WO2010124701A1 - Verdichter mit drallerzeuger bei einem kraftfahrzeug - Google Patents

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WO2010124701A1
WO2010124701A1 PCT/EP2009/003101 EP2009003101W WO2010124701A1 WO 2010124701 A1 WO2010124701 A1 WO 2010124701A1 EP 2009003101 W EP2009003101 W EP 2009003101W WO 2010124701 A1 WO2010124701 A1 WO 2010124701A1
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Michael Wittler
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Definitions

  • the present invention relates to a vehicle drive comprising an internal combustion engine with a supercharging, a method for operating a supercharged internal combustion engine of a motor vehicle, and an application of a swirl generator in an internal combustion engine.
  • Object of the present invention is to provide an improvement of a fresh gas filling for supercharged direct injection internal combustion engines of motor vehicles available.
  • An adjustment of the swirl generator is carried out, for example, adapted to a rinsing process of the cylinder.
  • a throttle action of the swirl generator can be adjusted by appropriate adjustment and / or swirl generation of the swirl generator.
  • a control of an adjustment of the swirl generator and the valve overlap in dependence on one another for influencing a filling of the cylinder takes place.
  • a corresponding program may be provided in an engine control unit, by means of which such a control is executable.
  • the controller may be designed so that a higher charge pressure of the charge and by an adjustment of the valve overlap adapted thereto a faster flushing in the cylinder can be generated by an adjustment of the swirl generator. This means that, for example, the period of valve overlap could also be shortened.
  • a load control of the internal combustion engine takes place via the swirl generator.
  • the load control takes place exclusively via the swirl generator over an operating range.
  • no combustion valve is assigned to the internal combustion engine, so that load control is carried out essentially exclusively via the swirl generator and the variable valve control.
  • the proposed operation is in an operating range of Used internal combustion engine, which is at least close to full load.
  • the proposed operation is used to reduce a knock sensitivity of the internal combustion engine. In this case, for example, consideration can be given to the currently used fuel, for which purpose a fuel sensor can be used, for example.
  • a vehicle drive comprising a supercharged internal combustion engine, a supercharging of the internal combustion engine, an adjustable, variable valve drive of the internal combustion engine, a control device and an adjustable swirl generator, wherein the swirl generator is arranged in front of a charging unit of the supercharger, and the control unit with the Swirl generator and the variable valve train is connected and has a control that sets an adjustment of the variable valve train with an adjustment of the swirl generator for generating a valve overlap for purging a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine in correlation.
  • Correlation in the broadest sense means a combination of the two settings.
  • a setting can be stored in a map or be calculated accordingly.
  • a correlation between the setting of the variable valve train and a setting of the swirl generator can be made via one or more models as well as via corresponding numerical methods or direct calculation from mathematical formulations.
  • the correlation can be done directly as well as indirectly, with one or more further influencing parameters in particular being able to be taken into account when using an engine control unit.
  • the crankshaft speed, a pressure in an intake manifold, a mass flow, a temperature and / or an indication regarding the fuel used can be included in the correlation.
  • an adjustment with regard to the associated supercharger or charging itself, a load request, a state of the internal combustion engine, a dependence on emissions, an injection time of a fuel and / or an injection course of an influence can further influence fuel.
  • Information relating to charging may relate, for example, to information regarding a vane position, in particular a vane position, as well as information relating to a rotation, for example, of a compressor and / or a pressure in front of or behind the compressor.
  • the engine control unit is capable of at least controlling a setting of the swirl generator as well as a valve overlap, if not even controlling one or both of these, and this can be adjusted for example using a variety of targets.
  • Possible destination Specifications are, for example, a generation of a fast torque, for example via a faster purging, as well as by generating a higher pressure in the combustion chamber and thus a faster startup of a compressor by appropriate swirl impact, influencing an emission of Verbrennungskraftma- machine depending, for example, on a state an exhaust gas treatment device, a load state or an operating requirement to the internal combustion engine.
  • a generation of a fast torque for example via a faster purging, as well as by generating a higher pressure in the combustion chamber and thus a faster startup of a compressor by appropriate swirl impact, influencing an emission of Verbrennungskraftma- machine depending, for example, on a state an exhaust gas treatment device, a load state or an operating requirement to the internal combustion engine.
  • the engine control unit may also be coupled together.
  • a control of the control unit of the swirl generator be used to set an air volume flow.
  • the swirl generator can serve as a throttle.
  • the swirl generator supports another throttle located in an air path or even is arranged as the only adjustable throttle in an air path.
  • the control device has a load control deposited by means of the swirl generator.
  • the function of the swirl generator is used as a throttle as well as the function to increase a degree of supercharging.
  • the internal combustion engine is equipped without throttle valve, wherein the control unit adjusts the swirl generator for controlling an air volume flow in a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine. For a load control, this is preferably carried out together with an adjustment of the variable valve drive.
  • a further embodiment provides that a throttle valve is provided, wherein the position of the throttle valve and the position of the swirl generator are correlated with each other. This correlation can be stored in the control unit. For example, this may be arranged in front of the swirl generator, the throttle seen in the flow direction.
  • a throttle valve is arranged in the flow direction behind a charging unit and preferably behind a swirl generator.
  • the swirl generator is adjustable to impart a swirl in a direction of rotation of a compressor unit of the charge of a flow, as well as is adjustable to impart a twist opposite to a direction of rotation of the compressor unit of the flow. In this way, for example, a filling of a combustion chamber can be increased, or, if desired, also reduced.
  • an adjustment of the geometry of the swirl generator also allows the possibility that a blow-off of compressed air in the air path may occur. can be avoided, since, for example, the swirl generator can be used as a throttle acting supportive for the compressor unit at certain operating points.
  • the drive can have an internal combustion engine operating according to the Otto and / or the diesel principle, direct injection can be constructed as well as without direct injection, have a homogeneous process as combustion process, have an antechamber for mixture formation as well as with other, different combustion processes, mixture formation and corresponding internal combustion engines can be used.
  • a motor vehicle drive is therefore described by way of example as comprising a directly injecting, supercharged internal combustion engine, a valve drive of the internal combustion engine with preferably variably adjustable valves and with a swirl generator arranged upstream of the internal combustion engine, which impart a swirl to an air flow to be supplied to the internal combustion engine the swirl generator has an adjusting device for achieving a different degree of twist.
  • the drive further comprises a control unit, which is connected to the swirl generator and the valve train, wherein the control unit has a correlation between at least one imposed swirl and a valve overlap of at least one intake valve and at least one exhaust valve of the valve train deposited on at least one cylinder of the internal combustion engine.
  • the valve train of the internal combustion engine with preferably variably adjustable valves may have an electromagnetic actuation of the valves. However, it can also be designed mechanically, hydraulically or by a combination of different Stelltriebon for different valves. For example, a cam adjustment may be provided which acts, for example, on a part of the intake or exhaust valves. It can also be provided that a fully variable valve train is provided. Preferably, the valve train is able to independently actuate intake and exhaust valves, which are assigned to a cylinder of the internal combustion engine, each independently. For example, it is provided that each individual of the valves associated with a cylinder with respect to its opening or Closing time changeable adjustable.
  • Another embodiment provides that, for example, only one valve, for example an inlet valve or an outlet valve, can be changed in its times. In this way, a valve overlap of inlet and outlet valves can be adjusted, in particular this can be done via a control or control.
  • An exemplary embodiment of a change of valve opening and / or valve closing times and a corresponding device is disclosed in DE 103 467 47 A1, to which reference is made in its entirety in the context of the disclosure.
  • the adjustment of valve opening as well as closing times can preferably be used at least in conjunction with the swirl generator for load control.
  • the upstream of the internal combustion engine swirl generator is preferably upstream of a likewise disposed of the internal combustion engine charge in the flow direction.
  • the swirl generator is for example able to impart a rotational flow to a flow to be supplied to the internal combustion engine.
  • a swirl is preferably already transferred thereby into a charging device to be used, possibly even used there due to the charging technique used to reinforce a pressure build-up.
  • the swirl generator is coupled to a flow compressor. The swirl generation makes it possible that flow blades of the compressor are flown differently than without swirl generator.
  • the swirl generator can bring about an inflow of the moving blades with a velocity component that enhances the compression. This achieves a faster response of the compressor together with a higher compression, whereby a fresh gas filling and thus a rinsing with higher fresh gas flow is made possible.
  • the compressor may be coupled to an exhaust gas turbine. However, the compressor can also be arranged without exhaust gas turbine alone in the inflow line to the internal combustion engine, for example as a mechanically or electromagnetically driven compressor.
  • the swirl generator can be arranged, for example, in a multi-stage charging between, for example, a low-pressure charging and a high-pressure charging.
  • two or more swirl generators may be upstream of the internal combustion engine.
  • a swirl generator is provided, which is in particular preceded by a charge.
  • the internal combustion engine in addition to the Lasskanal the internal combustion engine to be provided a reduction of a channel cross-section, for example by means of a turbulence generating device.
  • a turbulence generating device is not to be understood as a swirl generator of the present invention.
  • the swirl generator is arranged outside the cylinder head, that is separate from the internal combustion engine, and preferably, for example, viewed in the flow direction along an air path before charging, for example in the form of a compressor, compressor or the like, or integrated into this.
  • Exemplary embodiments of various charging possibilities, in which one or more swirl generators are provided go, for example, from DE 10 2006 026 166 A1, DE 10 2006 011 862 A1, DE 10 2005 045 194 A1, DE 10 2004 039 299 A1, and the like also WO 2007135 089 A1.
  • DE 10 2006 026 166 A1, DE 10 2006 011 862 A1, DE 10 2005 045 194 A1, DE 10 2004 039 299 A1, and the like also WO 2007135 089 A1.
  • the swirl generator can preferably be designed in conjunction with a compressor in the form of a guide vane adjustment, wherein the guide vanes are preferably at the same time via an adjusting device together in their respective position changeable.
  • the swirl generator has no guide vanes, if a compressor is used. Rather, the swirl generator is preferably designed as it appears from the above-mentioned documents.
  • a further embodiment provides, for example, that a swirl generator viewed in the flow direction, for example, is arranged in front of a Leitschaufelapparat.
  • the vane apparatus may, for example, according to a development having one or more adjustable vanes.
  • a low-pressure and high-pressure compression reference is made, for example, to DE 10 2006 027 738 A1.
  • the correlation that is stored in the control unit and according to which a swirl application takes place can, for example, have a size of the swirl implemented directly.
  • a characteristic map or a mathematical relationship can be stored for this purpose.
  • the spin can indirectly enter into the correlation, for example by a link a position of the swirl generator with a mass flow through the swirl generator. It is also possible to use other parameters via which the spin is indirectly included in the correlation, for example a load point, a rotational speed of the crankshaft, a rotational speed of a supercharger, in particular a compressor, a speed of a sucked air mass flow and / or for example a load request.
  • a temperature-dependent component can also be included in the correlation, for example, as well as a pressure-dependent component.
  • a density-dependent component in each case preferably based on the mass flow flowing through the swirl generator.
  • this can be stored directly in the control unit, absolutely, as time, duration, broken down to individual valves as well as indirectly, for example in the form of control times, control periods, opening and closing times, for example, by the control unit as target and / or actual values are detected and / or predetermined.
  • the control unit may, for example, be a valve train control unit which is connected to a motor control unit. Also, the controller may be the engine control unit itself.
  • an internal and / or external exhaust gas recirculation is provided.
  • a single exhaust gas recirculation may be provided.
  • an exhaust gas recirculation on the one hand in a high-pressure part and on the other in a low-pressure part.
  • hot exhaust gas viewed in the flow direction before charging, is supplied again and thus the mixture of sucked-in airflow and supplied exhaust gas flow is passed not only through the charge but also through the swirl generator itself. If exhaust gas is added to a supplied air flow, the temperature increases.
  • the swirl generator is correspondingly temperature-resistant.
  • the swirl generator for example, at least partially made of high temperature resistant plastic.
  • the swirl generator has at least partially metal parts, preferably made of stainless steel.
  • a light metal is used, for example, alloys are used, as they are known from the valve, the cylinder head or the like.
  • the swirl generator is adjustable by means of an actuator.
  • the actuator is able to guide the adjusting device of the swirl generator, so that a targeted positioning is carried out, which can be predetermined.
  • a position of the swirl generator in particular to the respective operating set adjusted point of the internal combustion engine and also to be able to adjust this position to changes that occur suddenly, immediately.
  • a monitoring unit is provided in the drive, which monitors at least one swirl generation as well as a valve overlap.
  • the swirl generation can be determined by setting a valve overlap adapted to a specific operating point of the internal combustion engine or a load. From the operating point is then closed back to a flow condition.
  • a mass flow sensor can be deduced by a mass flow sensor to a speed that is present at the swirl generator and has been generated and turned off an adjustment of the adjusting carried out by the associated drive or are dubbed.
  • this can be used a pressure sensor downstream of the charge, for example.
  • via a map can then be closed to a swirl that is impressed on this air flow and is then adjusts with appropriate short delay then in the flushing of the combustion chamber of the cylinder during the valve overlap of inlet and outlet valve of the associated valve train or effects.
  • the monitoring unit may for example be integrated in an engine control unit. Furthermore, there is the possibility that the monitoring unit is shared.
  • control unit which is assigned to the swirl generator
  • monitoring unit for example integrated in a control unit, which is assigned to the valve train.
  • control unit which is connected to the swirl generator and the valve train, integrated as an engine control unit, the monitoring unit.
  • valve overlap of intake and exhaust valve or intake and exhaust valves of the valve train can be adjusted not only with respect to the respective load point, but also with respect to the impressed twist.
  • This can be done according to a development in cooperation with an exhaust gas purification, as it is downstream of the internal combustion engine and / or arranged in the exhaust gas recirculation channel with.
  • the impressed swirl makes it possible to achieve improved rinsing during valve overlap.
  • the resulting nitrogen oxide emissions can be reduced.
  • a filling of the combustion chamber can be improved.
  • the opening and closing times of inlet and outlet valves of the associated cylinder can be aligned with the position of the adjusting device of the swirl generator.
  • Insbesonde- Advantageous is the use of the swirl generator in an internal combustion engine, which can be switched between diesel and Otto principle.
  • combustion engines also referred to as Combined Combustion Engines, abbreviated CCS, or an associated method, homogeneous compression ignition, abbreviated HCCI, are advantageous with such a swirl generation and preferably in coordination of the swirl generation on the scavenging at a desired set valve overlap for the particular process principle to be used used.
  • the swirl generator can also be used to be able to support a homogenization during the intake stroke with simultaneously injected fuel.
  • a homogenized injection method in particular with a multiple injection preferably exclusively during the intake stroke, for example, results from DE 10 2006 030 213, to which reference is made in its entirety within the scope of this disclosure.
  • the combustion method presented there, in particular the homogenization can be used, for example, in a cam-controlled variable valve train internal combustion engine, as is apparent from PCT / EP 2007/007385, which has not yet been published.
  • a combination of an adjustable suitable valve overlap, which is accompanied by variable valve timing with a Ver emphasizervordrall has the consequence that especially at an acceleration of a vehicle in the so-called turbo lag, the valve overlap at a boost by boost increased boosting the cylinder of an associated internal combustion engine causes.
  • a method for operating a supercharged internal combustion engine of a motor vehicle for flushing a combustion chamber of a cylinder of the internal combustion engine comprises an adjustable swirl generator arranged upstream of a supercharger.
  • the adjustment is adjusted to the flushing of the combustion chamber, in particular to an adjustable suitable valve overlap of intake and exhaust valves.
  • a valve overlap with the swirl generated by the swirl generator is adjusted to one another. It is preferably provided that a swirl impact is increased immediately before a valve overlap on the cylinder.
  • a further embodiment provides that, for example, for an internal exhaust gas recirculation, that is to say for a brief opening and closing of an exhaust valve for recirculating combusted exhaust gas back into the combustion chamber, a corresponding swirl impingement by the swirl generator is reduced and thus an increase in pressure is either reduced or avoided ,
  • a further embodiment provides that, for example, in an acceleration phase of the internal combustion engine or during another phase of operation, an external exhaust gas recirculation and a swirl increase take place, wherein the valve overlap is shortened by its duration.
  • the swirl generator adjusts automatically depending on the intake air mass flow, and thereby imposes a higher or lower swirl.
  • the swirl generator can only partially adjust itself. This adjustment can include, for example, a positioning by the actuator in a first coarse position, while a fine positioning takes place automatically.
  • the automatic adjustment of the swirl generator can additionally or separately comprise that the swirl generator can automatically position itself in one operating range while it is selectively positioned via another part of the operating range of the internal combustion engine via a drive of the adjusting device. This can be done for example by means of a lockable freewheel.
  • the swirl generator only externally controlled allows a change in position and thus a change in the impressed swirl.
  • Preferred is a use of coupled to a supercharger swirl generator to improve a purging of a combusted fuel-air mixture from a cylinder, an internal combustion engine of a motor vehicle during a valve overlap of inlet and outlet valve of the cylinder.
  • FIG. 1 shows a first exemplary schematic representation of a drive
  • FIG. 4 shows a further schematic view of an internal combustion engine.
  • Fig. 1 shows a first drive 1 in a schematic representation.
  • the first drive 1 summarizes an internal combustion engine 2, which is also shown only schematically with a combustion chamber 3, an intake valve 4 and an exhaust valve 5 and an actuator for the valve train 6.
  • There are only schematically the inlet and outlet valves 4, 5 shown At least one inlet and one outlet valve 4, 5 can be assigned to each cylinder. However, at least two inlet valves and two outlet valves are preferred. These can be actuated individually in particular via the actuator 6, for example, or for example via a corresponding cam device in groups.
  • the internal combustion engine 2 is connected on the inlet side to a first compressor 7.
  • the first compressor 7 may be an electrically driven compressor or a mechanically driven compressor.
  • the first compressor 7 is not coupled to an exhaust gas turbine. Rather, the energy for driving the compressor is made available exclusively via a mechanical or electrical coupling. This has the advantage that the first compressor 7 can be actuated in particular in a lower speed range, in which the compressor when driving through a turbine in the exhaust line otherwise may not receive sufficient energy with fast load requirements.
  • the compressor is connected to an exhaust gas turbine.
  • the exhaust gas turbine is indicated by dashed lines.
  • the first compressor 7 may alternatively be operated by the turbine and / or an electric or mechanical drive.
  • the first compressor 7 is preceded by a first swirl generator 8 with an actuator 9.
  • the swirl generator 8 can change an inflow to the first compressor 7 such that a swirl is imparted to the flow.
  • This swirl is preferably a flow direction component which is introduced into the intake flow, which preferably runs rotationally symmetrically about an axis of the swirl generator 8.
  • the swirl generator 8 can mit- be changed in its positioning so that a different spin embossing is possible means of an actuator 9.
  • a different flow to the downstream compressor 7 can be impressed, in particular in coordination with the rotor blade geometry of the compressor blades of the first compressor 7.
  • the first compressor 7 can have adjustable guide vanes and / or rotor blades to have.
  • the swirl generator 8 preferably has adjustment possibilities adapted to it, so that a pre-swirl application by the swirl generator 8 is possible, coordinated with the mass flow passing through the compressor and the rotational speed of the compressor. Also, not only a swirl of the flow can be impressed on the swirl generator 8 preferably. Rather, the swirl generator can block the cross section of the line changeable. In this way, the swirl generator simultaneously serves as a throttle or channels the flow in such a way that according to one configuration of the entire or at least the major part of the flow, a swirl is imparted.
  • the swirl generator 8 produces an improved compression in the first compressor 7.
  • the impressed swirl in particular reinforced by the compressor, continues to be carried into the internal combustion engine 2 and contributes there to improved rinsing during a valve overlap of inlet and outlet valves 4, 5.
  • contributes to the improved flushing also that due to the swirl generation increased compression in the first compressor is made possible.
  • This pressure build-up in particular in a lower speed range, is able to compensate for an otherwise possibly existing exhaust gas turbocharger hole in the torque curve.
  • the gas flowing out of the internal combustion engine 2 is at least partially supplied via an exhaust line 10 to an exhaust gas purification system 11 and depending on the type of internal combustion engine 2, the exhaust gas purification system 11, a 3-way catalytic converter, a NOx storage catalytic converter, a HC FaIIe, a particulate filter and / or another, the exhaust gas influencing device, for example, a urea injection.
  • the exhaust line 10 performs an external exhaust gas recirculation 12 back to a suction line 13 of the drive 1.
  • a switchable valve 14 the supplied exhaust gas backflow can be controlled in the intake manifold 13, but in particular also be controlled.
  • an exhaust gas cooler 15 and / or an exhaust gas purification system 16 may be arranged in the external exhaust gas recirculation 12. These can also be integrated with each other, as shown, as a component.
  • the individual components are higher than the control unit 17, for example, a motor control.
  • the fashion Gate control is connected directly to the individual components to be controlled or with these over the individual components associated control devices.
  • sensors such as mass flow sensors, temperature sensors, speed sensors, pressure sensors, ⁇ probes or other sensors which are arranged in the intake line 13 and / or in the exhaust line 10.
  • the swirl generator 19 is arranged between a second compressor 20 and a third compressor 21.
  • the third compressor 21 is coupled to a turbine 22, via which the compressor is driven.
  • the second compressor 20, however, is preferably driven electrically or mechanically, but according to another embodiment may also be coupled to a turbine.
  • the swirl generator 19 has, in addition to the device for swirling, a device for mass flow throttling. This device 23 is indicated schematically. A detailed construction of such a swirl generator 19 is apparent, for example, from the abovementioned prior art, to which reference is made in the context of the disclosure relating to the construction of various swirl generators. In the context of the disclosure, reference is therefore made to these documents.
  • the second compressor 20 for example, a first charge in the intake manifold 24 is realized.
  • the swirl can then be impressed on the one hand and, on the other hand, the mass flow generated by means of the second compressor 20 can be throttled. Due to the throttling, an increase in speed is allowed in the remaining cross section. In this case, an additional swirl impact can be caused.
  • the third compressor 21 a preferred pressure increase can thus be achieved with appropriate design of the flow from the swirl generator 19 to the third compressor 21.
  • the compressor as well as the coupled turbine 22 can react faster to a load request.
  • Fig. 3 illustrates a graph 30 in which various time-adjusting torque curves of operating on the four-stroke principle and the same performance internal combustion engines are shown.
  • a torque curve 32 of a supercharged first internal combustion engine operating according to the diesel principle represents the lowest torque level of the graph 30.
  • a torque curve 34 of a second supercharged internal combustion engine operating according to the diesel principle in which a compressor advance generates generates an increase in torque.
  • a further increase in torque can be seen in a torque curve 36 of a third supercharged internal combustion engine operating according to the diesel principle, in which instead of a compressor advance variable valve timing is used, which causes variable valve bypasses.
  • a torque curve 38 of a fourth operating according to the diesel principle supercharged internal combustion engine to increase a further increase in torque development as come in this internal combustion engine according to the invention with both variable valve timing variable suitable valve overlaps as well as generating a Ver emphasizervordralls used.
  • graph 30 illustrates a torque curve 40 of a performance-type internal combustion engine operating according to the Otto principle whose linearly increasing torque range merges into a torque plateau. Although this internal combustion engine initially reaches a higher torque level for a short time, its achieved torque plateau falls short of the described curves 36, 38 a short time later.
  • FIG. 4 shows, in an exemplary schematic view, a vehicle 30 with a vehicle drive 31, wherein the vehicle drive 31 is shown greatly simplified.
  • An air path 32 has a first device 33 and a second device 34.
  • the first device 33 may be, for example, a throttle valve, the second device 34 a swirl generator with charging. It is also possible that the first device 33 comprises a swirl generator with charging, while the second device 34 is a throttle valve.
  • a cylinder 35 can be flushed and filled by means of a variable valve drive, wherein at least one associated inlet valve 36 and outlet valve 37 are at least controlled, in particular regulated, in their respective opening and closing times as well as with respect to their respective stroke via a control device 38 become can.
  • the controller 38 may be an engine controller.
  • the engine control of the vehicle drive 31 can also manage without a throttle valve according to a development.
  • the first device 33 is a first charging step and the second device 34 is a second charging step, which includes a swirl generator.
  • a load control can thus be done by the variable valve train and with the aid of the swirl generator on the charge.

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Betrieb einer aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine (2) eines Fahrzeugs, bei der eine Luft-Volumenstrom-Strömung mittels eines vor einer Aufladung angeordneten einstellbaren Drallerzeugers (8) unter Berücksichtigung einer einstellbaren Ventilüberschneidung eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine (2) eingestellt wird. Des weiteren wird ein Fahrzeugantrieb umfassend eine aufgeladene Verbrennungskraftmaschine (2), eine Aufladung der Verbrennungskraftmaschine (2), einen einstellbaren, variablen Ventiltrieb der Verbrennungskraftmaschine (2), ein Steuergerät und einen einstellbaren Drallerzeuger (8) vorgeschlagen, wobei der Drallerzeuger (8) vor einer Aufladereinheit der Aufladung angeordnet ist, das Steuergerät mit der Drallerzeuger (8) und dem variablen Ventiltrieb verbunden ist und eine Steuerung aufweist, die eine Einstellung des variablen Ventiltriebs mit einer Einstellung des Drallerzeugers (8) zur Erzeugung einer Ventilüberschneidung zum Spülen eines Brennraums eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine (2) in Korrelation setzt.

Description

Verdichter mit Drallerzeuger bei einem Kraftfahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Fahrzeugantrieb umfassend eine Verbrennungskraftmaschine mit einer Aufladung, ein Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sowie eine Anwendung eines Drallerzeugers bei einer Verbrennungskraftmaschine.
Bei Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, eine Druckerhöhung im zugeführten Luftstrom dadurch zu erhalten, dass eine Aufladung vorgesehen wird. Die Aufladung wird insbesondere bei nach dem Dieselprinzip arbeitenden Verbrennungskraftmaschinen vorgesehen, um darüber ein erreichbares Drehmoment zu steigern. Das Drehmoment ist hierbei proportional zur Frischgasfüllung. Verschiedenste Aufladungen sind daher bei nach dem Diesel-Prinzip, aber auch nach dem Otto-Prinzip arbeitenden Verbrennungskraftmaschinen mittlerweile zum bekannten Stand der Technik zu zäh- len. Dazu gehören mechanische Auflader wie der Comprex-Auflader, der Abgasturbolader, die Aufladung mittels dynamischer Systeme wie beispielsweise einer Schwingsaug- rohraufladung, einer Resonanzaufladung, variabler Saugrohrsysteme oder auch Roots- Lader, Flügelzellenlader, Spirallader oder Schraubenlader. Diese können untereinander auch kombiniert an der Verbrennungskraftmaschine vorgesehen sein. Auch ist es be- kannt, dass ein ein- oder zweistufiges Aufladeverfahren vorgesehen wird, um darüber eine verbesserte Frischgasfüllung zu erzeugen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbesserung einer Frischgasbefüllung für aufgeladene direkt einspritzende Verbrennungskraftmaschinen von Kraftfahrzeugen zur Verfügung zu stellen.
Diese Aufgabe wird mit einem Betrieb einer aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 sowie einem Fahrzeugantrieb mit den Merkmalen des Anspruches 10 und einer Verwendung mit den Merkmalen des Anspruches 20 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben. Die aus der nachfolgenden Beschreibung hervorgehenden einzelnen Merkmale aus einzelnen Ausgestaltungen sind nicht beschränkend auszulegen, sondern können mit Merkmalen aus anderen Ausgestaltungen zu Weiterbildungen verknüpft werden, ohne dass diese im Detail ausführlich hier näher beschrieben sind.
Es wird ein Betrieb einer aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs vorgeschlagen, bei der eine Luft-Volumenstrom-Strömung mittels eines vor einer Aufladung angeordneten einstellbaren Drallerzeugers unter Berücksichtigung einer einstellbaren Ventilüberschneidung eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine eingestellt wird. Ein derartiger Betrieb nutzt zum einen die Möglichkeit, dass die durch den Drallerzeuger als Drehimpuls erzeugte Energie einem beispielsweise Verdichter der Aufladung zuge- führt wird, so dass darüber eine Energie auf eine höhere Abgasturboladerdrehzahl umgewandelt werden kann. Auf diese Weise wird beispielsweise bei einer Drosselung eines Luft-Volumen-Stromes nicht nur Energie verloren, sondern durch hierbei Erzeugung eines Drehimpulses ein Energieumwandlung und damit Verringerung eines Drosselverlusts möglich. Dieses wird gekoppelt mit einer variablen Ventilsteuerzeit, die mittels bevorzugt einer einstellbaren Ventilüberschneidung ermöglicht ist. Dadurch kann frische Luft von einer Einlass- auf die Abgasseite der Verbrennungskraftmaschine durch eine Brennkammer eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine strömen und ein Durchspülen erzeugen, womit ein Stationärmoment bzw. eine Moment überhaupt dynamisch schneller aufgebaut und auch erhöht werden kann. Durch die Kombination beider Möglichkeiten ist somit ein schnellerer Ladedruckaufbau für die Verbrennungskraftmaschine unter gleichzeitiger verbesserter Spülung und damit insgesamt einem höheren Drehmoment erzielbar.
Eine Einstellung des Drallerzeugers wird beispielsweise angepasst an einen Spülvorgang des Zylinders ausgeführt. Hierbei kann eine Drosselwirkung des Drallerzeugers durch entsprechende Verstellung und/oder eine Drallerzeugung des Drallerzeugers angepasst werden. Bevorzugt ist es, wenn eine Steuerung einer Einstellung des Drallerzeugers und der Ventilüberschneidung in Abhängigkeit zueinander zur Beeinflussung einer Befüllung des Zylinders erfolgt. Beispielsweise kann hierzu ein entsprechendes Programm in einem Motorsteuergerät vorgesehen sein, mittels dem eine derartige Steuerung ausführbar ist. Bevorzugt kann dabei die Steuerung so ausgelegt sein, dass durch eine Einstellung des Drallerzeugers ein höherer Ladedruck der Aufladung und durch eine daran angepasste Einstellung der Ventilüberschneidung ein schnelleres Spülen im Zylinder erzeugt werden kann. Das bedeutet, dass beispielsweise der Zeitraum der Ventilüberschneidung auch verkürzt werden könnte.
Bevorzugt gemäß einer Ausgestaltung ist beispielsweise, dass eine Laststeuerung der Verbrennungskraftmaschine über den Drallerzeuger erfolgt. Beispielsweise kann sogar vorgesehen sein, dass über einen Betriebsbereich die Laststeuerung ausschließlich über den Drallerzeuger erfolgt. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass der Verbrennungs- kraftmaschine keine Drosselklappe zugeordnet ist, so dass eine Laststeuerung im Wesentlichen ausschließlich über den Drallerzeuger und der variablen Ventilsteuerung ausgeführt wird. Bevorzugt wird der vorgeschlagene Betrieb in einem Betriebsbereich der Verbrennungskraftmaschine genutzt, der zumindest volllastnahen ist. Des Weiteren besteht gemäß einer Weiterbildung die Möglichkeit, dass der vorgeschlagene Betrieb zur Herabsetzung einer Klopfempfindlichkeit der Verbrennungskraftmaschine genutzt wird. Hierbei kann beispielsweise Rücksicht genommen werden auf den aktuell genutzten Treibstoff, wobei hierfür ein Treibstoffsensor beispielsweise nutzbar ist.
Des Weiteren wird ein Fahrzeugantrieb vorgeschlagen, umfassend eine aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, eine Aufladung der Verbrennungskraftmaschine, einen einstellbaren, variablen Ventiltrieb der Verbrennungskraftmaschine, ein Steuergerät und ei- nen einstellbaren Drallerzeuger, wobei der Drallerzeuger vor einer Aufladeeinheit der Aufladung angeordnet ist, und das Steuergerät mit dem Drallerzeuger und dem variablen Ventiltrieb verbunden ist und eine Steuerung aufweist, die eine Einstellung des variablen Ventiltriebs mit einer Einstellung des Drallerzeugers zur Erzeugung einer Ventilüberschneidung zum Spülen eines Brennraumes eines Zylinders der Verbrennungskraftma- schine in Korrelation setzt. Unter Korrelation ist im weitestgehenden Sinne eine Verbindung der beiden Einstellungen miteinander zu verstehen. Hierbei kann eine Einstellung in einem Kennfeld hinterlegt sein oder aber entsprechend zu berechnen sein. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass über ein oder mehrere Modelle wie aber auch über entsprechende numerische Verfahren oder direkte Berechnung aus mathematischen Formulie- rungen sich eine Korrelation zwischen der Einstellung des variablen Ventiltriebs und einer Einstellung des Drallerzeugers vornehmen lässt. Die Korrelation kann direkt wie aber auch indirekt erfolgen, wobei insbesondere unter Nutzung eines Motorsteuergerätes ein oder mehrere weitere Einflussparameter hierbei Berücksichtigung finden können. Beispielsweise kann die Kurbelwellendrehzahl, ein Druck in einem Ansaugrohr, ein Massen- ström, eine Temperatur und/oder eine Angabe hinsichtlich des verwendeten Kraftstoffes in die Korrelation mit eingehen. Des Weiteren kann für eine Verstellung des Drallerzeugers des Weiteren Einfluss nehmen: eine Information hinsichtlich der zugeordneten Aufladeeinheit bzw. der Aufladung selbst, eine Lastanforderung, ein Zustand der Verbrennungskraftmaschine, eine Abhängigkeit in Bezug auf Emissionen, ein Einspritzzeitpunkt eines Kraftstoffes und/oder eines Einspritzverlaufs eines Kraftstoffes. Eine Information hinsichtlich einer Aufladung kann beispielsweise eine Information hinsichtlich einer Leitschaufelposition, insbesondere einer Leitschaufelstellung, wie aber auch eine Information hinsichtlich einer Umdrehung beispielsweise eines Verdichters und/oder eines Druckes vor oder hinter dem Verdichter betreffen. Das Motorsteuergerät ist dabei in der Lage, eine Einstellung des Drallerzeugers wie auch eine Ventilüberschneidung zumindest zu steuern, wenn nicht eines oder beides davon sogar zu regeln, wobei dieses unter Heranziehung unterschiedlichster Zielvorgaben beispielsweise angepasst werden kann. Mögliche Ziel- vorgaben sind beispielsweise eine Erzeugung eines schnellen Drehmoments, beispielsweise über ein schnelleres Spülen, wie auch durch Erzeugung eines höheren Druckes in der Brennkammer und damit ein schnelleres Anlaufen eines Verdichters durch entsprechende Drallaufprägung, eine Beeinflussung einer Emission der Verbrennungskraftma- schine in Abhängigkeit beispielsweise von einem Zustand einer Abgasbehandlungseinrichtung, eines Lastzustandes bzw. einer Betriebsanforderung an die Verbrennungskraftmaschine. Es können jedoch auch andere Zielvorgaben an das Motorsteuergerät vorliegen, die auch miteinander gekoppelt sein können.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass eine Steuerung des Steuergerätes des Drallerzeuger zur Einstellung einer Luft-Volumenströmung einsetzt. So kann der Drallerzeuger beispielsweise als Drossel dienen. Hierbei besteht die Möglichkeit, dass der Drallerzeuger eine andere in einem Luftpfad befindliche Drossel unterstützt oder aber sogar als einzige verstellbare Drossel in einem Luftpfad angeordnet ist. Des Weiteren besteht die Möglich- keit, dass das Steuergerät eine Laststeuerung mittels des Drallerzeugers hinterlegt aufweist. Hierbei wird die Funktion des Drallerzeugers als Drossel wie aber auch die Funktion zur Erhöhung eines Aufladegrades genutzt. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Verbrennungskraftmaschine ohne Drosselklappe ausgestattet ist, wobei zur Steuerung einer Luft-Volumenströmung in eine Brennkammer eines Zylinders der Verbren- nungskraftmaschine das Steuergerät den Drallerzeuger einstellt. Bevorzugt wird für eine Lastregelung dieses zusammen mit einer Einstellung des variablen Ventiltriebs ausgeführt.
Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass eine Drosselklappe vorgesehen ist, wobei die Stellung der Drosselklappe und die Stellung des Drallerzeugers miteinander korreliert sind. Diese Korrelation kann in dem Steuergerät hinterlegt sein. Beispielsweise kann hierfür die Drosselklappe in Strömungsrichtung betrachtet vor dem Drallerzeuger angeordnet sein. Eine andere Ausgestaltung sieht hingegen vor, dass eine Drosselklappe in Strömungsrichtung hinter einer Aufladeeinheit und vorzugsweise hinter einem Drallerzeuger angeordnet ist. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass der Drallerzeuger einstellbar ist, einen Drall in eine Drehrichtung einer Verdichtereinheit der Aufladung einer Strömung aufzuprägen, wie auch einstellbar ist, einen Drall entgegengesetzt zu einer Drehrichtung der Verdichtereinheit der Strömung aufzuprägen. Auf diese Weise kann beispielsweise eine Befüllung einer Brennkammer verstärkt, oder aber auch, sofern gewünscht, verrin- gert werden. Des Weiteren ermöglicht eine Verstellung der Geometrie des Drallerzeugers darüber hinaus, die Möglichkeit, dass ein Abblasen von verdichteter Luft in Luftpfad ver- mieden werden kann, da beispielsweise der Drallerzeuger als Drossel wirkend unterstützend für die Verdichtereinheit bei gewissen Betriebspunkten einsetzbar ist.
Exemplarisch aber ohne Beschränkung werden weitere bevorzugte Einzelheiten anhand eines nachfolgenden Kraftfahrzeugantriebes und eines Verfahrens eines Betriebes eines Kraftfahrzeugantriebes beschrieben, ohne dass aber die jeweiligen Merkmale auf diesen speziellen Antrieb oder das jeweilige dort beschriebene Element beschränkt sind. Vielmehr kann der Antrieb eine nach dem Otto- und/oder nach dem Dieselprinzip arbeitende Verbrennungskraftmaschine aufweisen, eine Direkteinspritzung wie auch ohne Direktein- spritzung aufgebaut sein, ein Homogenverfahren als Brennverfahren besitzen, eine Vorkammer zur Gemischbildung aufweisen wie auch bei anderen, unterschiedlichsten Brennverfahren, Gemischbildungen und entsprechenden Verbrennungskraftmaschinen einsetzbar sein.
Beispielhaft sei daher des weiteren als Weiterbildung ein Kraftfahrzeug-Antrieb beschrieben, umfassend eine direkt einspritzende, aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, einen Ventiltrieb der Verbrennungskraftmaschine mit vorzugsweise variabel verstellbaren Ventilen und mit einem der Verbrennungskraftmaschine vorgelagerten Drallerzeuger vorgeschlagen, der einem der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luftstrom einen Drall aufprägt, wobei der Drallerzeuger eine Verstelleinrichtung zur Erzielung eines unterschiedlich starken Dralls aufweist. Der Antrieb umfasst darüber hinaus ein Steuergerät, welches mit dem Drallerzeuger und dem Ventiltrieb verbunden ist, wobei das Steuergerät eine Korrelation zwischen zumindest einem aufgeprägtem Drall und einer Ventilüberschneidung von zumindest einem Einlassventil und zumindest einem Auslassventil des Ventiltriebs an zumindest einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine hinterlegt aufweist.
Der Ventiltrieb der Verbrennungskraftmaschine mit vorzugsweise variabel verstellbaren Ventilen kann eine elektromagnetische Betätigung der Ventile aufweisen. Sie kann jedoch ebenfalls mechanisch, hydraulisch oder durch eine Verbindung von verschiedenen Stelltriebmöglichkeiten für verschiedene Ventile ausgeführt sein. So kann beispielsweise eine Nockenverstellung vorgesehen sein, die beispielsweise auf einen Teil der Ein- oder Auslassventile einwirkt. Ebenfalls kann vorgesehen sein, dass ein vollvariabler Ventiltrieb vorgesehen ist. Vorzugsweise ist der Ventiltrieb in der Lage, Ein- und Auslassventile, die einem Zylinder der Verbrennungskraftmaschine zugeordnet sind, jeweils unabhängig voneinander betätigen zu können. Beispielsweise ist vorgesehen, dass jedes einzelne der einem Zylinder zugeordneten Ventile hinsichtlich seiner Öffnungs- beziehungsweise Schließzeit veränderbar einstellbar ist. Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass zum Beispiel nur ein Ventil, zum Beispiel ein Ein- oder ein Auslassventil in seinen Zeiten veränderbar ist. Auf diese Weise kann eine Ventilüberschneidung von Ein- und Auslassventil eingestellt werden, insbesondere kann dieses über eine Regelung beziehungsweise Steuerung erfolgen. Eine beispielhafte Ausführung einer Veränderung von Ventilöffnungs- und/oder Ventilschließzeiten sowie einer entsprechenden Vorrichtung geht aus der DE 103 467 47 A1 hervor, auf die im Rahmen der Offenbarung vollständig verwiesen wird. Die Verstellung von Ventilöffnungs- wie auch -schließzeiten kann bevorzugt zumindest im Zusammenspiel mit dem Drallerzeuger zur Lastregelung genutzt werden.
Der der Verbrennungskraftmaschine vorgelagerte Drallerzeuger ist bevorzugt einer ebenfalls der Verbrennungskraftmaschine vorgelagerten Aufladung in Strömungsrichtung betrachtet vorgelagert. Der Drallerzeuger ist beispielsweise in der Lage, eine Rotationsströmung einer der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Strömung aufzuprägen. Auf diese Weise wird ein Drall vorzugsweise auch schon damit in ein zu nutzendes Aufladegerät übertragen, eventuell dort aufgrund der verwendeten Aufladetechnik sogar genutzt, um einen Druckaufbau zu verstärken. In Frage kommende Möglichkeiten zur Aufladung sind oben im Stand der Technik beschrieben, auf diese wird hiermit Bezug genommen. Bevorzugt ist der Drallerzeuger mit einem Strömungsverdichter gekoppelt. Durch die Drallerzeugung gelingt es, dass Laufschaufeln des Verdichters anders angeströmt werden als ohne Drallerzeuger. Wird der Drallerzeuger zum Beispiel in Abhängigkeit von zumindest einer Betriebsgröße beispielsweise einem Durchflussmassenstrom, einer Strömungsgeschwindigkeit oder einer Last, einem Lastpunkt oder einem Lastwunsch gezielt verstellt, kann die Drallerzeugung eine Anströmung der Laufschaufeln mit einer die Ver- dichtung verstärkenden Geschwindigkeitskomponente bewirken. Dadurch gelingt ein schnelleres Ansprechen des Verdichters nebst einer höheren Verdichtung, wodurch eine Frischgasbefüllung und somit auch ein Ausspülen mit höherem Frischgasstrom ermöglicht wird. Der Verdichter kann mit einer Abgasturbine gekoppelt sein. Der Verdichter kann jedoch auch ohne Abgasturbine in Alleinstellung in der Anströmleitung zur Verbrennungs- kraftmaschine angeordnet sein, zum Beispiel als mechanisch oder elektromagnetisch angetriebener Verdichter.
Der Drallerzeuger kann beispielsweise bei einer mehrstufigen Aufladung auch zwischen beispielsweise einer Niederdruckaufladung und einer Hochdruckaufladung angeordnet sein. Auch können zwei oder mehr Drallerzeuger der Verbrennungskraftmaschine vorgelagert sein. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass ein Drallerzeuger vorgesehen ist, der insbesondere einer Aufladung vorgelagert ist. Beispielsweise kann zusätzlich im Ein- lasskanal der Verbrennungskraftmaschine eine Verringerung eines Kanalquerschnitts vorgesehen sein, beispielsweise mittels einer Turbulenzerzeugungsvorrichtung. Im Sinne der Erfindung ist festzuhalten, dass eine derartige Turbulenzerzeugungsvorrichtung nicht als Drallerzeuger der hier vorliegenden Erfindung zu verstehen ist. Vielmehr befindet sich der Drallerzeuger außerhalb des Zylinderkopfes angeordnet, das heißt getrennt von der Verbrennungskraftmaschine, und bevorzugt beispielsweise in Strömungsrichtung betrachtet entlang eines Luftpfades vor der Aufladung, beispielsweise in Form eines Verdichters, Kompressors oder Ähnlichem, oder aber in diese integriert.
Beispielhafte Ausgestaltungen von verschiedenen Aufladungsmöglichkeiten, bei denen ein oder mehrere Drallerzeuger vorgesehen sind, gehen beispielsweise aus der DE 10 2006 026 166 A1 , der DE 10 2006 011 862 A1 , der DE 10 2005 045 194 A1 , der DE 10 2004 039 299 A1 wie auch WO 2007135 089 A1 hervor. Auf diese wird im Rahmen der Offenbarung in Bezug auf die Ausgestaltung einerseits der Aufladung, andererseits des Drallerzeugers wie auch in Hinsicht auf die Anordnung des Drallerzeugers vollständig Bezug genommen. Gleiches gilt auch für die Betriebsweise des Drallerzeugers, wie sie aus den jeweiligen Druckschriften hervorgeht. Gemäß einer Ausgestaltung kann der Drallerzeuger vorzugsweise in Verbindung mit einem Verdichter auch in Form einer Leitschaufelverstellung ausgestaltet sein, wobei die Leitschaufeln vorzugsweise gleichzeitig über eine Stellvorrichtung gemeinsam in ihrer jeweiligen Position änderbar sind. Eine andere Ausgestaltung sieht vor, dass der Drallerzeuger keine Leitschaufeln aufweist, sofern ein Verdichter verwendet wird. Vielmehr ist der Drallerzeuger bevorzugt so gestaltet, wie es aus den oben angegebenen Druckschriften hervorgeht. Eine weitere Ausgestaltung sieht beispielsweise vor, dass ein Drallerzeuger in Strömungsrichtung betrachtet, zum Beispiel vor einem Leitschaufelapparat angeordnet ist. Der Leitschaufelapparat kann beispielsweise gemäß einer Weiterbildung ein oder mehrere verstellbare Leitschaufeln aufweisen. Bezüglich einer Niederdruck- und Hochdruckverdichtung wird beispielsweise Bezug genommen auf die DE 10 2006 027 738 A1. Zusätzlich geht dort ebenfalls hervor, dass im Abgasstrang neben einer Abgasturbine auch stromabwärts davon eine Com- pound-Turbine vorgesehen ist. Die Drallerzeugung durch den Drallerzeuger kann vor dem Niederdruckverdichter und/oder dem Hochdruckverdichter erfolgen. Auf diese Druckschrift wird ebenfalls im Umfang der Offenbarung vollständig Bezug genommen.
Die Korrelation, die im Steuergerät hinterlegt ist und gemäß der eine Drallaufprägung er- folgt, kann beispielsweise ein Größe des Dralls direkt implementiert aufweisen. Beispielsweise kann hierzu ein Kennfeld oder eine mathematische Beziehung hinterlegt sein. Auch kann der Drall indirekt in die Korrelation eingehen, zum Beispiel durch eine Verknüpfung einer Stellung des Drallerzeugers mit einem Massenstrom durch den Drallerzeuger hindurch. Es besteht die Möglichkeit, auch andere Parameter nutzen zu können, über die der Drall indirekt in die Korrelation eingeht, zum Beispiel ein Lastpunkt, eine Umdrehungsgeschwindigkeit der Kurbelwelle, eine Umdrehungsgeschwindigkeit eines Laders, insbeson- dere eines Verdichters, eine Geschwindigkeit eines angesaugten Luftmassenstroms und/oder zum Beispiel ein Lastwunsch. Des Weiteren kann in die Korrelation zum Beispiel auch eine temperaturabhängige Komponente mit eingehen, ebenso eine druckabhängige Komponente. Gleiches gilt für eine dichteabhängige Komponente, bezogen jeweils vorzugsweise auf den durch den Drallerzeuger strömenden Massenstrom. Bezüglich der Ventilüberschneidung kann diese direkt im Steuergerät hinterlegt sein, absolut, als Zeit, Zeitdauer, auf einzelne Ventile aufgeschlüsselt wie auch indirekt, zum Beispiel in Form von Steuerzeiten, Steuerzeiträumen, Öffnungs- wie auch Schließzeiten, die beispielsweise vom Steuergerät als Soll- und/oder Ist-Werte erfasst und/oder vorgegeben sind. Das Steuergerät kann zum Beispiel ein Ventiltriebssteuergerät sein, das mit einem Motorsteu- ergerät verbunden ist. Auch kann das Steuergerät das Motorsteuergerät selbst sein.
Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass eine interne und/oder externe Abgasrückführung vorgesehen ist. Beispielsweise kann eine einzelne Abgasrückführung vorgesehen sein. Es kann jedoch ebenfalls eine Abgasrückführung zum einen in einen Hochdruckteil und zum anderen in einen Niederdruckteil vorgesehen sein. Auch kann vorgesehen sein, dass heißes Abgas vor der Aufladung in Strömungsrichtung betrachtet wieder zugeführt wird und damit das Gemisch aus angesaugtem Luftstrom und zugeführtem Abgasstrom nicht nur durch die Aufladung, sondern auch durch den Drallerzeuger selbst hindurchgeführt wird. Wird Abgas einem zugeführten Luftstrom beigemischt, erhöht sich die Tempe- ratur. Dadurch bedingt ist vorgesehen, dass der Drallerzeuger entsprechend temperaturbeständig ist. Der Drallerzeuger kann beispielsweise aus hochtemperaturfestem Kunststoff zumindest teilweise bestehen. Er kann jedoch insbesondere auch vollständig daraus bestehen. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Drallerzeuger zumindest teilweise Metallteile aufweist, vorzugsweise aus nicht rostendem Stahl. Eine weitere Ausgestal- tung sieht vor, dass ein Leichtmetall Verwendung findet, beispielsweise Legierungen genutzt werden, wie sie aus dem Ventilbau, dem Zylinderkopfbau oder Ähnlichem bekannt sind.
Vorzugsweise ist der Drallerzeuger mittels eines Stellantriebes verstellbar. Der Stellan- trieb ist in der Lage, die Verstelleinrichtung des Drallerzeugers geführt zu bewegen, so dass eine gezielte Positionierung vorgenommen wird, die vorgebbar ist. Auf diese Weise gelingt es, eine Stellung des Drallerzeugers insbesondere an den jeweiligen Betriebs- punkt der Verbrennungskraftmaschine angepasst einzustellen und darüber hinaus diese Stellung auch an Änderungen, die sprungartig auftreten, sofort anpassen zu können. Beispielsweise ist hierzu vorgesehen, dass eine Überwachungseinheit im Antrieb vorgesehen ist, die zumindest eine Drallerzeugung wie auch eine Ventilüberschneidung überwacht. Beispielsweise kann die Drallerzeugung dadurch ermittelt werden, dass eine Ventilüberschneidung angepasst an einen speziellen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine beziehungsweise eine Last eingestellt ist. Von dem Betriebspunkt wird sodann auf eine Strömungsgegebenheit zurückgeschlossen. Auch kann durch einen Massenstromsensor auf eine Geschwindigkeit rückgeschlossen werden, die am Drallerzeuger vorliegt bzw. erzeugt worden ist und darauf abgestellt eine Verstellung der Verstelleinrichtung durch den zugehörigen Antrieb erfolgen bzw. überspielt werden. Auch kann hierfür ein Drucksensor genutzt werden, der zum Beispiel der Aufladung nachgeordnet ist. Beispielsweise über ein Kennfeld kann sodann auf einen Drall geschlossen werden, der diesem Luftstrom aufgeprägt wird bzw. ist und sich mit entsprechender kurzzeitiger Verzögerung sodann bei der Spülung der Brennkammer des Zylinders während der Ventilüberschneidung von Ein- und Auslassventil des zugeordneten Ventiltriebs einstellt bzw. auswirkt. Die Überwachungseinheit kann beispielsweise in einem Motorsteuergerät integriert vorliegen. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Überwachungseinheit geteilt ist. Beispielsweise kann ein Teil davon in dem Steuergerät, welches dem Drallerzeuger zugeordnet ist, vorliegen, während ein anderer Teil der Überwachungseinheit beispielsweise in einem Steuergerät integriert vorliegt, welches dem Ventiltrieb zugeordnet ist. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass das Steuergerät, welches mit dem Drallerzeuger und dem Ventiltrieb verbunden ist, als Motorsteuergerät die Überwachungseinheit integriert aufweist.
Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, dass eine Einstellung der Ventilüberschneidung von Ein- und Auslassventil beziehungsweise Ein- und Auslassventilen des Ventiltriebs nicht nur in Bezug auf den jeweiligen Lastpunkt, sondern auch in Bezug auf den aufgeprägten Drall sich einstellen lässt. Dieses kann gemäß einer Weiterbildung im Zusam- menwirken mit einer Abgasreinigung erfolgen, wie sie der Verbrennungskraftmaschine nachgelagert und/oder aber im Abgasrückführungskanal mit angeordnet ist. Durch den aufgeprägten Drall gelingt es, eine verbesserte Ausspülung während der Ventilüberschneidung erzielen zu können. Beispielsweise besteht gemäß einer Weiterbildung die Möglichkeit, dass hierdurch entstehende Stickoxidemissionen reduziert werden können. Zum anderen kann eine Befüllung der Brennkammer verbessert werden. Auch können die Öffnungs- und Schließzeiten von Ein- und Auslassventilen des zugeordneten Zylinders auf die Position der Verstelleinrichtung des Drallerzeugers ausgerichtet sein. Insbesonde- re vorteilhaft ist die Verwendung des Drallerzeugers bei einer Verbrennungskraftmaschine, die zwischen Diesel- und Otto-Prinzip umschaltbar ist. Diese auch als Combined Combustion Engines, abgekürzt CCS, bezeichneten Verbrennungskraftmaschinen oder auch ein zugehöriges Verfahren, die homogene Kompressionszündung, abgekürzt HCCI, sind vorteilhaft mit einer derartigen Drallerzeugung und vorzugsweise in Abstimmung der Drallerzeugung auf das Spülen bei einer gewünscht eingestellten Ventilüberschneidung für das jeweilige anzuwendende Verfahrensprinzip einsetzbar.
Bevorzugt kann der Drallerzeuger auch dazu eingesetzt werden, eine Homogenisierung während des Ansaugtaktes mit gleichzeitig eingespritztem Kraftstoff unterstützen zu können. Ein derartiges homogenisiertes Einspritzverfahren, insbesondere mit einer Mehrfacheinspritzung vorzugsweise ausschließlich während des Ansaugtaktes geht beispielsweise aus der DE 10 2006 030 213 hervor, auf die im Umfang dieser Offenbarung voll umfänglich verwiesen wird. Das dort vorgestellte Brennverfahren, insbesondere die Ho- mogenisierung, kann beispielsweise bei einer Verbrennungskraftmaschine mit Nocken gesteuertem variablen Ventiltrieb eingesetzt werden, wie es aus der noch nicht veröffentlichten PCT-/EP 2007/007385 hervorgeht. Auf diese Druckschrift wird voll umfänglich im Rahmen der Offenbarung verwiesen, insbesondere in Bezug auf das dort hervorgehende Verfahren bezüglich der Umschaltung von Diesel-Prinzip und Otto-Prinzip, wobei hierbei der Drallerzeuger bevorzugt einsetzbar ist, um eine Anpassung der Ventilsteuerzeiten und damit einer Überschneidung von Ein- und Auslassventilen, die einem Zylinder zugeordnet sind, mit entsprechender Erstellung des Dralls und damit einer Frischgasbefüllung und/oder Spülung des Brennraumes zu koppeln.
Eine Kombination von einer einstellbaren geeigneten Ventilüberschneidung, die mit variablen Ventilsteuerzeiten einher geht mit einem Verdichtervordrall hat zur Folge, dass insbesondere bei einer Beschleunigung eines Fahrzeugs im so genannten Turboloch die Ventilüberschneidung bei einem durch Drall erhöhten Ladedruck eine verbesserte Durchspülung der Zylinder einer zugeordneten Verbrennungskraftmaschine bewirkt.
Gemäß einer Weiterbildung weist beispielweise ein Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs zu einem Spülen eines Brennraums eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine ein vor einer Aufladung angeordneten, einstellbaren Drallerzeuger verstellbar auf. Die Verstellung erfolgt angepasst auf das Spülen des Brennraums, insbesondere auf eine einstellbare geeignete Ventilüberschneidung von Ein- und Auslassventilen. Hierzu kann auf die oben beschriebenen Merkmale hinsichtlich des beschriebenen Kraftfahrzeug-Antriebs zurückgegriffen werden. Beispielsweise ist vorgesehen, dass eine Ventilüberschneidung mit dem Drall, erzeugt durch den Drallerzeuger, aufeinander abgestimmt eingestellt wird. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass unmittelbar vor einer Ventilüberschneidung am Zylinder eine Drallaufprägung erhöht wird. Auch kann vorgesehen sein, dass beispielsweise für eine interne Ab- gasrückführung, das heißt für ein kurzzeitiges Öffnung und Schließen eines Auslassventils zum Wiedereinströmen von verbranntem Abgas zurück in die Brennkammer eine entsprechende Drallaufprägung durch den Drallerzeuger verringert und damit eine Druckerhöhung entweder geringer oder aber vermieden wird. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zum Beispiel in einer Beschleunigungsphase der Verbrennungskraftmaschine oder aber während einer anderen Betriebsphase eine externe Abgasrückführung und eine Drallerhöhung erfolgen, wobei die Ventilüberschneidung von ihrer Dauer verkürzt wird. Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass der Drallerzeuger sich selbsttätig in Abhängigkeit vom angesaugten Luftmassenstrom verstellt, und dabei einen höheren oder geringeren Drall aufprägt. Eine derartige Vorrichtung wie auch derartiges Verfahren ist beispiels- weise aus der WO 2007/1350891 bekannt, auf die schon oben verwiesen wurde. Diesbezüglich wird voll umfänglich Bezug genommen auf diese Druckschrift. Eine Weiterbildung sieht vor, dass der Drallerzeuger sich nur teilweise selbsttätig verstellen kann. Diese Verstellung kann beispielsweise eine Positionierung durch den Stellantrieb in eine erste Grobposition umfassen, während eine Feinpositionierung selbsttätig erfolgt. Die selbsttä- tige Verstellung des Drallerzeugers kann jedoch zusätzlich oder getrennt davon umfassen, dass der Drallerzeuger in einem Betriebsbereich sich selbsttätig positionieren kann, während er über einen anderen Teil des Betriebsbereichs der Verbrennungskraftmaschine über einen Antrieb der Verstelleinrichtung gezielt positioniert wird. Dieses kann zum Beispiel mittels eines sperrbaren Freilaufs erfolgen. Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Drallerzeuger nur fremd gesteuert eine Positionsänderung und damit eine Änderung des aufgeprägten Dralls ermöglicht. Bevorzugt ist eine Verwendung eines mit einem Auflader gekoppelten Drallerzeugers zur Verbesserung einer Spülung eines verbrannten Brennstoff-Luftgemisches aus einem Zylinder eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs während einer Ventilüberschneidung von Ein- und Aus- lassventil des Zylinders.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen werden anhand der nachfolgenden Figuren verdeutlicht. Die dort jeweils hervorgehenden Merkmale sind jedoch nicht auf die einzelnen Ausgestaltungen beschränkt. Vielmehr dienen sie der Veranschaulichung und sind nicht beschränkend auszulegen. Die Merkmale können mit anderen Merkmalen aus der obigen Beschreibung wie auch aus anderen Figuren zu weiteren Ausführungen verknüpft werden, die im Detail jedoch nicht näher dargestellt sind. Es zeigen:
Fig. 1 eine erste beispielhafte schematische Darstellung eines Antriebes,
Fig. 2 eine zweite beispielhafte Darstellung eines Antriebes,
Fig. 3 eine graphische Veranschaulichung von verschiedenen zeitlichen Drehmomentverläufen, und
Fig. 4 eine weitere schematische Ansicht einer Verbrennungskraftmaschine.
Fig. 1 zeigt einen ersten Antrieb 1 in schematischer Darstellung. Der erste Antrieb 1 um- fasst eine Verbrennungskraftmaschine 2, die ebenfalls nur schematisch dargestellt ist mit einem Brennraum 3, einem Einlassventil 4 und einem Auslassventil 5 sowie einem Stellorgan für den Ventiltrieb 6. Es sind nur schematisch die Ein- und Auslassventile 4, 5 dargestellt. Es können jedem Zylinder zumindest ein Einlass- und ein Auslassventil 4, 5 zugeordnet sein. Bevorzugt sind jedoch zumindest zwei Einlassventile und zwei Auslassventile. Diese können insbesondere über das Stellorgan 6 jeweils einzeln oder beispielsweise über eine entsprechende Nockenvorrichtung in Gruppen betätigt werden. Die Verbrennungskraftmaschine 2 ist einlassseitig mit einem ersten Verdichter 7 verbunden. Der erste Verdichter 7 kann ein elektrisch angetriebener Verdichter oder auch ein mechanisch angetriebener Verdichter sein. Gemäß der dargestellten Ausgestaltung ist der erste Verdichter 7 nicht mit einer Abgasturbine gekoppelt. Vielmehr wird ausschließlich über eine me- chanische oder elektrische Koppelung die Energie zum Antrieb des Verdichters zur Verfügung gestellt. Dieses hat den Vorteil, dass der erste Verdichter 7 insbesondere auch in einem unteren Drehzahlbereich betätigt werden kann, in welchem der Verdichter bei Antrieb über eine Turbine im Abgasstrang ansonsten eventuell keine ausreichende Energie bei schnellen Lastanforderungen erhält. Als Alternative ist angedeutet, dass der Verdich- ter mit einer Abgasturbine verbunden ist. Die Abgasturbine ist gestrichelt angedeutet. Der erste Verdichter 7 kann alternativ durch die Turbine und/oder einen elektrischen bzw. mechanischen Antrieb betrieben werden. Dem ersten Verdichter 7 ist vorgeordnet ein erster Drallerzeuger 8 mit einem Stellorgan 9. Der Drallerzeuger 8 kann eine Zuströmung zu dem ersten Verdichter 7 derart verändern, dass zum einen der Strömung ein Drall aufge- prägt wird. Bei diesem Drall handelt es sich vorzugsweise um eine Strömungsrichtungs- komponente, die in die Ansaugströmung eingebracht wird, die vorzugsweise rotationssymmetrisch um eine Achse des Drallerzeugers 8 verläuft. Der Drallerzeuger 8 kann mit- tels eines Stellorgans 9 in seiner Positionierung so verändert werden, dass eine unterschiedliche Drallaufprägung möglich wird. Darüber hinaus kann durch einen entsprechenden Aufbau des Drallerzeugers 8 auch eine unterschiedliche Anströmung an den nachfolgenden Verdichter 7 aufgeprägt werden, insbesondere in Abstimmung auf die Laufschau- felgeometrie der Verdichterschaufeln des ersten Verdichters 7. Bevorzugt kann der erste Verdichter 7 verstellbare Leit- und/oder Laufschaufeln haben. Der Drallerzeuger 8 weist vorzugsweise daran angepasste Verstellmöglichkeiten auf, so dass abgestimmt auf den durch den Verdichter strömenden Massenstrom und die Umdrehungsgeschwindigkeit des Verdichters eine Vordrallaufprägung durch den Drallerzeuger 8 möglich ist. Auch kann über den Drallerzeuger 8 vorzugsweise nicht nur ein Drall der Strömung aufgeprägt werden. Vielmehr kann der Drallerzeuger auch den Querschnitt der Leitung veränderbar versperren. Auf diese Weise dient der Drallerzeuger gleichzeitig als Drossel bzw. kanalisiert die Strömung derart, dass gemäß einer Ausgestaltung der gesamten oder zumindest dem Großteil der Strömung ein Drall aufgeprägt wird.
Vorzugsweise wird durch den Drallerzeuger 8 eine verbesserte Verdichtung im ersten Verdichter 7 erzeugt. Darüber hinaus gelingt es in einer weiteren Ausgestaltung, dass der aufgeprägte Drall, insbesondere verstärkt durch den Verdichter, in die Verbrennungskraftmaschine 2 weiter getragen und dort zu einem verbesserten Ausspülen während ei- ner Ventilüberschneidung von Ein- und Auslassventil 4, 5 beiträgt. Darüber hinaus trägt zur verbesserten Spülung ebenfalls bei, dass aufgrund der Drallerzeugung eine erhöhte Verdichtung im ersten Verdichter ermöglicht wird. Dadurch kann ein höheres Spielgefälle aufgebaut werden. Dieser Druckaufbau insbesondere in einem unteren Drehzahlbereich, ist in der Lage, ein ansonsten eventuell vorhandenes Abgasturboladerloch in der Dreh- momentkurve ausgleichen zu können. Von der Verbrennungskraftmaschine 2 wird über einen Abgasstrang 10 das aus der Verbrennungskraftmaschine 2 ausströmende Gas zumindest teilweise einer Abgasreinigungsanlage 11 zugeführt und je nach Art der Verbrennungskraftmaschine 2 kann die Abgasreinigungsanlage 11 einen 3-Wege-Katalysator, einen NOx-Speicherkatalysator, eine HC-FaIIe, einen Partikelfilter und/oder eine sonstige, das Abgas beeinflussende Vorrichtung aufweisen, zum Beispiel auch eine Harnstoffeinspritzung. Vom Abgasstrang 10 führt eine externe Abgasrückführung 12 zurück zu einem Ansaugstrang 13 des Antriebs 1. Über ein schaltbares Ventil 14 kann der zugeführte Abgasrückstrom in den Ansaugstrang 13 gesteuert, insbesondere aber auch geregelt werden. In der externen Abgasrückführung 12 kann des Weiteren ein Abgaskühler 15 und/oder eine Abgasreinigungsanlage 16 angeordnet sein. Diese können auch miteinander, so wie dargestellt, integriert als ein Bauelement vorliegen. Den einzelnen Bauelementen übergeordnet ist als Steuergerät 17 beispielsweise eine Motorsteuerung. Die Mo- torsteuerung ist direkt mit den einzelnen zu steuernden Komponenten oder aber mit diesen über den einzelnen Komponenten zugeordneten Steuergeräten verbunden. Gleiches gilt für Sensoren wie beispielsweise Massenstromsensoren, Temperatursensoren, Geschwindigkeitssensoren, Drucksensoren, λ-Sonden oder anderen Sensoren, die im An- saugstrang 13 und/oder im Abgasstrang 10 angeordnet sind.
Fig. 2 zeigt eine beispielhafte zweite Ausgestaltung eines zweiten Antriebs 18 eines Kraftfahrzeugs. Hierbei ist der Drallerzeuger 19 zwischen einem zweiten Verdichter 20 und einem dritten Verdichter 21 angeordnet. Der dritte Verdichter 21 ist mit einer Turbine 22 gekoppelt, wobei über diese der Verdichter angetrieben wird. Der zweite Verdichter 20 hingegen ist vorzugsweise elektrisch oder mechanisch angetrieben, kann gemäß einer anderen Ausgestaltung jedoch ebenfalls mit einer Turbine gekoppelt sein. Der Drallerzeuger 19 weist integriert neben der Einrichtung zum Drallerzeugen auch eine Vorrichtung zum Massenstromdrosseln auf. Diese Einrichtung 23 ist schematisch angedeutet. Ein genauer Aufbau eines derartigen Drallerzeugers 19 geht beispielsweise aus dem oben genannten Stand der Technik hervor, auf den im Rahmen der Offenbarung bezüglich des Aufbaus verschiedener Drallerzeuger verwiesen ist. Im Rahmen der Offenbarung wird daher auf diese Druckschriften verwiesen. Durch den zweiten Verdichter 20 wird beispielsweise eine erste Aufladung im Ansaugstrang 24 verwirklicht. Über den Drallerzeuger 19 und die integrierte Einrichtung 23 kann sodann zum einen der Drall aufgeprägt, zum anderen der mittels des zweiten Verdichters 20 erzeugte Massenstrom gedrosselt werden. Aufgrund der Drosselung wird ermöglicht, dass eine Geschwindigkeitszunahme in dem verbleibenden Querschnitt erfolgt. Dabei kann eine zusätzliche Drallaufprägung verursacht werden. Durch den dritten Verdichter 21 kann damit bei entsprechender Ausle- gung der Anströmung vom Drallerzeuger 19 zum dritten Verdichter 21 eine bevorzugte Druckerhöhung erzielt werden. Darüber hinaus besteht darüber die Möglichkeit, den Verdichter wie auch die damit gekoppelte Turbine 22 schneller auf eine Lastforderung reagieren lassen zu können. Des Weiteren besteht die Möglichkeit, dass die Ein- und Auslassventile 25, 26 im Zusammenspiel mit der Drallaufprägung so geschaltet werden, dass während eines Ladungswechsels die Ventilüberschneidung derart ausgeprägt ist, dass ein mageres Abgas im Abgasstrang 27 vorliegt gegenüber einem Lambda in dem Brennraum 28. Hinsichtlich des Abgasstrangs 29 kann sich im Übrigen eine Regelung der Abgasrückführung anschließen, wie es beispielsweise aus der PCT/EP2007/003686 der Anmelderin hervorgeht, auf die im Umfang der vorliegenden Erfindung voll umfänglich Bezug genommen wird. Die Fig. 3 veranschaulicht eine Graphik 30, in der verschiedene sich zeitlich einstellende Drehmomentverläufe von nach dem Viertaktprinzip arbeitenden und leistungsgleichen Verbrennungskraftmaschinen dargestellt sind. Allen Drehmomentverläufen ist gemein, dass sie einen linear anwachsenden Bereich aufweisen, der, mit Ausnahme von einem Verlauf, in einen progressiv ansteigenden Bereich übergeht. Ein Drehmomentverlauf 32 einer nach dem Dieselprinzip arbeitenden aufgeladenen ersten Verbrennungskraftmaschine repräsentiert das geringste erreichte Drehmomentniveau der Graphik 30. Demgegenüber ist bei einem Drehmomentverlauf 34 einer zweiten nach dem Dieselprinzip arbeitenden aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine, bei der ein Verdichtervordrall erzeugt wird, eine Drehmomentsteigerung zu verzeichnen. Eine weitere Drehmomentsteigerung ist bei einem Drehmomentverlauf 36 einer dritten nach dem Dieselprinzip arbeitenden aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine zu verzeichnen, bei der anstelle eines Verdichtervordralls variable Ventilsteuerzeiten zu Einsatz kommen, die variable Ventilüberscheidungen bedingen. Darüber hinaus ist bei einem Drehmomentverlauf 38 einer vierten nach dem Dieselprinzip arbeitenden aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine eine weitere Steigerung der Drehmomententwicklung zu verzeichnen, da bei dieser Verbrennungskraftmaschine erfindungsgemäß sowohl mit variablen Ventilsteuerzeiten einhergehende variable geeignete Ventilüberschneidungen als auch eine Erzeugung eines Verdichtervordralls zu Einsatz kommen. Ferner ist in der Graphik 30 ein Drehmomentverlauf 40 ei- ner leistungsgleichen nach dem Otto-Prinzip arbeitenden Verbrennungskraftmaschine veranschaulicht, deren linear anwachsender Drehmomentbereich in ein Drehmomentplateau übergeht. Zwar erreicht diese Verbrennungskraftmaschine anfangs kurzzeitig ein höheres Drehmomentniveau, jedoch unterschreitet ihr erreichtes Drehmomentplateau kurze Zeit später die beschriebenen Verläufe 36, 38.
Fig. 4 zeigt in beispielhafter schematischer Ansicht ein Fahrzeug 30 mit einem Fahrzeugantrieb 31 , wobei der Fahrzeugantrieb 31 stark vereinfacht dargestellt ist. Ein Luftpfad 32 weist eine erste Einrichtung 33 und eine zweite Einrichtung 34 auf. Die erste Einrichtung 33 kann beispielsweise eine Drosselklappe sein, die zweite Einrichtung 34 ein Drall- erzeuger mit Aufladung. Es besteht ebenfalls die Möglichkeit, dass die erste Einrichtung 33 ein Drallerzeuger mit Aufladung umfasst, während die zweite Einrichtung 34 eine Drosselklappe ist. Mittels eines variablen Ventiltriebes kann somit eine Zylinder 35 gespült wie auch gefüllt werden, wobei zumindest ein zugehöriges Einlassventil 36 und Auslassventil 37 in ihren jeweiligen öffnungs- und Schließzeiten wie auch in Bezug auf ihren je- weiligen Hub über ein Steuergerät 38 zumindest gesteuert, insbesondere geregelt werden können. Das Steuergerät 38 kann ein Motorsteuergerät sein. Es kann jedoch auch ein davon unabhängiges weiteres Steuergerät 38 sein, das insbesondere redundant zum Motorsteuergerät einsetzbar ist. Die Motorsteuerung des Fahrzeugantriebs 31 kann gemäß einer Weiterbildung auch ohne Drosselklappe auskommen. In diesem Falle ist beispielsweise die erste Einrichtung 33 eine erste Aufladestufe und die zweite Einrichtung 34 eine zweite Aufladestufe, die einen Drallerzeuger mit umfasst. Eine Lastregelung kann hierbei durch den variablen Ventiltrieb und unter Zuhilfenahme des Drallerzeugers somit über die Aufladung erfolgen.

Claims

Patentansprüche
1. Betrieb einer aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine (2) eines Fahrzeugs, bei der eine Luft-Volumenstrom-Strömung mittels eines vor einer Aufladung angeordne- ten einstellbaren Drallerzeugers (8) unter Berücksichtigung einer einstellbaren Ventilüberschneidung eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine (2) eingestellt wird.
2. Betrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstellung des Drall- erzeugers (8) angepasst an einen Spülvorgang des Zylinders erfolgt.
3. Betrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung einer Einstellung des Drallerzeugers (8) und der Ventilüberschneidung in Abhängigkeit zueinander zur Beeinflussung einer Befüllung des Zylinders erfolgt.
4. Betrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass durch eine Einstellung des Drallerzeugers (8) ein höherer Ladedruck der Aufladung und durch eine daran angepasste Einstellung der Ventilüberschneidung ein schnelleres Spülen im Zylinder erzeugt wird.
5. Betrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Laststeuerung der Verbrennungskraftmaschine (2) über den Drallerzeuger (8) erfolgt.
6. Betrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Laststeuerung ausschließlich über den Drallerzeuger (8) erfolgt.
7. Betrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser zumindest in einem vollastnahen Bereich erfolgt.
8. Betrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herabsetzung einer Klopfempfindlichkeit der Verbrennungskraftmaschine (2).
9. Betrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine mehrstufige Aufladung erfolgt und der Drallerzeuger (8) zwischen zwei Aufladestufen angeordnet eine Beschleunigung eines Ansprechverhaltens der nachfolgenden Aufladestufe bewirkt.
10. Fahrzeugantrieb umfassend eine aufgeladene Verbrennungskraftmaschine (2), eine Aufladung der Verbrennungskraftmaschine (2), einen einstellbaren, variablen Ventiltrieb der Verbrennungskraftmaschine (2), ein Steuergerät und einen einstellbaren Drallerzeuger (8), wobei der Drallerzeuger (8) vor einer Aufladereinheit der Aufladung angeordnet ist, das Steuergerät mit der Drallerzeuger (8) und dem variablen Ventiltrieb verbunden ist und eine Steuerung aufweist, die eine Einstellung des variablen Ventiltriebs mit einer Einstellung des Drallerzeugers (8) zur Erzeugung einer Ventilüberschneidung zum Spülen eines Brennraums eines Zylinders der Verbren- nungskraftmaschine (2) in Korrelation setzt.
11. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerung des Steuergeräts den Drallerzeuger (8) zur Einstellung einer Luft-Volumen- Strömung einsetzt.
12. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät eine Laststeuerung mittels des Drallerzeugers (8) hinterlegt aufweist.
13. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennungskraftmaschine (2) ohne zugeordnete Drosselklappe ausgestattet ist, wobei zur Steuerung einer Luft-Volumen-Strömung in eine Brennkammer eines Zylinders der Verbrennungskraftmaschine (2) das Steuergerät den Drallerzeuger (8) einstellt.
14. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drosselklappe in Strömungsrichtung betrachtet vor dem Drallerzeuger (8) angeordnet ist.
15. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Drosselklappe in Strömungsrichtung betrachtet hinter einer Aufladeeinheit angeordnet ist.
16. Fahrzeugantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine gestufte Aufladung vorgesehen ist.
17. Fahrzeugantrieb nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (8) zumindest zwischen zwei Aufladungsstufen angeordnet ist.
18. Fahrzeugantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Drucksensor einem Saugrohr der Verbrennungskraftmaschine (2) zugeordnet und der Drucksensor mit dem Steuergerät verbunden ist, wobei das Steuergerät eine Verstellung von einer Ventilöffnung und einer Ventilschließung in
Abhängigkeit von einem Messsignal des Drucksensors hinterlegt aufweist.
19. Fahrzeugantrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallerzeuger (8) einstellbar ist, einen Drall in eine Drehrichtung einer Verdichtereinheit der Aufladung einer Strömung aufzuprägen wie auch einstellbar ist, einen Drall entgegengesetzt zu einer Drehrichtung der Verdichtereinheit der Strömung aufzuprägen.
20. Verwendung eines mit einem Auflader gekoppelten Drallerzeugers (8) zur Verbes- serung einer Spülung eines verbrannten Brennstoff-Luftgemisches aus einem Zylinder einer Verbrennungskraftmaschine (2) während einer daran angepassten Ventilüberschneidung von zumindest einem Einlassventil und zumindest einem Auslassventil (4, 5) des Zylinders.
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