DE3935917C2 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Luftzufuhr-Regelsystem
für Brennkraftmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer Brennkraftmaschine, die mit einem Turbolader ausgestattet
ist, kann ein verbesserter Ladewirkungsgrad in
einer Situation, in der die Brennkraftmaschine mit einer
relativ kleinen Ansaugluftmenge in dem Fall arbeitet, in dem
der Turbolader so ausgelegt ist, daß er eine große Ladekapazität
hat, und ferner in einer Situation, in der die
Brennkraftmaschine mit einer relativ großen Ansaugluftmenge
in dem Fall arbeitet, in dem der Turbolader so ausgelegt
ist, daß er eine kleine Ladekapazität aufweist, nicht erwartet
werden.
Im Hinblick darauf ist vorgeschlagen worden, ein Paar von
Turboladern, nämlich einen Primär- und einen Sekundär-Turbolader,
für eine Brennkraftmaschine vorzusehen und nur den
Primär-Turbolader wirksam zu machen, wenn die Ansaugluftmenge
in einem Ansaugkanal der Brennkraftmaschine relativ
klein ist, und den Primär- und den Sekundär-Turbolader
gleichzeitig wirksam zu machen, wenn die Ansaugluftmenge
relativ groß ist, wie dies beispielsweise in den beiden Japanischen
Offenlegungsschriften
JP-OS 56-41 417 und JP-OS 59-1 60 022
sowie in dem japanischen Gebrauchsmuster JP-GM 60-1 78 329
offenbart ist. In einem solchen
Fall kann eine Verbrennungskammer in der Brennkraftmaschine
mit einem verbesserten Ladewirkungsgrad sowohl in dem Zustand,
in dem die Brennkraftmaschine mit relativ kleiner
Ansaugluftmenge arbeitet, als auch in dem Zustand, in dem
die Brennkraftmaschine mit relativ großer Ansaugluftmenge
arbeitet, geladen werden.
Bei einer Brennkraftmaschine, die wie zuvor erläutert ist,
mit einem Primär- und einem Sekundär-Turbolader versehen
ist, welche veranlaßt werden können, selektiv zu arbeiten,
um so deren gemeinsame Ladekapazität in Übereinstimmung mit
Arbeitsbedingungen der Brennkraftmaschine zu ändern, sind
erste und zweite Arbeitsbereiche, die in einem Arbeitsdiagramm
der Brennkraftmaschine vorgesehen sind, das mit einer
Abszisse, die die Brennkraftmaschinen-Drehzahl repräsentiert,
und einer Ordinate, die die Brennkraftmaschinen-Last
repräsentiert, dargestellt ist, welche beispielsweise durch
den Öffnungsgrad der Drosselklappe der Brennkraftmaschine
ausgedrückt ist, jeweils für einen ersten Ladezustand, in
dem nur der Primär-Turbolader arbeitet, und einen zweiten
Ladezustand, in dem der Primär- und der Sekundär-Turbolader
gleichzeitig arbeiten, vorgegeben. (Im folgenden werden der
erste und der zweite Arbeitsbereich als P- bzw. S-Arbeitsbereich
bezeichnet). Diese P- u. S-Arbeitsbereiche sind
allgemein mit Bezug auf einen Zustand bestimmt, in welchem
die Brennkraftmaschine mit einer geeigneten Temperatur arbeitet,
nachdem sie ausreichend vorgewärmt worden ist.
Indessen besteht bei der Brennkraftmaschine, die mit dem
Primär- und dem Sekundär-Turbolader versehen ist und für die
der P- und der S-Arbeitsbereich wie zuvor erläutert fest
vorgegeben sind, der Nachteil, daß sich der Ladewirkungsgrad,
mit dem die Verbrennungskammer in der Brennkraftmaschine
geladen wird, in unerwünschter Weise in Übereinstimmung
mit Änderungen der Fahrtbedingungen, die für das Fahrzeug
herrschen, welches mit der Brennkraftmaschine ausgestattet
ist, beispielsweise mit Änderungen in der Neigung
einer Straßenoberfläche, auf welcher das Fahrzeug fährt,
ändert.
Im einzelnen sollte zum geforderten Verbessern des Ladewirkungsgrads
der P-Arbeitsbereich, der in dem Arbeitsdiagramm
der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, stets einer ersten
aktuellen Ladebedingung entsprechen, bei der ein verbesserter
Ladewirkungsgrad nur durch den Betrieb des Primär-Turboladers
erzielt wird, und der S-Arbeitsbereich, der in dem
Arbeitsdiagramm der Brennkraftmaschine vorgesehen ist,
sollte stets einer zweiten aktuellen Ladebedingung, bei der
ein verbesserter Ladewirkungsgrad sowohl durch den Betrieb
des Primär-Turboladers als auch durch den Betrieb des Sekundär-Turboladers
erzielt wird, entsprechen. Indessen ist
es unmöglich, daß der P- und der S-Arbeitsbereich stets der
ersten bzw. der zweiten aktuellen Ladebedingung entspricht,
während das Fahrzeug auf einer gegebenen Straße fährt, weil
sich jede der ersten und zweiten aktuellen Ladebedingungen
in Übereinstimmung mit Änderungen in der Neigung der
Straßenoberfläche der gegebenen Straße verändert. Daher
entspricht, obwohl sowohl der P-Arbeitsbereich als auch der
S-Arbeitsbereich korrekt ausgelegt ist, um jeweils einer
ersten und einer zweiten aktuellen Ladebedingung zu entsprechen,
so daß ein verbesserter Ladewirkungsgrad erzielt
wird, wenn das Fahrzeug beispielsweise auf einer ebenen
Straße fährt, keiner der P- u. S-Arbeitsbereiche der ersten
und der zweiten Ladebedingung, und es wird daher kein verbesserter
Ladewirkungsgrad erzielt, wenn das Fahrzeug auf
einer ansteigenden oder abschüssigen Straße fährt.
Ferner ändert sich in der Brennkraftmaschine, die mit dem
Primär- und dem Sekundär-Turbolader versehen ist und für
welche der P- u. der S-Arbeitsbereich fest vorgegeben sind,
der Ladewirkungsgrad, mit dem die Verbrennungskammer in der
Brennkraftmaschine geladen wird, in unerwünschter Weise auch
in Übereinstimmung mit Änderungen in der Ansaugluft-Feuchtigkeit
oder der Ansaugluft-Dichte in der Brennkraftmaschine.
Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, ein Luftzufuhr-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine
zu schaffen, die mit einer Ladevorrichtung versehen
ist, welche wirksam ist, um selektiv eine erste Ladeoperation,
durch welche der Ladewirkungsgrad unter einer ersten
Bedingung, bei der die Brennkraftmaschine mit einer relativ
kleinen Ansaugluftmenge arbeitet, verbessert wird, und eine
zweite Ladeoperation, durch welche der Ladewirkungsgrad
unter einer zweiten Bedingung, bei der die Brennkraftmaschine
mit einer relativ großen Ansaugluftmenge arbeitet,
verbessert wird, durchzuführen, was die zuvor genannten
Nachteile vermeidet, die sich beim Stand der Technik ergeben.
Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Mit dem vorgeschlagenen Luftzufuhr-Regelsystem wird ein
Vorteil dahingehend erreicht, daß der verbesserte Ladewirkungsgrad
unabhängig von Änderungen in den Fahrtbedingungen
für ein Fahrzeug, das mit der erfindungsgemäß ausgestatteten
Brennkraftmaschine versehen ist, aufrechterhalten
wird, z. B. bei Änderungen in der Neigung einer Straßenoberfläche,
auf welcher das Fahrzeug fährt, Änderungen in
der Ansaugluft-Feuchtigkeit in der Brennkraftmaschine oder
Änderungen in der Ansaugluft-Dichte in der Brennkraftmaschine.
Vorteilhafterweise ist das erfindungsgemäße Luftzufuhr-Regelsystem
mit einer Vielzahl von Turboladern versehen,
welche wirksam sind, um mit unterschiedlichen Ladekapazitäten
jeweils in einem ersten Zustand, in dem die Brennkraftmaschine
mit einer relativ kleinen Ansaugluftmenge läuft,
und in einem zweiten Zustand, in dem die Brennkraftmaschine
mit einer relativ großen Ansaugluftmenge läuft, zu arbeiten,
um so den Ladewirkungsgrad zu verbessern, wobei der verbesserte
Ladewirkungsgrad ohne Rücksicht auf Änderungen der
Fahrtbedingungen, unter denen das Fahrzeug fährt, welches
mit der erfindungsgemäß ausgestatteten Brennkraftmaschine
versehen ist, wie Änderungen der Neigung einer Straßenoberfläche,
auf welcher das Fahrzeug fährt, Änderungen in der
Ansaugluft-Feuchtigkeit in der Brennkraftmaschine oder Änderungen
in der Ansaugluft-Dichte in der Brennkraftmaschine,
aufrechterhalten wird.
Es wird also ein Luftzufuhr-Regelsystem für
eine Brennkraftmaschine mit einer Ladevorrichtung
vorgeschlagen, die zum Laden der Brennkraftmaschine vorgesehen
ist, um selektiv eine erste Ladeoperation, durch welche der
Ladewirkungsgrad unter einer ersten Bedingung, bei der die
Brennkraftmaschine mit einer relativ kleinen Ansaugluftmenge
arbeitet, verbessert wird, und eine zweite Ladeoperation,
durch welche der Ladewirkungsgrad unter einer zweiten Bedingung,
bei der die Brennkraftmaschine mit einer relativ
großen Ansaugluftmenge arbeitet, verbessert ist, durchzuführen,
mit einem Betriebs-Detektor in einer Steuereinheit,
der die Brennkraftmaschinen-Betriebsparameter erfaßt, mit
einer Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung zum Erfassen von
Fahrtbedingungen für ein Fahrzeug, das mit der Brennkraftmaschine
ausgestattet ist, und mit einem Ladeoperations-Steuerteil,
der wirksam ist, um die Ladevorrichtung zu veranlassen,
die erste Ladeoperation durchzuführen, wenn ein
erster Brennkraftmaschinen-Betrieb, der mit einer relativ
kleinen Ansaugluftmenge einhergeht, durch den Betriebs-Detektor
erfaßt ist, und die zweite Ladeoperation durchzuführen,
wenn ein zweiter Brennkraftmaschinen-Betrieb, der
mit einer relativ großen Ansaugluftmenge einhergeht, durch
den Betriebs-Detektor erfaßt ist, welches Luftzufuhr-Regelsystem
erfindungsgemäß gekennzeichnet ist durch einen Arbeitsbereich-Änderungsteil
in der Steuereinheit, der wirksam
ist, um in Übereinstimmung mit Fahrtbedingungen, die durch
die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung erfaßt sind, eine
Grenze zwischen einem ersten und einem zweiten Arbeitsbereich
zu verlagern, die in einem Arbeitsdiagramm der Brennkraftmaschine
zum Definieren des ersten bzw. des zweiten
Brennkraftmaschinen-Betriebs vorgesehen sind.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß
die Ladevorrichtung aus einem Primär-Lader und einem Sekundär-Lader
besteht, die selektiv unter einer ersten Ladebedingung,
bei der nur der Primär-Lader zum Laden der Brennkraftmaschine
arbeitet, und unter einer zweiten Ladebedingung,
bei der sowohl der Primär-Lader als auch der Sekundär-Lader
gleichzeitig zum Laden der Brennkraftmaschine
arbeiten, in Betrieb gesetzt werden können, und daß der
Ladeoperations-Steuerteil arbeitet, um den Primär-Lader und
den Sekundär-Lader zu veranlassen, sich in einen ersten
Ladezustand zu versetzen, wenn der erste Brennkraftmaschinen-Betrieb
durch den Betriebs-Detektor in der Steuereinheit
erfaßt ist, und um zu veranlassen, daß der Primär-Lader und
der Sekundär-Lader in einen zweiten Ladezustand versetzt
werden, wenn der zweite Brennkraftmaschinen-Betrieb durch
den Betriebs-Detektor in der Steuereinheit erfaßt ist.
Die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung ist vorgesehen, um
zumindest eine Neigung einer Straßenoberfläche, auf welcher
das Fahrzeug fährt, die Ansaugluft-Feuchtigkeit in der
Brennkraftmaschine und die Ansaugluft-Dichte in der Brennkraftmaschine
zu erfassen. Der Arbeitsbereich-Änderungsteil
ist wirksam, um die Grenze zwischen dem ersten und dem
zweiten Arbeitsbereich in Übereinstimmung mit zumindest
einer Neigung der Straßenoberfläche, der Ansaugluft-Feuchtigkeit
und der Ansaugluft-Dichte, die durch die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung
erfaßt sind, zu verlagern.
In dem Luftzufuhr-Regelsystem, das auf diese Weise entsprechend
der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, wird die
Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsbereich,
die in einem Arbeitsdiagramm der Brennkraftmaschine zum
Definieren jeweils des ersten und des zweiten Brennkraftmaschinen-Betriebs
vorgesehen sind, verlagert, um den ersten
Arbeitsbereich in Übereinstimmung mit der Fahrtbedingung des
Fahrzeugs zu erweitern oder zu verengen, welche beispielsweise
zumindest durch die Neigung der Straßenoberfläche, auf
der das Fahrzeug fährt, die Ansaugluft-Feuchtigkeit in der
Brennkraftmaschine und die Ansaugluft-Dichte in der Brennkraftmaschine
gegeben ist. Dadurch wird die Ladevorrichtung
veranlaßt, die erste Ladeoperation in Reaktion auf den ersten
Brennkraftmaschinen-Betrieb durchzuführen und die
zweite Ladeoperation in Reaktion auf den zweiten Brennkraftmaschinen-Betrieb
durchzuführen, so daß ein verbesserter
Ladewirkungsgrad unabhängig von Änderungen in der
Fahrtbedingung des Fahrzeugs, wie Änderungen in der Neigung
der Straßenoberfläche, auf welcher das Fahrzeug fährt, Änderungen
in der Ansaugluft-Feuchtigkeit in der Brennkraftmaschine
und Änderungen in der Ansaugluft-Dichte in der
Brennkraftmaschine, aufrechterhalten wird.
Die Vorteile
der vorliegenden Erfindung werden aus der im folgenden
anhand mehrerer Figuren gegebenen Beschreibung ersichtlich.
Es zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild, das die grundsätzliche
Anordnung eines Luftzufuhr-Regelsystems für eine
Brennkraftmaschine entsprechend der vorliegenden Erfindung
betrifft,
Fig. 2 eine schematische Darstellung, die ein Ausführungsbeispiel
eines Luftzufuhr-Regelsystems für eine
Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Erfindung
betrifft, zusammen mit wesentlichen Teilen der
Brennkraftmaschine, auf die das Ausführungsbeispiel
angewendet ist,
Fig. 3 ein Arbeitsdiagramm, das benutzt wird, um
die Arbeitsweise verschiedener Ventile zu erklären,
die in dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 verwendet
sind,
Fig. 4a und Fig. 4b jeweils ein Flußdiagramm, das zur Erläuterung
der Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels gemäß
Fig. 2 benutzt wird, und die
Fig. 5 bis Fig. 9 zeigen Diagramme, die zur Erläuterung der
Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2
benutzt werden.
Fig. 1 zeigt ein funktionales Blockschaltbild eines Systems,
das die vorliegende Erfindung enthält. Nach dem funktionalen
Blockschaltbild gemäß Fig. 1 besteht das System aus einer
Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung B 1, einem Arbeitsbereich-Änderungsteil
B 2, einem Betriebs-Detektor B 3, einem
Ladeoperations-Steuerteil B 4 und einer Ladevorrichtung B 5,
wobei die Ladevorrichtung B 5 mit einer Brennkraftmaschine B 6
verbunden ist, auf die das System angewendet ist.
Die Ladevorrichtung B 5 ist zum Laden der Brennkraftmaschine
B 6 vorgesehen und wirksam, um selektiv eine erste Ladeoperation,
durch die der Ladewirkungsgrad unter einer ersten
Bedingung, bei der die Brennkraftmaschine B 6 mit einer relativ
kleinen Ansaugluftmenge arbeitet, verbessert wird,
oder eine zweite Ladeoperation, durch die der Ladewirkungsgrad
unter einer zweiten Bedingung, bei der die Brennkraftmaschine
B 6 bei einer relativ großen Ansaugluftmenge arbeitet,
verbessert wird, durchzuführen. Der Betriebs-Detektor
B 3 ist wirksam, um Betriebsabläufe der Brennkraftmaschine B 6
zu erfassen. Der Ladeoperations-Steuerteil B 4 wird wirksam,
um die Ladevorrichtung zu veranlassen, die erste Ladeoperation
durchzuführen, wenn ein erster Brennkraftmaschinen-Betriebsablauf,
der mit relativ kleiner Ansaugluftmenge
einhergeht, durch den Betriebs-Detektor B 3 erfaßt ist, und
um die zweite Ladeoperation auszuführen, wenn ein zweiter
Brennkraftmaschinen-Betriebsablauf, der mit relativ großer
Ansaugluftmenge einhergeht, durch den Betriebs-Detektor B 3
erfaßt ist. Die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung B 1
wird wirksam, um die Fahrtbedingungen zu erfassen, unter
denen ein Fahrzeug fährt, das mit der Brennkraftmaschine B 6
ausgestattet ist, um so zumindest entweder die Neigung einer
Straßenoberfläche, auf der das Fahrzeug fährt, die Ansaugluft-Feuchtigkeit
in der Brennkraftmaschine B 6 oder die
Ansaugluft-Dichte in der Brennkraftmaschine B 6 zu erfassen.
Der Arbeitsbereich-Änderungsteil B 2 wird wirksam, um in
Übereinstimmung mit der Fahrtbedingung, die durch die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung
B 1 erfaßt ist, die Lage der
Grenze zwischen einem ersten und einem zweiten Arbeitsbereich,
die in dem Arbeitsdiagramm der Brennkraftmaschine
vorgesehen sind, zum Definieren des ersten bzw. des zweiten
Arbeitsbereichs zu ändern.
Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Luftzufuhr-Regelsystems
gemäß der vorliegenden Erfindung zusammen mit einem
Teil einer Brennkraftmaschine, auf die das Ausführungsbeispiel
angewendet ist.
Gemäß Fig. 2 ist eine Brennkraftmaschine 1, die beispielsweise
ein Kreiskolbenmotor ist, der ein Paar von Rotoren
hat, wovon jeder eine Arbeitskammer enthält, die ein Arbeitsvolumen
von z. B. 654 cm³ aufweist, mit einem Auspuffkanal
2 zum Abführen von Auspuffgasen aus der Brennkraftmaschine
1 und einem Ansaugkanal 3 zum Versorgen der Brennkraftmaschine
1 mit Ansaugluft versehen. Der Auspuffkanal 2
enthält einen ersten und einen zweiten separaten Auspuffkanal
2a und 2b, und der Ansaugkanal 3 enthält einen ersten
und einen zweiten Zweigansaugkanal 3a und 3b, die stromabwärts
von einem Luftmengen-Sensor 4, der zum Erfassen der
Ansaugluftmenge in dem Ansaugkanal 3 vorgesehen ist, getrennt
voneinander verlaufen, und die an einem Ort stromaufwärts
von einem Zwischenkühler 5, der zum Kühlen der
Ansaugluft in dem Ansaugkanal vorgesehen ist, ineinander
übergehen. Ein Teil des Ansaugkanals 3 stromabwärts von dem
Zwischenkühler 5 ist mit einer Drosselklappe 6, einer Staukammer
7 und mit Kraftstoffeinspritzdüsen 8 versehen.
Ein Primär-Turbolader 9 ist mit einer Turbine Tp, die in dem
ersten separaten Auspuffkanal 2a zu deren Antrieb angeordnet
ist, um sich durch das Auspuffgas zu drehen, und mit einem
Kompressor Cp, der in dem ersten Zweigansaugkanal 3a angeordnet
ist und durch eine Drehwelle Lp mit der Turbine Tp
gekoppelt ist, versehen. Ein Sekundär-Turbolader 10 ist
ebenfalls mit einer Turbine Ts, die in dem zweiten separaten
Auspuffkanal 2b zu deren Antrieb angeordnet ist, um sich
durch das Auspuffgas zu drehen, und mit einem Kompressor Cs,
der in dem zweiten Zweigansaugkanal 3b angeordnet ist und
durch eine Drehwelle Ls mit der Turbine Ts gekoppelt ist,
versehen.
Der Primär-Turbolader 9 ist mit einer Ladekapazität ausgestattet,
die so gewählt ist, daß der Ladewirkungsgrad unter
einer Bedingung, bei der die Brennkraftmaschine 1 mit einer
relativ kleinen Ansaugluftmenge arbeitet, verbessert wird,
wenn nur der Primär-Turbolader 9 zum Laden der Brennkraftmaschine
1 arbeitet. Der Sekundär-Turbolader 10 ist mit
einer Ladekapazität ausgestattet, die so gewählt ist, daß
der Ladewirkungsgrad unter einer Bedingung, bei der die
Brennkraftmaschine 1 mit relativ großer Ansaugluftmenge
arbeitet, verbessert wird, wenn sowohl der Primär- als auch
der Sekundär-Turbolader 9 u. 10 gleichzeitig zum Laden der
Brennkraftmaschine 1 arbeiten.
Ein Teil des ersten Zweigansaugkanals 3a stromaufwärts von
dem Kompressor Cp und ein Teil des zweiten Zweigansaugkanals
3b stromaufwärts von dem Kompressor Cs sind in einer Linie
angeordnet, um einen verzweigten Abschnitt derart zu bilden,
daß sich Druckwellen, die in dem ersten oder dem zweiten
Zweigansaugkanal 3a oder 3b erzeugt werden, leicht zu dem
jeweils anderen der Zweigansaugkanäle 3a u. 3b hin ausbreiten
können, sich jedoch nur schwer in Richtung auf den Luftmengen-Sensor
4 ausbreiten können.
In einem Abschnitt des zweiten separaten Auspuffkanals 2b
stromaufwärts von der Turbine Ts ist ein Auspuff-Abschaltventil
11 angeordnet. Dieses Auspuff-Abschaltventil 11 kann
den zweiten separaten Auspuffkanal 2b verschließen, um zu
verhindern, daß der Turbine Ts Auspuffgas zugeführt wird, so
daß nur der Primär-Turbolader 9 in einer Situation arbeitet,
in der die Ansaugluftmenge, die der Brennkraftmaschine 1
zugeführt wird, relativ klein ist.
Ein Abschnitt des zweiten separaten Auspuffkanals 2b stromaufwärts
von dem Auspuff-Abschaltventil 11 ist durch einen
Verbindungskanal 12 mit einem Abschnitt des ersten separaten
Auspuffkanals 2a stromaufwärts von der Turbine Tp verbunden.
Der Verbindungskanal 12 ist außerdem mit einem Abschnitt des
Auspuffkanals 2 stromabwärts von der Turbine Tp und Ts durch
einen Nebenschlußkanal 18, in dem ein Überschuß-Schleusenventil
(WGV) 17 vorgesehen ist, verbunden. Ein Abschnitt des
Nebenschlußkanals 18 stromaufwärts von dem Überschuß-Schleusenventil
17 ist mit einem Abschnitt des zweiten separaten
Auspuffkanals 2b zwischen dem Auspuff-Abschaltventil
11 und der Turbine Ts durch einen Auspuff-Schnüffelkanal 14
verbunden, in dem ein Auspuff-Schnüffelventil 13 vorgesehen
ist.
Das Auspuff-Abschaltventil 11 wird durch ein Membran-Stellglied
19 getrieben, und das Auspuff-Schnüffelventil 19 und
das Überschuß-Schleusenventil 17 werden durch ein Membran-Stellglied
16 bzw. ein Membran-Stellglied 20 getrieben. Eine
Druckkammer des Membran-Stellglieds 16 ist durch eine Steuerdruckröhre
15 mit einem Abschnitt des ersten Zweigansaugkanals
3a stromabwärts von dem Kompressor Cp verbunden, und
eine Druckkammer des Membran-Stellglieds 20 ist durch eine
Steuerdruckröhre 32 und die Steuerdruckröhre 15 mit dem
Abschnitt des ersten Zweigansaugkanals 3a stromabwärts von
dem Kompressor Cp verbunden.
Ein Ansaugluft-Abschaltventil 21 ist in einem Abschnitt des
zweiten Zweigansaugkanals 3b stromabwärts von dem Kompressor
Cs angeordnet. Der zweite Zweigansaugkanal 3b ist außerdem
mit einem Ansaugluft-Ablaßkanal 22 versehen, der die Turbine
Ts umgeht und in sich ein Ansaugluft-Ablaßventil 23 enthält.
Das Ansaugluft-Abschaltventil 21 wird durch ein Membran-Stellglied
24 getrieben, und das Ansaugluft-Ablaßventil 23
wird durch ein Membran-Stellglied 25 getrieben.
Eine Steuerdruckröhre 26, die sich von dem Membran-Stellglied
24 aus zum Treiben des Ansaugluft-Abschaltventils 21
erstreckt, ist mit einer Ausgangsöffnung eines Druckdifferenz-Erfassungsventils
39 verbunden. Ferner ist eine Steuerdruckröhre
28, die sich von dem Membran-Stellglied 19 aus
zum Treiben des Auspuff-Abschaltventils 11 erstreckt, mit
einer Ausgangsöffnung eines elektromagnetischen Dreiwegeventils
29 verbunden, und eine Steuerdruckröhre 30, die sich
von dem Membran-Stellglied 25 aus zum Treiben des Ansaugluft-Ablaßventils
23 erstreckt, ist mit einer Ausgangsöffnung
eines elektromagnetischen Dreiwegeventils 31 verbunden.
Eine von Eingangsöffnungen des elektromagnetischen Dreiwegeventils
29 ist zur Atmosphäre hin offen, und die andere
der Eingangsöffnungen ist durch eine Röhre 36 mit einem
Unterdruckbehälter 44 verbunden, dem ein Unterdruck Pn, der
sich in einem Abschnitt stromabwärts von der Drosselklappe 6
in dem Ansaugkanal 3 einstellt, durch ein Rückschlagventil
37 zugeführt wird. Eine von Eingangsöffnungen des elektromagnetischen
Dreiwegeventils 31 ist zur Atmosphäre hin offen,
und die andere der Eingangsöffnungen ist mit dem Unterdruckbehälter
44 verbunden. Ferner ist das Druckdifferenz-Erfassungsventil
39 auch durch eine Röhre 38 und die
Röhre 36 mit dem Unterdruckbehälter 44 verbunden.
Das Druckdifferenz-Erfassungsventil 39 hat eine erste Eingangsöffnung,
die durch eine Röhre 41 mit dem Abschnitt des
ersten Zweigansaugkanals 3a stromabwärts von dem Kompressor
Cp verbunden ist, um so mit einem Luftdruck P 1 beaufschlagt
zu werden, und eine zweite Eingangsöffnung ist durch eine
Röhre 42 mit einem Abschnitt des zweiten Zweigansaugkanals
3b mit dem Ansaugluft-Abschaltventil 21 verbunden, um so mit
einem Luftdruck P 2 in einem Abschnitt stromaufwärts von dem
Ansaugluft-Abschaltventil 21 in dem zweiten Zweigansaugkanal
3b beaufschlagt zu werden. Eine dritte Eingangsöffnung ist
zur Atmosphäre hin offen.
Dieses Druckdifferenz-Erfassungsventil 39 ist wirksam, um
den Unterdruck Pn aus dem Unterdruckbehälter 44 zu dem Membran-Stellglied
24 zu übertragen, so daß das Ansaugluft-Abschaltventil
21 geschlossen wird, wenn die Druckdifferenz
zwischen den Luftdrücken P 1 u. P 2 größer als ein vorbestimmter
Druckwert ΔP ist, und um das Membran-Stellglied 24
zu veranlassen, sich zur Atmosphäre hin zu öffnen, so daß
das Ansaugluft-Abschaltventil 21 geöffnet wird, wenn die
Druckdifferenz zwischen den Luftdrücken P 1 u. P 2 kleiner als
der vorbestimmte Druckwert ΔP oder gleich diesem ist.
Die elektromagnetischen Dreiwegeventile 29 u. 31 werden
durch eine Steuereinheit 35 gesteuert, die durch einen Mikrocomputer
gebildet ist.
Die Steuereinheit 35 wird mit Erfassungsausgangssignalen Sa,
Sn, St, Ss, Sd u. Sf versorgt, die von dem Luftmengen-Sensor
4, einem Brennkraftmaschinendrehzahl-Sensor 61 zum Erfassen
der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 (Motordrehzahl), einem
Drosselklappen-Sensor 62 zum Erfassen des Öffnungsgrades der
Drosselklappe 6 (Drosselklappenöffnung), einem Neigungs-Sensor
63 zum Erfassen der Neigung einer Straßenoberfläche,
auf welcher ein Fahrzeug, das mit der Brennkraftmaschine 1
ausgestattet ist, fährt, einem Dichte-Sensor 64 zum Erfassen
der Ansaugluft-Dichte in dem Ansaugkanal 3 bzw. einem
Feuchtigkeits-Sensor 65 zum Erfassen der Ansaugluft-Feuchtigkeit
in dem Ansaugkanal 3 gewonnen sind, und ist wirksam,
um selektiv Steuersignale E 1 u. E 2 auf der Grundlage der
Erfassungsausgangssignale Sa, Sn, St, Ss, Sd u. Sf zu erzeugen
und um das elektromagnetische Dreiwegeventil 31 mit
dem Steuersignal E 1 und das elektromagnetische Dreiwegventil
29 mit dem Steuersignal E 2 zu versorgen.
Wenn die Steuerdruckröhre 30 mit dem Unterdruckbehälter 44
durch das elektromagnetische Dreiwegeventil 31, das durch
das Steuersignal E 1 gesteuert wird, verbunden ist, wird der
Unterdruck Pn dem Membran-Stellglied 25 zugeführt, und dadurch
wird das Ansaugluft-Ablaßventil 23 geöffnet. Andererseits
wird, wenn die Steuerdruckröhre 30 zur Atmosphäre hin
durch das elektromagnetische Dreiwegeventil 31 geöffnet
wird, das durch das Steuersignal E 1 gesteuert wird, geöffnet
ist, das Membran-Stellglied 25 zur Atmosphäre hin geöffnet,
und dadurch wird das Ansaugluft-Ablaßventil 23 geschlossen.
Wenn die Steuerdruckröhre 28 mit der Röhre 36 durch das
elektromagnetische Dreiwegeventil 29, das durch das Steuersignal
E 2 gesteuert wird, verbunden ist, wird der Unterdruck
Pn dem Membran-Stellglied 19 zugeführt, und dadurch wird das
Auspuff-Abschaltventil 11 geschlossen, so daß nur der Primär-Turbolader
9 veranlaßt wird, zu arbeiten. Andererseits
wird, wenn die Steuerdruckröhre 28 zur Atmosphäre hin durch
das elektromagnetische Dreiwegeventil 29, das durch das
Steuersignal E 2 gesteuert wird, geöffnet ist, das Membran-Stellglied
19 zur Atmosphäre hin geöffnet, und dadurch wird
das Auspuff-Abschaltventil 11 geöffnet, so daß der Sekundär-Turbolader
veranlaßt wird, zu arbeiten.
Fig. 3 zeigt ein Arbeitsdiagramm, aus dem die Arbeitsbedingungen
des Auspuff-Abschaltventils 11, des Auspuff-Schnüffelventils
13, des Überschuß-Schleusenventils (WGV) 17
und des Ansaugluft-Ablaßventils 23 hervorgehen. Dieses Arbeitsdiagramm
gemäß Fig. 3 hat eine Abszisse, die die
Brennkraftmaschinen-Drehzahl repräsentiert, und eine Ordinate,
die die Brennkraftmaschinen-Last repräsentiert, welche
durch den Öffnungsgrad der Drosselklappe ausgedrückt ist,
wobei der Maximalwert davon mit Dm angegeben ist, und ist in
Form eines Datenverzeichnisses in einem Speicher, der in der
Steuereinheit 35 enthalten ist, gespeichert.
Gemäß dem Arbeitsdiagramm nach Fig. 3 wird das Überschuß-Schleusenventil
17 von seinem geöffneten in seinen geschlossenen
Zustand und umgekehrt in Übereinstimmung mit
einer Linie Lw versetzt, und das Auspuff-Schnüffelventil 13
wird von seinem geöffneten in seinen geschlossenen Zustand
und umgekehrt in Übereinstimmung mit einer Linie Le versetzt.
Andererseits wird das Ansaugluft-Ablaßventil 23 von
seinem geschlossenen in seinen geöffneten Zustand in Übereinstimmung
mit einer Linie L 1 versetzt, die die Arbeitsbedingung
der Brennkraftmaschine, bei der diese mit einer
Ansaugluftmenge Q 1 arbeitet, und die Arbeitsbedingung der
Brennkraftmaschine, bei der diese bei einer Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 1 arbeitet, angibt, und von seinem geöffneten
in seinen geschlossenen Zustand in Übereinstimmung mit
einer Linie L 2 versetzt, die die Arbeitsbedingung der
Brennkraftmaschine, bei der diese mit einer Ansaugluftmenge
Q 2 arbeitet, und die Arbeitsbedingung der Brennkraftmaschine,
bei der diese bei einer Brennkraftmaschinen-Drehzahl N 2
arbeitet, angibt. Das Auspuff-Abschaltventil 11 wird von
seinem geöffneten in seinen geschlossenen Zustand in Übereinstimmung
mit einer Linie L 3 versetzt, die die Arbeitsbedingung
der Brennkraftmaschine, bei der diese mit einer
Ansaugluftmenge Q 3 arbeitet, und die Arbeitsbedingung der
Brennkraftmaschine, bei der diese bei einer Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 3 arbeitet, angibt, und von seinem geschlossenen
in seinen geöffneten Zustand in Übereinstimmung
mit einer Linie L 4 versetzt, die die Arbeitsbedingung der
Brennkraftmaschine, bei welcher diese mit einer Ansaugluftmenge
Q 4 arbeitet, und die Arbeitsbedingung der Brennkraftmaschine,
bei welcher diese bei einer Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 4 arbeitet, angibt.
In dem Fall, in dem die Brennkraftmaschinen-Drehzahl relativ
niedrig ist, wird der Unterdruck Pn durch das elektromagnetische
Dreiwegeventil 31 und die Steuerdruckröhre 30 dem
Membran-Stellglied 25 zugeführt, wodurch das Ansaugluft-Ablaßventil
23 den Ansaugluft-Ablaßkanal 22 offenhält. Dann
wird das elektromagnetische Dreiwegeventil 31 umgeschaltet,
um die Steuerdruckröhre 30 zur Atmosphäre hin zu öffnen, und
zwar durch das Steuersignal E 1 aus der Steuereinheit 35, so
daß das Ansaugluft-Ablaßventil 23 den Ansaugluft-Ablaßkanal
22 schließt, bevor das Auspuff-Abschaltventil 11 während der
Zeitperiode, in welcher die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
ansteigt, geöffnet wird, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist.
In dem Arbeitsdiagramm gemäß Fig. 3 wird ein Arbeitsbereich,
der die Linie L 4 als eine untere Grenze aufweist, eingestellt,
um einen Betrieb der Brennkraftmaschine 1 zu bestimmen,
der mit einer relativ großen Ansaugluftmenge
einhergeht. Daher korrespondiert der Arbeitsbereich, der die
Linie L 4 als untere Grenze hat, mit einer Arbeitsbedingung
der Brennkraftmaschine 1, bei welcher die Ansaugluftmenge,
die den Verbrennungskammern zugeführt wird, welche in der
Brennkraftmaschine 1 ausgebildet sind, relativ groß sein
muß. Außerdem wird jeder von Arbeitsbereichen zwischen den
Linien L 2 u. L 4 und ein Arbeitsbereich, der die Linie L 2 als
eine obere Grenze hat, eingestellt, um einen Betrieb der
Brennkraftmaschine 1 zu bestimmen, der mit einer relativ
kleinen Ansaugluftmenge einhergeht. Daher korrespondiert
jeder der Arbeitsbereiche zwischen den Linien L 2 u. L 4 und
der Arbeitsbereich, der die Linie L 2 als eine obere Grenze
hat, mit einer Arbeitsbedingung der Brennkraftmaschine 1,
bei welcher die Ansaugluftmenge, die den Verbrennungskammern
zugeführt wird, welche in der Brennkraftmaschine 1 ausgebildet
sind, relativ klein sein muß.
Wenn die Arbeitsbedingung der Brennkraftmaschine 1 in dem
Arbeitsbereich liegt, der die Linie L 2 als eine obere Grenze
hat, wird die Steuereinheit 35 wirksam, um das Auspuff-Abschaltventil
11 geschlossen zu halten und im Gegensatz
dazu das Ansaugluft-Ablaßventil 23 geöffnet zu halten, so
daß die Brennkraftmaschine 1 nur durch den Primär-Turbolader
9 geladen wird. Dann wird, wenn die Ansaugluftmenge oder die
Brennkraftmaschinen-Drehzahl angestiegen ist, wobei sie die
Linie L 2 gekreuzt hat, und die Arbeitsbedingung der Brennkraftmaschine
1 in den Arbeitsbereich zwischen den Linien L 2
u. L 4 übergegangen ist, die Steuereinheit 35 wirksam, um das
Ansaugluft-Ablaßventil 23 zu schließen. Im Verlaufe dieses
Vorgangs wird, bevor das Ansaugluft-Ablaßventil geschlossen
ist, das Auspuff-Schnüffelventil 13 geöffnet, wenn die Ansaugluftmenge
so angestiegen ist, daß sie die Linie Le gekreuzt
hat, und dadurch wird das Auspuffgas in kleiner Menge
der Turbine Ts des Sekundär-Turboladers 10 durch den
Auspuff-Schnüffelkanal 14 unter einer Bedingung zugeführt, bei
welcher das Ansaugluft-Ablaßventil 23 geöffnet ist. Dies
führt dazu, daß die Turbine Ts durch das Auspuffgas, welches
durch den Auspuff-Schnüffelkanal 14 strömt, getrieben wird,
um sich zu drehen, so daß der Sekundär-Turbolader 10 eine
vorbereitende Drehung ausführt, bevor das Auspuff-Abschaltventil
11 geöffnet wird.
Nach diesem Vorgang wird, wenn die Ansaugluftmenge oder die
Brennkraftmaschinen-Drehzahl weiter angestiegen ist, wobei
die Linie L 4 gekreuzt wurde, und die Arbeitsbedingung der
Brennkraftmaschine 1 in den Arbeitsbereich übergegangen ist,
der die Linie L 4 als eine untere Grenze hat, die Steuereinheit
35 wirksam, um das Auspuff-Abschaltventil 11 zu öffnen,
so daß die Turbine Ts des Sekundär-Turboladers 10 getrieben
wird, um sich durch das Auspuffgas zu drehen, welches durch
den zweiten separaten Auspuffkanal 2b strömt. Mit dem Betrieb
des Sekundär-Turboladers 10 wird die Druckdifferenz
zwischen den Luftdrücken P 1 u. P 2 so verringert, daß sie
kleiner als der vorbestimmte Druckwert ΔP oder diesem gleich
ist, und dadurch wird das Ansaugluft-Abschaltventil 21 geöffnet.
Demzufolge wird die Brennkraftmaschine 1 sowohl
durch den Primär-Turbolader 9, der mit der Turbine Tp arbeitet,
die durch das Auspuffgas, welches durch den ersten
separaten Auspuffkanal 2a strömt, getrieben wird, um sich zu
drehen, und den Sekundär-Turbolader 10, der mit der Turbine
Ts arbeitet, welche durch das Auspuffgas, das durch den
zweiten separaten Auspuffkanal 2b strömt, getrieben wird,
um sich zu drehen, geladen.
Wie zuvor beschrieben, fängt, da der Sekundär-Turbolader 10
vorbereitend durch das Auspuffgas gedreht wird, welches
diesem durch das Auspuff-Schnüffelventil 13 unter der Bedingung
zugeführt wird, bei welcher das Ansaugluft-Ablaßventil
23 offen ist, bevor er zum Laden der Brennkraftmaschine
1 zu arbeiten beginnt, und das Ansaugluft-Ablaßventil
23 geschlossen ist, bevor das Auspuff-Abschaltventil 11 geöffnet
wird, der Sekundär-Turbolader 10 unter ausreichend
hoher vorbereitender Drehung zum Laden der Brennkraftmaschine
1 an zu arbeiten, und demzufolge wird das Ansprechen
beim Laden durch den Sekundär-Turbolader 10 verbessert, und
es wird ein Drehmomentschock, der auf die Brennkraftmaschine
1 einwirken könnte, sicher unterdrückt, wenn der Sekundär-Turbolader
10 zum Laden der Brennkraftmaschine 1 zu arbeiten
beginnt.
Nachdem die Arbeitsbedingung der Brennkraftmaschine 1 in den
Arbeitsbereich übergegangen ist, der die Linie L 4 als untere
Grenze hat, wird, wenn die Arbeitsbedingung der Brennkraftmaschine
1 in einem Arbeitsbereich liegt, der die Linie L 3
als untere Grenze hat, die Steuereinheit 35 wirksam, um das
Auspuff-Abschaltventil 11 geöffnet zu halten und im Gegensatz
dazu das Ansaugluft-Ablaßventil 23 geschlossen zu halten,
so daß die Brennkraftmaschine 1 nach wie vor sowohl
durch den Primär- als auch den Sekundär-Turbolader 9 und 10
geladen wird. Dann wird, wenn die Ansaugluftmenge oder die
Brennkraftmaschinen-Drehzahl angestiegen ist, wobei die
Linie L 3 gekreuzt wurde, und die Arbeitsbedingung der
Brennkraftmaschine 1 in einen Arbeitsbereich zwischen der
Linie L 3 und der Linie L 1 übergegangen ist, die Steuereinheit
35 wirksam, um das Auspuff-Abschaltventil 11 zu
schließen, so daß das Auspuffgas, welches durch den zweiten
separaten Auspuffkanal 2b strömt, aufhört, direkt zu der
Turbine Ts des Sekundär-Turboladers 10 zu strömen. Dann
wird, wenn die Ansaugluftmenge oder die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
weiter erhöht worden ist, wobei die Linie L 1
gekreuzt wurde, und die Arbeitsbedingung der Brennkraftmaschine
1 in einen Arbeitsbereich übergegangen ist, der die
Linie L 1 als eine obere Grenze hat, die Steuereinheit 35
wirksam, um das Ansaugluft-Ablaßventil 23 zu öffnen.
Ferner wird, nachdem das Ansaugluft-Ablaßventil 23 geöffnet
ist, das Auspuff-Schnüffelventil 13 geschlossen, wenn die
Ansaugluftmenge oder die Brennkraftmaschinen-Drehzahl weiter
abgenommen hat, um die Linie Le zu kreuzen. Dadurch hört das
Auspuffgas auf, in kleiner Menge zu der Turbine Ts des Sekundär-Turboladers
10 durch den Auspuff-Schnüffelkanal 14 zu
strömen. Dies führt dazu, daß die Turbine Ts nicht getrieben
wird, um sich durch das Auspuffgas zu drehen, so daß der
Sekundär-Turbolader 10 veranlaßt wird, seinen Betrieb anzuhalten.
Damit wird die Brennkraftmaschine 1 nur durch den
Primär-Turbolader 9 geladen.
In dem Ausführungsbeispiel, das auf diese Weise arbeitet,
ist die Steuereinheit 35 wirksam, um die Linien L 1 bis L 4 in
dem Arbeitsdiagramm gemäß Fig. 3 zu verschieben, um eine
Grenze zwischen dem Arbeitsbereich in dem Arbeitsdiagramm
gemäß Fig. 3, der der Arbeitsbedingung der Brennkraftmaschine
1 entspricht, bei der die Brennkraftmaschine 1 sowohl
durch den Primär- als auch den Sekundär-Turbolader 9 u. 10
zu laden ist, welcher Arbeitsbereich im folgenden als Zweilader-Arbeitsbereich
bezeichnet wird, und dem Arbeitsbereich
in dem Arbeitsdiagramm gemäß Fig. 3, der der Arbeitsbedingung
der Brennkraftmaschine 1 entspricht, bei der die
Brennkraftmaschine 1 nur durch den Primär-Turbolader 9 zu
laden ist, welcher Arbeitsbereich im folgenden als Einlader-Arbeitsbereich
bezeichnet wird, in Übereinstimmung mit
den Fahrtbedingungen zu verlagern, die gegeben sind durch
die Neigung der Straßenoberfläche, welche durch den Neigungs-Sensor
63 erfaßt wird, die Ansaugluft-Dichte, die
durch den Dichte-Sensor 64 erfaßt wird, und die Ansaugluft-Feuchtigkeit,
die durch den Feuchtigkeits-Sensor 65 erfaßt
wird, so daß ein verbesserter Ladewirkungsgrad ohne Rücksicht
darauf aufrechterhalten wird, ob Änderungen in den
Fahrtbedingungen des Fahrzeugs eintreten, d. h. Änderungen
in der Neigung der Straßenoberfläche, die durch den Neigungs-Sensor
63 erfaßt werden, Änderungen in der Ansaugluft-Dichte,
die durch den Dichte-Sensor 64 erfaßt werden,
oder Änderungen in der Ansaugluft-Feuchtigkeit, die durch
den Feuchtigkeits-Sensor 65 erfaßt werden.
Bei der Änderung der Arbeitsbereiche in dem Arbeitsdiagramm
gemäß Fig. 3, wie sie zuvor beschrieben sind, wird beispielsweise
die Grenze zwischen dem Zweilader-Arbeitsbereich und
dem Einlader-Arbeitsbereich verlagert, um den Einlader-Arbeitsbereich
in Richtung auf Arbeitsbereiche für einen
größeren Öffnungsgrad der Drosselklappe und eine höhere
Brennkraftmaschinen-Drehzahl auszudehnen, wenn die Neigung
der Straßenoberfläche, die durch den Neigungs-Sensor 63
erfaßt ist, ein Gefälle ist, das in seinem absoluten Wert
größer als ein vorbestimmter Referenzgefällewert ist, und
wird ferner verändert, um den Zweilader-Arbeitsbereich in
Richtung auf Arbeitsbereiche für einen kleineren Öffnungsgrad
der Drosselklappe und eine niedrigere Brennkraftmaschinen-Drehzahl
auszudehnen, wenn die Neigung der Straßenoberfläche,
die durch den Neigungs-Sensor 63 erfaßt ist,
eine Steigung ist, die in ihrem absoluten Wert größer als
ein vorbestimmter Referenztilgungswert ist, die Ansaugluft-Dichte,
die durch den Dichte-Sensor 64 erfaßt ist, niedriger
als ein vorbestimmter Referenzwert ist oder die Ansaugluft-Feuchtigkeit,
die durch den Feuchtigkeits-Sensor 65 erfaßt
ist, niedriger als ein vorbestimmter Referenzwert ist.
Mit einer solchen Verschiebung der Grenze zwischen dem
Zweilader-Arbeitsbereich und dem Einlader-Arbeitsbereich
wird die Brennkraftmaschine 1 nur durch den Primär-Turbolader
9 geladen, bis die Ansaugluftmenge relativ groß wird
oder die Brennkraftmaschinen-Drehzahl relativ hoch wird,
wenn das Fahrzeug auf einer abschüssigen Strecke relativ
großer Neigung fährt und dadurch die Brennkraftmaschine
1 leicht beschleunigt wird. Andererseits wird die
Brennkraftmaschine 1 sowohl durch den Primär- als auch den
Sekundär-Turbolader 9 u. 10 geladen, bis die Ansaugluftmenge
relativ klein wird oder bis die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
relativ niedrig wird, wenn das Fahrzeug auf einer Steigung
mit relativ großer Neigung fährt und dadurch die Brennkraftmaschine
leicht verzögert wird, die Ansaugluft-Dichte
in dem Ansaugkanal 3 relativ niedrig ist und es daher
schwierig ist, die Ansaugluftmenge, die den Verbrennungskammern
in der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird, zu erhöhen,
oder die Ansaugluft-Feuchtigkeit in dem Ansaugkanal 3
relativ niedrig ist und daher eine Klopfneigung der Brennkraftmaschine
1 besteht.
Ein Beispiel für ein Arbeitsprogramm oder einen Funktionsablauf
zum Steuern des Auspuff-Abschaltventils 11 und des
Ansaugluft-Ablaßventils 23 in der Weise, wie sie zuvor beschrieben
ist, wird in der Steuereinheit 35 in Übereinstimmung
mit einem Flußdiagramm ausgeführt, das in Fig. 4a u.
Fig. 4b gezeigt ist.
Gemäß dem Flußdiagramm, das in Fig. 4a u. Fig. 4b gezeigt
ist, wird zunächst in einem Schritt 71 eine Anfangskonfiguration
durch Setzen einer Kennzeichnung F 1 auf 1 und durch
Setzen jeder von Kennzeichnungen F 2 bis F 4 auf 0 eingestellt.
Wie in Fig. 3 gezeigt, wird nach der Einstellung der
Anfangskonfiguration die Kennzeichnung F 1 auf 1 gesetzt, und
jede der Kennzeichnungen F 2 bis F 4 wird auf 0 gesetzt, wenn
die Ansaugluftmenge oder die Brennkraftmaschinen-Drehzahl so
erniedrigt wird, daß sie die Linie L 1 kreuzt. Die Kennzeichnung
F 2 wird auf 1 gesetzt, und jede der Kennzeichnungen
F 1, F 3 u. F 4 wird auf 0 gesetzt, wenn die Ansaugluftmenge
oder die Brennkraftmaschinen-Drehzahl so erhöht wird,
daß sie die Linie L 2 kreuzt. Die Kennzeichnung F 3 wird auf 1
gesetzt und jede der Kennzeichnungen F 1, F 2 u. F 4 wird auf 0
gesetzt, wenn die Ansaugluftmenge oder die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
so erniedrigt wird, daß sie die Linie L 3
kreuzt. Die Kennzeichnung F 4 wird auf 1 gesetzt und jede der
Kennzeichnungen F 1 bis F 3 wird auf 0 gesetzt, wenn die Ansaugluftmenge
oder die Brennkraftmaschinen-Drehzahl so erhöht
wird, daß sie die Linie L 4 kreuzt.
Dann werden in einem Schritt 72 die Erfassungsausgangssignale
Sa, Sn, St, Ss, Sd u. Sf, die von dem Luftmengen-Sensor
4, dem Brennkraftmaschinendrehzahl-Sensor 61, dem
Drosselklappen-Sensor 62, dem Neigungs-Sensor 63, dem
Dichte-Sensor 64 bzw. dem Feuchtigkeits-Sensor 65 gewonnen
werden, gespeichert. Ferner werden die Ansaugluftmenge Q 1
und die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N 1, welche die Linie L 1
repräsentieren, die Ansaugluftmenge Q 2 und die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 2, welche die Linie L 2 repräsentieren,
die Ansaugluftmenge Q 3 und die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 3, welche die Linie L 3 repräsentieren, und die Ansaugluftmenge
Q 4 und die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N 4, welche die
Linie L 4 repräsentieren, in einem Schritt 73 gespeichert.
Danach wird die Neigung der Straßenoberfläche auf der
Grundlage des Erfassungsausgangssignals Ss aus dem Neigungs-Sensor
63 in einem Schritt 74 gespeichert, es wird die
Ansaugluft-Feuchtigkeit in dem Ansaugkanal 3 auf der Grundlage
des Erfassungsausgangssignals Sf aus dem Feuchtigkeits-Sensor
65 in einem Schritt 75 gespeichert, und es wird
die Ansaugluft-Dichte in dem Ansaugkanal auf der Grundlage
des Erfassungsausgangssignals Sd aus dem Dichte-Sensor 64 in
einem Schritt 76 gespeichert. Dann werden in einem Schritt
77 ein Änderungswert ΔQ für die Ansaugluftmenge und ein
Änderungswert ΔN für die Brennkraftmaschinen-Drehzahl berechnet.
Bei der Berechnung der Änderungswerte ΔQ u. ΔN werden zunächst
Änderungswertkomponenten ΔQa, ΔQb u. ΔQc für die
Ansaugluftmenge auf der Grundlage der Neigung der Straßenoberfläche,
die in dem Schritt 74 gespeichert ist, der Ansaugluft-Feuchtigkeit,
die in Schritt 75 gespeichert ist,
bzw. der Ansaugluft-Dichte, die in dem Schritt 76 gespeichert
ist, gewonnen, und es werden Änderungswertkomponenten
ΔNa, ΔNb u. ΔNc für die Brennkraftmaschinen-Drehzahl auf der
Grundlage der Neigung der Straßenoberfläche, die in dem
Schritt 74 gespeichert ist, der Ansaugluft-Feuchtigkeit, die
in dem Schritt 75 gespeichert ist, bzw. der Ansaugluft-Dichte,
die in dem Schritt 76 gespeichert ist, gewonnen.
Im einzelnen werden die Änderungswertkomponenten ΔQa u. ΔNa
durch Anwenden der Neigung der Straßenoberfläche, die in dem
Schritt 74 gespeichert ist, auf ein Kennliniendiagramm, das
die Beziehung zwischen der Neigung der Straßenoberfläche und
den Änderungswertkomponenten ΔQa u. ΔNa darstellt, gewonnen,
wie dies in Fig. 5 gezeigt ist. Das Kennliniendiagramm gemäß
Fig. 5 ist in Form eines Datenverzeichnisses in dem Speicher,
der in der Steuereinheit 35 enthalten ist, gespeichert.
Jede der Änderungswertkomponenten ΔQa u. ΔNa, die aus
dem Verlauf des Kennliniendiagramms gemäß Fig. 5 gewonnen
werden, hat einen Wert von 0, wenn die Neigung der Straßenoberfläche
kleiner in ihrem absoluten Wert als jeder von
einem vorbestimmten Referenzgefällewert Xa und einem vorbestimmten
Referenzgefällewert Xb oder gleich diesem ist,
einen erhöhten positiven Wert, wenn die Neigung der
Straßenoberfläche ein Gefälle ist, das größer in seinem absoluten
Wert als der vorbestimmte Referenzgefällewert Xa
ist, und einen erniedrigten negativen Wert, wenn die Neigung
der Straßenoberfläche eine Steigung ist, die größer in ihrem
absoluten Wert als der vorbestimmte Referenzsteigungswert Xb
ist, wie dies mit einer durchgehenden Linie in dem Kennliniendiagramm
gemäß Fig. 5 gezeigt ist. Die Änderungswertkomponenten
ΔQb u. ΔNb werden durch Anwenden der Ansaugluft-Feuchtigkeit,
die in dem Schritt 75 gespeichert ist,
auf ein Kennliniendiagramm, das die Beziehung der
Ansaugluft-Feuchtigkeit und den Änderungswertkomponenten ΔQb
u. ΔNb darstellt, gewonnen, wie dies in Fig. 6 gezeigt ist.
Das Kennliniendiagramm gemäß Fig. 6 ist ebenfalls in Form
eines Datenverzeichnisses in dem Speicher gespeichert, der
in der Steuereinheit 35 enthalten ist. Jede der Änderungswertkomponenten
ΔQb u. ΔNb, die aus dem Verlauf des Kennliniendiagramms
gemäß Fig. 6 gewonnen werden, hat einen Wert von
0, wenn die Ansaugluft-Feuchtigkeit größer als ein vorbestimmter
Wert Ya oder gleich diesem ist, und einen herabgesetzten
negativen Wert, wenn die Ansaugluft-Feuchtigkeit
kleiner als der vorbestimmte Wert Ya ist, wie dies durch
eine ausgezogene Linie in dem Kennliniendiagramm gemäß Fig. 6
gezeigt ist. Ferner werden die Änderungswertkomponenten ΔQc
u. ΔNc durch Anwenden der Ansaugluft-Dichte, die in dem
Schritt 76 gespeichert ist, auf ein Kennliniendiagramm, das
die Beziehung zwischen der Ansaugluft-Dichte und den Änderungswertkomponenten
ΔQc u. ΔNc darstellt, gewonnen, wie
dies in Fig. 7 gezeigt ist. Das Kennliniendiagramm gemäß
Fig. 7 ist ebenfalls in Form eines Datenverzeichnisses in
dem Speicher gespeichert, der in der Steuereinheit 35 enthalten
ist. Jede der Änderungswertkomponenten ΔQc u. ΔNc,
die aus dem Verlauf des Kennliniendiagramms gemäß Fig. 7
gewonnen werden, hat einen Wert von 0, wenn die Ansaugluft-Dichte
größer als ein vorbestimmter Wert Za oder diesem
gleich ist, und einen herabgesetzten negativen Wert, wenn
die Ansaugluft-Dichte kleiner als der vorbestimmte Wert Za
ist, wie dies durch eine durchgehende Linie in dem Kennliniendiagramm
gemäß Fig. 7 gezeigt ist, oder einen Wert von
0, wenn die Ansaugluft-Dichte größer als der vorbestimmte
Wert Za oder diesem gleich ist, und einen erhöhten positiven
Wert, wenn die Ansaugluft-Dichte kleiner als der vorbestimmte
Wert Za ist, wie dies durch eine strichpunktierte
Linie in dem Kennliniendiagramm gemäß Fig. 7 gezeigt ist.
Als nächstes werden die Änderungswertkomponenten ΔQa, ΔQb u.
ΔQc aufsummiert, um den Änderungswert ΔQ zu erzeugen, und
auf ähnliche Weise werden die Änderungswertkomponenten ΔNa,
ΔNb u. ΔNc aufsummiert, um den Änderungswert ΔN zu erzeugen.
Dann werden in einem Schritt 78 die Ansaugluftmengen Q 1, Q 2,
Q 3 u. Q 4 und die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N 1, N 2, N 3
u. N 4, die in dem Schritt 73 gespeichert sind, jeweils geändert,
um die Linien L 1 bis L 4 in dem Arbeitsdiagramm gemäß
Fig. 3 in Übereinstimmung mit der Neigung der Straßenoberfläche,
die in dem Schritt 74 gespeichert ist, der Ansaugluft-Feuchtigkeit,
die in dem Schritt 75 gespeichert ist,
und der Ansaugluft-Dichte, die in dem Schritt 76 gespeichert
ist, zu verschieben. Die Änderungen der Ansaugluftmengen Q 1
bis Q 4 werden durch Subtrahieren des Änderungswerts ΔQ, der
in dem Schritt 77 berechnet ist, von jeder der Ansaugluftmengen
Q 1, Q 2, Q 3 u. Q 4 durchgeführt, und die Änderungen der
Brennkraftmaschinen-Drehzahlen N 1 bis N 4 werden durch die
vorbestimmten Änderungswerte ΔN, die in dem Schritt 77 berechnet
sind, von jeder der Brennkraftmaschinen-Drehzahlen
N 1, N 2, N 3 u. N 4 durchgeführt.
Danach wird in einem Schritt 79 geprüft, ob die Kennzeichnung
F 1 1 ist oder nicht. Wenn die Kennzeichnung F 1 1 ist,
wird geprüft, ob die Ansaugluftmenge Q, die durch das Erfassungsausgangssignal
Sa aus dem Luftmengen-Sensor 4 repräsentiert
ist, größer als die Ansaugluftmenge Q 2 ist oder
nicht, und zwar in einem Schritt 80. Wenn die Ansaugluftmenge
Q kleiner als die Ansaugluftmenge Q 2 oder dieser
gleich ist, wird geprüft, ob die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N, welche durch das Erfassungsausgangssignal Sn aus dem
Brennkraftmaschinendrehzahl-Sensor 61 repräsentiert ist,
höher als die Brennkraftmaschinendrehzahl N 2 ist oder nicht,
und zwar in einem Schritt 81.
Wenn in dem Schritt 80 festgestellt ist, daß die Ansaugluftmenge
Q größer als die Ansaugluftmenge Q 2 ist, oder wenn
in dem Schritt 81 festgestellt ist, daß die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N höher als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 2 ist, wird die Kennzeichnung F 2 auf 1 gesetzt, und
zwar in einem Schritt 82, und das Steuersignal E 1 wird dem
elektromagnetischen Dreiwegeventil 31 zugeführt, so daß das
Ansaugluft-Ablaßventil 23 geschlossen wird, und zwar in
einem Schritt 83. Dann kehrt der Funktionsablauf zu dem
Schritt 72 zurück. Andererseits kehrt, wenn die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N niedriger als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 2 oder dieser gleich ist, was sich als
Ergebnis der Prüfung in dem Schritt 81 herausstellt, der
Funktionsablauf zu dem Schritt 72 direkt von dem Schritt 81
zurück.
Wenn in dem Schritt 79 festgestellt ist, daß die Kennzeichnung
F 1 0 ist, wird in einem Schritt 84 geprüft, ob die
Kennzeichnung F 2 oder F 4 1 ist oder nicht. Wenn die Kennzeichnung
F 2 oder F 4 1 ist, wird ferner in einem Schritt 85
geprüft, ob die Kennzeichnung F 2 1 ist oder nicht. Dann
wird, wenn die Kennzeichnung F 2 1 ist, in einem Schritt 86
geprüft, ob die Ansaugluftmenge Q größer als die Ansaugluftmenge
Q 4 ist oder nicht. Wenn die Ansaugluftmenge Q
kleiner als die Ansaugluftmenge Q 4 oder dieser gleich ist,
wird in einem Schritt 87 geprüft, ob die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N höher als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N 4
ist oder nicht.
Wenn in dem Schritt 86 festgestellt ist, daß die Ansaugluftmenge
Q größer als die Ansaugluftmenge Q 4 ist oder wenn
in dem Schritt 87 festgestellt ist, daß die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N höher als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 4 ist, wird in einem Schritt 88 die Kennzeichnung F 4
auf 1 gesetzt, und das Steuersignal E 2 wird in einem Schritt
89 dem elektromagnetischen Dreiwegeventil 29 zugeführt, so
daß das Auspuff-Abschaltventil 11 geöffnet wird. Dann kehrt
der Funktionsablauf zu dem Schritt 72 zurück.
Andererseits wird, wenn die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N
niedriger als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N 4 oder dieser
gleich ist, und zwar als Ergebnis der Prüfung in dem
Schritt 87, in einem Schritt 90 geprüft, ob die Ansaugluftmenge
Q kleiner als die Ansaugluftmenge Q 1 ist oder nicht.
Wenn die Ansaugluftmenge Q kleiner als die Ansaugluftmenge
Q 1 ist, wird in einem Schritt 91 geprüft, ob die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N niedriger als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 1 ist oder nicht. Wenn in dem Schritt 90
festgestellt ist, daß die Ansaugluftmenge Q größer als die
Ansaugluftmenge Q 1 oder dieser gleich ist, oder wenn in dem
Schritt 91 festgestellt ist, daß die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N höher als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N 1
oder dieser gleich ist, kehrt der Funktionsablauf zu dem
Schritt 72 zurück. Andererseits wird, wenn die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N niedriger als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 1 ist, und zwar als Ergebnis der Prüfung in dem
Schritt 91, die Kennzeichnung F 1 in einem Schritt 92 auf 1
gesetzt, und das Steuersignal E 1 wird in einem Schritt 93
dem elektromagnetischen Dreiwegeventil 31 zugeführt, so daß
das Ansaugluft-Ablaßventil 23 geöffnet wird. Dann kehrt der
Funktionsablauf zu dem Schritt 72 zurück.
Wenn in dem Schritt 85 festgestellt ist, daß die Kennzeichnung
F 2 0 ist, wird in einem Schritt 94 geprüft, ob die
Ansaugluftmenge Q kleiner als die Ansaugluftmenge Q 1 ist
oder nicht. Wenn die Ansaugluftmenge Q kleiner ist als die
Ansaugluftmenge Q 1, wird in einem Schritt 95 geprüft, ob die
Brennkraftmaschinen-Drehzahl N niedriger als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 1 ist oder nicht. Wenn die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N niedriger als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 1 ist, wird die Kennzeichnung F 1 in einem Schritt
96 auf 1 gesetzt, und das Steuersignal E 1 wird in einem
Schritt 97 dem elektromagnetischen Dreiwegeventil 31 zugeführt,
so daß das Ansaugluft-Ablaßventil 23 geöffnet wird.
Dann kehrt der Funktionsablauf zu dem Schritt 72 zurück.
Wenn in Schritt 94 festgestellt ist, daß die Ansaugluftmenge
Q größer als die Ansaugluftmenge Q 1 oder dieser gleich ist,
oder wenn in dem Schritt 95 festgestellt ist, daß die
Brennkraftmaschinen-Drehzahl N höher als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 1 oder dieser gleich ist, wird ferner in
einem Schritt 98 geprüft, ob die Ansaugluftmenge Q größer
als die Ansaugluftmenge Q 4 ist oder nicht. Wenn die Ansaugluftmenge
Q kleiner als die Ansaugluftmenge Q 4 oder
dieser gleich ist, wird in einem Schritt 99 ferner geprüft,
ob die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N höher als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 4 ist oder nicht. Wenn die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N niedriger als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 4 oder dieser gleich ist, kehrt der Funktionsablauf
zu dem Schritt 72 zurück.
Wenn in dem Schritt 98 festgestellt ist, daß die Ansaugluftmenge
Q größer als die Ansaugluftmenge Q 4 ist, oder wenn
in dem Schritt 99 festgestellt ist, daß die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N höher als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 4 ist, wird in einem Schritt 100 die Kennzeichnung F 4
auf 1 gesetzt, und das Steuersignal E 2 wird in einem Schritt
101 dem elektromagnetischen Dreiwegeventil 29 zugeführt, so
daß das Auspuff-Abschaltventil 11 geöffnet wird. Dann kehrt
der Funktionsablauf zu dem Schritt 72 zurück.
Wenn in dem Schritt 84 festgestellt ist, daß die Kennzeichnungen
F 2 u. F 4 0 sind, wird in einem Schritt 102 geprüft,
ob die Ansaugluftmenge Q kleiner als die Ansaugluftmenge
Q 3 ist oder nicht. Wenn die Ansaugluftmenge Q kleiner
als die Ansaugluftmenge Q 3 ist, wird in einem Schritt 103
geprüft, ob die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N niedriger als
die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N 3 ist oder nicht. Wenn die
Brennkraftmaschinen-Drehzahl N niedriger als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
N 3 ist, wird in einem Schritt 104 die
Kennzeichnung F 3 auf 1 gesetzt, und das Steuersignal E 2 wird
in einem Schritt 105 dem elektromagnetischen Dreiwegeventil
29 zugeführt, so daß das Auspuff-Abschaltventil 11 geschlossen
wird. Dann kehrt der Funktionsablauf zu dem Schritt 72 zurück.
Falls in Schritt 102 festgestellt ist, daß die Ansaugluftmenge
Q größer als die Ansaugluftmenge Q 3 oder dieser
gleich ist, oder wenn in dem Schritt 103 festgestellt
ist, daß die Brennkraftmaschinen-Drehzahl N höher als die
Brennkraftmaschinen-Drehzahl N 3 oder dieser gleich ist, wird
der Funktionsablauf direkt zu dem Schritt 72 zurückgeführt.
In dem zuvor beschriebenen Steuerungsablauf werden die Linien
L 1 bis L 4 in dem Arbeitsdiagramm gemäß Fig. 3 verschoben,
um den Zweilader-Arbeitsbereich, der in dem Arbeitsdiagramm
gemäß Fig. 3 vorgesehen ist, in Übereinstimmung mit
der Neigung der Straßenoberfläche, welche durch den Neigungs-Sensor
63 erfaßt ist, aufzuweiten oder zu verengen, so
daß der verbesserte Ladewirkungsgrad ohne Rücksicht auf
Änderungen in der Neigung der Straßenoberfläche, die durch
den Neigungs-Sensor 63 erfaßt ist, beibehalten wird, womit
eine Motordrehzahl/Drosselklappen-Öffnungsgrad-Kennlinie der
Brennkraftmaschine 1 verändert wird, wie dies in Fig. 8
gezeigt ist.
Fig. 8 zeigt eine Beziehung zwischen der Brennkraftmaschinen-Drehzahl
und dem Öffnungsgrad der Drosselklappe unter
jeder von Bedingungen, für die jeweils ein ebener Verlauf
der Straßenoberfläche, eine Steigung, die größer in ihrem
absoluten Wert als der vorbestimmte Referenzsteigungswert Xb
ist, und ein Gefälle, das größer in seinem absoluten Wert
als der vorbestimmte Referenzgefällewert Xa ist, durch den
Neigungs-Sensor 63 erfaßt wird. Gemäß Fig. 8 wird die
Brennkraftmaschinen-Drehzahl proportional zu einem Anstieg
des Öffnungsgrades der Drosselklappe in einer Weise erhöht,
wie dies durch eine ausgezogene Linie angegeben ist, wenn
der ebene Verlauf durch den Neigungs-Sensor 63 erfaßt ist,
und es ist ersichtlich, daß das Verhältnis des Ansteigens
der Brennkraftmaschinen-Drehzahl proportional zu dem Ansteigen
des Öffnungsgrades der Drosselklappe verringert
wird, um kleiner als dasjenige zu werden, welches durch die
ausgezogene Linie dargestellt ist, wie dies durch eine
strichpunktierte Linie angegeben ist, wenn eine Steigung,
die größer in ihrem absoluten Wert als der vorbestimmte
Referenzsteigungswert Xb ist, durch den Neigungs-Sensor 63
erfaßt ist, und vergrößert wird, um größer als dasjenige zu
werden, welches durch die ausgezogene Linie dargestellt ist,
wie dies durch eine unterbrochene Linie angegeben ist, wenn
ein Gefälle, das größer in seinem absoluten Wert als der
vorbestimmte Referenzgefällewert Xa ist, durch den Neigungs-Sensor
63 erfaßt ist.
Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen der Brennkraftmaschinen-Drehzahl
und dem Drehmoment, das durch die Brennkraftmaschine
1 erzeugt wird, die mit einer bestimmten konstanten
Last unter jeder von Bedingungen arbeitet, bei welchen ein
ebener Verlauf, eine Steigung, welche größer in ihrem absoluten
Wert als der vorbestimmte Referenzsteigungswert Xb
ist, bzw. ein Gefälle, welches größer in seinem absoluten
Wert als der vorbestimmte Referenzgefällewert Xa ist, durch
den Neigungs-Sensor 63 erfaßt ist. In Fig. 9 geben eine
durchgehende Kurvenlinie A 0, eine strichpunktierte Kurvenlinie
A 1 und eine unterbrochene Kurvenlinie A 2 Drehmomentkurven
an, die unter einer Arbeitsbedingung gewonnen sind,
bei welcher die Brennkraftmaschine 1 nur durch den Primär-Turbolader
9 geladen wird, wenn der ebene Verlauf durch den
Neigungs-Sensor 63 erfaßt ist, unter einer Arbeitsbedingung,
bei welcher die Brennkraftmaschine 1 nur durch den Primär-Turbolader
9 geladen wird, wenn eine Steigung, die größer in
ihrem absoluten Wert als der vorbestimmte Referenzsteigungswert
Xb ist, durch den Neigungs-Sensor 63 erfaßt ist,
bzw. unter einer Arbeitsbedingung, bei der die Brennkraftmaschine
1 nur durch den Primär-Turbolader 9 geladen wird,
wenn ein Gefälle, das größer in seinem absoluten Wert als
der vorbestimmte Referenzgefällewert Xa ist, durch den Neigungs-Sensor
63 erfaßt ist. Eine durchgehende Kurvenlinie B
gibt eine Drehmomentkurve an, die unter einer Arbeitsbedingung
gewonnen ist, bei welcher die Brennkraftmaschine 1
sowohl durch den Primär- als auch durch den Sekundär-Turbolader
9 u. 10 geladen wird. Gemäß Fig. 9 wird in dem Fall,
in dem die Brennkraftmaschine 1 nur durch den Primär-Turbolader
9 geladen wird, ein Scheitelpunkt auf der strichpunktierten
Kurvenlinie A 1 entsprechend der Steigung bei einer
Brennkraftmaschinen-Drehzahl gewonnen, die niedriger als
eine Brennkraftmaschinen-Drehzahl ist, bei welcher ein
Scheitelpunkt auf der ausgezogenen Kurvenlinie A 0 entsprechend
dem ebenen Verlauf gewonnen wird, und es wird ein
Scheitelpunkt auf der unterbrochenen Kurvenlinie A 2 entsprechend
dem Gefälle bei einer Brennkraftmaschinen-Drehzahl
gewonnen, die höher als die Brennkraftmaschinen-Drehzahl
ist, bei welcher der Scheitelpunkt auf der ausgezogenen
Kurvenlinie A 0 entsprechend dem ebenen Verlauf gewonnen
wird. Dies ergibt sich aus den Differenzen zwischen den
Verhältnissen des Anstiegs der Brennkraftmaschinen-Drehzahl,
wie sie bei Vorliegen des ebenen Verlaufs, der Steigung, die
größer in ihrem absoluten Wert als der vorbestimmte Referenzsteigungswert
Xb ist, bzw. des Gefälles, das in seinem
absoluten Wert größer als der vorbestimmte Referenzgefällewert
Xa ist, gewonnen werden, vergl. Fig. 8.
Aus Fig. 9 ist ersichtlich, daß die Grenze zwischen dem
Einlader-Arbeitsbereich, der mit der Arbeitsbedingung der
Brennkraftmaschine 1 korrespondiert, bei der die Brennkraftmaschine
nur durch den Primär-Turbolader 9 geladen wird, und
dem Zweilader-Arbeitsbereich, welcher mit der Arbeitsbedingung
korrespondiert, bei der die Brennkraftmaschine 1 sowohl
durch den Primär- als auch durch den Sekundär-Turbolader 9
u. 10 geladen wird, in dem Arbeitsdiagramm gemäß Fig. 3 so
zu setzen ist, daß sie mit einem Kreuzungspunkt a 0 der ausgezogenen
Kurvenlinie A 0 und der ausgezogenen Kurvenlinie B
korrespondiert, wenn ein ebener Verlauf durch den Neigungs-Sensor
63 erfaßt ist, mit einem Kreuzungspunkt a 1 der
strichpunktierten Kurvenlinie A 1 und der ausgezogenen Kurvenlinie
B korrespondiert, wenn eine Steigung, die größer in
ihrem absoluten Wert als der vorbestimmte Referenzsteigungswert
Xb ist, durch den Neigungs-Sensor 63 erfaßt ist, und
mit einem Kreuzungspunkt a 2 der unterbrochenen Kurvenlinie
A 2 und der durchgehenden Kurvenlinie B korrespondiert, wenn
ein Gefälle, das in seinem absoluten Wert größer als der
vorbestimmte Referenzgefällewert Xa ist, durch den Neigungs-Sensor
63 erfaßt ist, um einen verbesserten Ladewirkungsgrad
zu erzielen. Dementsprechend werden in dem Ausführungsbeispiel,
das zuvor beschrieben ist, die Linien L 1 bis
L 4 in dem Arbeitsdiagramm gemäß Fig. 3 selektiv so verschoben,
daß die Grenze zwischen dem Einlader-Arbeitsbereich und
dem Zweilader-Arbeitsbereich in dem Arbeitsdiagramm gemäß
Fig. 3 so eingestellt wird, daß sie mit jedem der Kreuzungspunkte
a 0, a 1 u. a 2 korrespondiert.
Ferner werden in dem Steuerungsablauf, wie er zuvor beschrieben
ist, die Linien L 1 bis L 4 in dem Arbeitsdiagramm
gemäß Fig. 3 verschoben, um den Einlader-Arbeitsbereich, der
in dem Arbeitsdiagramm gemäß Fig. 3 vorgesehen ist, zu verengen,
wenn die Ansaugluft-Feuchtigkeit, die durch den
Feuchtigkeits-Sensor 65 erfaßt ist, niedriger als der vorbestimmte
Wert Ya ist, und außerdem verschoben, um den Einlader-Arbeitsbereich
in dem Arbeitsdiagramm gemäß Fig. 3 zu
verengen oder zu erweitern, wenn die Ansaugluft-Dichte, die
durch den Dichte-Sensor 64 erfaßt ist, niedriger als der
vorbestimmte Wert Za ist. Dies bedeutet, daß der Einlader-Arbeitsbereich,
welcher mit der Arbeitsbedingung der Brennkraftmaschine
korrespondiert, bei der die Brennkraftmaschine
1 nur durch den Primär-Turbolader 9 geladen wird, verengt
wird, wenn eine Klopfneigung in der Brennkraftmaschine 1
besteht, und der Einlader-Arbeitsbereich verengt oder erweitert
wird, wenn es schwierig ist, die Ansaugluftmenge,
die den Verbrennungskammern in der Brennkraftmaschine 1
zugeführt wird, zu steigern. Demzufolge wird der Ladewirkungsgrad
ohne Rücksicht auf Änderungen in der Ansaugluft-Feuchtigkeit,
die durch den Feuchtigkeits-Sensor 65 erfaßt
wird, und auf Änderungen in der Ansaugluft-Dichte, die durch
den Dichte-Sensor 64 erfaßt wird, aufrechterhalten. Insbesondere
in dem Fall, bei dem der Einlader-Arbeitsbereich
ausgedehnt wird, wenn die Ansaugluft-Dichte, die durch den
Dichte-Sensor 64 erfaßt ist, niedriger als der vorbestimmte
Wert Za ist und es daher schwierig ist, die Ansaugluftmenge,
die den Verbrennungskammern der Brennkraftmaschine 1 zugeführt
wird, zu erhöhen, wird eine Zeitperiode, in welcher
der Sekundär-Turbolader 10 seiner vorbereitenden Drehung
unterworfen wird, bevor das Auspuff-Abschaltventil 11 geöffnet
ist, verlängert, so daß der Sekundär-Turbolader 10
durch die vorbereitende Drehung ausreichend hoch drehend
beginnt, zu arbeiten, um die Brennkraftmaschine 1 zu laden.
Daher wird ein Drehmomentschock, der auf die Brennkraftmaschine
1 einwirken könnte, sicher unterdrückt, wenn der
Sekundär-Turbolader 10 zum Laden der Brennkraftmaschine 1 zu
arbeiten beginnt.
Obgleich der Primär- und der Sekundär-Turbolader 9 u. 10 in
dem Ausführungsbeispiel, das in Fig. 2 gezeigt ist, benutzt
werden, ist es möglich, einen Lader, der anders als ein
Turbolader beschaffen ist, anstelle des Primär-Turboladers 9
zu benutzen, und es ist ferner ebenfalls möglich, einen
einzigen Turbolader, der so ausgelegt ist, daß er in der
Lage ist, seine Ladekapazität zu verändern, anstelle der
beiden Turbolader, nämlich anstelle des Primär- und des
Sekundär-Turboladers 9 u. 10, zu benutzen, um ein weiteres
Ausführungsbeispiel des Luftzufuhr-Regelsystems gemäß der
vorliegenden Erfindung zu realisieren.
Claims (12)
1. Luftzufuhr-Regelsystem für eine Brennkraftmaschine, mit
- - einer Ladevorrichtung, die zum Laden der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, um selektiv eine erste Ladeoperation, durch welche der Ladewirkungsgrad unter einer ersten Bedingung, bei der die Brennkraftmaschine mit einer relativ kleinen Ansaugluftmenge arbeitet, verbessert wird, und eine zweite Ladeoperation, durch welche der Ladewirkungsgrad unter einer zweiten Bedingung, bei der die Brennkraftmaschine mit einer relativ großen Ansaugluftmenge arbeitet, verbessert ist, durchzuführen,
- - einem Betriebs-Detektor in einer Steuereinheit, der die Brennkraftmaschinen-Betriebsparameter erfaßt,
- - einer Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung zum Erfassen von Fahrtbedingungen für ein Fahrzeug, das mit der Brennkraftmaschine ausgestattet ist, und
- - einem Ladeoperations-Steuerteil, der wirksam ist, um die Ladevorrichtung zu veranlassen, die erste Ladeoperation durchzuführen, wenn ein erster Brennkraftmaschinen-Betrieb, der mit einer relativ kleinen Ansaugluftmenge einhergeht, durch den Betriebs-Detektor erfaßt ist, und die zweite Ladeoperation durchzuführen, wenn ein zweiter Brennkraftmaschinen-Betrieb, der mit einer relativ großen Ansaugluftmenge einhergeht, durch den Betriebs-Detektor erfaßt ist,
gekennzeichnet durch
- - einen Arbeitsbereich-Änderungsteil in der Steuereinheit (B2; 35), der wirksam ist, um in Übereinstimmung mit Fahrtbedingungen, die durch die Fahrtbedingungs- Erfassungseinrichtung erfaßt sind, eine Grenze zwischen einem ersten und einem zweiten Arbeitsbereich zu verlagern, die in einem Arbeitsdiagramm (Fig. 3) der Brennkraftmaschine (B6; 1) zum Definieren des ersten bzw. des zweiten Brennkraftmaschinen-Betriebs vorgesehen sind.
2. Luftzufuhr-Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Ladevorrichtung (B5; 9, 10) aus einem Primär-Lader und einem Sekundär-Lader besteht, die selektiv unter einer ersten Ladebedingung, bei der nur der Primär-Lader zum Laden der Brennkraftmaschine (B6; 1) arbeitet, und unter einer zweiten Ladebedingung, bei der sowohl der Primär-Lader als auch der Sekundär-Lader gleichzeitig zum Laden der Brennkraftmaschine arbeiten, in Betrieb gesetzt werden können, und
- - daß der Ladeoperations-Steuerteil (B4; 11, 19, 23, 25, 31, 35) arbeitet, um den Primär-Lader und den Sekundär-Lader zu veranlassen, sich in einen ersten Ladezustand zu versetzen, wenn der erste Brennkraftmaschinen-Betrieb durch den Betriebs-Detektor in der Steuereinheit (B3; 35) erfaßt ist, und um zu veranlassen, daß der Primär-Lader und der Sekundär-Lader in einen zweiten Ladezustand versetzt werden, wenn der zweite Brennkraftmaschinen-Betrieb durch den Betriebs-Detektor in der Steuereinheit (B3; 35) erfaßt ist.
3. Luftzufuhr-Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß das Arbeitsdiagramm
(Fig. 3) den ersten und den zweiten Arbeitsbereich in
einer Koordinatenebene darstellt, die durch Koordinatenachsen
definiert ist, welche Koordinatenachsen die
Brennkraftmaschinen-Drehzahlen bzw. die Brennkraftmaschinen-Lasten
repräsentieren.
4. Luftzufuhr-Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Koordinatenachsen des
Arbeitsdiagramms aus einer Abszissenachse, die die
Brennkraftmaschinen-Drehzahlen repräsentiert, und einer
Ordinatenachse, die die Brennkraftmaschinen-Lasten repräsentiert,
bestehen.
5. Luftzufuhr-Regelsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Brennkraftmaschinen-
Last, die die Koordinatenebene definiert, welche durch
das Arbeitsdiagramm dargestellt ist, durch einen Öffnungsgrad
einer Drosselklappe in der Brennkraftmaschine
ausgedrückt ist.
6. Luftzufuhr-Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung (B1) einen Neigungs-Sensor (63) enthält, der vorgesehen ist, um eine Neigung einer Straßenoberfläche, auf welcher das Fahrzeug fährt, zu erfassen, und
- - daß der Arbeitsbereich-Änderungsteil (B 2) in der Steuereinheit (35) arbeitet, um die Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsbereich zu verlagern, um so den zweiten Arbeitsbereich zu erweitern, wenn eine Steigung, die in ihrem absoluten Wert größer als ein vorbestimmter Referenzsteigungswert ist, durch die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung erfaßt ist, und um den zweiten Arbeitsbereich zu verengen, wenn ein Gefälle, das größer in seinem absoluten Wert als ein vorbestimmter Referenzgefällewert ist, durch die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung erfaßt ist.
7. Luftzufuhr-Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung (B1) einen Feuchtigkeits-Sensor (65) enthält, der vorgesehen ist, um die Ansaugluft-Feuchtigkeit in der Brennkraftmaschine (B6; 1) zu erfassen, und
- - daß der Arbeitsbereich-Änderungsteil in der Steuereinheit (35) arbeitet, um die Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsbereich zu verlagern, um so den zweiten Arbeitsbereich zu erweitern, wenn die Ansaugluft-Feuchtigkeit in der Brennkraftmaschine, welche durch die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung erfaßt ist, niedriger als ein vorbestimmter Referenzwert ist.
8. Luftzufuhr-Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung (B1) einen Dichte-Sensor (64) enthält, der vorgesehen ist, um die Ansaugluft-Dichte in der Brennkraftmaschine (B6; 1) zu erfassen, und
- - daß der Arbeitsbereich-Änderungsteil in der Steuereinheit (35) arbeitet, um die Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsbereich zu verlagern, um so den zweiten Arbeitsbereich zu erweitern, wenn eine Ansaugluft-Dichte in der Brennkraftmaschine, die durch die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung erfaßt ist, niedriger als ein vorbestimmter Referenzwert ist.
9. Luftzufuhr-Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung (B1) einen Dichte-Sensor (64) enthält, der vorgesehen ist, um die Ansaugluft-Dichte in der Brennkraftmaschine (B6; 1) zu erfassen, und
- - daß der Arbeitsbereich-Änderungsteil in der Steuereinheit (35) arbeitet, um die Grenze zwischen dem ersten und dem zweiten Arbeitsbereich zu verlagern, um so den zweiten Arbeitsbereich zu verengen, wenn die Ansaugluft-Dichte in der Brennkraftmaschine, welche durch die Fahrtbedingungs-Erfassungseinrichtung erfaßt ist, niedriger als ein vorbestimmter Referenzwert ist.
10. Luftzufuhr-Regelsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
- - daß der Sekundär-Lader als ein Turbolader (10) ausgebildet ist, der eine Turbine (Ts), die in einem (2b) von separaten Auspuffkanälen (2a, 2b), welche mit der Brennkraftmaschine (B 6; 1) verbunden sind, angeordnet ist, und einen Kompressor (Cs) aufweist, der durch eine Drehwelle (Ls) mit der Turbine (Ts) verbunden ist und in einem (3b) von Zweigansaugkanälen (3a, 3b), welche mit der Brennkraftmaschine verbunden sind, angeordnet ist, und
- - daß der Ladeoperations-Steuerteil (B4; 11, 19, 23, 25, 31, 35) ein Auspuff-Abschaltventil (11) enthält, das zum Verschließen des einen der separaten Auspuffkanäle betätigbar ist, wenn der erste Brennkraftmaschinen-Betrieb durch den Betriebs-Detektor in der Steuereinheit (35) erfaßt ist, und zum Öffnen des einen der separaten Auspuffkanäle betätigbar ist, wenn der zweite Brennkraftmaschinen-Betrieb durch den Betriebs-Detektor in der Steuereinheit (35 erfaßt ist.
11. Luftzufuhr-Regelsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ladeoperations-Steuerteil
(B4; 11, 19, 23, 25, 31, 35) ferner ein Ansaugluft-Ablaßventil
(23) enthält, das zum Verschließen eines
Ansaugluft-Ablaßkanals (22), welcher bei dem einen
(3b) der separaten Ansaugkanäle (3a, 3b) vorgesehen ist,
betätigbar ist, um so den Kompressor (Cs) zu einem Zeitpunkt,
der nicht später als ein anderer Zeitpunkt liegt,
zu dem das Auspuff-Abschaltventil (11) vollständig geöffnet
ist, umgehen zu können.
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