WO2013156108A1 - Verfahren zur steuerung einer brennkraftmaschine mit einem motor und einer abgas-turboaufladegruppe und mit einem getriebe, steuereinrichtung und brennkraftmaschine - Google Patents

Verfahren zur steuerung einer brennkraftmaschine mit einem motor und einer abgas-turboaufladegruppe und mit einem getriebe, steuereinrichtung und brennkraftmaschine Download PDF

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engine
gas turbocharger
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Mtu Friedrichshafen Gmbh
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Definitions

  • the invention relates to a method for controlling an internal combustion engine with an engine, an exhaust turbocharger group, which has a base exhaust gas turbocharger and a switching exhaust gas turbocharger for the engine, and with a transmission with a number of gear stages, in particular for the controlled shifting of the transmission and / or for controlled operation of the engine and / or a controlled circuit of the register charging the internal combustion engine.
  • the base exhaust gas turbocharger has a base compressor for charge air and a base turbine for exhaust gas, wherein the base turbine is designed to drive the base compressor.
  • the shift exhaust gas turbocharger has a switching compressor for charging air and a switching turbine for exhaust gas, wherein the switching turbine is configured to drive the switching compressor.
  • the invention also relates to a control device and an internal combustion engine.
  • the invention also relates to a control device and an internal combustion engine.
  • the aim is to achieve as uniform and high a torque characteristic as possible, starting from the idle speed up to high speeds.
  • a means for increasing the torque in particular in the speed range below a rated speed, is to promote with exhaust gas turbochargers or mechanical superchargers more air into the combustion chamber.
  • these systems have in the low speed range, z. Example in the range of about 1500 min "to 2000 min -1, a pronounced torque weakness.
  • there are limitations in the dynamics of the engine in the transient driving mode since during acceleration operations, first the rotor of the turbocharger must be accelerated in order to provide an air mass flow corresponding to the desired value. The torque weakness can still be felt especially when switching a switching turbocharger even after the aforementioned method.
  • DE 103 08 075 B4 discloses a method for controlling exhaust gas turbochargers of an internal combustion engine according to the aforementioned type, which is provided with a first permanently operated exhaust gas turbocharger and a second switchable exhaust gas turbocharger and with a bypass line for passing the exhaust gas flow to the first exhaust gas turbocharger.
  • a first and a second wastegate are provided for controlling an exhaust gas flow, wherein the first wastegate is activated when the rotational speed of the first exhaust gas turbocharger exceeds a limit value. Thereafter, it is checked whether an operating variable of the internal combustion engine, for example, the charge air pressure or the Abgasvolumenstrom- exceeds a limit. If this is the case, the second wastegate is activated.
  • the second exhaust gas turbocharger is put into an idling operation. Subsequently, it is checked whether the rotational speed of the second exhaust gas turbocharger exceeds a limit value. If this is the case, the second turbocharger is fully activated. After that both Wastegates will be closed.
  • This method of register charging control already represents a good approach to improving a register charging response for an internal combustion engine, particularly for transient driving and at low engine speeds. Nevertheless, the rotor of the switching exhaust gas turbocharger must first be accelerated during acceleration processes to provide a suitable for the further charging of the internal combustion engine charge air mass flow.
  • the known from the prior art principle of threshold regulation ie first to open a switching device for exhaust gas and then open for charge air when the switching turbocharger has reached a fixed or variable predetermined speed - is only a compromise, the one Considering operating conditions of other components of the internal combustion engine - in particular the engine and the exhaust turbo turbocharger - must get along.
  • the torque of diesel engines with 50% of the maximum value already achieves relatively high torques even at low-revving speed.
  • the torque curve is limited by an electronic control unit, which reduces the injected fuel quantity and thus the torque in critical operating cases, to protect the drive train (transmission, final drive, drive shafts) from overloading or cost reasons with the existing design of the drive train to keep a larger number of identical parts with similar vehicle models.
  • the control electronics of the engine control unit are networked with other controls.
  • For the drive of the vehicle are mainly the controls of automated transmissions or automatic transmissions, the brake system, the driving stability control but also the air conditioning relevant.
  • the interfaces for the powertrain-related communication are integrated in the diesel engine control unit in the torque structure.
  • the required engine torque is calculated from all torque requests and active limits.
  • the engine torque of the diesel engine to be set is converted into one or more injection quantities and the respectively associated commencement of injection.
  • US 5 351 486 A1 discloses a controller capable of shortening the startup time for a switching exhaust gas turbocharger when the instantaneous engine speed is low, so that the torque weakness when switching from an invader to a two-loader operation is reduced.
  • one exhaust gas valve opens at once.
  • the reference of the engine speed and the charge air mass for shifting the shift exhaust turbocharger is varied according to a gear shift position of the transmission, so that improved two-wheel operation is achieved.
  • DE 199 285 150 A1 discloses a control system for the downshifting of an automatic transmission in a motor vehicle during a coasting phase, wherein an electronic transmission control determines its speed gradient from a measured transmission output speed. Subsequently, the switching sequences are realized such that there is a suitable gear for a re-acceleration of the vehicle from slowed down or from a standstill.
  • DE 44 197 53 A1 provides a control device which has the ability to control the operation such that the gear shift operation for the pedal operation by the driver is suitable for acceleration and deceleration. The pedal operation is monitored in the acceleration under deceleration to compensate for a predetermined shift per unit time of the accelerator pedal such that unnatural pedal operation by the driver can be avoided.
  • DE 43 252 96 A1 discloses a control system for shifting an automatic transmission using fuzzy logic methods. These are developed in a closed loop in which the fictitious variable "desired performance" and the quantity “driving style" are converted into a physical variable.
  • DE 41 205 66 A1 discloses a method for controlling an electro-hydraulic actuated transmission of a vehicle equipped with an internal combustion engine with a prevention of upshifts and a reduction of the translation.
  • De 41 206 03 A1 provides an upshift prevention with rapid withdrawal of the accelerator pedal in overrun.
  • the upshift prevention is canceled; if a curve is traversed after a period of time has elapsed after recognizing train operation.
  • At the end of the upshift prevention is a gradual adjustment of the gear to the specification of the shift map.
  • None of the aforementioned transmission regulations provides for communication between the individual components of an internal combustion engine with one another, in particular it can be seen that there is no adequate communication between the engine, the transmission and / or a turbo-charging group.
  • gearshift operations take place without consideration of engine characteristics.
  • the result is that when driving - especially at highly charged engines - under high load frequent switching operations occur, which can also arise as pendulum circuits.
  • this represents a significant problem, since the load requirement may not be reliably met due to pendulum circuits.
  • the invention begins, whose task is to provide an improved method and apparatus by means of which an improved control of a transmission and / or a turbocharger of an internal combustion engine with an engine and an exhaust turbocharger and a transmission is possible, in particular an improvement of the gear shift and / or the turbocharger group.
  • the object is achieved by the invention with a method of the type mentioned, in the present invention, the features of the characterizing part of claim 1 are provided.
  • the object is achieved by the invention with a control device of claim 20.
  • the object is achieved by the invention with an internal combustion engine of claim 21.
  • an exhaust turbocharger group having a base exhaust gas turbocharger and a switching exhaust gas turbocharger for the engine, wherein
  • the shift exhaust gas turbocharger is adapted to be operated in addition to the base exhaust gas turbocharger, and with a transmission having a number of gear ratios, it is provided that a gear ratio of the transmission is switched depending on a limit value of a speed parameter.
  • the invention is based on the consideration that the problem of pendulum circuits in a transmission as well as the possibly poor motor connection behavior in gear shift operations in high load operation in highly charged and low-loss engines, inter alia, arises that a transmission upshift characteristic --also a characteristic to control the transition from a low gear to a higher gear and a gear-down characteristic rather than a characteristic for transitioning from a higher gear to a lower gear - comparatively close to each other.
  • Such characteristics are stored regularly in the transmission control unit and determine the switching of a gear ratio of the transmission depending on a limit value of a speed parameter, in particular a motor and / or a transmission speed.
  • a speed parameter in particular a motor and / or a transmission speed.
  • an engine control unit basically has access to the transmission control unit; However, a communication between the transmission control unit and the engine control unit is still improved to allow improved motor connection behavior, in particular when switching the transmission and / or the charger switching.
  • the invention has recognized that it is advantageous if a vitality signal indicative of the vitality reserve of the internal combustion engine is signaled, in particular signaled in a motor-like manner.
  • the invention provides that a downshift limit of a speed parameter for a gear ratio depending on the Vitalticianssignal- is maintained or lowered to a deceleration limit, which is below the Ruschalt- threshold.
  • An influence of the downshift limit value of the aforementioned type is advantageously carried out on the transmission side.
  • the concept of the invention thus provides for a comparatively close connection of a motor control with a transmission control.
  • a vitality reserve of the internal combustion engine of the transmission control is made known, for. B. via a data bus, and considered in the characteristic for switching behavior.
  • the vitality reserve on which the vitality signal is based is determined, in particular, on the engine and / or on the turbocharger or appropriate operating parameters can be engine-soapy and / or by the turbo-charging group, eg. B. over a data construction, are made available.
  • a delay can be achieved in that, for example, switching takes place only at a lower rotational speed of the engine or a lower transmission-dependent rotational speed; which consequently leads to a delay of the switch-back process.
  • "delaying" is not necessarily a matter of time, but merely expresses the concept of driving the internal combustion engine in a higher gear ratio as long as sufficient vitality values are available.
  • an engine-powered vitality signal is provided that reflects the operating condition or performance of the engine and / or the turbo-supercharger. This vitality signal can be evaluated on the transmission side and a downshift of the so-can be delayed in the sense above, if the vital signs of the internal combustion engine are still sufficiently good.
  • This measure has the advantage that vitality reserves of the engine are used in an improved manner, which proves to be advantageous, in particular, during full-load operation.
  • the measure according to the invention makes a distance between characteristic curves increased in an internal combustion engine, which determine the Hoctischaltvertialten on the one hand and the photosctialt other hand, especially on the gearbox and / or on the transmission control.
  • the risk of Pendelsctialtungen is largely lowered or completely avoided.
  • this relates to the danger of pendulum gears of the transmission between a higher and a lower gear. Basically, however, the tendency to pendulum switching and generally the number of unnecessary switching operations is reduced;
  • the concept leads to an increase in the usable speed band for automatic transmission.
  • the concept works in a particularly advantageous manner in dynamic driving conditions of the internal combustion engine and supports them.
  • Advantageous developments of the invention can be found in the dependent claims and specify in particular advantageous ways to realize the above-described concept within the scope of the problem and with regard to further advantages.
  • Pendulum circuits also result in changed charging loads, so that, in the worst case, pendulum switching can also occur in the case of a charging circuit, which can worsen the situation of motor connection behavior even further.
  • a characteristic curve improving the switching behavior of the exhaust gas turbocharging group is proposed.
  • Transmission switching points and / or supercharger switching points of the exhaust gas turbocharging group are preferably made dependent on a performance of the engine in the respective operating point. This leads to consideration of the dynamic engine behavior to the switching action of the transmission and / or a supercharger of the exhaust turbocharger.
  • a gear stage circuit of the transmission can be delayed or can be shifted to lower vitality values. This may be the case when an engine speed is above a vitality limit of engine speed and the boost pressure is above another boost limit vitality value.
  • an improved switching behavior of the turbocharger is achieved by the operation of a switching exhaust gas turbocharger is activated in idle depending on the values of a first parameter group of operating parameters, which consists of the Radiosparameteren a speed of the base exhaust gas turbocharger, a speed of the engine and another load-determining Operating parameters of the engine.
  • a first parameter group of operating parameters which consists of the Radiosparameteren a speed of the base exhaust gas turbocharger, a speed of the engine and another load-determining Operating parameters of the engine.
  • This is preferably an injection quantity of the engine with regard to the supercharger switching operation.
  • a gear ratio of the transmission is signaled and a downshift limit of a speed parameter for the signaled gear ratio is maintained or lowered to a deceleration limit that is below the downshift limit, the downshift limit and / or the deceleration limit are dependent on the gear ratio.
  • a transition-stage-specific delayed switch-back behavior can be established.
  • delayed downshift herein is meant the effect achieved by lowering a downshift threshold to a deceleration threshold, which may include a time delay of the downshift however, does not necessarily have to occur. This ultimately depends on the particular operating point of the engine taking into account the dynamic engine behavior.
  • the downshift threshold and / or the deceleration threshold of the speed parameter for a gear ratio of the transmission is a transmission-side transmission speed.
  • an engine speed can be used.
  • the deceleration limit is a minimum achievable speed of a gear.
  • a deceleration limit that is well below the downshift limit has been found to be advantageous in that at the minimum feasible speed and gear ratio of the transmission, the torque to be applied is just equal to the feasible motor torque; So a stalling of the engine in the gear stage is barely prevented.
  • This reduction of the downshift limit value to the deceleration limit value can be accepted if the vitality reserves of the engine are sufficiently high.
  • a reduction of the turboschalt- limit to a delay limit value is made only for a third or higher gear, d. H. only for a downshift from a third to a second gear or from a fourth to a third gear or from a fifth to a fourth gear or from a sixth to a fifth gear.
  • the minimum possible engine speed is preferably in the range between 2,400 and 2,900 revolutions per minute.
  • the vitality signal is designed to indicate that a vitality reserve of the engine is either present or not present.
  • the vitality signal is a digital signal with at least two states, wherein a first state indicates that a vitality reserve of the engine is present and a second state indicates that a vitality reserve of the engine is not present.
  • the evaluation of the vitality signal, in particular on the transmission side can take place by means of a 2-bit logic.
  • the 2-bit logic comprises in particular the evaluation states: 0 0 downshift enabled (not vital); this also in case of failure of a data bus; 0 1 Delay downshift (vital); 1 0 signaling not used;
  • a vitality signal in addition to the mere indication of a positive or negative vitality signal, that a vitality signal is not available or can not or should not be used. This can also take into account conditions in manual mode or take account of error conditions that must not be neglected. It is preferred that two operating parameters influencing the vitality reserve of the internal combustion engine are signaled by the internal combustion engine, in particular by the engine on the engine side and / or by the turbo-supercharger group, to form a data bus. These can be evaluated on the transmission side generating the vitality signal. In particular, it is provided that a three-dimensional characteristic field of vitality signal, engine speed and supercharging pressure is stored in an electronic transmission control module.
  • the switch-back delay is preferably used in a range of torque increase or is limited to the range of torque increase.
  • a switch-back delay in a range of an engine speed above 2,000 rpm, in particular up to 3,100 rpm, is allowed.
  • a switch-back delay in a range of a supercharging pressure between 2 bar to 3.1 bar is permitted or limited to this range of supercharging pressure.
  • a switch-back delay is implemented by means of a parameter characteristic which is a radio frequency of an accelerator pedal position as a function of a transmission-side gearbox rotational speed or engine rotational speed.
  • a switch-back delay is tion above a lowered setback characteristic characterizing lowered parameter characteristic allowed.
  • the approval is carried out instead of above a normal downshift characteristic characteristic curve characteristic (KD), the lowered parameter characteristic (KDO) at lower speeds than the normal parameter characteristic (KD).
  • a switch-back delay thus preferably takes place only above a lowered parameter characteristic characteristic of a lowered switch-back threshold, wherein the parameter characteristic curve is a function of an accelerator pedal representation as a function of a transmission-side transmission speed or engine speed.
  • the lowered parameter characteristic curve can run above a first minimum accelerator pedal position (eg 90%) in an upper rpm range and the normal parameter characteristic curve can run above a second minimum accelerator pedal position (eg 80%). Accelerator pedal position (90%) is greater than the second minimum accelerator pedal position (80%). This ensures that even the desire of a high load requirement can be served for which the concept proves to be particularly advantageous.
  • a downshift from a higher gear to a lower gear is then not delayed -also released- if a defect is detected, especially if a busde Anlagen and / or sensor defect, especially for a boost pressure sensor and / or a speed sensor is detected.
  • a preferred development therefore provides that a switch-back delay is released, ie. H. not used.
  • a switch-back delay is released, ie. H. not used.
  • a base exhaust gas turbocharger having a base compressor for charge air and a base turbine for exhaust gas, wherein the base turbine is adapted to drive the base compressor, and the switching exhaust gas turbocharger a switching compressor for charge air and a switching turbine for exhaust gas, wherein the switching turbine is configured to drive the switching compressor, and wherein -
  • the switching exhaust gas turbocharger is designed to be operated in addition to the base exhaust gas turbocharger, wherein:
  • the exhaust gas turbocharger is switched depending on the values of at least one parameter group of at least two operating parameters, in particular activated and / or deactivated.
  • switching in the present case comprises “activate” and - for reverse control direction - also "disable”.
  • the steps are provided: operating the base exhaust gas turbocharger with changing rotational speeds (nATL1);
  • Detecting a limit value of a first parameter characteristic in particular a limit value speed (GW-nATL1) of the base exhaust-gas turbocharger and / or a limit-speed (GW-nMOT) of the engine;
  • the base exhaust gas turbocharger and / or switching exhaust gas turbocharger is switched depending on the signaled operating mode of the transmission wherein the first and / or second parameter characteristic is dependent on an operating mode of the transmission, in particular z. B. of a gear or a Hochschaltsperre od. Like.
  • the development is based on the consideration that hitherto the switching operation of the turbocharger, in particular during idling operation and / or during load operation (that is, under air compression) of the switching charger without sufficient consideration z.
  • B a selected gear ratio or a translation limit.
  • the development has recognized in particular on the one hand, that in the lower gear different performance requirements on the engine occur than in higher gear ratios. On the other hand, the further development has recognized that this can lead to a conflict of objectives with regard to the removal of the loader switch.
  • the concept of the development proposes in an improving manner that the operation of the base exhaust gas turbocharger and / or switching exhaust gas turbocharger of the exhaust gas turbocharger takes place depending on the values of at least one parameter group of at least two operating parameters, in particular activated and / or deactivated.
  • the two operating parameters preferably comprise at least one rotational speed (nATL1) of the base exhaust gas turbocharger and a rotational speed (nMOT) of the engine.
  • the operation of the switching exhaust-gas turbocharger be activated in idling as a function of the values of a first parameter group of operating parameters, which consists of the operating parameters: a rotational speed (nATL1) of the basic exhaust-gas turbocharger, a rotational speed ( nMOT) of the motor and a load-dissipating operating parameter of the motor.
  • a rotational speed (nATL1) of the basic exhaust-gas turbocharger a rotational speed (nMOT) of the motor and a load-dissipating operating parameter of the motor.
  • this ensures that the idling operation of the shift exhaust-gas turbocharger is already effected only at a time at which the rotational speed of the base exhaust-gas turbocharger and / or the rotational Number of the engine is sufficiently high and also the engine has a sufficient load reserve to enable the idling operation of the switching exhaust gas turbocharger in an improved manner.
  • a significant power loss and / or torque weakness of the exhaust gas turbocharger group is reduced or completely avoided in the switching process.
  • the load-determining operating parameter of the engine is an injection quantity.
  • the injection quantity permits a particularly realistic determination of the load of the engine, since basically all control efforts result in the control of the injection quantity -in addition to injection time and rail pressure.
  • a desired or actual value of the injection quantity can be used as the load-determining operating parameter.
  • the operation of the shift exhaust gas turbocharger is activated under air compression as a function of the values of a second parameter group of operating parameters, which consists of the operating parameters: a speed (nATL2) of the shift exhaust gas turbocharger Speed (nATL1) of the base turbocharger and a speed (nMOT) of the engine.
  • a second parameter group of operating parameters which consists of the operating parameters: a speed (nATL2) of the shift exhaust gas turbocharger Speed (nATL1) of the base turbocharger and a speed (nMOT) of the engine.
  • the second parameter group of operating parameters consists of the operating parameters: ratio (Q) of a rotational speed (nATL2) of the shift exhaust gas turbocharger to a rotational speed (nATL1) of the basic exhaust gas turbocharger Speed (nATL1) of the turbocharger and a speed (nMOT) of the engine.
  • the ratio of the speeds of the switching exhaust gas turbocharger and the base exhaust gas turbocharger as operating parameters directly into the switching of the switching Exhaust gas turbocharger influencing second parameter group is received, is immediately taken into account that the air-compressing activation of the switching exhaust gas turbocharger takes place only at a sufficiently large ratio of the speed of the exhaust gas turbocharger to the speed of the base exhaust gas turbocharger.
  • the dependence of the speeds on each other is thus directly implemented by the ratio of them as operating parameters for the control.
  • the ratio itself is polled cyclically for the control method and stored in a memory, for example in percentages.
  • the ratio can be multiplied by also queried values of the speed of the base exhaust gas turbocharger and the result of the multiplication can be used to determine the triggering of the second Zuschaltignals.
  • an air-compressing load operation of the shift exhaust gas turbocharger can be switched on virtually without significant torque weakness and / or power slump; Nevertheless, the connection process can be comparatively reliably and with still little computational effort and efficiently adjust.
  • the first and second partial variants of the development can be used independently of one another and preferably in combination with one another to realize an improved control of a register charge, in particular an improved shift behavior of the shift exhaust gas turbocharger.
  • the exhaust gas switching device is formed as an exhaust valve, which can be actuated by the first Zuschaltsignal and / or the charge air switching device is formed as a charge air valve, which can be actuated by the second Zuschaltsignal.
  • valves or the like actuators can be used as a switching device;
  • flaps have proven to be comparatively easy to maintain and easy to control.
  • at least the base turbine and / or the switching turbine is a turbine with variable turbine geometry.
  • a turbine with variable turbine geometry is designed - suitable in particular for low exhaust flows - to counteract the flow of a denser cross section and higher flow resistance (closed geometry) and designed - suitable especially for high exhaust gas flows - the flow a more open cross section and lower To provide flow resistance (open geometry); This can be achieved, for example, by adjusting the turbine blades against the flow.
  • Fig. 1 a schematic representation of an internal combustion engine with a
  • an electronic control device for Control of the internal combustion engine comprising a module for electronic supercharger control and a module of an electronic transmission control, which is associated with a transmission with present six gear stages; 2 shows various characteristics of an accelerator pedal position as a function of a gearbox-side rotational speed;
  • FIG. 3 shows a three-dimensional characteristic field for representing a vitality signal indicative of the vitality reserve of the engine as a function of two operating parameters influencing the vitality reserve of the internal combustion engine, namely the engine rotational speed (nMOT) and a supercharging pressure, here a charge air pressure (pLL),
  • nMOT engine rotational speed
  • pLL charge air pressure
  • FIG. 1 shows schematically an internal combustion engine 1000 with an exhaust gas turbocharger group 100, an engine 200 and with a charge management system 300 and a transmission 500 designed for guiding exhaust gas AG and charge air LL. Furthermore, FIG. 1 shows schematically the availability of a signaling on a data bus 430 CAN. Connected to the data bus 430 is an engine control unit 400 as well as an electronic loader control module (ELS) 410 and an electronic transmission control module (EGS) 420. On the data bus 430 are thus data concerning the supercharger operating state, and the transmission operating state.
  • ELS electronic loader control module
  • ETS electronic transmission control module
  • the engine 200 is formed with an engine block 210 and a V arrangement of ten cylinders, namely the cylinders A1 to A5 on an A-side A and cylinders B1 to B5 on a B-side B of the engine block 210.
  • Turbocharger group 100 and the charge management system 300 the charge air LL can be supplied to the cylinders via the charge air manifold 220A, 220B connected to the engine block 210.
  • charge air LL in a charge air guide 310 is fed to the charge air manifolds 220A, 220B via branch lines not shown in detail.
  • the charge air LL is compressed together with injected fuel of a certain injection quantity qV at each compression phase of the crankshaft in the cylinders and serves to burn the fuel.
  • the combustion products are discharged as exhaust gas AG via exhaust manifold 230A, 230B back into the charging system 300.
  • the exhaust gas AG is received by the exhaust manifolds 230A, 230B in an exhaust passage 320 and discharged via the exhaust turbocharger group 100 to the environment.
  • the torque generated by the engine 200 is passed on the power side via the crankshaft to the transmission 500, which has six gear stages for implementation on the other drive train (transmission, final drive, drive shafts).
  • a vehicle controller 400 and a data bus 430 in the form of a bus system (CAN) are provided.
  • An electronic transmission control module 420 and an electronic charge control module 410 are connected to the vehicle control 400 via the data bus 430.
  • the exhaust turbocharger group 100 is formed as a register charge with a first exhaust gas turbocharger in the form of a base exhaust gas turbocharger 110 and a second exhaust gas turbocharger in the form of a switching exhaust gas turbocharger 120.
  • the base exhaust gas turbocharger 110 has a base compressor 11 1 for charge air LL and a base turbine 112 with variable turbine geometry VTG1 for exhaust gas AG.
  • the shift exhaust gas turbocharger 120 has a shift compressor 121 and a variable turbine geometry turbine VTG2 for exhaust gas AG.
  • the shift exhaust gas turbocharger 120 can be connected via a switching device 130 in addition to the, basically permanently operated, base exhaust gas turbocharger 110.
  • the switching device 130 has a charge air switching device 131 provided with a first regulator R1 in a switching partial line 312 of the charge air guide 310, which branches off from a base charge air guide 31 1.
  • one of the switching turbine 122 associated exhaust switching device 132 is provided with a second controller R2 in a Abgasschaltteiltechnisch 322, which branches off from a Abgasbasistechnisch 321.
  • the first and second regulators R1, R2 as well as variable turbine geometry adjusting elements VTG1, VTG2 are connected via corresponding control lines to the vehicle controller 400 via the electronic supercharger control module 410 of the electronic supercharger controller ELS.
  • corresponding control lines 411, 412 of the data bus 430 eg CAN bus or ADEC
  • ADEC variable turbine geometry positioner elements
  • charge air LL is supplied via a base charge air guide 311, to a base compressor 111, which is driven via a base turbine 112 driven by exhaust gas AG in the base exhaust gas guide 321.
  • the compressed charge air LL is cooled in a heat exchanger 330 and further in the charge air guide 310 -as previously explained- the charge air manifolds 220A, 220B and the cylinders A1 to A5 and B1 supplied to B5.
  • the Base exhaust gas turbocharger 110 is operated load-dependent with changing speeds nATL1.
  • the switching exhaust gas turbocharger 120 is initially operated in idling operation under the guidance of exhaust gas AG via the switching turbine 122 without guidance of charge air LL via the shift compressor 121, as soon as it is detected that a limit value of a first parameter characteristic is reached; d. H. in the acceleration process with increasing speed nATL2 when overcoming the inertia and without additional load, since initially no charge air LL is compressed via the shift compressor 121.
  • the exhaust gas switching device 132 assigned to the switching turbine 122 opens.
  • the switching exhaust gas turbocharger 120 can thus be accelerated relatively quickly without compressor work, and nevertheless exhaust gas AG can be effectively blown off, if required.
  • the charge air switching device 131 associated with the shift compressor 121 is also opened, and the operation of the shift exhaust gas turbocharger 120 is carried out under air compression, ie. H. as load operation, activated as soon as it is detected that a limit value of a second parameter characteristic has been reached.
  • FIG. 2 shows, by way of example and symbolically, different characteristics of an accelerator pedal position FP as a function of a transmission-side rotational speed, which illustrate an upshift HS, a downshift RS and a delayed downshift RS0.
  • a first characteristic curve FP-HS which represents an upshifting operation, provides that the accelerator-off speed increases above a kickdown point in the range KD-HS with a greater gradient and then further increases for the further increase of the accelerator pedal position.
  • FP-RS which describes the accelerator pedal position in a downshift.
  • the downshifting process takes place at lower gearbox-side rotational speeds
  • the downshift kickdown region KD-RS is arranged at accelerator pedal positions higher than during the upshifting operation.
  • the upshift characteristic FP-HS and the downshift characteristic FP-RS are comparatively close to each other, so that pendulum switching operations can occur in particular in a driving operation at high load, such as in a terrain area with a variable high load requirement.
  • a transmission-side rotational speed fluctuates in the kickdown regions KD-HS and KD-RS; In any case, a tendency to shuttle switching operations in these and other situations with comparatively close lying characteristics can not be safely excluded.
  • an automatic transmission could constantly switch between a lower gear and a higher gear back and forth, so perform pedal switching operations. This not only leads to an unfavorable driving behavior but represents a serious limitation when driving under high load, which if necessary. Can lead to the fact that the load request can not be guaranteed in the result.
  • the concept of the invention realized on the basis of FIG. 3 within the scope of a preferred embodiment makes it possible, by means of a vitality signal indicative of the vitality reserve of the internal combustion engine 1000, that with sufficient vitality reserve of the same, the switch-back characteristic KD-RS to lower deceleration-side speeds to a deceleration characteristic KD-.
  • RS0 is lowered, which is shown in dashed lines in Fig. 2.
  • the rotational speed difference between an upshift HS and a downshift RS0 increases by a sufficient amount, so that pendulum circuits, in particular in a critical kickdown area KD, are practically excluded.
  • a downshift limit value of a speed parameter namely, a speed of a transmission side nAB is maintained for a certain gear ratio depending on the vitality signal -d. H. executed in accordance with the switch-back characteristic KD-RS or lowered to a delay limit value -d. H. executed according to the lowered characteristic KD-RS0.
  • the downshift limit value on the lowered characteristic KD-RSO is below the downshift limit value of the normal downshift characteristic KD-RS with regard to the transmission-side speed nAB.
  • the determination of a vitality signal takes place as a function of two operating parameters influencing the vitality reserve of the internal combustion engine, namely in the present case an engine speed nMOT and a charge air pressure pLL.
  • a retard delay is allowed only for an engine speed range between 2,000 rpm and 3,100 rpm; i.e. a speed range with a sufficient torque increase.
  • a switch-back delay is provided only in a range of a supercharging pressure between 2 bar to 3.1 bar.
  • the lower limit values are shown symbolically in FIG. 3.
  • a limit value characteristic GWKL is also drawn in which, taking motor speed nMOT and charge air values pLL into account, separates a half level of sufficiently good vitality values from a half level of insufficient vitality values. In the latter case, a digital vitality signal is set to 0. In the former case, d. H. above the limit line GWKL the vitality signal can be set to 1.
  • a vitality signal for indexing a sufficient vitality reserve of the engine is set to a logical "1" only in the area hatched in FIG. If the gear stage six, five, four or three is additionally signaled in such a case, a switch-back delay can be implemented by means of the lowered characteristic KD-RS0 of FIG. A shown in Fig.
  • 3 three-dimensional characteristic field for example, between engine speeds of 2,000 revolutions per minute and 3,100 revolutions per minute with nodes in 100ter steps are performed and executed in a charge air pressure range between 2 bar and 3.1 bar with support points in 0.1 bar increments , A vitality signal displayed on the Z axis is executed with a digital value of 0 or 1 for all nodes. Overall, this results in a 12 x 12 x 2 matrix as a three-dimensional characteristic field for representing a vitality signal as a function of the engine speed and the charge air pressure.
  • the normal characteristic curve KD-RS and KD-HS must be assumed.
  • the vitality signal is transmitted on a CAN data bus and includes, with further enhancement, a 2-bit value, as follows:
  • a 1-bit signal can be provided which indicates whether vital data is available for an internal combustion engine 1000 or whether vital data is not available (present 0, not available 1).
  • motor motor data given on the motor side to the CAN data bus
  • pLL vital data
  • a transmission-ready evaluation according to FIG. 3 provides that a vitality signal is signaled to 1;
  • a switch-back delay is provided so that only at an engine speed nMOT of 2.555 U / min is switched from a higher gear to a lower gear with respect to the gears six, five and four.
  • A, 220B charge air manifold
  • nATL1, nTAL2 speeds

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine 1000 mit einem Motor, einer Abgas-Turboaufladegruppe, die einen Basis-Abgasturbolader und einen Schalt-Abgasturbolader für den Motor aufweist, wobei eine Gangstufe des Getriebes abhängig von einem Grenzwert eines Drehzahlparameters geschaltet wird. Erfindungsgemäß wird ein die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine indizierendes Vitalitätssignal signalisiert und ein Rückschalt-Grenzwert eines Drehzahlparameters für eine Gangstufe wird, abhängig von dem Vitalitätssignal, beibehalten oder auf einen Verzögerungs-Grenzwert gesenkt, der unter dem Rückschalt-Grenzwert liegt.

Description

Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Motor und einer Abgas- Turboaufladegruppe und mit einem Getriebe, Steuereinrichtung und Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Motor, einer Abgas-Turboauflädegruppe, die einen Basis-Abgasturbolader und einen Schalt-Abgasturbolader für den Motor aufweist, und mit einem Getriebe mit einer Anzahl von Gangstufen, insbesondere zur gesteuerten Schaltung des Getriebes und/oder zum gesteuerten Betrieb des Motors und/oder einer gesteuerten Schaltung der Registeraufladung der Brennkraftmaschine. Insbesondere weist der Basis-Abgasturbolader einen Basis-Verdichter für Ladeluft und eine Basis-Turbine für Abgas auf, wobei die Basis- Turbine ausgebildet ist, den Basis- Verdichter anzutreiben. Insbesondere weist der Schalt-Abgasturbolader einen Schalt-Verdichter für Ladeiuft und eine Schalt-Turbine für Abgas auf, wobei die Schalt-Turbine ausgebildet ist, den Schalt-Verdichter anzutreiben. Die Erfindung betrifft auch eine Steuereinrichtung und eine Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft auch eine Steuereinrichtung und eine Brennkraftmaschine.
Bei Verbrennungsmotoren wird im Idealfall eine möglichst gleichförmige und hohe Drehmomentkennlinie ausgehend von der Leerlaufdrehzahl bis hin zu hohen Drehzahlen angestrebt. Ein Mittel zur Erhöhung des Drehmoments, insbesondere im Drehzahlbereich unterhalb einer Nenndrehzahl, besteht darin, mit Abgasturboladern oder mechanischen Ladern mehr Luft in den Brennraum zu fördern. Diese Systeme weisen allerdings im niedrigen Drehzahlbereich, z. B. im Bereich von etwa 1500 min" bis 2000 min'1, eine ausgeprägte Drehmomentschwäche auf. Hinzu kommen im transienten Fahrbetrieb Einschränkungen bei der Dynamik des Motors, da bei Beschleunigungsvorgängen zunächst der Rotor des Turboladers beschleunigt werden muss, um einen dem Sollwert entsprechenden Luftmassenstrom bereitzustellen. Die Drehmomentschwäche kann insbesondere beim Schalten eines Schaltturboladers auch nach dem eingangs genannten Verfahren noch spürbar sein.
Zur Steuerung einer Registeraufladung einer Brennkraftmaschine sind aus dem Stand der Technik verschiedenste Verfahren bekannt.
DE 103 08 075 B4 offenbart ein Verfahren zur Steuerung von Abgasturboladern einer Brennkraftmaschine gemäß der eingangs genannten Art, die versehen ist mit einem ersten permanent betriebenen Abgasturbolader und einem zweiten schaltbaren Abgasturbolader und mit einer Umgehungsleitung zum Vorbeiführen des Abgasstroms am ersten Abgasturbolader. Ein erstes und ein zweites Wastegate sind zur Steuerung eines Abgasstroms vorgesehen, wobei das erste Wastegate aktiviert wird, wenn die Drehzahl des ersten Abgasturboladers einen Grenzwert überschreitet. Danach wird geprüft, ob eine Betriebsgröße der Brennkraftmaschine -beispielsweise der Ladeluftdruck oder der Abgasvolumenstrom- einen Grenzwert übersteigt. Ist dies der Fall, wird das zweite Wastegate aktiviert. Hierdurch wird der zweite Abgasturbolader in einen Leerlaufbetrieb versetzt. Anschließend wird geprüft, ob die Drehzahl des zweiten Abgasturboladers einen Grenzwert übersteigt. Ist dies der Fall wird der zweite Abgasturbolader vollständig aktiviert. Danach werden beide Wastegates geschlossen.
Dieses Verfahren zur Steuerung einer Registeraufladung stellt bereits einen guten Ansatz zur Verbesserung eines Ansprechverhaltens einer Registeraufladung für eine Brennkraftmaschine dar, insbesondere für einen transienten Fahrbetrieb und bei niedrigen Motordrehzahlen. Dennoch muss auch hier bei Beschleunigungsvorgängen zunächst der Rotor des Schalt-Abgasturboladers beschleunigt werden, um einen für die weitere Aufladung der Brenn kraftmaschine geeigneten Ladeluftmassenstrom bereitzustellen. Das aus dem Stand der Technik bekannte Prinzip einer Schwellwertregelung, -d. h. zunächst eine Schalteinrichtung für Abgas zu öffnen und anschließend für Ladeluft zu öffnen, wenn der Schalt-Abgasturbolader eine fest oder variabel vorgegebene Drehzahl erreicht hat-- ist jedoch lediglich ein Kompromiss, der eine Berücksichtigung von Betriebszuständen anderer Komponenten der Brennkraftmaschine -insbesondere des Motors und der Abgas-Turboaufladegruppe- auskommen muss. Beispielsweise kann bei einer Bergab- fahrt und sehr hoher Motordrehzahl die Situation entstehen, dass trotz vergleichsweise geringem Motormoment dennoch eine Aktivierung des Schalt-Abgasturboladers erfolgt. Selbst wenn der Betrieb des Schalt-Abgasturboladers unter Luftverdichtung erst oberhalb einer vorgegebenen Drehzahl erfolgte, so müsste in dieser Situation dennoch mit einem Leistungseinbruch, d. h. einem Abfall der Drehzahl jedenfalls des Schalt- Abgasturboladers und einem Abfall des Ladedrucks gerechnet werden.
Bereits bei Leeriaufdrehzahl erreicht das Drehmoment von Dieselmotoren mit 50 % des Maximalwertes verhältnismäßig große Drehmomente. In einigen Straßenfahrzeugen wird die Drehmomentkurve durch eine Steuerelektronik, die in kritischen Betriebsfällen die eingespritzte Treibstoffmenge und damit das Drehmoment zurücknimmt, begrenzt, um den Antriebsstrang (Getriebe, Achsantrieb, Antriebswellen) vor Überlastung zu schützen bzw. um aus Kostengründen mit der vorhandenen Auslegung des Antriebsstranges eine größere Anzahl von Gleichteilen mit ähnlichen Fahrzeugmodellen zu behalten. Die Steuerelektronik der Motorsteuerung ist mit weiteren Steuerungen vernetzt. Für den Antrieb des Fahrzeugs sind vor allem die Steuerungen von automatisierten Getrieben oder Automatikgetrieben, die Bremsanlage, die Fahrstabilitätskontrolle aber auch der Klimaanlage relevant. Die Schnittstellen für die antriebsstrangbezogene Kommunikation sind im Diesel-Motorsteuergerät in der Drehmomentstruktur integriert. Innerhalb der Drehmomentstruktur wird aus allen Drehmomentanforderungen und den aktiven Begrenzungen das erforderliche Motormoment berechnet. Am Ausgang der Drehmomentstruktur wird das einzustellende Motormoment des Dieselmotors in eine bzw. mehrere Einspritzmengen und den jeweils zugehörigen Einspritzbeginnen umgerechnet.
US 5 351 486 A1 offenbart eine Steuerung, die in der Lage ist die Anlaufzeit für einen Schalt-Abgasturbolader zu verkürzen, wenn die instantane Motorgeschwindigkeit gering ist, so dass die Drehmomentschwäche beim Umschalten von einem Einlader- auf einen Zweiladerbetrieb verringert ist. Während hoher Beschleunigungen bei hohen Motorgeschwindigkeiten öffnet ein Abgasschaltventil auf einmal. Zudem wird die Referenz der Motorgeschwindigkeit und der Ladeluftmasse zum Schalten des Schalt-Abgasturboladers variiert entsprechend einer Gangstufen-Schaltstellung des Getriebes, sodass ein verbes- serter Zweiladerbetrieb erreicht wird.
Es ist wünschenswert, ein verbessertes Schaltverhalten der Abgas-Turboaufladegruppe und/oder Getriebes zu erreichen. Insbesondere ist es wünschenswert, ein noch weiter verbessertes Verfahren zur Steuerung eines Getriebes einer Brennkraftmaschine mit einem Motor und einer Abgas-Turboaufiadegruppe und einem Getriebe zur Verfügung zu stellen.
Insbesondere ist es wünschenswert, ein noch weiter verbessertes Verfahren zur Steuerung einer Registeraufladung einer Brennkraftmaschine mit einem Motor und einer Ab- gas-Turboaufladegruppe zur Verfügung zu stellen. Insbesondere soll beim Leerlaufbetrieb und/oder beim Lastbetrieb (d. h. unter Luftverdichtung) ein verbessertes Schaltverhalten des Schalt-Abgasturboladers erreicht werden.
Insgesamt besteht eine Problematik bei hochaufgeladenen Motoren, die insbesondere mit einem Registeraufladungssystem aufgeladen werden , wenn Schaltvorgänge vorge- nommen werden müssen. Diese beeinflussen nicht nur das Fahrverhalten ggf. nachteilig sondern können auch zu einer Drehmomentschwäche der eingangs erläuterten Art führen. Ergebnis ist ein vergleichsweise schlechtes Motoranschlussverhalten bei Laderund/oder Getriebeschaltvorgängen.
DE 199 285 150 A1 offenbart ein Steuersystem für das Rückschalten eines Automatikge- triebes in einem Kraftfahrzeug während einer Ausrollphase, wobei eine elektronische Getriebesteuerung aus einer gemessenen Getriebeabtriebsdrehzahl deren Drehzahlgradient bestimmt. Anschließend werden die Schaltabläufe derart realisiert, dass ein für eine Wiederbeschleunigung des Fahrzeugs aus verlangsamter Fahrt oder aus dem Stillstand ein geeigneter Gang vorliegt. DE 44 197 53 A1 sieht eine Steuereinrichtung vor, welche das Vermögen hat, den Betrieb derart zu steuern, dass der Gangschaltbetrieb für die Pedalbetätigung durch den Fahrer für die Beschleunigung und Verzögerung geeignet ist. Die Pedalbetätigung wird bei der Beschleunigung unter Verzögerung überwacht, um eine vorbestimmte Verschiebung pro Zeiteinheit des Fahrpedals derart zu kompensieren, dass sich unnatürlich Pedalbetätigung durch den Fahrer vermeiden lassen .
DE 43 252 96 A1 offenbart ein Steuersystem zum Schalten eines automatischen Getriebes unter Anwendung von Fuzzy-Logik-Methoden. Diese werden in einem geschlossenem Regelkreis ausgebaut, in dem die fiktive Größe "Leistungswunsch" und die Größe "Fahrweise" in eine physikalische Größe umgewandelt sind. DE 41 205 66 A1 offenbart ein Verfahren zur Steuerung eines elektrohydraulischen betätigten Getriebes eines mit einer Brennkraftmaschine ausgerüsteten Fahrzeugs mit einer Verhinderung von Hochschaltungen bzw. einer Verkleinerung der Übersetzung.
De 41 206 03 A1 sieht eine Hochschaltverhinderung bei schneller Zurücknahme des Fahrpedals im Schubbetrieb vor. Die Hochschaltverhinderung wird aufgehoben; sofern nach Ablauf eines Zeitraums nach erkennen von Zugbetrieb eine Kurve durchfahren wird. Bei Beendigung der Hochschaltverhinderung erfolgt eine stufenweise Anpassung der Gangstufe an die Vorgabe vom Schaltkennfeld.
Keiner der vorgenannten Getrieberegelungen sieht eine Kommunikation der Einzelkom- ponenten einer Brennkraftmaschine untereinander vor, insbesondere ist zu erkennen, dass keine ausreichende Kommunikation zwischen dem Motor, dem Getriebe und/oder einer Turboaufladegruppe vorgesehen ist. Insbesondere finden Getriebeschaltvorgänge ohne Berücksichtigung von Motorkennwerten statt. Die Folge ist, dass beim Fahren -- insbesondere bei hoch aufgeladenen Motoren- unter hoher Last häufige Schaltvorgänge auftreten, die auch als Pendelschaltungen aufkommen können. Gerade bei schweren Nutzfahrzeugen und Militärfahrzeugen bei denen hubraumschwache Motoren und Automatikgetriebe zum Einsatz kommen, stellt dies ein erhebliches Problem dar, da die Lastanforderung aufgrund von Pendelschaltungen ggf. nicht verlässlich erfüllt werden können.
Wünschenswert ist es den Schaltbetrieb des Getriebes und/oder der Turboaufladegruppe durch ein besseres Kommunikaflonsverhalten mit dem Motor der Brennkraftmaschine zu verbessern.
An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, ein verbessertes Verfahren und eine Vorrichtung anzugeben, mittels der eine verbesserte Steuerung eines Getriebes und/oder einer Turboaufladegruppe einer Brennkraftmaschine mit einem Motor und einer Abgas-Turboaufladegruppe und einem Getriebe möglich ist, insbesondere eine Verbesserung des Schaltverhaltens Getriebes und/oder der Turboaufladegruppe.
Betreffend das Verfahren wird die Aufgabe durch die Erfindung mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, bei dem erfindungsgemäß auch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen sind. Betreffend die Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Erfindung mit einer Steuereinrichtung des Anspruchs 20 gelöst.
Betreffend die Vorrichtung wird die Aufgabe durch die Erfindung auch mit einer Brennkraftmaschine des Anspruchs 21 gelöst. Bei einem Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine mit einem Motor, einer Abgas-Turboaufladegruppe, die einen Basis-Abgasturbolader und einen Schalt- Abgasturbolader für den Motor aufweist, wobei
der Schalt-Abgasturbolader ausgebildet ist, zusätzlich zum Basis-Abgasturbolader betrieben zu werden, und mit einem Getriebe mit einer Anzahl von Gangstufen, ist vorgesehen, dass eine Gangstufe des Getriebes abhängig von einem Grenzwert eines Drehzahlparameters geschaltet wird. Die Erfindung geht von der Überlegung aus, dass das Problem von Pendelschaltungen bei einem Getriebe wie auch das ggf. schlechte Motoranschlussverhalten bei Getriebeschaltvorgängen im hohen Lastbetrieb bei hochaufgeladenen und hubraumschwachen Motoren unter anderem dadurch entsteht, dass eine Getriebehoch- schalt-Kennlinie --also eine Kennlinie zur Steuerung des Übergangs von einer niedrigen Gangstufe auf eine höhere Gangstufe- und eine Getrieberückschalt-Kennlinie -also eine Kennlinie zum Übergehen von einer höheren Gangstufe zu einer niedrigeren Gangstufe- vergleichsweise eng beieinanderliegen. Solche Kennlinien sind regelmäßig im Getriebesteuergerät abgelegt und legen das Schalten einer Gangstufe des Getriebes abhängig von einem Grenzwert eines Drehzahlparameters, insbesondere einer Motor- und/oder einer Getriebe-Drehzahl fest. Ein Motorsteuergerät hat zwar grundsätzlich Zugriff auf das Getriebesteuergerät; eine Kommunikation zwischen dem Getriebesteuergerät und dem Motorsteuergerät ist jedoch noch verbesserbar, um ein verbessertes Motoranschlussverhalten, insbesondere beim Schalten des Getriebes und/oder beim Laderschalten, zu ermöglichen.
Die Erfindung hat erkannt, dass es vorteilhaft ist, wenn ein die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine indizierendes Vitalitätssignal signalisiert wird, insbesondere motorseifig signalisiert wird. Die Erfindung sieht vor, dass ein Rückschalt-Grenzwert eines Drehzahlparameters für eine Gangstufe -abhängig von dem Vitalitätssignal- beibehalten oder auf einen Verzögerungs-Grenzwert gesenkt wird, der unter dem Rückschalt- Grenzwert liegt. Eine Beeinflussung des Rückschalt-Grenzwertes der vorgenannten Art wird vorteilhaft getriebeseitig vorgenommen. Das Konzept der Erfindung sieht somit eine vergleichsweise enge Verknüpfung einer Motorsteuerung mit einer Getriebesteuerung vor. Insbesondere wird eine Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine der Getriebesteuerung bekannt gemacht, z. B. über einen Datenbus, und in der Kennlinie zum Schaltverhalten berücksichtigt. Die dem Vitalitätssignal zugrunde liegende Vitalitätsreserve wird insbesondere am Motor und/oder an der Turboaufladegruppe bestimmt bzw. entsprechende Betriebsparameter können motorseifig und/oder seitens der Turboaufladegruppe, z. B. über einen Datenbaus, zur Verfügung gestellt werden.
In einem Automaflkgetriebebetrieb ist es regelmäßig erforderlich, einen Rückschaltvor- gang grundsätzlich frühzeitig vorzunehmen; wenn beispielsweise bei einer Bergauffahrt oder sonstigen geschwindigkeitssenkenden Lastanforderungen noch ausreichendes Drehmoment zur Verfügung stehen soll. Die Erfindung hat dennoch erkannt, dass diese Maßnahme entbehrlich sein kann, z. B. für den Fall, dass die Brennkraftmaschine noch ausreichend Vitalitätsreserve aufweist, insbesondere der Motor und/oder die Turboaufla- degruppe die Vitalitätsreserve beeinflussende Betriebsparameter aufweisen, die ausreichend hoch sind. Das Konzept der Erfindung ermöglicht, dass für den Fall, dass die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine angezeigt wird, insbesondere wenn ein Betriebsparameter des Motors und/oder der Turboaufladegruppe oberhalb eines eine ausreichende Vitalitätsreserve anzeigenden Vitalitätsgrenzwert liegt, eine Rückschaltung von einer vorliegenden Gangstufe in eine niedrigere Gangstufe verzögert werden kann. Insbesondere kann eine Verzögerung dadurch erreicht werden, dass beispielsweise ein Schalten erst bei einer niedrigeren Drehzahl des Motors oder einer niedrigeren getriebe- abseiflgen Drehzahl erfolgt; was folglich zu einer Verzögerung des Rückschaltvorgangs führt. Insofern ist "verzögern" nicht zwingend zeitlich zu verstehen, sondern drückt ledig- lieh das Konzept aus, die Brennkraftmaschine in einer höheren Gangstufe zu fahren solange ausreichende Vitalitätswerte vorliegen. Vereinfacht ausgedrückt wird ein brenn- kraftmaschinenseiflges Vitalitätssignal gegeben, das den Betriebszustand oder die Leistungsfähigkeit des Motors und/oder der Turboaufladegruppe wiedergibt. Dieses Vitalitätssignal kann getriebeseitig ausgewertet werden und eine Rückschaltung des kann so -im obigen Sinne- verzögert werden, wenn die Vitalwerte der Brennkraftmaschine noch ausreichend gut sind.
Diese Maßnahme hat den Vorteil, dass Vitalitätsreserven des Motors verbessert genutzt werden, was sich insbesondere bei einem Volllastbetrieb als vorteilhaft erweist. Insbesondere wird durch die erfindungsgemäße Maßnahme ein Abstand zwischen Kennlinien bei einer Brennkraftmaschine vergrößert, die das Hoctischaltvertialten einerseits und das Rücksctialtverhalten andererseits bestimmen, insbesondere am Getriebe und/oder an der Getriebesteuerung. Damit ist die Gefahr von Pendelsctialtungen weitgehend abgesenkt bzw. ganz vermieden. Insbesondere betrifft dies die Gefahr von Pendelschaltungen des Getriebes zwischen einer höheren und einer niedrigeren Gangstufe. Grundsätzlich wird aber die Neigung zu Pendelschaltungen und allgemein die Anzahl unnötiger Schaltvorgänge reduziert; vorteilhaft führt das Konzept zu einer Vergrößerung des nutzbaren Drehzahlbandes für Automatikgetriebe.-Das Konzept wirkt in besonders vorteilhafter weise bei dynamischen Fahrzuständen der Brennkraftmaschine und unterstützt diese. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
Pendelschaltungen haben auch veränderte Laderlasten zur Folge, sodass im schlimmsten Fall auch Pendelschaltungen bei einer Laderschaltung auftreten können, was die Situation des Motoranschlussverhaltens noch weiter verschlechtern kann. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist dementsprechend ein das Schaltverhalten der Abgas-Turboaufiadegruppe verbessernde Kennliniengrundlage vorgeschlagen. Insgesamt wird ein verbessertes Schaltverhalten des Getriebes und zusätzlich insbesondere der Abgas-Turboaufladegruppe erreichbar. Bevorzugt werden Getriebeschaltpunkte und/oder Laderschaltpunkte der Abgas- Turboaufladegruppe abhängig von einer Leistungsfähigkeit des Motors im jeweiligen Betriebspunkt gemacht. Dies führt zu einer Berücksichtigung des dynamischen Motorverhaltens zur Schalttätigkeit des Getriebes und/oder eines Laders der Abgas- Turboaufladegruppe. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass in einem Kennlinienfeld für eine Gangstufenschaltung zwei die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine beeinflussende Betriebsparameter ermittelt werden, wobei ein erster Betriebsparameter, ein Betriebsparameter des Motors ist und ein zweiter Betriebsparameter ein Betriebsparameter der Turboaufladegruppe ist. Bevorzugt ist ein die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine beeinflussender erster Betriebsparameter eine Motordrehzahl. Bevorzugt ist der ein die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine beeinflussender zweiter Betriebsparameter ein Aufladedruck, insbesondere ein Ladeluftdruck. Dies hat vorteilhaft zur Folge, dass wenn ein Vitalitätssignal anzeigt, dass eine Vitalitätsreserve des Motors vorliegt, eine Gangstufenschaltung des Getriebes verzögert werden kann bzw. zu niedrigeren Vitalitätswerten verschoben wer- den kann. Dies kann dann der Fall sein, wenn eine Motordrehzahl oberhalb eines Vitalitätsgrenzwerts der Motordrehzahl liegt und der Aufladedruck oberhalb eines weiteren Vitalitätsgrenzwertes des Aufladedrucks liegt.
Bevorzugt wird ein verbessertes Schaltverhalten der Turboaufladegruppe erreicht, indem der Betrieb eines Schalt-Abgasturboladers im Leerlauf in Abhängigkeit der Werte einer ersten Parametergruppe von Betriebsparametern aktiviert wird, welche besteht aus den Betriebsparameteren einer Drehzahl des Basis-Abgasturboladers, einer Drehzahl des Motors und einem weiteren lastbestimmenden Betriebsparameter des Motors. Dies ist hinsichtlich der Laderschalttätigkeit bevorzugt eine Einspritzmenge des Motors.
Es hat sich besonders bewährt für eine verzögerte Schalttätigkeit des Getriebes ein oben erwähntes dreidimensionales Kennlinienfeld aus Vitalitätssignal, Drehzahl des Motors und Ladedruck zu berücksichtigen und zusätzlich für die Schalttätigkeit des Schalt- Abgasturboladers das genannte dreidimensionale Kennlinienfeld aus einer Drehzahl des Abgasturboladers, einer Drehzahl des Motors und einer Einspritzmenge des Motors zu berücksichtigen. In beiden dreidimensionalen Kennlinienfeldern wird ein Vitalität- oder lastanzeigender Betriebsparameter der Brennkraftmaschine, insbesondere des Motors und der Turboaufladegruppe, mit berücksichtigt --in dem Getriebeschaltteil der Aufladedruck und im Laderschaltfall eine Einspritzmenge- zusätzlich zu einem Drehzahlparameter.
Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass eine Gangstufe des Getriebes signalisiert wird und ein Rückschalt-Grenzwert eines Drehzahlparameters für die signalisierte Gangstufe beibehalten oder abgesenkt wird auf einen Verzögerungs-Grenzwert, der unter dem Rückschalt-Grenzwert liegt, wobei der Rückschalt-Grenzwert und/oder der Verzögerungs-Grenzwert abhängig von der Gangstufe sind. Dadurch kann ein gangstu- fenspezifisches verzögertes Rückschaltverhalten etabliert werden. Mit„verzögertem Rückschaltverhalten" ist vorliegend die Wirkung gemeint, die mit einem Absenken eines Rückschalt-Grenzwertes auf einen Verzögerungs-Grenzwert erreicht wird. Dies kann eine zeitliche Verzögerung des Rückschaltvorganges umfassen, was jedoch nicht notwendigerweise eintreten muss. Dies hängt letztendlich von dem jeweiligen Betriebspunkt des Motors unter Berücksichtigung des dynamischen Motorverhaltens ab.
Bevorzugt ist der Rückschalt-Grenzwert und/oder der Verzögerungs-Grenzwert des Drehzahlparameters für eine Gangstufe des Getriebes eine getriebeabseitige Getriebedrehzahl. Grundsätzlich kann auch eine Motordrehzahl genutzt werden. Der Verzögerungs-Grenzwert ist insbesondere eine minimal machbare Drehzahl einer Gangstufe. Anders ausgedrückt hat sich ein Verzögerungs-Grenzwert als vorteilhaft erwiesen, der soweit unterhalb dem Rückschalt-Grenzwert liegt, dass bei der minimalen machbaren Drehzahl und der Gangstufe des Getriebes das aufzuwendende Drehmoment gerade noch dem machbaren Motordrehmoment entspricht; also ein Abwürgen des Motors in der Gangstufe gerade noch verhindert ist. Diese Absenkung des Rückschalt-Grenzwertes auf den Verzögerungs-Grenzwert kann bei ausreichend hohen Vitalitätsreserven des Motors akzeptiert werden. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass eine Senkung des Rückschalt- Grenzwertes auf ein Verzögerungs-Grenzwert nur für eine dritte oder höhere Gangstufe vorgenommen wird, d. h. nur für einen Rückschaltvorgang von einer dritten auf eine zweite Gangstufe oder von einer vierten auf eine dritte Gangstufe oder von einer fünften auf eine vierte Gangstufe oder von einer sechsten auf eine fünfte Gangstufe. Die minimal mögliche Motordrehzahl liegt bevorzugt im Bereich zwischen 2.400 und 2.900 Umdrehungen pro Minute.
Im Rahmen einer bevorzugten Weiterbildung ist das Vitalitätssignal ausgebildet, um anzuzeigen, dass eine Vitalitätsreserve des Motors entweder vorliegt oder nicht vorliegt. Bevorzugt ist das Vitalitätssignal dazu ein digitales Signal mit wenigstens zwei Zustän- den, wobei ein erster Zustand anzeigt, dass eine Vitalitätsreserve des Motors vorliegt und ein zweiter Zustand anzeigt, dass eine Vitalitätsreserve des Motors nicht vorliegt. Im Rahmen einer weiter verbessernden Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Auswertung des Vitalitätssignals, insbesondere getriebeseitig, mittels einer 2-Bit-Logik erfolgen kann.
Die 2-Bit-Logik umfasst insbesondere die Auswertezustände: 0 0 Rückschaltung freigegeben (nicht vital); dies auch bei Ausfall eines Datenbusses; 0 1 Rückschaltung verzögern (vital); 1 0 Signalisierung nicht verwendet;
1 1 Signalisierung nicht verfügbar.
Bei einer 2-Bit-Logik kann, wie z.B. vorgenannt neben der bloßen Anzeige eines positiven oder negativen Vitalitätssignals auch berücksichtigt werden, dass ein Vitalitätssignal nicht verfügbar ist oder nicht verwendet werden kann oder soll. Dies kann auch Zustände im manuellen Betrieb berücksichtigen oder Fehlerzustände berücksichtigen, die nicht vernachlässigt werden dürfen. Bevorzugt ist, dass zwei die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine beeinflussende Betriebsparameter von der Brennkraftmaschine, insbesondere vom Motor motorseitig und/oder von der Turboaufladegruppe, zu einem Datenbus signalisiert werden. Diese können getriebeseitig ausgewertet werden unter Erzeugung des Vitalitätssignals. Insbesondere ist dazu vorgesehen, dass ein dreidimensionales Kennlinienfeld aus Vitalitäts- Signal, Motordrehzahl und Aufladedruck in einem elektronischen Getriebesteuermodul hinterlegt ist.
Um drehmomentschwache Betriebsbereiche eines Motors durch eine Rückschaltverzögerung der vorgenannten Art nicht unnötig zu gefährden, hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass die Rückschaltverzögerung bevorzugt in einem Bereich einer Drehmomente- nerhöhung zur Anwendung kommt bzw. auf den Bereich einer Drehmomentenerhöhung beschränkt ist. Insbesondere kann dazu vorgesehen sein, dass eine Rückschaltverzögerung in einem Bereich einer Motordrehzahl oberhalb von 2.000 U/min, insbesondere bis zu 3.100 U/min, zugelassen wird. Insbesondere hat es sich als vorteilhaft erwiesen, dass eine Rückschaltverzögerung in einem Bereich eines Aufladedrucks zwischen 2 bar bis 3,1 bar zugelassen wird bzw. auf diesen Bereich des Aufladedrucks beschränkt ist. Damit ist vorteilhaft gewährleistet, dass die Vitalitätsprüfung grundsätzlich in einem Auflade- druckbereich stattfindet, bei dem mit vergleichsweise hoher Wahrscheinlichkeit davon auszugehen ist, dass er zu einer ausreichenden Vitalitätsreserve führt. Vorteilhaft werden dadurch ladedruckschwache Bereiche des Motors bzw. der Turboaufladegruppe von vornherein ausgeschlossen. Insgesamt wird das System zur Rückschaltverzögerung damit verlässlicher und effektiver.
Bevorzugt wird eine Rückschaltverzögerung mittels einer Parameter-Kennlinie umgesetzt, die eine Funkflon einer Fahrpedalstellung in Abhängigkeit einer getriebeabseitigen Getriebe-Drehzahl oder Motor-Drehzahl ist. Insbesondere wird eine Rückschaltverzöge- rung noch oberhalb einer eine abgesenkte Rückschaltschwelle kennzeichnenden abgesenkten Parameter-Kennlinie zugelassen. Insbesondere erfolgt die Zulassung anstatt oberhalb einer eine normale Rückschaltschwelle kennzeichnenden Parameter-Kennlinie (KD), wobei die abgesenkte Parameter-Kennlinie (KDO) bei geringeren Drehzahlen verläuft als die normale Parameter-Kennlinie (KD).
Eine Rückschaltverzögerung findet somit bevorzugt nur oberhalb einer eine abgesenkte Rückschaltschwelle kennzeichnenden abgesenkten Parameterkennlinie statt, wobei die Parameterkennlinie eine Funktion einer Fahrpedaldarstellung in Abhängigkeit einer getriebeabseitigen Getriebedrehzahl oder Motordrehzahl ist. Anders ausgedrückt kann dadurch die Rückschaltverzögerung auf gewisse obere Fahrpedalstellungen oberhalb eines gewissen Kick-Down-Punktes beschränkt werden. Beispielsweise kann die abgesenkte Parameter-Kennlinie in einem oberen Drehzahlbereich oberhalb einer ersten Mindest-Fahrpedalstellung (z. B. 90%) verlaufen und die normale Parameter-Kennlinie oberhalb einer zweiten Mindest-Fahrpedalstellung (z.B. 80%) verlaufen, wobei die erste Mindest-Fahrpedalstellung (90%) grösser als die zweite Mindest-Fahrpedalstellung (80%) ist. Dadurch ist sichergestellt, dass auch der Wunsch einer hohen Lastanforderung bedient werden kann für das sich das Konzept als besonders vorteilhaft erweist.
Vorteilhaft wird eine Rückschaltung von einer höheren Gangstufe in eine niedrigere Gangstufe dann nicht verzögert -also freigegeben-, wenn ein Defekt festgestellt wird, insbesondere wenn ein Datenbusdefekt und/oder Sensordefekt, insbesondere für einen Ladedrucksensor und/oder einen Drehzahlsensor, festgestellt wird. Im Falle eines Datenbusdefektes und/oder Sensordefektes oder sonstigen Defektes sieht eine bevorzugte Weiterbildung somit vor, dass eine Rückschaltverzögerung frei gegeben wird, d. h. nicht zur Anwendung kommt. Dadurch werden gelegentlich auftretenden Systemfehler nicht durchgriff haben auf das Fahrverhalten, sodass das Konzept der Weiterbildung sich nicht nachteilig auf das Verfahren insbesondere im Hoch lastbetrieb auswirken kann.
Insbesondere ist vorgesehen, dass ein Basis-Abgasturbolader einen Basis- Verdichter für Ladeluft und eine Basis-Turbine für Abgas aufweist, wobei die Basis-Turbine ausgebildet ist, den Basis- Verdichter anzutreiben, und der Schalt-Abgasturbolader einen Schalt- Verdichter für Ladeluft und eine Schalt-Turbine für Abgas aufweist, wobei die Schalt-Turbine ausgebildet ist, den Schalt-Verdichter anzutreiben, und wobei - der Schalt-Abgasturbolader ausgebildet ist, zusätzlich zum Basis-Abgasturbolader betrieben zu werden, wobei:
- der Betrieb des Basis-Abgasturboladers und/oder Schalt-Abgasturboladers, insbesondere des Schalt-Abgasturboladers, der Abgas-Turboaufiadegruppe in Abhängigkeit der Werte wenigstens einer Parametergruppe von wenigstens zwei Betriebsparametern geschaltet wird, insbesondere aktiviert und/oder deaktiviert wird.
Der Begriff "Schalten" umfasst vorliegend "aktivieren" und --für umgekehrte Regelrichtung-- auch "deaktivieren".
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung sind die Schritte vorgesehen: - Betreiben des Basis-Abgasturboladers mit sich ändernden Drehzahlen (nATL1);
- Erkennen eines Grenzwerts einer ersten Parameterkennlinie, insbesondere einer Grenzwertdrehzahl (GW-nATL1) des Basis-Abgasturboladers und/oder einer Grenzwertdrehzahl (GW-nMOT) des Motors;
- Betreiben des Schalt-Abgasturbolader im Leerlauf unter Führung von Abgas über die Schalt-Turbine ohne Führung von Ladeluft über den Schalt-Verdichter;
- Erkennen eines Grenzwerts einer zweiten Parameterkennlinie
- Betreiben des Schalt-Abgasturboladers unter Luftverdichtung unter Führung von Abgas über die Schalt-Turbine und Führung von Ladeluft über den Schalt-Verdichter. Die Schaltung zunächst in den Leerlaufbetrieb und anschließend in den Lastbetrieb der Turboauf- ladegruppe hat sich bewährt zum Senken der Drehmomentschwäche.
Die Weiterbildung geht von der Überlegung aus, dass bislang bekannte Ansätze der Schwellwertregelung -beispielsweise zur Erreichung einer maximalen Ladedrehzahl oder einer Aktivierung des Schalt-Abgasturboladers erst oberhalb einer Grenzwertdrehzahl des Schalt-Abgasturboladers-- grundsätzlich positive Effekte zur Vermeidung von Leis- tungseinbrüchen und/oder Drehmomentschwächen im Schaltvorgang vom Basis- Abgasturbolader auf den Schalt-Abgasturbolader zeigen. Gleichwohl hat die Weiterbildung erkannt, dass derartige und andere Ansätze natürlicherweise --selbst wenn diese mit Kennlinien oder Kennfeldern arbeiten- starre oder sehr einschränkende Vorgaben machen; so z. B. wenn lediglich der Betriebszustand des zuzuschaltenden Abgasturbola- ders berücksichtigt ist, um das Schaltverhalten zu regeln. Damit bleiben, wie von der Weiterbildung erkannt, aktuelle Lastzustände und Drehzahlzustände anderer Komponenten der Brennkraftmaschine, insbesondere des Motors und/oder der Abgas- Turboaufladegruppe unberücksichtigt, obwohl diese gegebenenfalls entscheidend für einen Schaltvorgang ohne Leistungseinbruch sein können.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Basis- Abgasturbolader und/oder Schalt-Abgasturbolader in Abhängigkeit des signalisierten Betriebsmodus des Getriebes geschaltet wird wobei die erste und/oder zweite Parameterkennlinie abhängig von einem Betriebsmodus des Getriebes ist, insbesondere z. B. von einer Gangstufe oder einer Hochschaltsperre od. dgl. Betriebsmodus.
Die Weiterbildung geht von der Überlegung aus, dass bislang der Schaltvorgang der Turboaufladegruppe, insbesondere beim Leerlaufbetrieb und/oder beim Lastbetrieb (d. h. unter Luftverdichtung) des Schaltladers ohne ausreichende Berücksichtigung z. B. einer gewählten Gangstufe oder einer Übersetzungsbegrenzung erfolgt. Die Weiterbildung hat insbesondere einerseits erkannt, dass in den unteren Gangstufen andere Leistungsanforderungen an den Motor auftreten als in höheren Gangstufen. Die Weiterbildung hat andererseits erkannt, dass dies zu einem Zielkonflikt bezüglich der Absflmmung des Laderschaltens führen kann.
Das Konzept der Weiterbildung schlägt in verbesserender Weise vor, dass der Betrieb des Basis-Abgasturboladers und/oder Schalt-Abgasturboladers der Abgas- Turboaufladegruppe in Abhängigkeit der Werte wenigstens einer Parametergruppe von wenigstens zwei Betriebsparametern erfolgt, insbesondere aktiviert und/oder deaktiviert wird. Die zwei Betriebsparameter umfassen bevorzugt wenigstens eine Drehzahl (nATL1) des Basis-Abgasturboladers und eine Drehzahl (nMOT) des Motors.
In einer besonders bevorzugten Weiterbildung wird vorgeschlagen, dass der Betrieb des Schalt-Abgasturboladers im Leerlauf in Abhängigkeit der Werte einer ersten Parametergruppe von Betriebsparametern aktiviert wird, welche besteht aus den Betriebsparame- tern: einer Drehzahl (nATL1) des Basis-Abgasturboladers, einer Drehzahl (nMOT) des Motors und einem lastbesflmmendem Betriebsparameter des Motors. Mit anderen Worten schlägt die Weiterbildung in einer ersten Teilvariante vor, den Leerlauf betrieb des Schalt-Abgasturboladers abhängig sowohl von der Drehzahl des Basis-Abgasturboladers als auch der Drehzahl des Motors und auch abhängig von einem lastbestimmendem Betriebsparameter des Motors zu schalten. Gemäß der ersten Teilvariante ist damit sichergestellt, dass bereits der Leerlaufbetrieb des Schalt-Abgasturboladers nur zu einem Zeitpunkt erfolgt, bei dem die Drehzahl des Basis-Abgasturboladers und/oder die Dreh- zahl des Motors ausreichend hoch ist und zudem der Motor eine ausreichende Lastreserve hat, um den Leerlaufbetrieb des Schalt-Abgasturboladers in verbesserter Weise aktivieren zu können. Ein nennenswerter Leistungseinbruch und /oder Drehmomentschwäche der Abgas-Turboaufiadegruppe ist im Schaltvorgang verringert bzw. völlig vermieden. In einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist der lastbestimmende Betriebsparameter des Motors eine Einspritzmenge. Mit Vorteil wurde erkannt, dass die Einspritzmenge eine besonders realistische Bestimmung der Last des Motors erlaubt, da grundsätzlich alle Regelungsbemühungen auf die Regelung der Einspritzmenge -neben Einspritzzeitpunkt und Raildruck- hinauslaufen. Grundsätzlich kann als lastbestimmender Betriebsparameter ein Soll- oder Ist-Wert der Einspritzmenge verwendet werden.
Zusätzlich oder alternativ ist gemäß einer zweiten Teilvariante der Weiterbildung vorgesehen, dass der Betrieb des Schalt-Abgasturboladers unter Luftverdichtung in Abhängigkeit der Werte einer zweiten Parametergruppe von Betriebsparametern aktiviert wird, welche besteht aus den Betriebsparametern: einer Drehzahl (nATL2) des Schalt- Abgasturboladers, einer Drehzahl (nATL1) des Basis-Abgasturboladers und einer Drehzahl (nMOT) des Motors. Anders ausgedrückt berücksichtigt die zweite Teilvariante des erfindungsgemäßen Konzepts zum Aktivieren eines luftverdichtenden Lastbetriebs des Schalt-Abgasturboladers sowohl die Drehzahl des Schalt-Abgasturboladers selbst als auch die Drehzahl des Basis-Abgasturboladers und die Drehzahl des Motors. Damit ist sichergestellt, dass beim Aktivieren des Lastbetriebs des Schalt-Abgasturboladers nicht nur die Drehzahl des Schalt-Abgasturboladers im Leerlauf auf eine ausreichend hohe Drehzahl gestiegen ist, sondern darüber hinaus ist berücksichtigt, dass auch die den Schaltvorgang unterstützende Drehzahl des Basis-Abgasturboladers als auch die Drehzahl des Motors ausreichend hoch ist. Durch den Schaltbetrieb in Abhängigkeit aller Betriebsparameter der zweiten Parametergruppe wird der Lastbetrieb des Schalt- Abgasturboladers ohne nennenswerten Leistungseinbruch und/oder Drehmomentschwäche möglich gemacht.
Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung der zweiten Teilvariante hat es sich bewährt, dass die zweite Parametergruppe von Betriebsparametern besteht aus den Betriebsparametern: Verhältnis (Q) einer Drehzahl (nATL2) des Schalt-Abgasturboladers zu einer Drehzahl (nATL1) des Basis-Abgasturboladers, einer Drehzahl (nATL1) des Abgasturboladers und einer Drehzahl (nMOT) des Motors. Da bei dieser Weiterbildung das Verhältnis der Drehzahlen des Schalt-Abgasturboladers und des Basis- Abgasturboladers als Betriebsparameter direkt in die das Schalten des Schalt- Abgasturboladers beeinflussende zweite Parametergruppe eingeht, ist unmittelbar berücksichtigt, dass die luftverdichtende Aktivierung des Schalt-Abgasturboladers erst bei einem ausreichend großen Verhältnis der Drehzahl des Schalt-Abgasturboladers zur Drehzahl des Basis-Abgasturboladers erfolgt. Die Abhängigkeit der Drehzahlen vonei- nander ist somit durch das Verhältnis derselben als Betriebsparameter für die Regelung unmittelbar implementiert. Vorteilhaft wird für das Regelverfahren selbst das Verhältnis zyklisch abgefragt und in einem Speicher, beispielsweise in Prozentwerten, abgelegt. Das Verhältnis kann mit ebenfalls abgefragten Werten der Drehzahl des Basis- Abgasturboladers multipliziert werden und das Ergebnis der Multiplikation kann zur Bestimmung der Auslösung des zweiten Zuschaltsignals herangezogen werden. Mit dieser Regelvorschrift lässt sich ein luftverdichtender Lastbetrieb des Schalt- Abgasturboladers praktisch ohne nennenswerte Drehmomentschwäche und/oder Leistungseinbruch zuschalten; dennoch lässt sich der Zuschaltvorgang vergleichsweise verlässlich und mit dennoch geringem Rechenaufwand und effizient einregeln. Die erste und zweite Teilvariante der Weiterbildung lassen sich allein unabhängig voneinander als auch bevorzugt in Kombination miteinander zur Realisierung einer verbesserten Steuerung einer Registeraufladung, insbesondere eines verbesserten Schaltverhaltens des Schalt-Abgasturboladers einsetzen. Im Ergebnis wird auch bei schweren Fahrzeugen mit hoch aufgeladenen Motoren und vergleichsweise geringem Hubraum eine wesentlich verbesserte Regelung für eine Registeraufladung erreicht. Das transiente dynamische Fahrverhalten selbst bei schweren Fahrzeugen, insbesondere schweren Nutzfahrzeugen oder Militärfahrzeugen, ist erheblich verbessert, da der Laderschaltzus- tand angepasst wird abhängig vom Lastzustand des Motors und zusätzlich abhängig von einer Drehzahl des Motors und/oder der Drehzahl des Basis- bzw. Schalt- Abgasturboladers. Insgesamt wird eine deutliche Verringerung eines Ladedruckeinbruchs beim Schalten des Schalt-Abgasturboladers festgestellt im Rahmen der Verwirklichung der Weiterbildung.
Es hat sich als bevorzugt erwiesen, dass die Abgasschalteinrichtung als eine Abgasklappe gebildet ist, die durch das erste Zuschaltsignal aktuierbar ist und/oder die Ladeluft- schalteinrichtung als eine Ladeluftklappe gebildet ist, die durch das zweite Zuschaltsignal aktuierbar ist. Grundsätzlich können als Schalteinrichtung auch Ventile oder dergleichen Aktuatoren zum Einsatz kommen; Klappen haben sich jedoch als vergleichsweise pflegeleicht und einfach regelbar erwiesen. lm Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist wenigstens die Basisturbine und/oder die Schaltturbine eine Turbine mit variabler Turbinengeometrie. Eine Turbine mit variabler Turbinengeometrie ist ausgebildet -geeignet insbesondere für niedrige Abgäsströme-- der Strömung einen dichteren Querschnitt und höheren Strömungswider- stand (geschlossene Geometrie) entgegen zu stellen und ausgebildet --geeignet insbesondere für hohe Abgasströme-- der Strömung einen offeneren Querschnitt und geringeren Strömungswiderstand (offene Geometrie) entgegen zu stellen; dies wird beispielsweise über Anstellen der Turbinenblätter gegen die Strömung erreichbar.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese soll die Ausführungsbeispiele nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in' der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte Offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in: Im Einzelnen zeigt die Zeichnung in:
Fig. 1 : eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem
Motor und einer Abgas-Turboaufladegruppe zur Darstellung einer Registeraufladung, bei der eine elektronische Steuereinrichtung zur Steuerung der Brennkraftmaschine vorgesehen ist, die ein Modul zur elektronischen Ladersteuerung und ein Modul einer elektronischen Getriebesteuerung aufweist, das einem Getriebe mit vorliegend sechs Gangstufen zugeordnet ist; Fig. 2: verschiedene Kennlinien einer Fahrpedalstellung in Abhängigkeit einer getriebeabseitigen Drehzahl;
Fig. 3: ein dreidimensionales Kennlinienfeld zur Darstellung eines die Vitalitätsreserve des Motors indizierendes Vitalitätssignal in Abhängigkeit von zwei die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine beeinflussen- den Betriebsparametern, nämlich der Motordrehzahl (nMOT) und einem Aufladedruck, hier einem Ladeluftdruck (pLL),
Fig. 1 zeigt schematisch eine Brennkraftmaschine 1000 mit einer Abgas- Turboaufladegruppe 100, einem Motor 200 sowie mit einem zur Führung von Abgas AG und Ladeluft LL ausgebildeten Ladeführungssystem 300 und einem Getriebe 500. Weiter zeigt Fig. 1 schematisch die Verfügbarkeit einer Signalisierung auf einem Datenbus 430 CAN. An den Datenbus 430 ist ein Motorsteuergerät 400 sowie auch ein elektronisches Ladersteuermodul (ELS) 410 und ein elektronisches Getriebesteuermodul (EGS) 420 angebunden. Am Datenbus 430 liegen damit Daten betreffend den Laderbetriebszustand, und den Getriebebetriebszustand an. Vorliegend ist der Motor 200 mit einem Motorblock 210 und einer V-Anordnung von zehn Zylindern gebildet, nämlich den Zylindern A1 bis A5 auf einer A-Seite A und Zylindern B1 bis B5 auf einer B-Seite B des Motorblocks 210. Über die Abgas-Turboaufladegruppe 100 und das Ladeführungssystem 300 kann Ladeluft LL den Zylindern über am Motorblock 210 angeschlossene Ladeluftkrümmer 220A, 220B zugeführt werden. Konkret wird Lade- luft LL in einer Ladeluftführung 310 den Ladeluftkrümmern 220A, 220B über nicht im Einzelnen dargestellte Zweigleitungen zugeleitet. Die Ladeluft LL wird zusammen mit eingespritztem Kraftstoff einer bestimmten Einspritzmenge qV bei jeder Verdichtungsphase der Kurbelwelle in den Zylindern verdichtet und dient zur Verbrennung des Kraftstoffs. Die Verbrennungsprodukte werden als Abgas AG über Abgaskrümmer 230A, 230B wieder in das Ladeführungssystem 300 abgegeben. Das Abgas AG wird von den Abgaskrümmern 230A, 230B in eine Abgasführung 320 aufgenommen und über die Abgas- Turboaufladegruppe 100 an die Umgebung abgeführt. Das vom Motor 200 erzeugte Drehmoment wird an dessen Kraftseite über die Kurbelwelle an das Getriebe 500 weitergegeben, das zur Umsetzung an den weiteren Antriebsstrang (Getriebe, Achsantrieb, Antriebswellen) sechs Gangstufen aufweist.
Zur Steuerung der Brennkraftmaschine ist eine Fahrzeugsteuerung (genannt ECU oder ADEC) 400 und ein Datenbus 430 in Form eines Bussystems (CAN) vorgesehen. Mit der Fahrzeugsteuerung 400 ist über den Datenbus 430 auch ein elektronisches Getriebesteuermodul 420 und ein elektronisches Ladersteuermodul 410 verbunden.
Konkret ist die Abgas-Turboaufladegruppe 100 als eine Registeraufladung mit einem ersten Abgasturbolader in Form eines Basis-Abgasturboladers 110 und einem zweiten Abgasturbolader in Form eines Schalt-Abgasturboladers 120 gebildet. Der Basis- Abgasturbolader 1 10 weist einen Basisverdichter 11 1 für Ladeluft LL und eine Basisturbine 112 mit variabler Turbinengeometrie VTG1 für Abgas AG auf. Der Schalt- Abgasturbolader 120 weist einen Schaltverdichter 121 und eine Schaltturbine 122 mit variabler Turbinengeometrie VTG2 für Abgas AG auf. Der Schalt-Abgasturbolader 120 ist über eine Schalteinrichtung 130 zusätzlich zu dem, grundsätzlich permanent betriebenen, Basis-Abgasturbolader 110 zuschaltbar. Die Schalteinrichtung 130 weist eine mit einem ersten Regler R1 versehene Ladeluftschalteinrichtung 131 in einer Schaltteilleitung 312 der Ladeluftführung 310 auf, die von einer Basisladeluftführung 31 1 abzweigt. Darüber hinaus ist eine der Schaltturbine 122 zugeordnete Abgasschalteinrichtung 132 mit einem zweiten Regler R2 in einer Abgasschaltteilleitung 322 vorgesehen, die von einer Abgasbasisleitung 321 abzweigt.
Der erste und zweite Regler R1 , R2 sowie Stellelemente für die variable Turbinengeometrie VTG1 , VTG2 sind über entsprechende Steuerleitungen mit der Fahrzeugsteuerung 400 über elektronisches Ladersteuermodul 410 der elektronischen Ladersteuerung ELS verbunden. Dazu sind entsprechende Steuerleitungen 411 , 412 des Datenbus 430 (z. B. CAN-Bus oder ADEC) zwischen dem Ladersteuermodul 410 und den Reglern R1 , R2 bzw. den Stelleelementen für die variable Turbinengeometrie VTG1 , VTG2 vorgesehen.
Vorliegend wird Ladeluft LL über eine Basisladeluftführung 311 , einem Basisverdichter 111 zugeführt, der über eine von Abgas AG in der Basisabgasführung 321 angetriebene Basisturbine 112 angetrieben wird. Die verdichtete Ladeluft LL wird in einem Wärmetauscher 330 gekühlt und weiter in der Ladeluftführung 310 -wie zuvor erläutert- den Ladeluftkrümmern 220A, 220B und den Zylindern A1 bis A5 bzw. B1 bis B5 zugeführt. Der Basis-Abgasturbolader 110 wird lastabhängig mit sich ändernden Drehzahlen nATL1 betrieben.
Im Zuschaltbetrieb der Abgas-Turboaufiadegruppe 100 wird der Schalt-Abgasturbolader 120 zunächst im Leerlaufbetrieb unter Führung von Abgas AG über die Schaltturbine 122 ohne Führung von Ladeluft LL über den Schaltverdichter 121 betrieben, sobald erkannt wird, dass ein Grenzwert einer ersten Parameterkennlinie erreicht ist; d. h. im Beschleunigungsvorgang mit zunehmender Drehzahl nATL2 bei Überwindung der Masseträgheit und ohne zusätzliche Last, da zunächst keine Ladeluft LL über den Schaltverdichter 121 verdichtet wird. Dazu öffnet die der Schaltturbine 122 zugeordnete Abgasschalteinrich- tung 132. Der Schalt-Abgasturbolader 120 kann somit zunächst ohne Verdichterarbeit vergleichsweise schnell beschleunigt werden und dennoch kann --bei Bedarf-- Abgas AG effektiv abgeblasen werden. Bei weiter steigender Abgasmenge wird auch die dem Schaltverdichter 121 zugeordnete Ladeluftschalteinrichtung 131 geöffnet und der Betrieb des Schalt-Abgasturboladers 120 wird unter Luftverdichtung, d. h. als Lastbetrieb, akti- viert sobald erkannt wird, dass ein Grenzwert einer zweiten Parameterkennlinie erreicht ist.
Die Aktivierung des Schalt-Abgasturboladers 120 ~d. h. vorliegend das Öffnen einer Ladeluftklappe zur Bildung der Ladeluftschalteinrichtung 131 und dann einer Abgasklappe zur Bildung der Abgasschalteinrichtung 132-- erfolgt sauber verblendet und nur unter vergleichsweise geringem Ladedruckverlust.
Fig. 2 zeigt beispielhaft und symbolisch unterschiedliche Kennlinien einer Fahrpedalstellung FP in Abhängigkeit einer getriebeabseitigen Drehzahl, welche einen Hochschaltvorgang HS, einen Rückschaltvorgang RS und einen verzögerten Rückschaltvorgang RS0 veranschaulichen. Eine erste, einen Hochschaltvorgang darstellende Kennlinie FP-HS sieht vor, dass mit zunehmender Fahrpedalstellung die getriebeabseitige Drehzahl oberhalb eines Kickdown-Punktes im Bereich KD-HS mit größerer Steigung zunimmt und dann für die weitere Erhöhung der Fahrpedalstellung weiter zunimmt. Qualitativ ähnlich, jedoch in umgekehrter Richtung durchlaufen, wird eine Kennlinie FP-RS, welche die Fahrpedalstellung bei einem Rückschaltvorgang beschreibt. Zum Einen findet der Rück- schaltvorgang bei niedrigeren getriebeabseitigen Drehzahlen statt und zum Anderen ist der Rückschalt-Kickdown-Bereich KD-RS bei höheren Fahrpedalstellungen als beim Hochschaltvorgang angeordnet. Gemäß dem vorliegenden Konzept wurde erkannt, dass die Hochschaltkennlinie FP-HS und die Rückschaltkennlinie FP-RS vergleichsweise nah beieinander liegen, sodass insbesondere in einem Fahrbetrieb bei hoher Last --wie zum Beispiel in einem Geländebereich mit variabler hoher Lastanforderung- Pendelschaltvorgänge dadurch auftreten können, dass eine getriebeabseitige Drehzahl in den Kickdown-Bereichen KD-HS und KD-RS schwankt; jedenfalls aber kann eine Neigung zu Pendelschaltvorgängen bei diesen und anderen Situationen bei vergleichsweise nah beieinander liegenden Kennlinien nicht sicher ausgeschlossen werden. Nachteiligerweise könnte ein Automatikgetriebe ständig zwischen einer niedrigeren Gangstufe und einer höheren Gangstufe hin und her schalten, also Pedalschaltvorgänge durchführen. Dies führt nicht nur zu einem ungünstigen Fahrverhalten sondern stellt bei einem Fahren unter hoher Last eine gravierende Einschränkung dar, die ggfs. dazu führen kann, dass die Lastanforderung im Ergebnis nicht gewährleistet werden kann.
Das anhand von Fig. 3 im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform realisierte Kon- zept der Erfindung ermöglicht es, mittels einem die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine 1000 indizierenden Vitalitätssignal, dass bei ausreichender Vitalitätsreserve derselben die Rückschaltkennlinie KD-RS zu niedrigeren, getriebeabseitigen Drehzahlen auf eine Verzögerungskennlinie KD-RS0 gesenkt wird, die in Fig. 2 gestrichelt dargestellt ist. Dadurch erhöht sich der Drehzahlabstand zwischen einem Hochschaltvorgang HS und einem Rückschaltvorgang RS0 um ein ausreichendes Maß, sodass Pendelschaltungen, insbesondere in einem kritischen Kickdown-Bereich KD, praktisch ausgeschlossen sind. Vorliegend wird ein Rückschalt-Grenzwert eines Drehzahlparameters, nämlich eine Drehzahl einer Getriebeabseite nAB für eine bestimmte Gangstufe abhängig von dem Vitalitätssignal beibehalten -d. h. gemäß der Rückschaltkennlinie KD-RS ausgeführt- oder auf eine Verzögerungs-Grenzwert gesenkt -d. h. gemäß der abgesenkten Kennlinie KD-RS0 ausgeführt. Der Rückschalt-Grenzwert auf der abgesenkten Kennlinie KD-RSO liegt hinsichtlich der getriebeabseitigen Drehzahl nAB unterhalb des Rückschalt- Grenzwertes der normalen Rückschaltkennlinie KD-RS. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, erfolgt die Ermittlung eines Vitalitätssignals in Abhängigkeit von zwei die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine beeinflussenden Betriebsparameter, nämlich vorliegend einer Motordrehzahl nMOT und einem Ladeluftdruck pLL.
Es ist sichergestellt, dass das Rückschaltverhalten von einer höheren Gangstufe in eine niedrige Gangstufe verzögert wird nur für eine Gruppe höherer Gangstufen -nämlich vorliegend einer Gruppe von Gangstufen, die umfasst die Gangstufen sechster, fünfter und vierter Gang. Ebenso kann eine Rückschaltung nur in eine Gruppe von niedrigeren Gangstufen erfolgen - nämlich vorliegend die Gangstufen fünfter, vierter, dritter und zweiter Gang. Dadurch wird sichergestellt, dass das normal und stark lastschwankend abhängige Fahrverhalten bei den niedrigeren Gangstufen eins, zwei und den Rückwärtsgangstufen gemäß der normalen Kennlinie, d. h. normalen Rückschaltkennlinie KD-RS und der Hochschaltkennlinie KD-HS erfolgt.
Auch ist wie weiter aus Fig. 3 ersichtlich, dass eine Rückschaltverzögerung nur für einen Motordrehzahlbereich zwischen 2.000 U/min und 3.100 U/min zugelassen wird; d.h. einen Drehzahlbereich mit einer ausreichenden Drehmomenterhöhung. Ebenso ist eine Rückschaltverzögerung nur in einem Bereich eines Aufladedrucks zwischen 2 bar bis 3,1 bar vorgesehen. Die unteren Grenzwerte sind dazu in Fig. 3 symbolisch eingezeichnet. Auch ist eine Grenzwertkennlinie GWKL eingezeichnet, welche unter Berücksichtigung von Motordrehzahl nMOT und Ladeluftwerten pLL eine Halbebene von ausreichend guten Vitalitätswerten von einer Halbebene nicht ausreichender Vitalitätswerte trennt. Im letzteren Fall wird ein digitales Vitalitätssignal auf 0 gesetzt. Im ersteren Fall, d. h. oberhalb der Grenzwertlinie GWKL kann das Vitalitätssignal auf 1 gesetzt werden.
Zusätzlich ist vorliegend berücksichtigt, dass Fall eine Motordrehzahl in jedem Fall oberhalb von nMOTmin = 2.000U/min liegen sollte und ein Ladeluftwert oberhalb von pLLmin = 2bar liegen sollte. Im Ergebnis wird ein Vitalitätssignal zur Indizierung einer ausreichenden Vitalitätsreserve des Motors nur in dem in Fig. 3 schraffiert dargestellten Bereich auf eine logische "1 " gesetzt. Ist in solch einem Fall zusätzlich die Gangstufe sechs, fünf, vier oder drei signalisiert, kann eine Rückschaltverzögerung mittels der abgesenkten Kennlinie KD-RS0 der Fig. 2 umgesetzt werden. Ein in Fig. 3 dargestelltes dreidimensionales Kennlinienfeld kann beispielsweise zwischen Motordrehzahlen von 2.000 Umdrehungen pro Minute und 3.100 Umdrehungen pro Minute mit Stützstellen in 100ter Schritten ausgeführt werden und in einem Ladeluftdruckbereich zwischen 2 bar und 3.1 bar mit Stützstellen in 0,1 bar-Schritten ausgeführt werden. Ein auf der Z-Achse dargestelltes Vitalitätssignal wird mit einem digitalen Wert 0 oder 1 für alle Stützstellen ausgeführt. Insgesamt ergibt sich somit eine 12 x 12 x 2 Matrix als dreidimensionales Kennlinienfeld zur Darstellung eines Vitalitätssignals in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und dem Ladeluftdruck. Bei einem Sensorausfall wie einem Ausfall eines Ladedrucksensors oder eines Drehzahlsensors oder einem sonstigen Defekt der Steuerung ist von den normalen Kennlinie KD-RS und KD-HS auszugehen.
Im Einzelnen wird das Vitalitätssignal auf einen CAN-Datenbus übertragen und umfasst unter weiterer Verbesserung einen 2-Bitwert, nämlich wie folgt:
0 0 Rückschaltung freigegeben (nicht vital - Vitalitätssignal 0)
0 1 Rückschaltung verzögern (vital - Vitalitätssignal 1)
1 0 nicht verwendet
1 1 nicht verfügbar Zusätzlich kann ein 1-Bitsignal vorgesehen sein, das anzeigt, ob für eine Brennkraftmaschine 1000 Vitaldaten vorhanden sind oder ob Vitaldaten nicht vorhanden sind (vorhanden 0, nicht vorhanden 1).
In einer besonders einfachen Ausführung kann beispielsweise wie folgt aussehen: - motorseitig auf den CAN-Datenbus gegebene Motorvitaldaten (nMOT)sind vorhanden; - seitens der Turboaufladevorrichtung auf den CAN-Datenbus gegebene Vitaldaten (pLL) sind vorhanden;
- eine getriebeseifige Auswertung gemäß Fig. 3 sieht vor, dass ein Vitalitätssignal auf 1 signalisiert wird;
- eine Rückschaltverzögerung ist derart vorgesehen, dass erst bei einer Motordrehzahl nMOT von 2.555 U/min von einer höheren Gangstufe auf eine niedrige Gangstufe betreffend die Gänge sechs, fünf und vier geschaltet wird.
Bezuaszeichen
Abgas-Turboaufiadegruppe
Basis- Abgasturbolader
Basisverdichter
Basisturbine
Schalt-Abgasturbolader
Schaltverdichter
Schaltturbine
Schalteinrichtung
Ladeluftschalteinrichtung
Abgasschalteinrichtung
Motor
Motorblock
A, 220B Ladeluftkrümmer
Ladeführungssystem
Ladeluftführung
Basisladeluftführung
Abgasschalteinrichtung
Ladeluftführung
Basisabgasführung
Abgasschaltteilleitung
Wärmetauscher
Fahrzeugsteuerung
Ladersteuermodul 411 Steuerleitung
412 Steuerleitung
420 Getriebesteuermodul 430 Datenbus
500 Getriebe
1000 Brennkraftmaschine
A1 , B1 erster Zylinder
A2, B2 zweiter Zylinder
A3, B3 dritter Zylinder
A4, B4 vierter Zylinder
AG Abgas
FP Fahrpedalstellung
FP-HS darstellende Kennlinie FP-RS Kennlinie
HS Hochschaltvorgang
KD-HS Kickdownpunkt
KD-RS Rückschalt-Kickdown-Bereich LL Ladeluft
nATL1 , nTAL2 Drehzahlen
nMOT Motordrehzahl
pLL Ladeluftdruck
qV Einspritzmenge
RS Regler
RSO verzögerter Rückschaltvorgang
RS1 erster Regler RS2 zweiter Regler
VTG1 , VTG2 Turbinengeometrie
KD-RSO Verzögerungskennlinie
GWKL Grenzwertkennlinie

Claims

Ansprüche
1. Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine (1000) mit einem Motor, einer Abgas-Turboaufiadegruppe, die einen Basis-Abgasturbolader und einen Schalt- Abgasturbolader für den Motor aufweist, wobei
der Schalt-Abgasturbolader ausgebildet ist, zusätzlich zum Basis-Abgasturbolader betrieben zu werden, und mit einem Getriebe mit einer Anzahl von Gangstufen, insbesondere zur gesteuerten Schaltung des Getriebes und/oder zum gesteuerten Betrieb des Motors und/oder einer gesteuerten Schaltung der Registeraufladung der Brennkraftmaschine (1000), wobei
- eine Gangstufe des Getriebes abhängig von einem Grenzwert eines Drehzahlparameters geschaltet wird, dadurch gekennzeichnet, dass:
- ein die Vitalitätsreserve der einer Brennkraftmaschine indizierendes Vitalitätssignal signalisiert wird, und
- ein Rückschalt-Grenzwert eines Drehzahlparameters für eine Gangstufe, abhängig von dem Vitalitätssignal, beibehalten oder auf einen Verzögerungs-Grenzwert gesenkt wird, der unter dem Rückschalt-Grenzwert liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Vitalitätssignal in Abhängigkeit von wenigstens zwei die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine beeinflussenden Betriebsparametern ermittelt wird, insbesondere ein erster ein Betriebsparameter des Motors ist und ein zweiter ein Betriebsparameter der Turboaufladegruppe ist.
3. Verfahren nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, dass die zwei die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine beeinflussenden Betriebsparameter eine Motordrehzahl (nMOT) und ein Aufladedruck, insbesondere ein Ladeluftdruck (pLL), sind.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass mittels dem Vitalitätsignal angezeigt wird, ob eine Vitalitätsreserve des Motors vorliegt oder nicht vorliegt, insbesondere dass eine Vitalitätsreserve des Motors vorliegt, wenn eine Motordrehzahl oberhalb eines Vitalitätsgrenzwerts der Motordrehzahl liegt und der Aufladedruck oberhalb eines Vitalitätsgrenzwerts des Aufladedrucks liegt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Gangstufe des Getriebes signalisiert wird und der Rückschalt-Grenzwert und/oder der Verzögerungs-Grenzwert abhängig von der Gangstufe sind.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Rückschalt-Grenzwert und/oder Verzögerungs-Grenzwert des Drehzahlparameters, insbesondere spezifisch für eine Gangstufe des Getriebes, eine getriebeabseitige Getriebe-Drehzahl oder eine Motor-Drehzahl ist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Senkung des Rückschalt-Grenzwertes auf einen Verzögerungs-Grenzwert für eine dritte oder höhere Gangstufe vorgenommen wird, insbesondere auf eine dritte oder höhere Gangstufe beschränkt ist.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine beeinflussender Betriebsparameter vom Motor motorseitig und/oder ein die Vitalitätsreserve der Brenn kraftmasch ine beeinf- lussender Betriebsparameter von der Abgas-Turboaufladegruppe zu einem Datenbus signalisiert werden und getriebeseifig ausgewertet wird unter Erzeugung des Vitalitätssignals.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Vitalitätssignal und zwei die Vitalitätsreserve der Brennkraftmaschine beeinflus- sende Betriebsparametern im Rahmen eines wenigstens dreidimensionalen Kennlinienfeldes festgelegt sind.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückschaltverzögerung in einem Bereich einer Motordrehzahl (nMOT) oberhalb von 2000 U/min, insbesondere bis 3100U/min, erlaubt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückschaltverzögerung in einem Bereich eines Aufladedrucks zwischen 2,0 bar bis 3,1 bar erlaubt wird.
12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückschaltverzögerung mittels einer Parameter-Kennlinie umgesetzt wird, die eine Funkflon einer Fahrpedalstellung in Abhängigkeit einer getriebeabseitigen Getriebe- Drehzahl oder Motor-Drehzahl ist und eine Rückschaltverzögerung noch oberhalb einer eine abgesenkte Rückschaltschwelle kennzeichnenden abgesenkten Parameter- Kennlinie (KDO) zugelassen wird, insbesondere anstatt oberhalb einer eine normale Rückschaltschwelle kennzeichnenden Parameter-Kennlinie (KD), wobei die abgesenkte Parameter-Kennlinie (KDO) bei geringeren Drehzahlen verläuft als die normale Parame- ter-Kennlinie (KD).
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass die abgesenkte Parameter-Kennlinie in einem oberen Drehzahlbereich oberhalb einer ersten Mindest-Fahrpedalstellung (90%) verläuft und die normale Parameter- Kennlinie oberhalb einer zweiten Mindest-Fahrpedalstellung (80%) verläuft, wobei die erste Mindest-Fahrpedalstellung (90%) grösser als die zweite Mindest-Fahrpedalstellung (80%) ist.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückschaltung von einer höheren Gangstufe in eine niedrigere Gangstufe dann nicht verzögert wird -also freigegeben wird-, wenn ein Defekt festgestellt wird, insbesondere ein Datenbusdefekt und/oder Sensordefekt, insbesondere für einen Ladedrucksensor und/oder einen Drehzahlsensor, festgestellt wird.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass
-der Basis-Abgasturbolader einen Basis-Verdichter für Ladeluft und eine Basis-Turbine für Abgas aufweist, wobei die Basis-Turbine ausgebildet ist, den Basis- Verdichter anzutreiben,
-der Schalt-Abgasturbolader einen Schalt-Verdichter für Ladeluft und eine Schait-Turbine für Abgas aufweist, wobei die Schait-Turbine ausgebildet ist, den Schalt-Verdichter anzutreiben, und wobei
- der Schalt-Abgasturbolader ausgebildet ist, zusätzlich zum Basis-Abgasturbolader betrieben zu werden, wobei:
- der Betrieb des Basis-Abgasturboladers und/oder Schalt-Abgasturboladers, insbesondere des Schalt-Abgasturboladers, der Abgas-Turboaufladegruppe in Abhängigkeit der Werte wenigstens einer Parametergruppe von wenigstens zwei Betriebsparametern geschaltet wird, insbesondere aktiviert und/oder deaktiviert wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15 weiter aufweisend die Schritte:
- Betreiben des Basis-Abgasturboladers mit sich ändernden Drehzahlen (nATL1);
- Erkennen eines Grenzwerts einer ersten Parameterkennlinie, insbesondere einer Grenzwertdrehzahl (GW-nATL1) des Basis-Abgasturboladers und/oder einer Grenzwertdrehzahl (GW-nMOT) des Motors;
-Betreiben des Schalt-Abgasturbolader im Leerlauf unter Führung von Abgas über die Schalt-Turbine ohne Führung von Ladeluft über den Schalt-Verdichter;
- Erkennen eines Grenzwerts einer zweiten Parameterkennlinie
- Betreiben des Schalt-Abgasturboladers unter Luftverdichtung unter Führung von Abgas über die Schalt-Turbine und Führung von Ladeluft über den Schalt-Verdichter.
17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass ein Betrieb des Schalt-Abgasturbolader zusätzlich zum Basis-Abgasturbolader signalisiert wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des Schalt-Abgasturbolader im Leerlauf in Abhängigkeit der Werte einer ersten Parametergruppe von Betriebsparametern aktiviert wird, welche besteht aus den Betriebsparametern: einer Drehzahl (nATL1) des Basis-Abgasturboladers, einer Drehzahl (nMOT) des Motors und einem lastbestimmenden Betriebsparameter des Motors, insbesondere eine Einspritzmenge (qV) ist, insbesondere ein SOLL- oder IST-Wert der Einspritzmenge (qV).
19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 dadurch gekennzeichnet, dass der Betrieb des Schalt-Abgasturbolader unter Luftverdichtung in Abhängigkeit der Werte einer zweiten Parametergruppe von Betriebsparametern aktiviert wird, welche besteht aus den Betriebsparametern: einer Drehzahl (nATL2) des Schalt-Abgasturboladers, einer Drehzahl (nATL1) des Basis-Abgasturboladers, insbesondere einem Verhältnis derselben, und einer Drehzahl (nMOT) des Motors.
20. Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Steuereinheit, wobei die Steuereinheit ausgebildet ist, die Abgas-Turboaufiadegruppe nach einem der Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 zu steuern.
21. Brennkraftmaschine mit einer Abgas-Turboaufiadegruppe und einer Steuereinrichtung, wobei die Steuereinrichtung ausgebildet ist, die Abgas-Turboaufiadegruppe nach einem der Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 19 zu steuern.
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