DE68925298T2

DE68925298T2 - Systeme zur Steuerung der Luftzufuhr für Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE68925298T2
Application number: DE68925298T
Authority: DE
Inventors: Toshimichi C O Mazda Mot Akagi; Takayoshi C O Mazda Hashimoto; Masashi C O Mazda Motor Ohmori; Haruo C O Mazda Motor Okimoto; Masanori C O Mazda Mot Shibata; Ritsuharu C O Mazda Mo Shimizu; Seiji C O Mazda Motor Tashima; Kaoru C O Mazda Motor C Yamada; Masaru C O Mazda Moto Yamamoto
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-01-29
Filing date: 1989-01-27
Publication date: 1996-06-13
Anticipated expiration: 2009-01-28
Also published as: KR890012069A; DE68925298D1; US4982567A; EP0326167B1; EP0467423A1; KR930001037B1; EP0326167A3; EP0326167A2

Description

Die vorhegende Erfindung betrifft allgemein Luftzufuhr-Steuerungssysteme für Verbrennungsmotoren und insbesondere ein System zur Steuerung der Luftzufuhr bei einem Verbrennungsmotor, der mit mehreren Turboladern ausgestattet ist.
Bei einem mit einem Turbolader ausgestatteten Verbrennungsmotor ist keine kurze Auflade-Ansprechzeit zu erwarten, insbesondere dann nicht, wenn der Motor mit relativ kleiner Drehzahl arbeitet und der Turbolader eine große Aufladekapazität aufweist. Es ist auch nicht zu erwarten, daß ein Brennraum des Motors entsprechend dem Bedarf aufgeladen wird, wenn der Turbolader so ausgelegt ist, daß er eine kürzere Auflade-Ansprechzeit aufweist.
Angesichts dessen wurde vorgeschlagen, einen Verbrennungsmotor mit einem primären und einem sekundären Turbolader auszustatten und nur den primären Turbolader arbeiten zu lassen, wenn die Menge der in einer Ansaugleitung des Motors strömenden Luft relativ klein ist, und den primären und den sekundären Turbolader gleichzeitig arbeiten zu lassen, wenn die Ansaugluftmenge relativ groß ist, wie z.B. in den vor Prüfing unter den Veröffentlichungsnummem 5641 417 und 59-160 022 veröffentlichten Japanischen Patentanmeldungen und der vor Prüfung unter der Veröffentlichungsnummer 60-178 329 veröffentlichten Japanischen Gebrauchsmusteranmeldung beschrieben. In diesem Fall ist eine kurze Auflade-Ansprechzeit auch dann möglich, wenn der Motor mit relativ niedriger Drehzahl arbeitet, wobei ein Brennraum des Motors ausreichend stark aufgeladen wird, wenn der Motor mit relativ hoher Drehzahl arbeitet und der primäre Turbolader so ausgelegt ist, daß er eine kürzere Auflade-Ansprechzeit aufweist.
In DE-C-3 623 540 ist ein Luftzufuhr-Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor mit einem ersten und einem Zweiten Turbolader beschrieben, bei dem in der Einlaßleitung, in der dem zweiten Turbolader Luft zugeführt wird, ein Rückschlagventil angebracht ist, das diese Einlaßleitung entgegen der Strömungsrichtung sperrt. Im Bereich zwischen dem zweiten Turbolader und dem Rückschlagventil zweigt von der zweiten Einlaßleitung eine Bypass-Leitung zum Luftfilter ab, in der ein Entlüftungsventil angeordnet ist, das sich durch eine elektrische Steuerung öffnen und schließen läßt. In offenem Zustand strömt die Ansaugluft durch das Entlüftungsventil zum Luftfilter. Wenn das Entlüftungsventil geschlossen ist, kann sich in der zweiten Einlaßleitung ein Druck aufbauen, der erforderlich ist, um dem Motor uber das Rückschlagventil Luft zuzuführen Auch bei diesem bekannten Luftzufuhr-Steuerungssystem wird die Aufladekapazität entsprechend den Motorberiebszuständen, d. h. der Motordrehzahl, der Drosselklappenstellung, dem Druck in der Ansaugleitung und der Temperatur der Ansaugluft, gesteuert.
JP-A-60-153 426 beschreibt einen Motor mit einem einzigen Turbolader, bei dem sich die Aufladezeit nach den Schaltstellungen eines Getriebes richtet. Es ist eine Kupplung vorgesehen, die in verschledenen Schaltstellungen ein- oder ausgerückt ist. Diese bekannte Ausführng hat zur Aufgabe, zu Beginn des Aufladens einen Ruck zu verhindern und somit den Kraftstoffverbrauch zu verringern und den Fahrkomfort zu erhöhen.
Bei dem obengenannten Verbrennungsmotor mit einem primären und einem sekundären Turbolader, die selektiv betrieben werden, um ihre Aufladekapazität gemäß Betriebszuständen des Motors zu ändern, sind ein erster und ein zweiter Betriebsbereich eines Betriebskennliniendiagramms des Motors, das durch eine Abszissenachse, die die Motordrehzahl repräsentiert, und eine Ordinatenachse, die den Öffnungsgrad der Drosselklappe des Motors repräsentiert, gebildet werden kann, für einen ersten Aufladebetrieb, in dem nur der erste Turbolader arbeitet, und einen zweiten Aufladebetrieb, in dem der primäre und der sekundäre Turbolader gleichzeitig arbeiten, vorgegeben (Im folgenden werden der erste und der zweite Betriebsbereich als P-Betriebsbereich bzw. S-Betriebsbereich bezeichnet). Dieser P-Betriebsbereich und S-Betriebsbereich werden im allgemeinen in bezug auf einen Zustand bestimmt, in dem der Motor so warm ist, daß er mit geeigneter Temperatur arbeitet.
Bei dem mit einem primären und einem sekundären Turbolader ausgestatteten Motor, bei dem der P-Betriebsbereich und S-Betriebsbereich, wie oben erwähnt, fest vorgegeben sind, arbeiten die beiden Turbolader jedoch oft gleichzeitig, wenn der Motor noch nicht genügend warm ist und mit relativ niedriger Temperatur arbeitet, was den Nachteil hat, daß das Abgas, das vom Motor zu einem Abgaskatalysator geleitet wird, zu kalt ist und dieser somit nicht früh genug aktiviert wird. Das Abgas wird deshalb so kalt, weil es in einer Umgebung mit relativ niedriger Temperatur zum Antrieb beider Turbolader benutzt wird und somit am primären und sekundären Turbolader sehr viel Wärmeenergie verliert, so daß seine Temperatur stark sinkt. Außerdem ist es für eine Erwärmung ungünstig, wenn der primäre und der sekundäre Turbolader gleichzeitig arbeiten.
Der mit einem primären und einem sekundären Turbolader ausgestattete Motor, bei dem der P-Betriebsbereich und S-Betriebsbereich fest vorgegeben sind, hat außerdem den Nachteil, daß beim Betrieb der beiden Turbolader nicht berücksichtigt ist, welcher Gang eingelegt ist im Getriebe, das mit dem Motor verbunden ist, um das vom Motor erzeugte Drehmoment auf einen Autriebsmechanismus zum Antrieb der Antriebsräder eines mit diesem Motors ausgestatteten Fahrzeugs zu übertragen.
Genauer gesagt, ist erwünscht, daß der Brennraum des Motors mit kurzer Aulaufzeit aufgeladen wird, wenn zum Beschleunigen oder zur Verlangsamung im Getriebe ein niedriger Gang, z. B. der erste oder zweite, eingelegt ist, und danach gleichmäßig aufgeladen wird, wenn im Getriebe ein hoher Gang, z. B. der dritte oder vierte, eingelegt ist, um mit dem Fahrzeug über eine längere Strecke hinweg mit relativ hoher Geschwindigkeit zu fahren. Daher sollten der primäre und der sekundäre Turbolader, wenn im Getriebe ein niedriger Geng eingelegt ist, gleichzeitig arbeiten, bis die Motordrehzahl relativ hoch ist. Sie sollten auch gleichzeitig arbeiten, wenn im Getriebe ein hoher Gang eingelegt ist, bis die Motordrehzahl relativ niedrig ist. Wenn der P-Betriebsbereich und S-Betriebsbereich fest vorgegeben sind, können die beiden Turbolader diese Forderung jedoch nicht erfüllen.
Der mit einem primären und einem sekundären Turbolader ausgestattete Motor, bei dem der P-Betriebsbereich und S-Betriebsbereich fest vorgegeben sind, hat weiterhin den Nachteil, daß beim Betrieb der beiden Turbolader nicht ausreichend berücksichtigt ist, welche Oktanzahl der dem Brennraum des Motors zugeführte Kraftstoff hat.
Genauer gesagt, wenn nur der primäre Turbolader mit günstiger Aufladeanspechzeit betrieben wird, ist der Widerstand gegen das Abgas in der Abgasleitung des Motors groß, so daß ein relativ hoher Abgasdrück entsteht und der Motor zum Klopfen neigt. Wenn dagegen der primäre und der sekundäre Turbolader gleichzeitig arbeiten, ist der Widerstand gegen das Abgas in der Abgasleitung gering, was in bezug auf das Klopfen des Motors vorteilhaft ist.
Das Klopfen des Motors hangt direkt von der Oktanzahl des dem Brennraum des Motors zugefürten Kraftstoffs ab, weshalb der primäre und der sekundäre Turbolader selektiv in einem P-Betriebsbereich und S-Betriebsbereich arbeiten sollten, die entsprechend der Oktanzahl des dem Brennraum des Motors zugeführten Kraftstoffs variabel bestimmt werden. Wenn der P-Betriebsbereich und S-Betriebsbereich fest vorgegeben sind, können die beiden Turbolader diese Anforderung jedoch nicht erfüllen.
Der mit einem primären und einem sekundären Turbolader ausgestattete Motor, bei dem der P-Betriebsbereich und S-Betriebsbereich fest vorgegeben sind, tendiert außerdem zu Drehmomentstößen, die dann auftreten, wenn sich der sekundäre Turbolader zum primaren Turbolader hinzuschaltet, wobei diese Drehmomentstöße insbesondere dann stark sind, wenn der Motor beschleunigt.
Genauer gesagt, wenn der Motor im Betriebszustand des P-Betriebsbereichs beschleunigt, in dem nur der primäre Turbolader arbeitet, wird das Gaspedal plötzlich stark durchgetreten, so daß der Motor abrupt in den Betriebszustand des S-Betriebsbereichs gelangt, in dem die beiden Turbolader gleichzeitig arbeiten sollen. Da jedoch der sekundäre Turbolader eine gewisse Anlaufreit benötigt, ergibt sich kuzzeitig die Situation, daß nur der primäre Turbolader arbeitet, obwohl der Betriebszustand des S-Betriebsbereichs erreicht ist, und somit aufgrund des erhöhten Abgasdrucks in der Abgasleitung des Motors das vom Motor erzeugte Drehmoment beträchtlich verringert wird. Danach beginnt der sekundäre Turbolader zu arbeiten und führt ein hohes Drehmoment des Motors herbei, so daß das vom Motor erzeugte Drehmoment rapide ansteigt, was den starken Drehmomentstoß beim Beschleunigen bewirkt.
Daher besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein die obengenannten Nachteile und Probleme der herkömmlichen Technik beseitigendes Luftzufuhr-Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der mit mehreren Turboladern ausgestattet ist, die selektiv betrieben werden können, um die Aufladekapazität gemäß Betriebszuständen des Motors zu ändern.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Luftzufuhr-Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der mit mehreren Turboladern ausgestattet ist, die selektiv betrieben werden können, um die Aufladekapazität gemäß Betriebszuständen des Motors zu ändern, das bewirkt, daß das vom Motor zu einem Abgaskatalysator geleitete Abgas den Abgaskatalysator frühzeitig aktiviert.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Luftzufuhr-Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der mit mehreren Turboladern ausgestattet ist, die selektiv betrieben werden können, um die Aufladekapazität gemäß Betriebszuständen des Motors zu ändern, das bewirkt, daß beim Betrieb der Turbolader auf angemessene Weise berücksichtigt wird, welcher Gang in dem mit dem Motor verbundenen Getriebe eingelegt ist.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Luftzufuhr-Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der mit mehreren Turboladern ausgestattet ist, die selektiv betrieben werden können, um die Aufladekapazität gemäß Betriebszustanden des Motors zu ändern, das bewirkt, daß beim Betrieb der Turbolader auf angemessene Weise berücksichtigt wird, welche Oktanzahl der dem Motor zugeführte Kraftstoff hat.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, ein Luftzufuhr-Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor zu schaffen, der mit mehreren Turboladern ausgestattet ist, die selektiv betrieben werden können, um die Aufladekapazität gemäß Betriebszustanden des Motors zu ändern, das das Auftreten eines Drehmomentstoßes verhindert, wenn beim Beschleunigen mindestens einer der Turbolader zu arbeiten beginnt und die übrigen Turbolader dabei bereits in Betrieb sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Luftzufuhr-Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor geschaffen, mit
- mindestens einem ersten und einem zweiten Turbolader, die jeweils aus einer Turbine, die in einer der Abgasleitungen des Motors angebracht ist, und einem Verdichter, der über eine Welle mit der Turbine verbunden ist und in einer der Ansaugleitungen des Motors angebracht ist, gebildet sind,
- einem Abgas-Sperrventil, das wahlweise geöffnet und geschlossen werden kann, um die Abgasleitung, in der die Turbine des zweiten Turboladers angebracht ist, zu öffnen und zu schließen,
- einem Ansaugluft-Sperrventil, das wahlweise geöffnet und geschlossen werden kann, um die Ansaugleitungen, in der der Verdichter des zweiten Turboladers angebracht ist, zu öffnen und zu schließen,
- einer Sperrventil-Steuereinrichtung, die bewirkt, daß das Abgas-Sperrventil und das Ansaugluft-Sperrventil geschlossen sind, wenn die dem Motor zuzuführende Ansaugluftmenge relativ klein sein soll, und das Abgas-Sperrventil und das Ansaugluft-Sperrventil offen sind, wenn die dem Motor zuzuführende Ansaugluftmenge relativ groß sein soll, so daß der erste Turbolader den Motor auflädt, wenn die dem Motor zuzuführende Ansaugluftmenge relativ klein sein soll, und beide Turbolader gleichzeitig den Motor aufladen, wenn die dem Motor zuzuführende Ansaugluftmenge relativ groß sein soll,
- einer Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung zur Erfassung von Betriebszuständen des Motors und
- einer Betriebssteuereinrichtung, die auf Grundlage des von der Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung erfaßten Betriebszustands eine Grenzlinie zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebsbereich, die auf einem Betriebskennliniendiagramm des Motors für einen ersten Aufladebetrieb, in dem der erste Turbolader aber nicht der zweite Turbolader arbeitet, und einem zweiten Aufladebetrieb, in dem beide Turbolader gleichzeitig arbeiten, vorgesehen sind, ändert.
Mit dem erfindungsgemäß aufgebauten Luftzufuhr-Steuerungssystem werden bei dem Verbrennungsmotor, bei dem es angewandt wird, die Nachteile und Probleme des bisher vorgeschlagenen, mit einem primären und einem sekundären Turbolader ausgestatteten Motors, bei dem, wie oben beschrieben, der P-Betriebsbereich und S-Betriebsbereich fest vorgegeben sind, beseitigt.
Bei einer beispielhaften Ausführung des Luftzufuhr-Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung so aufgebaut, daß sie den Motorwarmlaufzustand, in dem der Motor noch nicht genügend warm ist und mit relativ niedriger Temperatur arbeitet, erfaßt, wobei die Betriebssteuereinrichtung die Grennlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsbereich so ändert, daß der zweite Betriebsbereich schmäler wird, wenn die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung den Motorwarmlaufzustand feststellt.
Dadurch wird im Motorwarmlaufzustand der zweite Bereich, in dem beide Turbolader gleichzeitig arbeiten, verkleinert und somit das vom Motor zu einem Abgaskatalysator geleitete Abgas schnell erwärmt, so daß es den Abgaskatalysator frühzeitig aktiviert.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführung des Luftzufuhr-Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung so aufgebaut, daß sie Gänge, die in einem mit dem Motor verbundenen Getriebe gewählt werden, erfaßt, um einen Motorbetriebszustand festzustellen, in dem der Motor mit einem im Getriebe gewählten hohen Gang, z.B. dem vierten oder fünften, arbeitet, wobei die Betriebssteuereinrichtung die Grenzlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsbereich so ändert, daß der zweite Betriebsbereich größer wird, wenn die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung den Motorbetriebszustand, in dem der Motor mit einem hohen Gang arbeitet, feststellt.
Dadurch wird in dem Betriebszustand, in dem der Motor mit einem hohen Gang arbeitet, der zweite Bereich, in dem zur Vergrößerung der Aufladekapazität beide Turbolader gleichzeitig arbeiten, erweitert, was bewirkt, daß beim Betrieb der Turbolader auf angemessene Weise berücksichtigt wird, welcher Gang in dem mit dem Motor verbundenen Getriebe eingelegt ist.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführung des Luftzufuhr-Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung so aufgebaut, daß sie Oktanzahlen des dem Motor zugeführten Kraftstoffs erfaßt, um einen Motorbetriebszustand festzustellen, in dem der Motor mit Kraftstoff mit relativ niedriger Oktanzahl arbeitet und daher zum Klopfen neigt, wobei die Betriebssteuereinrichtung die Grenzlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsbereich so ändert, daß der zweite Betriebsbereich größer wird, wenn die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung den Motorbetriebszustand, in dem der Motor mit Kraftstoff mit relativ niedriger Oktanzahl arbeitet, feststellt.
Dadurch wird in dem Betriebszustand, in dem der Motor mit Kraftstoff mit relativ niedriger Oktanzahl arbeitet, der zweite Bereich, in dem zur Vergrößerung der Aufladekapazität beide Turbolader gleichzeitig arbeiten, erweitert, was bewirkt, daß beim Betrieb der beiden Turbolader die Oktanzahl des Kraftstoffs auf angemessene Weise berücksichtigt wird.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführung des Luftzufuhr-Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung so aufgebaut, daß sie alle obengenannten Betriebszustände, also den Motorwarmlaufzustand, den Motorbetriebszustand, in dem der Motor mit einem hohen Gang arbeitet, sowie den Motorbetriebszustand, in dem der Motor mit Kraftstoff mit relativ niedriger Oktanahl arbeitet, feststellt und entsprechende Erfassungssignale ausgibt, wobei die Betriebssteuereinrichtung die Grenzlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsbereich auf Grundlage der von der Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung ausgegebenen Erfassungssignale ändert.
Bei einer weiteren beispielhaften Ausführung des Luftzuführ-Steuerungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung ist die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung so aufgebaut, daß sie einen Beschleunigungszustand, in dem der Motor beschleunigt, erfaßt, wobei die Betriebssteuereinrichtung die Grenzlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsbereich so ändert, daß der zweite Betriebsbereich unter Verkleinerung des ersten Betriebsbereichs zum ersten Betriebsbereich hin erweitert wird, wenn die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung den Beschleunigungszustand feststellt.
Dadurch wird der erste Aufladebetrieb, in dem der erste Turbolader aber nicht der zweite Turbolader arbeitet, eingeschränkt, wenn beschleunigt wird und die dem Motor zugeführte Ansaugluftmenge genügend klein ist, was bewirkt, das das Auftreten eines Drehmomentstoßes verhindert wird, wenn beim Beschleunigen der zweite Turbolader zu arbeiten beginnt und der erste Turbolader dabei bereits in Betrieb ist.
Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung gehen aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, die im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen werden sollte.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm des Grundaufbaus eines Luftzufuhr-Steuerungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer ersten Ausführung eines Luftzufuhr- Steuerungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung, zusammen mit wesentlichen Teilen eines Motors, auf den diese Ausführung angewandt wird,
Fig. 3 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils der ersten Ausführung, die zwei Turbolader umfaßt,
Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6 zeigen Kennliniendiagramme zur Erklärung der Funktionsweise der Ausführung eines Luftzufuhr-Steuerungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 7 und Fig. 8 zeigen Ablaufdiagramme zur Erklärung der Funktionsweise der ersten Ausführung,
Fig. 9 und Fig. 10 zeigen Ablaufdiagramme zur Erklärung der Funktionsweise einer zweiten Ausführung eines Luftzufuhr-Steuerungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 11 und Fig. 12 zeigen Ablaufdiagramme zur Erklärung der Funktionsweise einer dritten Ausführung eines Luftzufuhr-Steuerungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 13-a und Fig. 13-b zeigen ein Ablaufdiagramm zur Erklärung der Funktionsweise einer vierten Ausführung eines Luftzufuhr-Steuerungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung,
Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung einer fünften Ausführung eines Luftzufuhr- Steuerungssystems für einen Verbrennungsmotor gemäß der vorliegenden Erfindung, zusammen mit wesentlichen Teilen eines Motors, auf den diese Ausführung angewandt wird,
Fig. 15 zeigt eine schematische Darstellung eines bei der fünften Ausführung verwendeten Membranventils,
Fig. 16 zeigt ein Kennliniendiagramm zur Erklärung des Betriebs von Ventilen, die bei der fünften Ausführung verwendet werden,
Fig. 17 und Fig. 18 zeigen Kennliniendiagramme der Funktionsweise der fünften Ausführung, und
Fig. 19-a, Fig. 19-b und Fig. 19c zeigen ein Ablaufdiagramm zur Erklärung der Funktionsweise der fünften Ausführung.
Fig. 1 zeigt ein Funktions-Blockdiagramm eines Systems, mit dem die vorliegende Erfindung realisiert wird. Dieses System umfaßt eine Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung B1, einen Aufladebetriebssteuerbereich B2, einen Sperrventilsteuerbereich B3, ein Abgas- Sperrventil B4, ein Ansaugluft-Sperrventil B5 sowie einen ersten Turbolader B6 und einen zweiten Turbolader B7, die mit einem Motor B8 verbunden sind, auf den dieses System angewandt wird.
Die beiden Turbolader B6 und B7 weisen jeweils eine in einer Abgasleitung des Motors B8 angeordnete Turbine auf sowie einen Verdichter, der mit der Turbine verbunden und in einer Ansaugleitung des Motors B8 angeordnet ist. Das Abgas-Sperrventil B4 kann wahlweise geöffnet und geschlossen werden, um die Abgasleitung, in der die Turbine des ersten Turboladers B6 angebracht ist, zu öffnen und zu schließen, und das Ansaugluft-Sperrventil B5 kann wahlweise geöffnet und geschlossen werden, um die Ansaugleitung, in der der Verdichter des ersten Turboladers B6 angebracht ist, zu öffnen und zu schließen. Die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung B1 erfaßt Betriebszustande des Motors B8, und der Sperrventilsteuerbereich B3 bewirkt, daß das Abgas-Sperrventil B4 und das Ansaugluft- Sperrventil B5 geschlossen sind, wenn aufgrund des von der Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung B1 erfassten Betriebszustands die dem Motor B8 zuzuführende Ansaugluftmenge relativ klein sein soll, und das Abgas-Sperrventil B4 und das Ansaugluft-Sperrventil B5 offen sind, wenn aufgrund des von der Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung B1 erfassten Betriebszustands die dem Motor B8 zuzuführende Ansaugluftmenge relativ groß sein soll, so daß der erste Turbolader B6 den Motor B8 auflädt, wenn die dem Motor B8 zuzuführende Ansaugluftmenge relativ klein sein soll, und beide Turbolader B6 und B7 den Motor B8 aufladen, wenn die dem Motor B8 zuzuführende Ansaugluftmenge relativ groß sein soll. Der Aufladebetriebssteuerbereich B2 steuert den Sperrventilsteuerbereich B3 auf Grundlage des von der Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung B1 erfaßten Betriebszustands, und bewirkt, daß das Abgas-Sperrventil B4 und das Ansaugluft-Sperrventil B5 selektiv geschlossen und geöffnet werden, um eine Grenzlinie zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebsbereich, die auf einem Betriebskennliniendiagramm des Motors B8 für einen ersten Aufladebetrieb, in dem der erste Turbolader B6 aber nicht der zweite Turbolader B7 arbeitet, und einem zweiten Aufladebetrieb, in dem beide Turbolader B6 und B7 gleichzeitig arbeiten, vorgesehen sind, zu ändern.
Fig. 2 zeigt eine erste Ausführung eines Luftzufuhr-Steuerungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung, zusammen mit einem Teil eines Motors, auf den die erste Ausführung angewandt wird.
Im folgenden wird auf Fig. 2 Bezug genommem. Ein Verbrennungsmotor 1, der mit einem Getriebe zur Wahl mehrerer Gänge verbunden ist, hat sechs in Reihe angeordnete Zylinder C1 bis C6, in denen jeweils ein Brennraum gebildet ist. Jeder der Zylinder C1 bis C6 hat eine Einlaßöffnung 2, die mittels eines Einlaßventils geöffnet und geschlossen wird, und eine Auslaßöffnung 3, die mittels eines Auslaßventils geöffnet und geschlossen wird. Die Auspuffhübe der Zylinder C1 bis C6 haben die Reihenfolge Zylinder C1 T Zylinder C5 T Zylinder C3 T Zylinder C6 T Zylinder C2 T Zylinder C4, so daß die Zylinder C1 bis C3 eine erste Gruppe bilden, deren Ausffhübe nicht aufeinanderfolgen, und die Zylinder C4 bis C6 eine zweite Gruppe bilden, deren Ausffhübe nicht aufeinanderfolgen.
Eine Ansaugleitung 11 zur Zufuhr von Ansaugluft zu den Einlaßöffnungen 2 ist mit einer Zwischenkammer 12 versehen, mit der die Einlaßöffnungen 2 über einzelne Ansaugleitungen 13a bis l3f verbunden sind. Die Ansaugleitung 11 umfaßt weiterhin einen oberen Leitungsteil 14, der mit einem Luftfilter 16 und einem Luftmengenmesser 17 versehen ist, sowie einen unteren Leitungsteil 15, der mit einem Ladeluftkühler 18 und einer Drosselklappe 19 versehen ist. Der obere Leitungsteil 14 und der untere Leitungsteil 15 sind über einen ersten Leitungszweig 20 und einen zweiten Leitungszweig 21 miteinander verbunden. Der erste Leitungszweig 20 weist einen Abschnitt auf, der mit einem Teil eines Gehäuses eines ersten Turboladers 22 gebildet ist, in dem ein Verdichter 22a des ersten Turboladers 22 angeordnet ist. Der zweite Leitungszweig 21 weist ebenfalls einen Abschnitt auf, der mit einem Teil eines Gehäuses eines zweiten Turboladers 23 gebildet ist, in dem ein Verdichter 23a des ersten Turboladers 23 angeordnet ist. Ein sich oberhalb des Verdichters 22a befindender Abschnitt des ersten Leitungszweigs 20 und ein sich unterhalb des Verdichters 23a befindender Abschnitt des zweiten Leitungszweigs 21 sind über eine Bypass-Leitung 24, in der ein Bypass-Ventil 25 angebracht ist, miteinander verbunden.
Eine Abgasleitung 31 zur Aufnahme des Abgases aus den Auslaßöffnungen 3 umfaßt einen Auspuffkrümmer 32 mit getrennten Auspuffleitungen 32a bis 32f, die mit den Auslaßöffnungen 3 verbunden sind, eine erste Mündung Xl, an der die getrennten Auspuffleitungen 32a bis 32c, die mit den Auslaßöffnungen 3 der Zylinder C1 bis C3 verbunden sind, die die erste Gruppe bilden, deren Ausffhübe nicht aufeinanderfolgen, ineinandermünden, und eine zweite Mündung X2, an der die getrennten Auspuffleitungen 32d bis 32f, die mit den Auslaßöffnungen 3 der Zylinder C4 bis C6 verbunden sind, die die zweite Gruppe bilden, deren Ausffhübe nicht aufeinanderfolgen, ineinandermünden.
Die erste Mündung X1 und die zweite Mundung X2 führen zu einer ersten Abgas-Zweigleitung 33 und einer zweiten Abgas-Zweigleitung 34. Die erste Abgas-Zweigleitung 33 weist zwei Zuführkanäle 33A und 33B auf und einen Abschnitt, der mit einem Teil des Gehäuses des ersten Turboladers 22 gebildet ist, in dem die mit dem Verdichter 22a durch eine in einem Lagerabschnitt 22g gelagerte Welle 22f verbundene Turbine 22b des ersten Turboladers 22 angeordnet ist und zwei durch eine Trennwand 22c abgetrennte schneckenförmige Kanale 22d und 22e gebildet sind, sodaß die erste Mündung X1 über den Zuführkanal 33A mit dem schneckenförmigen Kanal 22d und die zweite Mundung X2 über den Zuführkanal 33B mit dem schneckenförmigen Kanal 22e verbunden ist.
Die zweite Abgas-Zweigleitung 34 weist ebenfalls zwei Zuführkanäle 34A und 34B auf und einen Abschnitt, der mit einem Teil des Gehäuses des zweiten Turboladers 23 gebildet ist, in dem die mit dem Verdichter 23a durch eine in einem Lagerabschnitt 23g gelagerte Welle 23f verbundene Turbine 23b des zweiten Turboladers 23 angeordnet ist und zwei durch eine Trennwand 23c abgetrennte schneckenförmige Kanäle 23d und 23e gebildet sind, sodaß die erste Mündung X1 über den Zuführkanäle 34A mit dem schneckenförmigen Kanal 23d und die zweite Mündung X2 über den Zuführkanal 34B mit dem schneckenförmigen Kanal 23e verbunden ist. In den Zuführkanälen 34A und 34B ist jeweils ein Abgas-Sperrventil 34A bzw. 34B angebracht, die miteinander so verbunden sind, daß sie sich gleichzeitig öffnen und schließen.
Die erste Abgas-Zweigleitung 33 umfaßt weiterhin einen in Strömungsrichtung hinteren Abschnitt 36, der das Abgas aus der Turbine 22b des ersten Turboladers 22 leitet, wobei zwischen dem schneckenförmigen Kanal 22d und diesem Abschnitt 36 sowie zwischen dem schneckenförmigen Kanal 22e und dem Abschnitt 36 jeweils ein Abgas-Sperrventil 38 vorgesehen ist (Das Abgas-Sperrventil 38 zwischen dem schneckenförmigen Kanal 22e und dem Abschnitt 36 ist in Fig. 2 nicht gezeigt.). Die zweite Abgas-Zweigleitung 34 weist ebenfalls einen in Strömungsrichtung hinteren Abschnitt 37 auf, der das Abgas aus der Turbine 23b des zweiten Turboladers 23 leitet, wobei zwischen dem schneckenförmigen Kanal 23d und diesem Abschnitt 37 sowie zwischen dem schneckenförmigen Kanal 23e und dem Abschnitt 37 jeweils ein Abgas-Sperrventil 39 vorgesehen ist (Das Abgas-Sperrventil 39 zwischen dem schneckenförmigen Kanal 23e und dem Abschnitt 37 ist in Fig. 2 nicht gezeigt.).
Außerdem laufen der hintere Abschnitt 36 der ersten Abgas-Zweigleitung 33 und der hintere Abschnitt 37 der zweiten Abgas-Zweigleitung 34 zusammen und führen zu einem Abgaskatalysator, zu dem somit das Abgas nach Durchströmen der Abgas-Zweigleitungen 33 und 34 geleitet wird. Diese Anordnung ist jedoch in Fig. 2 nicht gezeigt.
Der erste Turbolader 22 ist so aufgebaut, daß er eine relativ geringe Aufladekapazität und eine kurze Auflade-Ansprechzeit aufweist. Der zweite Turbolader 23 ist dagegen so aufgebaut, daß er eine große Aufladekapazität und eine längere Auflade-Ansprechzeit als der erste Turbolader 22 aufweist
Fig. 3 zeigt, wie eine Kühlwasserleitung und eine Ölleitung für den Lagerabschnitt 22g des ersten Turboladers 22 und den Lagerabschnitt 23g des zweiten Turboladers 23 angeordnet sind. Im folgenden wird auf Fig. 3 Bezug genommen. Die Kühlwasserleitung umfaßt einen am Motor 1 angebrachten Kühlwasserzulauf 51 sowie Leitungen 53, 54 und 55. Das Kühlwasser wird vom Kühlwasserzulauf 51 über die Leitung 53 zum Legerabschnitt 23g des zweiten Turboladers 23 geleitet, der eine Lufteintrittsöffnung 23i und eine Luftaustrittsöffnung 23h aufweist, und anschließend über die Leitung 54 zum Lagerabschnitt 22g des ersten Turboladers 22, der eine Lufteintrittsöffnung 22i und eine Luftaustrittsöffnung 22h aufweist. Nach Durchströmen der Lagerabschnitte 22g und 23g gelangt das Kühlwasser über die Leitung 55 zu einer am Motor 1 vorgesehenen Wasserpumpe (in den Zeichnungen nicht gezeigt). Der Lagerabschmtt 22g des ersten Turboladers 22, der wie weiter unten beschrieben bei laufendem Motor 1 fast immer arbeitet und somit eher einer hohen Temperatur ausgesetzt ist, ist weiter unten als der Lagerabschnitt 23g des zweiten Turboladers 23 angeordnet. Dadurch wird der Lagerabschnitt 22g mehr gekühlt als der Lagerabschnitt 23g, wenn das kochende Kühlwasser nach Abschalten des Motors 1 in der Kühlwasserleitung zirkuliert.
Die Ölleitung umfaßt einen am Motor 1 angebrachten Ölzulauf 52 sowie Leitungen 56, 57, 59 und 60. Das Öl wird vom Ölzulauf 52 über die Leitung 56 zum Lagerabschmtt 229 des ersten Turboladers 22 geleitet Es fließt von oben nach unten durch den Lagerabschnitt 22g und durch die Leitung 57 in eine Ölwanne 58, die am Motor 1 angebracht ist. Vom Ölzulauf 52 wird außerdem über die Leitungen 56 und 59 Öl zum Lagerabschnitt 23g des zweiten Turboladers 23 geleitet, den es von oben nach unten durchströmt, wonach es durch die Leitung 60 in die Ölwanne 58 fließt.
Im folgenden wird wieder auf Fig. 2 Bezug genommen. Ein Mikrocomputer dient als Steuereinheit 71 zur Steuerung verschiedener Ventile, die in der Ansaugleitung 11 und der Abgasleitung 31 angeordnet sind. Der Steuereinheit 71 werden Erfassungasignale Sn, St, Sw, Sg, Ss, Sp1 und Sp2 zugeführt. Diese Signale liefern ein Motordrehzahlsensor 72 zur Erfassung der Drehzahl des Motors 1 (Motordrehzahl), ein Drosselklappensensor 73 zur Erfassung des Öffnungsgrads der Drosselkappe 19, ein Temperatursensor 74 zur Erfassung der Kühlwassertemperatur des Motors 1, ein Gengsensor 82 zur Erfassung der Gänge, die in dem mit dem Motor 1 verbundenen Getriebe eingelegt werden, ein Klopfsensor 83 zur Erfassung des im Motor 1 auftretenden Klopfens, ein Drucksensor 80 zur Erfassung des Drucks P1 der Luft in einem Abschnitt, der sich in der Ansaugleitung 11 in Strömungsrichtung unterhalb des Ansaugluft-Sperrventils 26 befindet, und ein Drucksensor 81 zur Erfassung des Drucks P2 der Luft in einem Abschnitt, der sich in der Ansaugleitung 11 in Strömungsrichtung oberhalb des Ansaugluft-Sperrventils 26 befindet. Die Steuereinheit 71 erzeugt auf Grundlage der Erfassungasignale Sn, St, Sw, Sg, Ss, Sp1 und Sp2 Steuersignale E1 bis E5. Das Steuersignal E1 wird einem Stellglied 78 zur Betätigung der Abgas- Sperrventile 38 zugeführt. Das Steuersignal E2 wird einem Stellglied 79 zur Betätigung der Abgas-Sperrventile 39 zugeführt Das Steuersignal E3 wird einem Stellglied 77 zur Betätigung der Abgas-Sperrventile 35A und 35B zugeführt Das Steuersignal E4 wird einem Stellglied 76 zur Betätigung des Ansaugluft-Sperrventils 26 zugeführt. Das Steuersignal E5 wird einem Stellglied 75 zur Betätigung des Bypass-Ventils 25 zugeführt. Dadurch werden das Bypass-Ventil 25, das Ansaugluft-Sperrventil 26, die Abgas-Sperrventile 35A und 35B und die Abgas-Sperrventile 38 und 39 z. B. gemäß Kennliniendiagrammen für den Betriebszustand des Motors 1, wie sie in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigt sind, gesteuert betätigt. Die Kennliniendiagramme von Fig. 4 und Fig. 5 zeigen Turbolader-Betriebsbereiche in einem Koordinatensystem, das durch eine Abszissenachse, die die Motordrehzahl repräsentiert, und eine Ordinatenachse, die die z. B. als Öffnungsgrad der Drosselklappe dargestellte Motorbelastung repräsentiert, gebildet und in Form eines Datenfeld in einem Speicher der Steuereinheit 71 gespeichert ist. Bei dieser Ausführung ist das in Fig. 4 gezeigte Kennliniendiagamm, in dem Turbolader-Betriebsbereiche (1).,(2) und (3) durch Grenzlinien Pa und Pb getrennt sind und der maximale Öffnungsgrad der Drosselklappe durch Dm dargestellt ist, als Datenfeld A im Speicher der Steuereinheit 71 gespeichert und das in Fig. 5 gezeigte Kennliniendiagramm, in dem Turbolader-Betriebsbereiche (1) (2) und (3) durch Grenzlinien Pa' und Pb' getrennt sind und der maximale Öffnungsgrad der Drosselklappe durch Dm dargestellt ist, als Datenfeld B im Speicher der Steuereinheit 71 gespeichert. In den in Fig. 4 und Fig. 5 gezeigten Kennliniendiagrammen entsprechen die Turbolader- Betriebsbereiche (1) und (2) dem Betriebszustand des Motors 1, in dem die Ansaugluftmenge, die den in den Zylindern C1 bis C6 gebildeten Brennräumen zugeführt wird, relativ klein sein soll, und die Turbolader-Betriebsbereiche (3) dem Betriebszustand des Motors 1, in dem die Ansaugluftmenge, die den Brennräumen der Zylinder C1 bis C6 zugeführt wird, relativ groß sein soll.
Im Normalbetrieb, in dem sich der Motor 1 auf eine ausreichend hohe Temperatur erwärmt hat, wird das Datenfeld A zur Steuerung des Bypass-Ventils 25, des Ansaugluft- Sperrventils 26, der Abgas-Sperrventile 35A und 35B und der Abgas-Sperrventile 38 und 39 verwendet. Wenn der Betriebszutand des Motors 1 im Turbolader-Betriebsbereich (3) liegt, sind die Abgas-Sperrventile 35A und 35B ganz geöffnet, sodaß die Turbine 22b des ersten Turboladers 22 und die Turbine 23b des zweiten Turboladers 23 durch das durch die Abgas-Zweigleitungen 33 und 34 strömende Abgas in Drehung versetzt werden und somit beide Turbolader 22 und 23 mit großer Aufladekapazität arbeiten. Dabei ist das Bypass- Ventil 25 geschlossen und das Ansaugluft-Sperrventil 26 geöffnet. Wenn der Betriebszustand des Motors 1 im Turbolader-Betriebsbereich (1) liegt, sind die Abgas-Sperrventile 35A und 35B ganz geschlossen, wodurch nur die Turbine 22b des ersten Turboladers 22, nicht aber die Turbine 23b des zweiten Turboladers 23, durch das durch die Abgas- Zweigleitung 33 strömende Abgas gedreht wird, so daß nur der erste Turbolader 22 mit relativ geringer Aufladekapazität arbeitet. Dabei sind sowohl das Bypass-Ventil 25 als auch das Ansaugluft-Sperrventil 26 geschlossen. Liegt der Betriebszustand des Motors 1 im Turbolader-Betriebsbereich (2) zwischen den Grenzlinien Pa und Pb, dann sind die Abgas-Sperrventile 35A und 35B leicht geöffnet, wodurch die die Turbine 23b des zweiten Turboladers 23 durch das durch die zweite Abgas-Zweigleitung 34 strömende Abgas langsam gedreht wird, so daß sich der zweite Turbolader 23 im Leerlauf befindet und für Normalbetrieb bereit ist. Dabei ist das Bypass-Ventil 25 geöffent und das Ansaugluft-Sperrventil 26 geschlossen.
Im Motorwarmlaufzustand, in dem der Motor 1 noch nicht genügend warm ist und mit relativ niedriger Temperatur arbeitet, wird zur Steuerung des Bypass-Ventils 25, des Ansaugluft-Sperrventils 26, der Abgas-Sperrventile 35A und 35B und der Abgas-Sperrventile 38 und 39 anstelle des Datenfelds A das Datenfeld B verwendet. Dies bedeutet, daß anstelle der in Fig. 4 gezeigten Grenzlinie Pa zwischen den Turbolader-Betriebsbereichen (2) und (3) die in Fig. 5 gezeigte Grenzlinie Pa tritt und anstelle der in Fig. 4 gezeigten Grenzlinie Pb zwischen den Turbolader-Betriebsbereichen (1) und (2) die in Fig. 5 gezeigte Grenzlinie Pa', so daß die Turbolader-Betriebsbereiche (2) und (3) in Richtung höherer Motordrehzahl verschoben werden. Im Motorwarmlaufzustand beginnt der zweite Turbolader 23 daher bei höherer Drehzahl zu arbeiten als im Normalbetrieb.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel für eine Aufladekennlime bei Normalbetrieb des Motors 1, die durch eine durchgezogene Linie a dargestellt ist, sowie ein Beispiel für eine Aufladekennlinie im Motorwarmlaufzustand, die durch eine gestrichelte Linie b dargestellt ist, in Form eines Graphen mit einer die Motordrehzahl repräsentierenden Abszissenachse und einer Ordinatenachse, die den Druck der Ansaugluft repräsentiert. Der Maximaldruck der Ansaugluft wird gemäß den durch die Linien a und b angegebenen Aufladekennlinien im Motorwarmlaufzustand niedriger gehalten als bei Normalbetrieb des Motors 1. Diese Kennlinien werden durch Betätigung der Abgas-Sperrventile 38 und 39 erlangt. Wenn nur der erste Turbolader 22 arbeitet, werden zur Einstellung des Drucks der Ansaugluft die Abgas-Sperrventile 38 vom Stellglied 78 selektiv geöffnet, wobei die Abgas-Sperrventile 39 geschlossen bleiben. Wenn beide Turbolader 22 und 23 gleichzeitig arbeiten, werden die Abgas-Sperrventile 38 geschlossen und die Abgas-Sperrventile 39 vom Stellglied 79 selektiv geöffnet, um den Druck der Ansaugluft einzustellen.
Die oben erwähnte Steuerung des Bypass-Ventils 25, des Ansaugluft-Sperrventils 26, der Abgas-Sperrventile 35A und 35B und der Abgas-Sperrventile 38 und 39 erfolgt durch die Steuereinheit 71, in der gemäß den in Fig. 7 und Fig. 8 gezeigten Ablaufdiagrammen ein Betriebsprogramm zur Steuerung dieser Ventile ansgeführt wird.
Gemäß dem in Fig. 7 gezeigten Ablaufdiagramm werden im Prozeß 91 zuerst die Erfassungssignale Sn, St, Sw, Sp1 und Sp2 der Sensoren 72, 73, 74, 80 und 81 gespeichert. Dann wird in Entscheidung 92 auf Grundlage des die Kühlwassertemperatur Wt repräsentierenden Erfassungssignals Sw geprüft, ob die Kühlwassertemperatur Wt eine vorgegebene Temperatur T&sub0; unterschreitet. Wenn die Kühlwassertemperatur Wt so hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur T&sub0; ist, wird das Datenfeld A, das dem in Fig. 4 gezeigten Kennliniendiagramm entspricht, in Prozeß 93 gewählt und in Prozeß 95 gespeichert. Unterschreitet dagegen die Kühlwassertemperatur Wt die vorgegebene Temperatur T&sub0;, dann wird das Datenfeld, das dem in Fig. 5 gezeigten Kennliniendiagramm entspricht, in Prozeß 94 gewählt und in Prozeß 95 gespeichert.
Danach wird in Entscheidung 96 auf Grundlage des die Motordrehzahl repräsentierenden Erfassungssignals Sn und des den Öffnungsgrad der Drosselklappe repräsentierenden Erfassungssignals St geprüft, ob der Betriebszustand des Motors 1 in den Turbolader-Betriebsbereich (1) fällt. Wenn der Betriebszustand des Motors 1 in den Turbolader-Betriebsbereich (1) fällt, wird in Prozeß 97 dem Stellglied 77 das Steuersignal E3 zugeführt, sodaß die Abgas-Sperrventile 35A und 35B geschlossen werden. Außerdem werden dabei den Steligliedern 76 und 75 die Steuersignaler E4 bzw. E5 zugeführt, wodurch das Ansaugluft- Sperrventil 26 und das Bypass-Ventil 25 geschlossen werden. Danach wird zu Prozeß 101 übergegangen.
Wird festgestellt, daß der Betriebszustand des Motors 1 nicht in den Turbolader-Betriebsbereich (1) fällt, dann wird in Entscheidung 98 außerdem geprüft, ob der Betriebszustand des Motors 1 in den Turbolader-Betriebsbereich (3) fällt. Wenn der Betriebszustand des Motors 1 in den Turbolader-Betriebsbereich (3) fällt, wird in Prozeß 99 dem Stellglied 77 das Steuersignal E3 zugeführt, so daß die Abgas-Sperrventile 35A und 35Bganz geöffnet werden. Außerdem werden dabei den Steligliedern 76 und 75 die Steuersignale E4 bzw. E5 zugeführt, wodurch das Ansaugluft-Sperrventil 26 geöffnet und das Bypass-Ventil 25 geschlossen wird. Danach wird zu Prozeß 101 übergegangen. Wenn dagegen der Betriebszustand des Motors 1 nicht im Turbolader-Betriebsbereich (3) liegt, wird in Prozeß 100 dem Stellglied 77 das Steuersignal E3 zugeführt, so daß die Abgas-Sperrventile 35A und 35B teilweise geöffnet werden. Außerdem werden dabei den Steligliedern 76 und 75 die Steuersignale E4 bzw. E5 zugeführt, wodurch das Ansaugluft-Sperrventil 26 geschlossen und das Bypass-Ventil 25 geöffnet wird, wonach zu Prozeß 101 übergegangen wird.
In Prozeß 101 wird gemäß dem in Fig. 8 gezeigten Ablaufdiagramm eine Drucksteuerung zur Einstellung des Drucks der Ansaugluft ausgeführt, wonach als nächster Schritt wieder Prozeß 91 folgt.
Gemäß dem in Fig. 8 gezeigten Ablaufdiagramm werden zuerst in Prozeß 102 die Betriebszustände der Abgas-Sperrventile 35A und 35B gespeichert. Dann wird in Entscheidung 103 geprüft, ob die Kühlwassertemperatur Wt so hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur T&sub0; ist. Wenn die Kühlwassertemperatur Wt niedriger als die vorgegebene Temperatur T&sub0; ist, wird inEntscheidung 104 auf Grundlage der in Prozeß 102 gespeicherten Betriebszustände der Abgas-Sperrventile 35A und 35B geprüft, ob der Betriebszustand des Motors 1 in den Turbolader-Betriebsbereich (3) fällt. Liegt der Betriebszustand des Motors 1 im Turbolader-Betriebsbereich (3), dann wird in Prozeß 105 dem Stellglied 79 das Steuersignal E2 zugeführt, wodurch die Abgas-Sperrventile 39 so gesteuert werden, daß die in Fig. 6 durch die gestrichelte Linie b dargestellte Aufladekennlinie erlangt wird, womit diese Steuerung beendet ist. Wenn dagegen der Betriebszustand des Motors 1 nicht in den Turbolader-Betriebsbereich (3) fällt, wird in Prozeß 106 dem Stellglied 78 das Steuersignal E1 zugeführt, wodurch die Abgas-Sperrventile 38 so gesteuert werden, daß die in Fig. 6 durch die gestrichelte Linie b dargestellte Aufladekennlinie erlangt wird, womit diese Steuerung beendet ist.
Wird dagegen in Entscheidung 103 festgestellt, daß die Kühlwassertemperatur Wt so hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur T&sub0; ist, dann wird in Entscheidung 107 geprüft, ob der Betriebszustand des Motors 1 in den Turbolader-Betriebsbereich (3) fällt. Liegt der Betriebszustand des Motors 1 im Turbolader-Betriebsbereich (3), dann wird in Prozeß 108 dem Stellglied 79 das Steuersignal E2 zugeführt, wodurch die Abgas-Sperrventile 39 so gesteuert werden, daß die in Fig. 6 durch die durchgezogene Linie a dargestellte Aufladekennlinie erlangt wird, womit diese Steuerung beendet ist. Wenn dagegen der Betriebszustand des Motors 1 nicht in den Turbolader-Betriebsbereich (3) fällt, wird in Prozeß 109 dem Stellglied 78 das Steuersignal E1 zugeführt, wodurch die Abgas-Sperrventile 38 so gesteuert werden, daß die in Fig. 6 durch die gestrichelte Linie b dargestellte Aufladekennlinie erlangt wird, womit diese Steuerung beendet ist.
Bei der oben beschriebenen ersten Ausführung wird der Turbolader-Betriebsbereich (3) im Kennliniendiagramm für den Betriebszustand des Motors 1, bei dem beide Turbolader 22 und 23 gleichzeitig arbeiten sollen, im Warmlaufzustand verkleinert, so daß das durch die Abgasleitung 31 zum Abgaskatalysator strömende Abgas schnell erwärmt wird und diesen somit frühzeitig aktiviert, wenn der Motor 1 noch nicht genügend warm ist und mit relativ niedriger Temperatur arbeitet.
Bei einer zweiten Ausführung des erfindungsgemäßen Luftzufuhr-Steuerungssystems, das ebenfalls den in Fig. 2 gezeigten Grundaufbau aufweist, wird zur Steuerung des Bypass- Ventils 25, des Ansaugluft-Sperrventils 26, der Abgas-Sperrventile 35A und 35B und der Abgas-Sperrventile 38 und 39 das dem Kennliniendiagramm von Fig. 5 entsprechende Datenfeld B verwendet, wenn der Motor 1 mit einem im Getriebe eingelegten niedrigen Gang, wie dem ersten, zweiten oder dritten, arbeitet, und anstelle des Datenfelds B das dem Kennliniendiagramm von Fig. 4 entspechende Datenfeld A verwendet, wenn der Motor 1 mit einem im Getriebe eingelegten hohen Gang, wie dem vierten oder fünften, arbeitet. Daher tritt bei einem hohen Gang anstelle der in Fig. 5 gezeigten Grenzlinie Pa' zwischen den Turbolader-Betriebsbereichen (2) und (3) die in Fig. 4 gezeigte Grenzlinie Pa und anstelle der in Fig. 5 gezeigten Grenzlinie Pb' zwischen den Turbolader-Betriebsbereichen (1) und (2) die in Fig. 4 gezeigte Grenzlinie Pb, so daß der Turbolader-Betriebsbereich (3) zu den Turbolader-Betriebsbereichen (2) und (1) hin erweitert und der Turbolader-Betriebsbereich (1) verkleinert wird. Infolgedessen beginnt der zweite Turbolader 23 gegenüber dem Betriebszustand, in dem ein niedriger Gang eingelegt ist, bei niedrigerer Motordrehzahl zu arbeiten.
Das Bypass-Ventil 25, das Ansaugluft-Sperrventil 26, die Abgas-Sperrventile 35A und 35B und die Abgas-Sperrventile 38 und 39 der zweiten Ausführung werden ebenfalls und auf ähnliche Weise mittels der Dateufelder A und B durch eine Steuereinheit 71 gesteuert, in der gemäß den in Fig. 9 und Fig. 10 gezeigten Ablaufdiagrammen ein Betriebsprogramm zur Steuerung dieser Ventile ausgeführt wird. In dem in Fig. 9 gezeigten Ablaufdiagramm ind die Prozesse und Entscheidungen, die denen des in Fig. 7 gezeigten Ablaufdiagramms entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden hier nicht weiter beschrieben.
Gemäß dem in Fig. 9 gezeigten Ablaufdiagramm werden im Prozeß 110 zuerst die Erfassungssignale Sn, St, Sg, Sp1 und Sp2 der Sensoren 72, 73, 75, 80 und 81 gespeichert. Dann wird auf Grundlage des Erfassungssignals Sg, das den im Getriebe eingelegten Gang repräsentiert, in Entscheidung 111 geprüft, ob der vierte oder fünfte Gang im Getriebe eingelegt ist. Handelt es sich um den vierten oder fünften Gang, dann wird das Datenfeld A in Prozeß 93 ausgewählt und in Prozeß 95 gespeichert. Wenn es sich dagegen nicht um den vierten oder fünften Gang handelt, wird das Datenfeld B in Prozeß 94 ausgewählt und in Prozeß 95 gespeichert. Dann werden Entscheidung 96 bis Prozeß 100 wie im in Fig. 7 gezeigten Ablaufdiagramm ausgeführt, wobei jedoch in den Prozessen 97, 99 und 100 dem Stellglied 76 kein Steuersignal E1 zur Steuerung des Ansaugluft-Sperrventils 26 zugeführt wird.
Danach wird in Prozeß 112, der auf einen der Prozesse 97, 99 oder 100 folgt, gemäß dem in Fig. 10 gezeigten Ablaufdiagramm eine Sperrventilsteuerung zum selektiven Öffnen und Schließen des Ansaugluft-Sperrventils 26 ausgeführt. Nach dieser wird wieder zu Prozeß 110 zurückgekehrt.
Gemäß dem in Fig. 10 gezeigten Ablaufdiagramm wird zuerst in Entscheidung 113 geprüft, ob eine Flagge F, die durch Null anzeigt, daß das Ansaugluft-Sperrventil 26 geschlossen ist, Null beträgt. Wenn die Flagge Null beträgt, wird ein Druckunterschied ΔP zwischen dem Luftdruck P1, der in der Ansaugleitung 11 in Strömungsrichtung unterhalb des Ansaugluft-Sperrventils 26 herrscht, und einem Luftdruck P2, der in der Ansaugleitung 11 in Strömungsrichtung oberhalb des Ansaugluft-Sperrventils 26 herrscht, auf Grundlage des den Luftdruck P1 repräsentierenden Erfassungssignals Sp1 und des den Luftdruck P2 repräsentierenden Erfassungssignals Sp2 in Prozeß 114 berechnet.
Dann wird in Entscheidung 115 geprüft, ob der Druckunterschied ΔP kleiner ist als ein vorgegebener Druck Px Wenn der Druckunterschied ΔP so groß wie oder größer als der vorgegebene Druck Px ist, wird die Steuerung beendet, da der Luftdruck P2 noch nicht genügend hoch ist. Unterschreitet dagegen der Druckunterschied ΔP den vorgegebenen Druck Px, was bedeutet, daß der Luftruck P2 genügend hoch ist, wird in Prozeß 116 dem Stellglied 76 das Steuersignal E4 zugeführt und somit das Ansaugluft-Sperrventil 26 geöffnet. Danach wird in Prozeß 117 die Flagge F auf eins gestellt und die Steuerung beendet. Wenn dagegen in Entscheidung 113 festgestellt wird, daß die Flagge nicht Null sondern 1 beträgt, wird in Entscheidung 118 geprüft, ob der Luftdruck P1 kleiner als ein vorgegebener Druck Py ist. Ist der Luftdruck P1 so groß wie oder größer als der vorgegebene Druck Py, dann wird die Steuerung beendet, da die aufladende Wirkung des zweiten Turbolader 23 noch anhält. Wenn dagegen der Luftclruck P1 den vorgegebenen Druck Py unterschreitet ist, wird in Prozeß 119 dem Stellglied 76 das Steuersignal E4 zugeführt und somit das Ansaugluft-Sperrventil 26 geschlossen. Danach wird die Flagge F in Prozeß 120 auf Null gestellt und die Steuerung beendet.
Bei der oben beschriebenen zweiten Ausführung wird im Fall eines hohen Gengs der Turbolader-Betriebsbereich (3), bei dem beide Turbolader 22 und 23 gleichzeitig arbeiten sollen, zum Turbolader-Betriebsbereich (1) für den ausschließlichen Betrieb des ersten Turboladers 22 hin erweitert, so daß beide Turbolader 22 und 23 im Betrieb die Anforderungen hinsichtlich der im Getriebe des Motors 1 eingelegten Gange erfüllen.
Außerdem wird bei der zweiten Ausführung das Ansaugluft-Sperrventil 26 gemäß dem in Fig. 10 gezeigten Ablaufdiagramm so gesteuert, daß es nach vollstandigem Öffnen der Abgas-Sperrventile 35A und 35B und nachdem der zweite Turbolader 23 genügend stark aufgeladen hat, geöffnet wird.
Dadurch wird verhindert, daß der Druck der Ansaugluft aufgrund einer zeitlichen Verzögerung des Aufladebetriebs des zweiten Turboladers 23 zwischenzeitlich sinkt.
Bei einer dritten Ausführung des erfindungsgemäßen Luftzufuhr-Steuerungssystems, das ebenfalls den in Fig. 2 gezeigten Grundaufbau aufweist, wird zur Steuerung des Bypass- Ventils 25, des Ansaugluft-Sperrventils 26, der Abgas-Sperrventile 35A und 35B und der Abgas-Sperrventile 38 und 39 das dem Kennliniendiagramm von Fig. 5 entsprechende Datenfeld B verwendet, wenn der Motor 1 mit Kraftstoff mit relativ hoher Oktanzahl arbeitet und somit kaum zum Klopfen neigt und der zur Unterdrückung des Klopfens des Motors 1 eingestellte Spätzündungswert relativ klein ist, und anstelle des Datenfelds B das dem Kennliniendiagramm von Fig. 4 entsprechende Datenfeld A verwendet, wenn der Motor 1 mit Kraftstoff mit relativ niedriger Oktanzahl arbeitet und daher leicht zum Klopfen neigt und der für den Motor 1 eingestellte Spätzündungswert relativ klein ist. Daher tritt bei niedriger Oktanzahl anstelle der in Fig. 5 gezeigten Grenzlinie Pa' zwischen den Turbolader-Betriebsbereichen (2) und (3) die in Fig. 4 gezeigte Grenzlinie Pa und anstelle der in Fig. 5 gezeigten Grenzlinie Pb' zwischen den Turbolader-Betriebsbereichen (1) und (2) die in Fig. 4 gezeigte Grenzlinie Pb, so daß der Turbolader-Betriebsbereich (3) zu den Turbolader-Betriebsbereichen (2) und (1) hin erweitert und der Turbolader-Betriebsbereich (1) verkleinert wird. Infolgedessen beginnt der zweite Turbolader 23 gegenüber dem Betriebszustand, in dem eine niedrige Oktanzahl vorliegt, bei niedrigerer Motordrehhahl zu arbeiten.
Das Bypass-Ventil 25, das Ansaugluft-Sperrventil 26, die Abgas-Sperrventile 35A und 35B und die Abgas-Sperrventile 38 und 39 der dritten Ausführung werden ebenfalls und auf ähnliche Weise mittels der Datenfelder A und B durch eine Steuereinheit 71 gesteuert, in der gemäß den in Fig. 11 und Fig. 12 gezeigten Ablaufdiagrammen ein Betriebsprogramm zur Steuerung dieser Ventile ausgeführt wird. In dem in Fig. 11 gezeigten Ablaufdiagramm sind die Prozesse und Entscheidungen, die denen des in Fig. 9 gezeigten Ablaufdiagramms entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden hier nicht weiter beschrieben. Auch in dem in Fig. 12 gezeigten Ablaufdiagramm sind die Prozesse und Entscheidungen, die denen des in Fig. 8 gezeigten Ablaufdiagramms entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden hier nicht weiter beschrieben.
Gemäß dem in Fig. 11 gezeigten Ablaufdiagramm werden in Prozeß 121 zuerst die Erfassungssignale Sn, St, Ss, Sp1 und Sp2 der Sensoren 72, 73, 76, 80 und 81 gespeichert. Dann wird in Entscheidung 122 auf Grundlage des das Klopfen des Motors 1 repräsentierenden Erfasssungssignals Ss geprüft, ob ein Spätzündungswert Ov, der entsprechend dem das Klopfen repräsentierenden Erfasssungssignal Ss eingestellt ist, kleiner ist als ein vorgegebener Wert Oo, d. h. ob der dem Motor 1 zugeführte Kraftstoff eine hohe Oktanzahl hat. Wenn der Spätzündungswert Ov so groß wie oder größer als der vorgegebene Wert Oo ist, wird das Datenfeld A in Prozeß 93 gewählt und in Prozeß 95 gespeichert. Ist der Spätzündungswert Ov dagegen kleiner als der vorgegebene Wert Oo dann wird das Datenfeld B in Prozeß 94 gewählt und in Prozeß 95 gespeichert. Dann werden Entscheidung 96 bis Prozeß 112 wie im in Fig. 9 gezeigten Ablaufdiagramm ausgeführt.
Nach Prozeß 112 wird gemäß dem in Fig. 12 gezeigten Ablaufdiagramm eine Drucksteuerung zur Einstellung des Drucks der Ansaugluft ausgeführt und zu Prozeß 121 zurückgekehrt.
Gemäß dem in Fig. 12 gezeigten Ablaufdiagramm wird nach einem Prozeß 102 in Entscheidung 124 geprüft, ob der Spätzündungswert Ov kleiner ist als der vorgegebene Wert Oo. Wenn der Spätzündungswert Ov so groß wie oder größer als der vorgegebene Wert Oo ist, folgt Entscheidung 104; und wenn der Spätzündungswert Ov kleiner als der vorgegebene Wert Oo ist, folgt Entscheidung 107. Die Entscheidung 104 und die darauffolgenden Prozesse sowie die Entscheidung 107 und die darauffolgenden Prozesse werden wie im in Fig. 8 gezeigten Ablaufdiagramm ausgeführt.
Bei der oben beschriebenen dritten Ausführung wird im Fall einer niedrigen Oktanzahl der Turbolader-Betriebsbereich (3), bei dem beide Turbolader 22 und 23 gleichzeitig arbeiten sollen, zum Turbolader-Betriebsbereich (1) für den ausschließlichen Betrieb des ersten Turboladers 22 hin erweitert, so daß beide Turbolader 22 und 23 im Betrieb die Anforderungen hinsichtlich der Oktanzahl des dem Motors 1 zugeführten Kraftstoffs erfüllen.
Bei einer vierten Ausführung des erfindungsgemäßen Luftzufuhr-Steuerungssystems, das ebenfalls den in Fig. 2 gezeigten Geundaufbau aufweist, wird die Steuerung des Bypass- Ventils 25, des Ansaugluft-Sperrventils 26, der Abgas-Sperrventile 35A und 35B und der Abgas-Sperrventile 38 und 39 von einer Steuereinheit 71 dergestalt ausgeführt, daß die Steuervorgänge der ersten drei Ausführungen miteinander kombiniert werden, wobei zur Steuerung dieser Ventile von der Steuereinheit 71 ein Betriebsprogramm gemäß dem in Fig. 13-a und Fig. 13-b gezeigten Ablaufdiagramm ausgeführt wird. In dem in Fig. 13-a und Fig. 13-b gezeigten Ablaufdiagramm sind die Prozesse und Entscheidungen, die denen des in Fig. 11 gezeigten Ablaufdiagramms entsprechen, mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet und werden hier nicht weiter beschrieben.
Gemäß dem in Fig. 13-a und Fig. 13-b gezeigten Ablaufdiagrnm werden in Prozeß 131 zuerst die Erfassungssignale Sn, St, Sw. Sg, Ss, Sp1 und Sp2 der Sensoren 72, 73, 74, 75, 76, 80 und 81 gespeichert. Dann wird in Entscheidung 132 auf Grundlage des Erfassungssignals Sg, das den im Getriebe des Motors 1 eingelegten Gang repräsentiert, geprüft, ob im Getriebe der vierte oder fünfte Gang eingelegt ist. Wenn der vierte oder fünfte Gang eingelegt ist, wird in Entscheidung 133auf Grundlage des die Kühlwassertemperatur Wt repräsentierenden Erfassungssignals Sw geprüft, ob die Kühlwassertemperatur Wt eine vorgegebene Temperatur T&sub0; unterschreitet. Wenn die Kühlwassertemperatur Wt so hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur T&sub0; ist, wird in Entscheidung 134 auf Grundlage des das Klopfen des Motors 1 repräsentierenden Erfasssungssignals Ss geprüft, ob ein Spätzündungswert Ov, der entsprechend dem das Klopfen repräsentierenden Erfasssungssignal Ss eingestellt ist, kleiner ist als ein vorgegebener Wert Oo, d. h. ob der dem Motor 1 zugeführte Kraftstoff eine relativ hohe Oktanzahl hat. Ist der Spätzündungswert Ov so groß wie oder größer als der vorgegebene Wert Oo, dann wird das Datenfeld A in Prozeß 135 gewählt und in Prozeß 95 gespeichert. Wenn dagegen der Spätzündungswert Ov kleiner als der vorgegebene Wert Oo ist, dann wird ein Datenfeld A', das eine Modifikation des in Fig. 4 gezeigten Kennliniendiagramms darstellt, in Prozeß 136 gewählt und in Prozeß 95 gespeichert.
Wird in Entscheidung 133 festgestellt, daß die Kühlwassertemperatur Wt die vorgegebene Temperatur T&sub0; unterschreitet, dann wird in Entscheidung 137 geprüft, ob der Spätzündungswert Ov kleiner als der vorgegebene Wert Oo ist. Ist der Spätzündungswert Ov so groß wie oder größer als der vorgegebene Wert Oo, dann wird das Datenfeld A' in Prozeß 136 gewählt und in Prozeß 95 gespeichert Wenn dagegen der Spätzündungswert Ov kleiner als der vorgegebene Wert Oo ist, dann wird ein Datenfeld B', das eine Modifikation des in Fig. 5 gezeigten Kennliniendiagramms darstellt, in Prozeß 138 gewählt und in Prozeß 95 gespeichert.
Wenn in Entscheidung 132 festgestellt wird, daß nicht der vierte oder fünfte Gang eingelegt ist, wird in Entscheidung 139 geprüft, ob die Kühlwassertemperatur Wt die vorgegebene Temperatur T&sub0; unterschreitet. Ist die Kühlwassertemperatur Wt niedriger als die vorgegebene Temperatur T&sub0;, dann wird in Entscheidung 140 geprüft, ob der Spätzündungswert Ov kleiner als der vorgegebene Wert Oo ist. Ist der Spätzündungswert Ov so groß wie oder größer als der vorgegebene Wert Oo, dann wird das Datenfeld A' in Prozeß 136 gewählt und in Prozeß 95 gespeichert. Wenn dagegen der Spätzündungswert Ov kleiner als der vorgegebene Wert Oo ist, dann wird das Datenfeld B' in Prozeß 138 gewählt und in Prozeß 95 gespeichert.
Wenn in Entscheidung 139 festgestellt wird, daß die Kühlwassertemperatur Wt so hoch wie oder höher als die vorgegebene Temperatur T&sub0; ist, wird in Entscheidung 141 geprüft, ob der Spätzündungswert Ov kleiner ist als der vorgegebene Wert Oo. Ist der Spätzündungswert Ov so groß wie oder größer als der vorgegebene Wert Oo, dann wird das Datenfeld A' in Prozeß 138 gewählt und in Prozeß 95 gespeichert. Wenn dagegen der Spätzündungswert Ov kleiner als der vorgegebene Wert Oo ist, dann wird das Datenfeld B in Prozeß 142 gewählt und in Prozeß 95 gespeichert.
Die Schritte von Prozeß 95 bis Prozeß 123 werden wie im in Fig. 11 gezeigten Ablaufdiagramm ausgeführt. Danach wird zu Prozeß 131 zurückgekehrt.
Bei der vierten Ausführung sind alle Vorteile der ersten drei Ausführungen vereint.
Fig. 14 zeigt eine fünfte Ausführung des erfindungsgemäßen Luftzufuhr-Steuerungssysems zusammen mit einem Teil eines Motors, auf den diese fünfte Ausführung angewandt wird.
Im folgenden wird auf Fig. 14 Bezug genommen. Ein Verbrennungsmotor 201, bei dem es sich z. B. um einen Kreiskolbenmotor mit mehreren Läufern und Brennräumen mit einem Volumen von beispielsweise 654 cm³ haudelt und der mit einem Getriebe, in dem mehrere verschiedene Gänge gewählt werden, verbunden ist, ist mit einer Abgasleitung 202 zum Ausstoßen des Abgases aus dem Motor 201 und einer Ansaugleitung 203 zur Zufuhr von Ansaugluft zum Motor 201 ausgestattet. Die Abgasleitung 202 umfaßt eine erste Abgasleitung 202a und eine zweite Abgasleitung 202b, und die Ansaugleitung 203 umfaßt eine erste Ansaug-Zweigleitung 203a und eine zweite Ansaug-Zweigleitung 203b, die sich in Strömungsrichtung unterhalb eines Luftmengenmessers 204 zur Erfassung der Menge der durch die Ansaugleitung 203 strömenden Luft trennen und vor einem Ladeluftkühler 205 zur Kühlung der Ansaugluft in der Ansaugleitung 203 wieder zusammenlaufen. Der Teil der Ansaugleitung 203, der sich in Strömungsrichtung unterhalb des Ladeluftkühlers 205 befindet, ist mit einer Drosselklappe 206, einer Zwischenkammer 207 und einer Kraftstoffeinspritzung 208 versehen.
Ein primärer Turbolader 209 umfaßt eine Turbine Tp, die in der ersten Abgasleitung 202a angeordnet ist und somit vom Abgas in Drehung versetzt werden kann, sowie einen Verdichter Cp, der in der ersten Ansaug-Zweigleitung 203a angeordnet und mit einer Welle Lp mit der Turbine Tp verbunden ist. Ein sekundärer Turbolader 210 umfaßt ebenfalls eine Turbine Ts, die in der zweiten Abgasleitung 202b angeordnet ist und somit vom Abgas in Drehung versetzt werden kann, sowie einen Verdichter Cs, der in der zweiten Ansaug- Zweigleitung 203b angeordnet und mit einer Welle Ls mit der Turbine Ts verbunden ist.
Ein Abschnitt der ersten Ansaug-Zweigleitung 203a, der sich in Strömungsrichtung oberhalb des Verdichters Cp befindet, und ein Abschnitt der zweiten Ansaug-Zweigleitung 203b, der sich in Strömungsrichtung oberhalb des Verdichters Cs befindet, münden ineinander, so daß Druckwellen, die in Ansaug-Zweigleitung 203a oder Ansaug-Zweigleitung 203b entstehen, leicht zur anderen Ansaug-Zweigleitung 203a oder 203b aber kaum zum Luftmengenmessers 204 gelangen.
In Strömungsrichtung oberhalb der Turbine Ts ist in der zweiten Abgasleitung 202b ein Abgas-Sperrventil 211 angebracht. Wenn die dem Motor 201 zugeführte Ansaugluftmenge relativ gering ist, schließt dieses Abgas-Sperrventil 211 die zweite Abgasleitung 202b und verhindert eine Zufuhr von Abgas zur Turbine Ts, sodaß nur der primäre Turbolader 209 arbeitet.
Ein Abschnitt der zweiten Abgasleitung 202b, der sich in Strömungsrichtung oberhalb des Abgas-Sperrventils 211 befindet, ist über eine Verbindungsleitung 212 mit einem Abschnitt der ersten Abgasleitung 202a verbunden, der sich in Strömungsrichtung oberhalb der Turbine Tp befindet. Die Verbindungsleitung 212 ist außerdem über eine Bypass-Leitung 218, in der ein Abgas-Sperrventil 217 angeordnet ist, mit einem Abschnitt der Abgasleitung 202 verbunden, der sich in Strömungsrichtung unterhalb der Turbinen Tp und Ts befindet. Ein Abschnitt der Bypass-Leitung 218, der sich in Strömungsrichtung oberhalb des Abgas-Sperrventils 217 befindet, ist über eine mit einem Schnüffelventil 213 versehene Schnüffelleitung 214 mit einem Abschnitt der zweiten Abgasleitung 202b, der sich zwischen dem Abgas-Sperrventil 211 und der Turbine Ts erstreckt, verbunden.
Das Schnüffelventil 213 wird durch ein Membran-Stellglied 216 betätigt, dessen Druckkammer über eine Steuerdrückleitung 215 mit einem Abschnitt der ersten Ansaug-Zweigleitung 203a, der sich in Strömungsrichtung unterhalb des Verdichters Cp befindet, verbunden ist. Das Schnüffelventil 213 wird geöffnet, wenn bei steigender Motordrehzahl in der ersten Ansaug-Zweigleitung 203a in Strömungsrichtung unterhalb des Verdichters Cp der Luftdruck P1' so hoch wie oder höher als ein vorgegebener Druck (beispielsweise 500 mmHg) ist,so daß der Turbine Ts bei geschlossenem Abgas-Sperrventil 211 über die Schnüffelleitung 214 eine geringe Menge Abgas zugeführt wird. Dies bewirkt, daß sich die Turbine Ts bereits vor Öffnen des Abgas-Sperrventils 211 dreht, was die Ansprechzeit des zweiten Turboladers 210 verkürzt und den Drehmomentruck beim Öffnen des Abgas- Sperrventils 211 verringert. Das Abgas-Sperrventil 211 und das Abgas-Sperrventil 217 werden durch Membran-Stellglieder 219 bzw. 220 betätigt.
In einem Abschnitt der zweiten Ansaug-Zweigleitung 203b, der sich in Strömungsrichtung unterhalb des Verdichters Cs befindet, ist ein Ansaugluft-Sperrventil 221 angeordnet. Die zweite Ansaug-Zweigleitung 203b weist außerdem eine Bypass-Leitung 222 auf, die die Turbine Ts umgeht und mit einem Überdruckventil 223 versehen ist. Das Ansaugluft- Sperrventil 221 wird, wie weiter unten beschrieben, durch ein Membran-Stellglied 224 betätigt. Das Überdrückventil 223 wird durch ein Membran-Stellglied 225 so betätigt, daß die Bypass-Leitung 222 bei steigender Motordrehzahl bis kurz vor dem Öffnen des Ansaugluft-Sperrventils 221 und des Abgas-Sperrventils 211 geöffnet bleibt. Dies bewirkt, daß sich der Verdichter Cs bei geschlossenem Abgas-Sperrventil 211 leicht drehen läßt. Außerdem wird dadurch verhindert, daß aufgrund der Drehung des Verdichters Cs, dem bei geschlossenem Abgas-Sperrventil 211 über die Schnüffelleitung 214 eine geringe Menge Abgas zugeführt wird, der Luftdruck in der zweiten Ansaug-Zweigleitung 203b zwischen dem Verdichter Cs und dem Ansaugluft-Sperrventil 221 steigt.
Eine Steuerdruckleitung 226, die vom Membran-Stellglied 224 zur Betätigung des Ansaugluft-Sperrventils 221 wegführt, ist mit einem Ausgang eines Drei-Wege-Magnetventils 227 verbunden; und eine Steuerdruckleitung 228 des Membran-Stellglieds 219 zur Betätigung des Abgas-Sperrventils 211 ist mit einem Ausgang eines Drei-Wege-Magnetventils 229 verbunden. Weiterhin ist eine Steuerdruckleitung 230 des Membran-Stellglieds 225 zur Betätigung des Überdrückventils 223 mit einem Ausgang eines Drei-Wege-Magnetventils 231 verbunden, und eine Steuerdruckleitung 232 des Membran-Stellglieds 220 zur Betätigung des Abgas-Sperrventils 217 mit einem Ausgang eines Drei-Wege-Magnetventils 233. Die Drei-Wege-Magnetventile 227, 229, 231 und 233 werden von einer Steuereinheit 235 in Form eines Mikrocomputers gesteuert.
Der Steuereinheit 235 werden Erfassungssignale Sa, Sn, St, Sp1 und Sp2 zugeführt. Diese Signale liefern der Luftmengenmesser 204, ein Motordrehzahlsensor 261 zur Erfassung der Motordrehzahl, ein Drosselklappensensor 262 zur Erfassung des Öffnungsgrads der Drosselklappe 206, ein Drucksensor 263 zur Erfassung des Luftdrucks P1' und ein Drucksensor 264 zur Erfassung des Drucks P2' der Luft in einem Abschnitt der zweiten Ansaug-Zweigleitung 203b, der sich in Strömungsrichtung oberhalb des Ansaugluft-Sperrventils 221 befindet. Die Steuereinheit 235 erzeugt auf Grundlage der Erfassungssignale Sa, Sn, St, Sp1 und Sp2 Steuersignale E6 bis E9, wobei dem Drei-Wege-Magnetventil 227 das Steuersignal E6, dem Drei-Wege-Magnetventil 231 das Steuersignal E7, dem Drei-Wege-Magnetventil 229 das Steuersignal E8 und dem Drei-Wege-Magnetventil 233 das Steuersignal E9 zugeführt wird.
Einer der Eingänge des Drei-Wege-Magnetventils 229 ist nach außen hin offen, und der andere Eingang ist über eine Leitung 236 mit einem Unterdruckbehälter 243 verbunden, dem über ein Rückschlagventil 237 der Unterdruck Pn in der Ansaugleitung 203 unterhalb der Drosselklappe 206 zugeführt wird. Einer der Eingänge des Drei-Wege-Magnetventils 227 ist über die Leitung 236 mit dem Unterdruckbehälter 243 verbunden, und dessen anderer Eingang ist über eine Leitung 238 mit einem Membranventil 239 verbunden.
Wie in Fig. 15 gezeigt, weist das Membranventil 239 ein Gehäuse 251 auf, in dem durch Membranen 252 und 253 drei Kammern 254, 255 und 256 gebildet sind. Die Kammern 254 und 255 weisen Eingänge 254a bzw. 255a auf, und die Kammer 256 eine Öffnung 258 und einen mit der Leitung 238 verbundenen Ausgang 257. Der Eingang 254a ist über eine Leitung 241 mit dem Abschnitt der ersten Ansaug-Zweigleitung 203a verbunden, der sich in Strömungsrichtung unterhalb des Verdichteis Cp befindet, so daß an ihm der Luftdruck P1' herrscht. Der Eingang 255a ist über eine Leitung 242 oberhalb des Ansaugluft-Sperrventils 221 mit der zweiten Ansaug-Zweigleitung 203b verbunden, so daß an ihm der Luftdruck P2' herrscht.
Das Membranventil 239 ist weiterhin mit einem Ventilkörper 259 versehen, der mit den Membranen 252 und 253 verbunden und durch eine in der Kammer 254 angebrachte Feder 259a vorbelastet ist. Wenn der Druckunterschied zwischen dem Luftdruck P1' und dem Luftdruck P2' relativ groß ist, ist der Ausgang 257 geöffnet, so daß die Kammer 256 mit der Umgebung in Verbindung steht. Der Ventilkörper 259 schließt den Ausgang 257, wenn der Druckunterschied zwischen dem Luftdruck P1' und dem Luftdruck P2' so groß wie oder kleiner als ein vorgegebener Druck ΔP' ist. Wenn die Steuerdruckleitung 226 über das mit dem Steuersignal E6 gesteuerte Drei-Wege-Magnetventil 227 mit der Leitung 238 verbunden ist und der Druckunterschied zwischen dem Luftdruck P1' und dem Luftdruck P2' größer als der vorgegebene Druck ΔP' ist, wird daher das Membran-Stellglied 224 nach außen geöffnet, so daß sich auch das Ansaugluft-Sperrventil 221 öffnet. Wenn die Steuerdruckleitung 226 über das mit dem Steuersignal E6 gesteuerte Drei-Wege-Magnetventil 227 dagegen mit der Leitung 236 verbunden ist, herrscht im Membran-Stellglied 224 ein Unterdruck, so daß das Ansaugluft-Sperrventil 221 geschlossen ist.
Wenn die Steuerdruckleitung 228 über das mit dem Steuersignal E8 gesteuerte Drei-Wege- Magnetventil 229 mit der Leitung 236 verbunden ist, herrscht im Membran-Stellglied 219 ein Unterdruck, sodaß das Abgas-Sperrventil 211 geschlossen ist und nur der primäre Turbolader 209 arbeitet. Wenn dagegen die Steuerdruckleitung 228 durch das mit dem Steuersignal E8 gesteuerte Drei-Wege-Magnetventil 229 nach außen geöffnet wird, wird das Abgas-Sperrventil 211 geöffnet, so daß der sekundäre Turbolader 210 arbeitet.
Fig. 16 zeigt ein Kennliniendiagramm zu den Betriebsbedingungen des Abgas-Sperrventils 211, des Schnüffelventils 213, des Abgas-Sperrventils 217, des Ansaugluft-Sperrventils 221 und des Überdruckventils 223. Dieses Kennliniendiagramm von Fig. 16 weist eine Abszissenachse auf, die die Motordrehzahl repräsentiert, und eine Ordinatenachse, die die Motorbelastung z.B. in Form des Öffnungsgrads der Drosselklappe repräsentiert, dessen Maximalwert durch Dm angegeben ist. Dieses Diagramm ist in Form eines Datenfelds in einem Speicher der Steuereinheit 235 gespeichert.
Gemäß dem Kennliniendiagramm von Fig. 16 erfolgt das Öffnen und Schließen des Abgas-Sperrventils 217 gemäß einer einzigen Linie Lw und das Öffnen und Schließen des Schnüffelventils 213 gemäß einer einzigen Linie Le. Dagegen wird das Überdruckventil 223 gemäß einer Linie L1 geöffiiet und gemäß einer Linie L2 geschlossen, das Abgas- Sperrventil 211 gemäß einer Linie L3 geschlossen und gemäß einer Linie L4 geöffnet und das Ansaugluft-Sperrventil 221 gemäß einer Linie L5 geschlossen und gemäß einer Linie L6 geoffnet. Die Linien L1 bis L6 geben Betriebsbedingungen des Motors 201 an, bei denen der Motor 201 mit Ansaugluftmengenwerten Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 bzw. Q6 arbeitet.
Bei dem Drei-Wege-Magnetventil 231 ist ein Eingang nach außen hin offen und der andere mit dem Unterdruckbehälter 243 verbunden. Wenn die Motordrehzahl relativ niedrig ist, wird über das Drei-Wege-Magnetventil 231 und die Steuerdruckleitung 230 am Überdruckventil 223 der Unterdruck Pn erzeugt, so daß die Bypass-Leitung 222 geöffnet wird. Wenn die Motordrehzahl steigt, wird das Drei-Wege-Magnetventil 231 durch das Steuersignal E7 der Steuereinheit 235 so betätigt, daß es vor Öffnen des Abgas-Sperrventils 211 und des Ansaugluft-Sperrventils 221 die Steuerdruckleitung 230 nach außen hin öffnet und das Überdruckventil 223 somit die Bypass-Leitung 222 schließt, wie in Fig. 16 gezeigt.
Der Luftdruck P1' wirkt über die zum Membran-Stellglied 216 führende Steuerdruckleitung 215 an einem der Eingänge des Drei-Wege-Magnetventils 233. Wenn die Motordrehzahl und der Öffnungsgrad der Drosselklappe so hoch wie oder höher als vorgegebenen Werte sind und der Luftdruck P1' so hoch wie oder höher als ein vorgegebener Druck ist, wird durch das Steuersignal E9 der Steuereinheit 235 das Drei-Wege-Magnetventil 233 geöffnet, so daß am Membran-Stellglied 220 der Luftdruck P1' wirkt, wodurch dieses das Abgas-Sperrventil 217 und somit die Bypass-Leitung 218 öffnet. Der andere Eingang des Drei-Wege-Magnetventils 233 wird nach außen hin geöffnet und die Bypass-Leitung 218 vom Abgas-Sperrventil 217 geschlossen, wenn das Membran-Stellglied 220 über das Drei- Wege-Magnetventil 233 mit der Umgebung in Verbindung gebracht wird.
Beim Beschleunigen des Motors 201 wird im Kennliniendiagramm von Fig. 16 ein Betriebsbereich für den gleichzeitigen Betrieb der beiden Turbolader 209 und 210, dessen untere Grenze im Kennliniendiagramm von Fig. 16 durch die Linie L6 dargestellt ist, zu Bereichen mit kleinerem Drosselklappenöffnungsgrad und niedrigerer Drehzahl hin erweitert Dieser Bereich, dessen untere Grenze im Kennliniendiagramm von Fig. 16 die Linie L6 ist, entspricht einem Betriebszustand des Motors 201, in dem die dem Motor 201 zuzuführende Ansaugluftmenge relativ groß sein soll und der im folgenden als Doppelaufladebetriebsbereich bezeichnet wird. Die übrigen Bereiche im Kennliniendiagramm von Fig. 16 entsprechen einem Betriebszustand des Motors 201, in dem die dem Motor 201 zuzuführende Ansaugluftmenge relativ klein sein soll.
Genauer gesagt, wenn der Betriebszustand des Motors 201 im Doppelaufladebetriebsbereich liegt, der im Kennliniendiagramm von Fig. 16 durch die Linie L6 begrenzt ist, wird der sekundäre Turbolader 210 zum ersten Turbolader zugeschaltet. Die Linie L6 im Kennliniendiagramm von Fig. 16, die die untere Grenze des Doppelaufladebetriebsbereichs bildet, ist im Kennliniendiagramm von Fig. 17, das eine die Motordrehzahl repräsentierende Abszissenachse und eine den Drosselklappenöffnungsgrad repräsentierende Ordinatenachse auffweist, als durchgezogene Linie Pr dargestellt. Dort beschleunigt der Motor 201 nicht. Wenn der Motor 201 beschleunigt, tritt im Kennliniendiagramm von Fig. 17 anstelle der durchgezogenen Linie Pr eine gestrichelte Linie Ps. Bei dieser Verschiebung von der durchgezogenen Linie Pr zur gestrichelten Linie Ps werden auch die Linien L1 bis L5 auf dem Kennliniendiagamm von Fig. 16 zu Bereichen mit kleinerem Drosselklappenöffnungsgrad und niedrigerer Drehzahl hin erweitert.
Bei dieser Ausführung wird zur Verschiebung der Grenzlinie des Doppelaufladebetriebsbereichs die Beschleunigung des Motors 201 anhand der Änderung der Ansaugluftmenge (dQ/dt) festgestellt, die beim Beschleunigen des Motors 201 so groß oder größer als ein vorgegebener Wert wird.
Die Erweiterung des Doppelaufladebetriebsbereicbs, d. h. die Verschiebung der Grenzlinie des Doppelaufladebetriebsbereichs, kann so geändert werden, daß sie entsprechend der Zunahme der Beschleunigung des Motors 201 zunimmt. Außerdem kann dafür Sorge getragen werden, daß die Verschiebung der Grenzlinie des Doppelaufladebetriebsbereichs bei einem Zustand, in dem der Motor 201 mit einem in einem mit dem Motor 201 verbundenen Getriebe gewählten niedrigen Gang arbeitet, größer wird als bei einem Zustand, in dem der Motor 201 mit einem im Getriebe gewählten hohen Gang arbeitet.
Fig. 18 zeigt ein Kennliniendiagramm mit Drehmomentkurven des Motors, das eine die Motordrehzahl repräsentierende Abszissenachse und eine das Drehmoment repräsentierende Ordinatenachse aufweist. In diesem Kennliniendiagramm gibt eine durchgezogene Linie Rp die Drehmomentkurve bei alleinigem Betrieb des primären Turboladers 209 an und eine gestrichelte Linie Rs die Drehmomentkurve bei gemeinsamem Betrieb beider Turboladers 209 und 210. Ein Pfeil Zs bezeichnet eine Drehmomentänderung, die eintritt, wenn der Motor 201 beschleunigt und die Grenzlinie des Doppelaufladebetriebsbereichs wie oben beschrieben verschoben wird. Im Vergleich dazu zeigt ein Pfeil Zr eine Drehmomentänderung, die eintritt, wenn der Motor 201 beschleunigt und die Grenzlinie des Doppelaufladebetriebsbereichs nicht verschoben wird. Aus diesem Kennliniendiagramm geht hervor, daß die durch den Pfeil Zs dargestellte Drehmomentänderung bedeutend kleiner ist als die durch den Pfeil Zr dargestellte Drehmomentänderung, was bedeutet daß bei dieser Ausführung das Auftreten eines starken Drehmomentrucks verhindert wird, wenn zum Beschleunigen der sekundäre Turbolader 210 zu arbeiten beginnt und der erste Turbolader 209 bereits in Betrieb ist.
Ein Beispiel für ein Betriebsprogramm zur Steuerung des Abgas-Sperrventils 211, des Ansaugluft-Sperrventils 221 und des Überdruckventils 223 wird in der Steuereinheit 235 gemäß einem in Fig. 19-a, Fig. 19-b und Fig. 19c gezeigten Ablaufdiagramm ausgeführt.
Gemäß dem Fig. 19-a, Fig. 19-b und Fig. 19c gezeigten Ablaufdiagramm wird in Prozeß 271 zuerst ein Einleitungsschritt ausgeführt, in dem eine Flagge F1 auf Eins gestellt wird und Flaggen F2 bis F6 auf Null gestellt werden. Wie in Fig. 16 gezeigt wird nach dem Einleitungsschritt die Flagge F1 auf Eins gestellt und jede der Flaggen F2 bis F6 auf Null gestellt, wenn die Motordrehzahl oder der Drosselklappenöffnungsgrad die Linie L1 unterschreitet. Wenn die Motordrehzahl oder der Drosselklappenöffnungsgrad die Linie L2 überschreitet, wird die Flagge F2 auf Eins und jede der Flaggen F1, F3 bis F6 auf Null gestellt. Die Flagge F3 wird auf Eins und jede der Flaggen F1, F2, F4 bis F6 auf Null gestellt, wenn die Motordrehzahl oder der Drosselklappenöffnungsgrad die Linie L3 unterschreitet. Die Flagge F4 wird auf Eins und jede der Flaggen F1 bis F3, F5 und F6 auf Null gestellt, wenn die Motordrehzahl oder der Drosselklappenöffnungsgrad die Linie L4 überschreitet. Die Flagge F5 wird auf Eins und jede der Flaggen F1 bis F4 und F6 auf Null gestellt, wenn die Motordrehzahl oder der Drosselklappenöffnungsgrad die Linie L5 unterschreitet, und die Flagge F6 wird auf Eins und jede der Flaggen F1 bis F5 auf Null gestellt, wenn die Motordrehzahl oder der Drosselklappenöfffnungsgrad die Linie L6 überschreitet. Dann werden in Prozeß 272 die Erfassungssignale Sa, Sn, St, Sp1 und Sp2 der Sensoren 204, 261, 262, 263 und 264 gespeichert. Weiterhin werden gespeichert die die Linie L1 repräsentierenden Drosselklappenöffnuggsgrade D1 und Motordrehzahlen N1, die die Linie L2 repräsentierenden Drosselklappenöffnungsgrade D2 und Motordrehzahlen N2, die die Linie L3 repräsentierenden Drosselklappenöffnungsgrade D3 und Motordrehzahlen N3, die die Linie L4 repräsentierenden Drosselklappenöffnungsgrade D1 und Motordrehzahlen N4, die die Linie L5 repräsentierenden Drosselklappenöffnungsgrade D5 und Motordrehzahlen N5 und die die Linie L6 repräsentierenden Drosselklappenöffnungsgrade D6 und Motordrehzahlen N6.
Danach wird in Entscheidung 274 geprüft, ob die Änderung der Ansaugluftmenge (dQ/dt), die auf Grundlage des die Ansagluftmenge Q in der Ansaugleitung 203 repräsentierenden Erfassuggssignals Sa festgestellt wird, größer als ein vorgegebener Wert AA ist. Überschreitet die Änderung der Ausaugluftmenge den vorgegebenen Wert AA, dann werden in Prozeß 275 die in Prozeß 273 gespeicherten Drosselklappenöffnungsgrade D1, D2, D3, D4, D5 und D6 und Motordrehzahlen N1, N2, N3, N4, N5 und N6 so geändert, daß die Linien L1 bis L6 im Kennliniendiagramm von Fig. 16 zu Bereichen mit kleinerem Drosselklappenöffnungsgrad und niedrigerer Drehzahl verschoben werden. Die Änderungen der Drosselklappenöffnungsgrade D1, D2, D3, D4, D5 und D6 werden durch Subtraktion vorgegebener Änderungswerte ΔD1, ΔD2, ΔD3, ΔD4, ΔD5 und ΔD6 von den Drosselklappenöffnungsgraden D1, D2, D3, D4, D5 und D6 ausgeführt. Die Änderungen der Motordrehzahlen N1, N2, N3, N4, N5 und N6 erfolgen durch Subtraktion vorgegebener Ändernngswerte ΔN1, ΔN2, ΔN3, ΔN4, ΔN5 und ΔN6 von den Motordrehzahlen N1, N2, N3, N4, N5 und N6.
Dann wird in Entscheidung 276 geprüft, ob die Flagge F1 Eins beträgt. Wenn die Flagge F1 Eins beträgt, wird in Entscheidung 277 geprüft, ob die durch das Erfassungssignal Sn repräsentierte Motordrehzahl N höher ist als die Motordrehzahl N2, die entsprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad D2, der so groß wie der durch das Erfässungssignal St repräsentierte Drosselklappenöffnungsgrad D ist, gewählt wird. Ist die Motordrehzahl N so hoch wie oder niedriger als die gewählte Motordrehzahl N2, dann wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt. Überschreitet dagegen die Motordrehzahl N die gewählte Motordrehzahl N2, dann wird die Flagge F2 in Prozeß 279 auf Eins gestellt und dem Drei-Wege-Magnetventil 231 das Steuersignal E7 zugeführt so daß in Prozeß 280 das Überdruckventil 223 geschlossen wird. Danach wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt.
Wenn in Entscheidung 274 festgestellt wird, daß die Änderung der Ansauglufmenge (dQ/dt) so groß wie oder kleiner als der vorgegebene Wert AA ist, oder in Entscheidung 276 festgestellt wird, daß die Flagge F1 Null beträgt, wird in Entscheidung 281 geprüft, ob eine der Flaggen F2, F4 oder F6 Eins beträgt. Hat eine der Flaggen F2, F4 oder F6 den Wert Eins, dann wird in Entscheidung 282 geprüft, ob die Flagge F2 Eins beträgt. Wenn die Flagge F2 Eins beträgt, wird in Entscheidung 283 geprüft, ob die Motordrehzahl N höher ist als die Motordrehzahl N4, die entsprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad D4, der so groß wie der Drosselklappenöffnungsgrad D ist, gewählt wird. Überrschreitet die Motordrehhahl N die gewähle Motordrehzahl N4, dann wird die Flagge F4 in Prozeß 285 auf Eins gestellt und dem Drei-Wege-Magnetventil 229 das Steuersignal E8 zugeführt, so daß in Prozeß 286 das Abgas-Sperrventil 211 geöffnet wird. Danach wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt.
Wird in Entscheidung 283 festgestellt, daß die Motordrehzahl N so hoch wie oder niedriger als die gewähle Motordrehzahl N4 ist, dann wird in Entscheidung 287 geprüft, ob die Motordrehzahl N niedriger ist als die Motordrehzahl N1, die entsprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad D1, der so groß wie der Drosselklappenöffnungsgrad D ist, gewählt wird. Wenn Motordrehhahl N so hoch oder höher ist als die gewählte Motordrehzahl N1, wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt. Wenn dagegen die Motordrehzahl N die gewählte Motordrehhahl N1 unterschreitet, wird in Prozeß 289 die Flagge F1 auf Eins gestellt und dem Drei-Wege-Mggnetventil 231 das Steuersignal E7 zugeführt, so daß in Prozeß 290 das Überdruckventil 223 geöffnet wird. Danach wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt.
Wenn in Entscheidung 282 festgestellt wird, daß die Flagge F2 Null beträgt, wird in Entscheidung 291 geprüft, ob die Flagge F4 den Wert Eins hat. Hat die Flagge F4 den Wert Eins, dann wird in Entscheidung 292 geprüft, ob die Motordrehzahl N höher ist als die Motordrehhahl N6, die entsprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad D6, der so groß wie der Drosselklappenöffnungsgrad D ist, gewählt wird. Überschreitet die Motordrehzahl N die gewählte Motordrehzahl N6, dann wird in Prozeß 294 die Flagge F6 auf Eins gestellt und dem Drei-Wege-Magnetventil 227 das Steuersignal E6 zugeführt, so daß in Prozeß 295 das Ansaugluft-Sperrventil 221 geöffnet wird. Danach wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt.
Wenn in Entscheidung 292 festgestellt wird, daß die Motordrehzahl N so hoch wie oder höher als die gewählte Motordrehzahl N6 ist, dann wird in Entscheidung 296 geprüft, ob die Motordrehzahl N niedriger ist als die Motordrehzahl N3, die entsprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad D3, der so groß wie der Drosselklappenöffnungsgrad D ist, gewählt wird. Ist die Motordrehzahl N so hoch oder höher als die gewählte Motordrehzahl N3, dann wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt. Unterschreitet dagegen die Motordrehzahl N die gewählte Motordrehzahl N3, dann wird in Prozeß 298 die Flagge F3 auf Eins gestellt und dem Drei-Wege-Magnetventil 229 das Steuersignal E8 zugeführt, so daß in Prozeß 299 das Abgas-Sperrventil 211 geschlossen wird. Danach wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt.
Wenn in Entscheidung 291 festgestellt wird, daß die Flagge F4 den Wert Null hat, dann wird in Entscheidung 300 geprüft, ob die Motordrehzahl N niedriger ist als die Motordrehzahl N5, die entsprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad D5, der so groß wie der Drosselklappenöffnungsgrad D ist, gewählt wird. Ist die Motordrehzahl N so hoch oder höher als die gewählte Motordrehzahl N5, dann wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt. Unterschreitet dagegen die Motordrehzahl N die gewählte Motordrehzahl N5, dann wird in Prozeß 302 die Flagge F5 auf Eins gestellt und dem Drei-Wege-Magnetventil 227 das Steuersignal E6 zugeführt, so daß in Prozeß 303 das Ansaugluft-Sperrventil 221 geschlossen wird. Danach wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt.
Wird in Entscheidung 281 festgestellt, daß keine der Flaggen F2, F4 und F6 Eins beträgt, dann wird in Entscheidung 304 geprüft, ob die Flagge F3 den Wert Eins hat. Hat die Flagge F3 den Wert Eins, dann wird in Entscheidung 305 geprüft, ob die Motordrehzahl N niedriger ist als die Motordrehzahl N1, die entsprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad D1, der so groß wie der Drosselklappenöffnungsgrad D ist, gewählt wird. Unterschreitet die Motordrehzahl N die gewählte Motordrehzahl N1, dann wird in Prozeß 307 die Flagge F1 auf Eins gestellt und dem Drei-Wege-Magnetventil 231 das Steuersignal E7 zugeführt, so daß in Prozeß 308 das Überdruckventil 223 geöffnet wird. Danach wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt.
Wenn in Entscheidung 305 festgestellt wird, daß die Motordrehzahl N so hoch wie oder höher als die gewählte Motordrehzahl N1 ist, dann wird in Entscheidung 309 geprüft, ob die Motordrehzahl N niedriger ist als die Motordrehzahl N4, die entsprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad D1, der so groß wie der Drosselklappenöffnungsgrad D ist, gewählt wird. Ist die Motordrehhahl N so hoch oder niedriger als die gewählte Motordrehzahl N4, dann wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt. Überschreitet dagegen die Motordrehzahl N die gewählte Motordrehzahl N4, dann wird in Prozeß 311 die Flagge F4 auf Eins gestellt und dem Drei-Wege-Magnetventil 229 das Steuersignal E8 zugeführt, so daß in Prozeß 312 das Abgas-Sperrventil 211 geöffnet wird. Danach wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt.
Wenn in Entscheidung 304 festgestellt wird, daß die Flagge F3 den Wert Null hat, dann wird in Entscheidung 313 geprüft, ob die Motordrehzahl N niedriger ist als die Motordrehzahl N3, die entsprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad D3, der so groß wie der Drosselklappenöffnungsgrad D ist, gewählt wird. Ist die Motordrehzahl N niedriger als die gewählte Motordrehzahl N3, dann wird in Prozeß 315 die Flagge F3 auf Eins gestellt und dem Drei-Wege-Magnetventil 229 das Steuersignal E8 zugeführt, so daß in Prozeß 316 das Abgas-Sperrventil 211 geschlossen wird. Danach wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt.
Wenn in Entscheidung 313 festgestellt wird, daß die Motordrehzahl N so hoch wie oder höher als die gewählte Motordrehzahl N3 ist, dann wird in Entscheidung 317 geprüft, ob die Motordrehzahl N höher ist als die Motordrehzahl N6, die entsprechend dem Drosselklappenöffnungsgrad D6, der so groß wie der Drosselklappenöffnungsgrad D ist, gewählt wird. Ist die Motordrehzahl N so hoch wie oder niedriger als die gewählte Motordrehzahl N6, dann wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt. Überschreitet dagegen die Motordrehzahl N die gewählte Motordrehzahl N6, dann wird in Prozeß 319 die Flagge F6 auf Eins gestellt und dem Drei-Wege-Magnetventil 227 das Steuersignal E6 zugeführt, so daß in Prozeß 320 das Ansaugluft-Sperrventil 221 geöffnet wird. Danach wird zu Prozeß 272 zurückgekehrt.

Claims

1. Luftzufuhr-Steuerungssystem für einen Verbrennungsmotor, mit

- mindestens einem ersten und einem zweiten Turbolader (22, 23; 209, 210), die jeweils aus einer Turbine, die in einer der Abgasleitungen des Motors (1; 201) angebracht ist, und einem Verdichter, der über eine Welle mit der Turbine verbunden ist und in einer der Ansaugleitungen des Motors angebracht ist, gebildet sind,

- einem Abgas-Sperrventil (35A, 35B; 211), das wahlweise geöffnet und geschlossen werden kann, um die Abgasleitung, in der die Turbine des zweiten Turboladers (23; 210) angebracht ist, zu öffnen und zu schließen,

- einem Ansaugluft-Sperrventil (26; 221), das wahlweise geöffnet und geschlossen werden kann, um die Ausaugleitungen, in der der Verdichter des zweiten Turboladers (23; 210) angebracht ist, zu öffnen und zu schließen,

- einer Sperrventil-Steuereinrichtung in einer Steuereinheit (71; 235), die bewirkt, daß das Abgas-Sperrventil (35A, 35B; 211) und das Ansaugluft-Sperrventil (26; 221) geschlossen sind, wenn die dem Motor (1; 201) zuzuführende Ansaugluftmenge relativ klein sein soll, und das Abgas-Sperrventil (35A, 35B; 211) und das Ansaugluft-Sperrventil (26; 221) offen sind, wenn die dem Motor (1; 201) zuzuführende Ansaugluftmenge relativ groß sein soll, so daß der erste Turbolader (22; 209) den Motor (1; 201) auflädt, wenn die dem Motor (1; 201) zuzuführende Ansaugluftmenge relativ klein sein soll, und beide Turbolader (22, 23; 209, 210) gleichzeitig den Motor aufladen, wenn die dem Motor (1; 201) zuzuführende Ausaugluftmenge relativ groß sein soll,

- einer Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung in der Steuereinheit (71; 235) zur Erfassung von Betriebszuständen des Motors (1; 201) und

- einer Betriebssteuereinrichtung in der Steuereinheit (71; 235), die auf Grundlage des von der Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung erfaßten Betriebszustands eine Grenzlinie zwischen einem ersten und einem zweiten Betriebsbereich, die auf einem Betriebskennliniendiagramm des Motors (1; 201) für einen ersten Aufladebetrieb, in dem der erste Turbolader (22; 209) aber nicht der zweite Turbolader (23; 210) arbeitet, und einem zweiten Aufladebetrieb, in dem beide Turbolader (22, 23; 209, 210) gleichzeitig arbeiten, vorgesehen sind, ändert

2. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach Anspruch 1, bei dem die Sperrventil-Steuereinrichtung bewirkt, daß sich das Ansaugluft-Sperrventil (26; 221) in bezug auf das Abgas-Sperrventil (35A, 35B; 211) mit Verzögerung öffnet, wenn die dem Motor (1; 201) zuzuführende Ansaugluftmenge relativ groß sein soll.

3. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach Anspruch 1 oder 2, bei dem in dem Betriebskennliniendiagmmm der erste und der zweite Betriebsbereich in einem Koordinatensystem dargestellt sind, das durch Koordinatenachsen gebildet ist, die Motordrehzahl und Motorbelastung repräsentieren.

4. Luft-Steuerungssystem nach Anspruch 3, bei dem die Koordinatenachsen des Betriebskennliniendiagramms eine Abszissenachse, die die Motordrehzahl repräsentiert, und eine Ordinatenachse, die die Motorbelastung repräsentiert, umfassen.

5. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung so aufgebaut ist, daß sie den Motorwarmlaufzustand, in dem der Motor noch nicht genügend warm ist und mit relativ niedriger Temperatur arbeitet, erfaßt und die Betriebssteuereinrichtung die Grenzlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsbereich so ändert, daß der zweite Betriebsbereich schmäler wird, wenn die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung den Motorwarmlaufzustand feststellt.

6. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach Anspruch 5, bei dem die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung den Motorwarmlaufzustand auf Grundlage der Kühlwassertemperatur des Motors (1; 201) feststellt.

7. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem die Abgasleitungen zusammenlaufen und in Strömungsrichtung unterhalb der beiden Turbolader (22, 23; 209, 210) mit einem Katalysator zur Abgasreinigung verbunden sind.

8. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung so aufgebaut ist, daß sie Gänge, die in einem mit dem Motor (1; 201) verbundenen Getriebe gewählt werden, erfaßt, um einen Motorbetriebszustand festzustellen, in dem der Motor (1; 201) mit einem im Getriebe gewählten hohen Gang arbeitet, und die Betriebssteuereinrichtung die Grenzlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsbereich so ändert, daß der zweite Betriebsbereich größer wird, wenn die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung den Motorbetriebszustand, in dem der Motor mit einem hohen Gang arbeitet, feststellt.

9. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung so aufgebaut ist, daß sie Gänge, die in einem mit dem Motor (1; 201) verbundenen Getriebe gewählt werden, erfaßt, um Motorbetriebszustande festzustellen, in denen der Motor (1; 201) mit im Getriebe gewählten hohen bzw. niedrigen Gängen arbeitet, und die Betriebssteuereinrichtung die Grenzlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsbereich so ändert, daß der zweite Betriebsbereich bei dem Motorbetriebszustand, in dem der Motor (1; 201) mit einem hohen Geng arbeitet, größer wird als bei dem Motorbetriebszustand, in dem der Motor (1; 201 )mit einem niedrigen Geng arbeitet.

10. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung so aufgebaut ist, daß sie Oktanzahlen des dem Motor (1; 201) zugeführten Kraftstoffs erfaßt, um einen Motorbetriebszutand festzustellen, in dem der Motor (1; 201) mit Kraftstoff mit relativ niedriger Oktanzahl arbeitet, und die Betriebssteuereinrichtung die Grenzlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsbereich so ändert, daß der zweite Betriebsbereich größer wird, wenn die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung den Motorbetriebszustand, in dem der Motor (1; 201) mit Kraftstoff mit relativ niedriger Oktahzahl arbeitet, feststellt.

11. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach Anspruch 10, bei dem die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung die Oktahzahlen von Kraftstoff auf Grundlage von für den Motor (1; 201) eingestellten Spätzündungswerten gemäß einem Erfassungssignal eines am Motor (1; 201) vorgesehenen Klopfsensors (83) feststellt.

12. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung so aufgebaut ist, daß sie einen Beschleunigungszustand, in dem der Motor (1; 201) beschleunigt, erfaßt, und die Betriebssteuereinrichtung die Grenzlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsbereich so ändert, daß der zweite Betriebsbereich größer wird, wenn die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung den Beschleunigungszustand feststellt.

13. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach Anspruch 12, bei dem die Motorbetrieb-Erfassungseinrichtung den Beschleunigungszustand, in dem der Motor (1; 201) beschleunigt, auf Grundlage der Änderung der Ansaugluftmenge feststellt.

14. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach Anspruch 12 oder 13, bei dem die Betriebssteuereinrichtung die Grenzlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsbereich so ändert, daß die Vergrößerung des zweiten Betriebsbereichs gemäß der Zunahme der Beschleunigung des Motors (1; 201) zunimmt.

15. Luftzufuhr-Steuerungssystem nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei dem die Betriebssteuereinrichtung die Grenzlinie zwischen dem ersten und dem zweiten Betriebsbereich so ändert, daß die Vergrößerung des zweiten Betriebsbereichs bei einem Zustand, in dem der Motor (1; 201) mit einem in einem mit dem Motor (1; 201) verbundenen Getriebe gewählten niedrigen Gang arbeitet, größer wird als bei einem Zustand, in dem der Motor (1; 201) mit einem im Getriebe gewählten hohen Gang arbeitet.