids additional extension work which increases the drag torque. Incidentally, any other, for example, only one parameter processing device can also be used for schubab-dependent control of the bypass valve 8 instead of the electronic control device 11 .

Fig. 2 zeigt einen Dieselmotor 14 mit einem Abgasturbolader 15, dessen Turbine 16 in einer Abgasleitung 17 und dessen Verdichter 18 in einer Ansaugleitung 19 angeordnet ist. Der Abgasleitung 17 ist ein die Turbine 16 umgehender Bypass 20 zugeordnet, während der Ansaugleitung 19 ein den Verdichter 18 umgehender Bypass 21 zugeordnet ist. Den turbinenseitigen Bypass 20 ist stromauf der Turbine 16 ein Absperrorgan 22 und dem verdichterseitigen Bypass 21 ist stromauf des Verdichters 18 ein Absperrorgan 23 zugeordnet. Die Absperrorgane 22 und 23 sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie in Offenstellung für den jeweiligen Bypass 20 bzw. 21 im Schubbetrieb des Dieselmotors 14 zugleich den jeweiligen turbinen­ seitigen Einlaß 24 bzw. verdichterseitigen Einlaß 25 verschließen. Damit ist der Abgasturbolader 15 im Schubbetrieb des Dieselmotors 14 weder abgas- noch luftseitig beaufschlagt. Damit ist beim Die­ selmotor 14 im Schubbetrieb ebenso wie beim Dieselmotor 1 nach Fig. 1 eine das Schleppmoment erhöhende Ausschubleistung bzw. Ausschiebearbeit vermieden. Abweichend vom Dieselmotor 1 der Fig. 1 wird jedoch beim Dieselmotor 14 nach der Fig. 2 durch die Umgehung des Verdichters 18 zusätzlich die das Schleppmoment erhöhende Saugleistung bzw. Saugarbeit reduziert. FIG. 2 shows a diesel engine 14 with an exhaust gas turbocharger 15 , the turbine 16 of which is arranged in an exhaust line 17 and the compressor 18 of which is arranged in an intake line 19 . A bypass 20 bypassing the turbine 16 is assigned to the exhaust line 17 , while a bypass 21 bypassing the compressor 18 is assigned to the intake line 19 . A shut-off device 22 is associated with the turbine-side bypass 20 upstream of the turbine 16 and a shut-off device 23 is associated with the compressor-side bypass 21 upstream of the compressor 18 . The shut-off devices 22 and 23 are designed and arranged such that in the open position for the respective bypass 20 or 21 in the overrun mode of the diesel engine 14 they also close the respective turbine-side inlet 24 or compressor-side inlet 25 . Thus, the exhaust gas turbocharger 15 is not acted upon on the exhaust gas or air side in the overrun mode of the diesel engine 14 . With the selmotor 14 in overrun mode as with the diesel engine 1 according to FIG. 1, an extension power or extension work which increases the drag torque is avoided. Deviating from the diesel engine 1 of FIG. 1, however, as shown in FIG. 2 additionally reduced in the diesel engine 14 through the bypass of the compressor 18, the drag torque increasing suction or suction work.

Bei jedem der vorgenannten Dieselmotore 1 bzw. 14 kann das Schleppmoment zusätzlich dadurch reduziert werden, daß im Schub­ betrieb in Abhängigkeit der Maschinendrehzahl die Maschine Leistung abgibt. Zur Leistungsabgabe im Schubbetrieb kann die hierfür gewählte Kraftstoffmenge drehzahlabhängig und, bezogen auf den Beginn des Schubbetriebes, zeitabhängig sein. Sie kann insbesondere zur Vermeidung eines Stoßes beim Wechsel vom Antrieb auf den Schubbetrieb relativ hoch gewählt sein und anschließend relativ zur Drehzahl bzw. zur Zeitdauer von Beginn des Schubbetriebes unproportional stark verringert werden.In each of the aforementioned diesel engines 1 and 14 , the drag torque can also be reduced in that the engine delivers power in overrun mode depending on the engine speed. To deliver power in overrun mode, the fuel quantity selected for this can be speed-dependent and, depending on the start of overrun mode, time-dependent. In particular, in order to avoid a shock when changing from the drive to the overrun mode, it can be selected to be relatively high and then be disproportionately reduced relative to the speed or the time from the start of the overrun mode.

Die in Fig. 2 als Klappenventile dargestellten Absperrorgane 22 und 23 können ähnlich wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 elektrisch/elektronisch angesteuert werden. Es sind aber auch andere bekannte Betätigungsarten für die Absperrorgane 22 und 23 bzw. das Ventil 8 der Fig. 1 denkbar.The shut-off devices 22 and 23 shown as flap valves in FIG. 2 can be controlled electrically / electronically similar to the exemplary embodiment according to FIG. 1. However, other known types of actuation for the shut-off elements 22 and 23 or the valve 8 of FIG. 1 are also conceivable.

Claims (8)

1. Brennkraftmaschine, insbesondere Dieselmotor, als Antriebsein­ richtung für Fahrzeuge,
  • - mit einer im Abgas- und/oder luftseitigen Teil eines Gaswech­ selsystems betriebsartabhängig als Drosselstelle wirkenden Einrichtung (Lader 2, 15; Drosselklappe), dadurch gekennzeichnet,
  • - daß ein der Einrichtung (Lader 2, 15; Drosselklappe) zugeordne­ ter Bypass (7; 20, 21) bei Schubbetrieb der Brennkraftmaschine (1; 14) in Offenstellung steuer-/regelbar ist.
1. internal combustion engine, in particular diesel engine, as a drive device for vehicles,
  • with a device acting in the exhaust gas and / or air side part of a gas exchange system depending on the operating mode as a throttle point (charger 2, 15 ; throttle valve), characterized in that
  • - That one of the device (loader 2, 15 ; throttle valve) associated bypass ( 7 ; 20 , 21 ) in overrun mode of the internal combustion engine ( 1 ; 14 ) in the open position can be controlled / regulated.
2. Dieselmotor nach Anspruch 1,
  • - mit einem Abgasturbolader (2; 15), dem ein turbinenseitiger Bypass (7; 20) und/oder ein verdichterseitiger Bypass (21) zugeordnet ist,
  • - und jeder Bypass (7; 20, 21) ein Absperrorgan (8; 22, 23) aufweist, dadurch gekennzeichnet,
  • - daß mindestens eines der Absperrorgane (8; 22, 23) bei Schubbe­ trieb des Fahrzeuges in eine Offenstellung (Bypassbetrieb) gesteuert/geregelt ist.
2. Diesel engine according to claim 1,
  • with an exhaust gas turbocharger ( 2 ; 15 ) to which a turbine-side bypass ( 7 ; 20 ) and / or a compressor-side bypass ( 21 ) is assigned,
  • and each bypass ( 7 ; 20 , 21 ) has a shut-off device ( 8 ; 22 , 23 ), characterized in that
  • - That at least one of the shut-off devices ( 8 ; 22 , 23 ) when the vehicle is overrun is controlled in an open position (bypass operation).
3. Dieselmotor nach Anspruch 2,
  • - mit einem lastabhängig betätigbaren Ventil (8) im turbinensei­ tigen Bypass (7), dadurch gekennzeichnet,
  • - daß das Bypass-Ventil (8) zusätzlich schubabhängig ansteuerbar ist.
3. Diesel engine according to claim 2,
  • - With a load-dependent actuable valve ( 8 ) in the turbine-side bypass ( 7 ), characterized in that
  • - That the bypass valve ( 8 ) can also be controlled depending on the thrust.
4. Dieselmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Absperrorgan (22, 23) in seiner Offenstellung für den jeweiligen Bypass (20, 21) zugleich den jeweiligen turbinen-/ verdichterseitigen Einlaß (24, 25) verschließt.4. Diesel engine according to claim 2, characterized in that each shut-off element ( 22 , 23 ) in its open position for the respective bypass ( 20 , 21 ) also closes the respective turbine / compressor-side inlet ( 24 , 25 ). 5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
  • - mit einer Drosselklappe in der Ansaugleitung, dadurch gekenn­ zeichnet,
  • - daß die Drosselklappe eine durch ein federbelastetes Ventil steuerbare Durchbrechung aufweist.
5. Internal combustion engine according to claim 1,
  • - with a throttle valve in the intake line, characterized by
  • - That the throttle valve has an opening controllable by a spring-loaded valve.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1,
  • - mit einer Drosselklappe in der Ansaugleitung, dadurch gekenn­ zeichnet,
  • - daß eine schubabhängig wirkende Stellvorrichtung die Drossel­ klappe in eine entsprechende Offenstellung steuert.
6. Internal combustion engine according to claim 1,
  • - with a throttle valve in the intake line, characterized by
  • - That a thrust-dependent adjusting device controls the throttle valve in a corresponding open position.
7. Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß im Schubbetrieb in Abhängigkeit der Maschinendrehzahl die Maschine Leistung abgibt (nach P 32 35 619).7. Internal combustion engine according to one or more of the claims 1-6, characterized in that in overrun in Depending on the machine speed, the machine performance delivers (according to P 32 35 619). 8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Leistungsabgabe eine Kraftstoffmenge drehzahl­ abhängig und, bezogen auf den Beginn des Schubbetriebes zeitabhängig wählbar ist.8. Internal combustion engine according to claim 7, characterized net that speed to output a fuel quantity dependent and, based on the start of the overrun operation can be selected depending on the time.
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