AT4195U1 - Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine, insbesondere eine dieselbrennkraftmaschine - Google Patents

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AT4195U1
AT4195U1 AT0010500U AT1052000U AT4195U1 AT 4195 U1 AT4195 U1 AT 4195U1 AT 0010500 U AT0010500 U AT 0010500U AT 1052000 U AT1052000 U AT 1052000U AT 4195 U1 AT4195 U1 AT 4195U1
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combustion engine
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AT0010500U
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Kurt Ing Prevedel
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Avl List Gmbh
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einem Abgasturbolader (4). Um bei auftretenden Lastlücken (t`LL) das Ansprechverhalten des Abgasturboladers (4) zu verbessern, ist vorgesehen, dass während zumindest einer betriebsbedingten Lastlücke (t`LL) die Druckseite (5a) des Verdichters (5) des Abgasturboladers (4) mit einem Entspannungsraum verbunden wird, wobei der Entspannungsraum ein geringeres Druckniveau aufweist als die Druckseite (5a) des Verdichters (5).

Description


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  Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eine Dieselbrennkraftmaschine, mit einem Abgasturbolader. 



  Bei Brennkraftmaschinen mit einem Abgasturbolader fällt bei einer beispielsweise während des Gangwechsel auftretenden   Lastlücke   die   Ladedrehzahl   bei   Nullast   stark ab, da die Förderung des Luftmassenstromes mit hohem Druck zum Motor die kinetische Energie der rotierenden Teile des Abgasturboladers aufzerrt. Auch   fällt   die Motordrehzahl selbst ab. 



  Es ist bekannt, bei einer Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader eine Verbindungsleitung zwischen Saugseite und Druckseite des Verdichters anzuordnen, um in bestimmten Lastbereichen des Motors eine Strömungsverbindung zwischen Saug- und Druckseite des Verdichters herbeizuführen. Aus der US 4, 870, 822 A ist eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader bekannt, bei der eine Bypassleitung zur Umgehung des Verdichters vorgesehen ist. In der   Bypassiei-   tung ist ein Steuerventil angeordnet, welches entsprechend den Öffnungsbedingungen der Drosselklappe betätigt wird. Das Steuerventil ist dabei bei Teillast, also einer teilweise offenen Position der Drosselklappe geöffnet, sodass nur ein kleiner Teil der Ladeluft die Drosselklappe passiert und der Rest der komprimierten Luft wieder an die Ansaugseite des Verdichters geleitet wird.

   Dadurch wird bei Teillast ein Ansteigen des Druckes zwischen dem Verdichter und der Drosselklappe und somit eine Abnahme der Laufraddrehzahl verhindert. Somit können Pumpverluste reduziert und der Kraftstoffverbrauch verbessert werden. Da sich die Drehzahl des Verdichterlaufrades bei Teillast nicht wesentlich vermindert, kann die Verzögerung der Turboaufladung bei Wechsel aus niederer Motorgeschwindigkeit zu hoher Motorgeschwindigkeit minimiert werden. Über Massnahmen zur Verbesserung des Ansprechverhaltens nach betriebsbedingten   Lastlü-   cken wird nicht ausgesagt. 



  Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Verzögerung beim Aufbau des Ladedruckes bei   Lastlücken,   insbesondere bei Gangwechsel, zu vermindern. 



  Erfindungsgemäss erfolgt dies dadurch, dass während zumindest einer betriebsbedingten   Lastlücke   die Druckseite des Verdichters des Abgasturboladers mit einem Entspannungsraum verbunden wird, wobei der Entspannungsraum ein geringeres Druckniveau aufweist als die Druckseite des Verdichters. Dabei kann während der   Lastlücke   die Druckseite des Verdichters mit der Umgebung oder mit dem Abgasstrang stromaufwärts der Abgasturbine verbunden werden. 



  Besonders vorteilhaft ist es allerdings, wenn während der   Lastlücke   die Druckseite des Verdichters mit der Ansaugseite des Verdichters verbunden wird. Somit 

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 wird der Verdichter während der   Lastlücke   auf   Umluftförderung   geschaltet, wodurch die benötigte Verdichterleistung entsprechend absinkt. Insbesondere bei Abgasturboladern mit einem elektrischen Hilfsantrieb lassen sich durch Nutzung der Umluftschaltung des Verdichters durch gezieltes Anheben des VerdichterVolumenstromes wesentlich höhere Druckverhältnisse innerhalb der Betriebsgrenzen des Verdichters realisieren. 



  In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass während der   Lastlücke   die Strömungsverbindung zwischen dem Verdichter und der Brennkraftmaschine zumindest überwiegend unterbrochen wird. 



  Durch Unterbrechen der Strömungsverbindung zwischen der Druckseite des Verdichters und der Saugöffnung der Brennkraftmaschine wird das AnsaugMündungsgeräusch bei   Lastiücken   deutlich vermindert. Die Unterbrechung kann beispielsweise durch eine Klappe durchgeführt werden. 



  Der Abgasturbolader kann zumindest zeitweise elektrisch angetrieben werden. 



  Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert. 



  Es zeigen Fig. 1 und 2 Strömungsschaltbilder von Brennkraftmaschinen für das erfindungsgemässe Verfahren, Fig. 3 ein   Lastlücken-Diagramm   und Fig. 4 ein Verdichter-Kennlinien-Schaubild. 



  Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils eine Diesel-Brennkraftmaschine 1 mit einem Einlassstrang 2 und einem Abgasstrang 3, sowie einem Abgasturbolader 4, dessen Verdichter 5 im Einlassstrang 2 und deren Turbine 6 im Abgasstrang 3 angeordnet ist. Der Abgasturbolader kann optionell mit einem elektrischen Hilfsantrieb 7 verbunden sein, welcher durch strichlierte Linien angedeutet ist. 



  Um ein Absinken der Drehzahl des Abgasturboladers 4 bei   Lastlücken,   beispielsweise während Schaltvorgängen, zu vermeiden, wird bei Auftreten von   Lastlü-   cken, beispielsweise bei Gangwechsel, die Druckseite 5a des Verdichters 5 mit einem Entspannungsdruckniveau verbunden. 



  Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsvariante wird das Entspannungsniveau durch den Einlassstrang 2 stromaufwärts des Verdichters 5 gebildet. Bei   Lastlü-   cken wird somit die Druckseite 5a des Verdichters 5 über eine Verbindungsleitung 8 mit der Ansaugseite 5b verbunden. In der Verbindungsleitung 8 ist dazu ein erstes Schaltorgan 9 vorgesehen. Während der   Lastlücke   wird das erste Schaltorgan 9 geöffnet und somit eine   Umluftförderung   der Ladeluft erreicht. 



  Alternativ zur Verbindungsleitung 8 zwischen Druckseite 5a und Saugseite 5b des Verdichters 5 kann die Druckseite 5a über eine Verbindungsleitung 8a mit dem Abgasstrang 3 verbunden sein, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Die Verbindungslei- 

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 tung 8a kann durch eine herkömmliche Abgasrückführleitung gebildet sein. In der Verbindungsleitung 8a ist analog zu der in Fig. 1 dargestellten Variante ein erstes Schaltorgan 9 angeordnet. 



  Weiters ist im Einlassstrang stromaufwärts des   Einlassstutzens   10 in die Brennkraftmaschine ein zweites Schaltorgan 11 angeordnet, welches beispielsweise als Klappe mit zwei Stellungen ausgebildet sein kann. Während des Teillast- und   Voillastbetriebes   ist das erste Schaltorgan 9 geschlossen und das zweite Schaltorgan 11 geöffnet, sodass ein aufgeladener Motorbetrieb in der bekannten Weise   z. B.   mit Ladedruckregelung über die Turbine möglich ist. 



  Bei einer beim Gangwechsel auftretenden Lastlücke wird hingegen das   Schaltor-   gan 9,9a geöffnet und das zweite Schaltorgan 11 geschlossen. Somit wird einerseits ein druckloses Umblasen des Verdichters 5 mit entsprechend geringer benötigter Verdichterleistung und andererseits eine strömungsseitige Trennung der Brennkraftmaschine von der Saugöffnung 10 erreicht. Dies bewirkt, dass die kinetische Energie des Laufzeuges des Abgasturboladers 4 weitgehend erhalten bleibt, da der Verdichter 5 gegen ein Druckniveau arbeitet, welches im Bereich des Druckes auf der Ansaugseite 5b des Verdichters 5 liegt. Andererseits wird durch die strömungsseitige Trennung von der Saugöffnung 10 das während Lastlücken störende Ansaugmündungsgeräusch des Motors vermieden. 



  In Fig. 3 ist über der Zeit t der Mitteldruck   pm, der   Ladedruck Pv, die Turbinendrehzahl nT, der Lastzustand L sowie der Schalldruck S dargestellt. Mit   tu.   ist die Periode der Lastlücke eingezeichnet. Mit punktierten Linien ist der qualitative Verlauf im Bereich der   Lastlücke tLL   bei herkömmlicher Betriebsweise und mit voll ausgezogenen Linien der qualitative Verlauf bei erfindungsgemässem Betrieb dargestellt. Deutlich ist zu erkennen, dass bei erfindungsgemässem Betrieb die Turbinendrehzahl nT während der   Lastiücke   nur geringfügig absinkt.

   Der Ladedruck pv sinkt während der   Lastiücke     tu.   zwar drastisch ab, erreicht aber nach Ende der   Lastiücke   nu viel schneller seinen Normalwert als bei herkömmlicher Betriebsweise, da die kinetische Energie des Laufzuges des Abgasturboladers 4 weitgehend erhalten bleibt. Zugleich mit dem Ladedruck pv kann auch sehr rasch ein hohes Mitteldruckniveau   Pm   erzielt werden. 



  Durch die Unterbrechung der Strömungsverbindung zwischen Verdichter 5 und Ansaugstutzen 10 der Brennkraftmaschine 1 wird der Schalldruck S während der   Lastiücke   deutlich vermindert und die Lärmbelästigung wesentlich reduziert. 



  Durch die in Fig. 1   dargestellte Umluftförderung   während der   Lastiücke     tLL   kann aber noch ein weiterer Vorteil erreicht werden : Verdichter, welche von Turbinen mit variabler Turbinengeometrie oder - vielmehr - mit elektromotorischer Unterstützung angetrieben werden, arbeiten bei sehr niedrigen wie auch bei sehr ho- 

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 hen Motordrehzahlen bereits an ihren Betriebsgrenzen Pumpgrenze und Stopf- 
 EMI4.1 
 Ladedruckes mehr möglich, da der Betriebspunkt im in Fig. 4 angedeuteten Verdichterkennfeld steil nach oben über die Pumpgrenze Gp hinausgeschoben würde. 



  Durch die erfindungsgemässe Umluftschaltung des Verdichters 5 lassen sich in Kombination mit einer Turbine 6 mit elektrischem Hilfsantrieb 7 durch gezieltes Anheben des Verdichter-Volumenstromes v wesentlich höhere Druckverhältnisse innerhalb der Betriebsgrenzen des Verdichters realisieren. Durch die Umluftschaltung und die zusätzlich elektrisch aufgebrachte Verdichterleistung wird der Volumenstrom v erhöht und somit der Betriebspunkt im in Fig. 4 dargestellten Kennfeld nach rechts verschoben. Dies ermöglicht es, bei Turbinendrehzahlen nT im Bereich des maximalen Drehmomentes die Volllastbetriebslinie innerhalb des Verdichterkennfeldes zu halten. Dies gestattet eine grosszügigere Auslegung des Verdichters 5 für Reserven an der Nenndrehzahl.

   In Fig. 4 ist mit der strichlierten Linie Li die Situation für einen Abgasturbolader 4 ohne Umluftförderung und ohne elektrischem Hilfsantrieb 7 dargestellt. Deutlich ist zu erkennen, dass bei Ansteigen des Ladedruckes pv sehr rasch die Pumpgrenze Gp erreicht wird. Bei Umluftförderung und elektrisch angetriebenem Abgasturbolader 4 verschiebt sich die Betriebslinie nach rechts, wie durch die voll gezeichnete Linie Lz dargestellt ist. 



  Die Pumpgrenze wird dabei bei den üblichen Turbinennenndrehzahlen, beispielsweise für die Turbinendrehzahlen ni bis n4, nicht erreicht.

Claims (1)

  1. ANSPRÜCHE 1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere einer Dieselbrennkraftmaschine, mit einem Abgasturbolader (4), dadurch ge- kennzeichnet, dass während zumindest einer betriebsbedingten Lastlücke (tLL) die Druckseite (5a) des Verdichters (5) des Abgasturboladers (4) mit einem Entspannungsraum verbunden wird, wobei der Entspannungsraum ein geringeres Druckniveau aufweist als die Druckseite (5a) des Verdichters (5).
    2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass während der Lastiücke (tLL) die Druckseite (5a) des Verdichters (5) mit der Ansaugseite EMI5.1 Lastiücke (tu) die Druckseite (5a) des Verdichters (5) mit der Umgebung verbunden wird.
    5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass während der Lastlücke (tLL) die Strömungsverbindung zwischen dem Verdichter (5) und der Brennkraftmaschine (1) zumindest überwiegend un- terbrochen wird.
    6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasturbolader (4) zumindest zeitweise elektrisch angetrieben wird.
AT0010500U 2000-02-17 2000-02-17 Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine, insbesondere eine dieselbrennkraftmaschine AT4195U1 (de)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1788220A3 (de) * 2005-11-14 2009-03-25 Dr. Ing. h.c. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Steuergerät zur Steuerung eines Turboladers mit turbinenseitiger Ladedruck-Regelung und einem Umluftventil
DE102011018570A1 (de) * 2011-04-26 2012-10-31 Audi Ag Anordnung mit Brennkraftmaschine und Turbolader sowie Verfahren zum Betreiben eines Turboladers
DE102011105917A1 (de) * 2011-06-21 2012-12-27 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Verdichtervorrichtung für den Turbolader eines Kolbenmotors, insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, und Verfahren zu dessen Betrieb
DE102012202857A1 (de) * 2012-02-24 2013-08-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abgasturbolader für einen Verbrennungsmotor
WO2015165440A1 (de) * 2014-04-29 2015-11-05 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1788220A3 (de) * 2005-11-14 2009-03-25 Dr. Ing. h.c. F. Porsche Aktiengesellschaft Verfahren und Steuergerät zur Steuerung eines Turboladers mit turbinenseitiger Ladedruck-Regelung und einem Umluftventil
DE102011018570A1 (de) * 2011-04-26 2012-10-31 Audi Ag Anordnung mit Brennkraftmaschine und Turbolader sowie Verfahren zum Betreiben eines Turboladers
DE102011105917A1 (de) * 2011-06-21 2012-12-27 GM Global Technology Operations LLC (n. d. Gesetzen des Staates Delaware) Verdichtervorrichtung für den Turbolader eines Kolbenmotors, insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug, und Verfahren zu dessen Betrieb
DE102012202857A1 (de) * 2012-02-24 2013-08-29 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abgasturbolader für einen Verbrennungsmotor
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