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DE102004048826A1 - Internal combustion engine e.g. gasoline engine for motor vehicle, has compressor bridging bypass line in which controllable compressor bypass valve is included, where bypass valve is controllable with drive control unit - Google Patents

Internal combustion engine e.g. gasoline engine for motor vehicle, has compressor bridging bypass line in which controllable compressor bypass valve is included, where bypass valve is controllable with drive control unit Download PDF

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DE102004048826A1
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Abstract

Es wird eine Brennkraftmaschine (1), insbesondere ein Ottomotor, eines Kraftfahrzeugs, mit einem Turbolader (2), einem automatischen Getriebe (3), das mit einer Getriebesteuereinheit (12) kommuniziert, mit einem in einem Saugrohr (4) für Frischluft angeordneten Verdichter (7) und einer den Verdichter (7) überbrückenden Verdichterbypassleitung (9), in der ein steuerbares Verdichterbypassventil (10) angeordnet ist, und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen beschrieben. Um eine schnelle Zu- und Abnahme des Motordrehmoments bei einem Schaltvorgang zu ermöglichen, ist das Verdichterbypassventil (10) mit der Getriebesteuereinheit (12) steuerbar. Während eines Schaltvorgangs des Getriebes (3) wird der Verdichter (7) insbesondere mittels einer ihn überbrückenden Verdichterbypassleitung (9) kurzgeschlossen.It is an internal combustion engine (1), in particular a gasoline engine, a Motor vehicle, with a turbocharger (2), an automatic transmission (3), which communicates with a transmission control unit (12), with a in a suction pipe (4) for Fresh air arranged compressor (7) and one the compressor (7) bridging compressor bypass line (9), in which a controllable compressor bypass valve (10) is arranged is described, and a method for operating such. To quickly increase and decrease the engine torque during a shift to enable is the compressor bypass valve (10) with the transmission control unit (12) controllable. While a switching operation of the transmission (3), the compressor (7) in particular by means of a bridging one Compressor bypass line (9) shorted.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Ottomotor, eines Kraftfahrzeugs, mit einem Turbolader und einem automatischen Getriebe und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen gemäß den Oberbegriffen der unabhängigen Patentansprüche 1 und 5.The The invention relates to an internal combustion engine, in particular a gasoline engine, of a motor vehicle, with a turbocharger and an automatic Transmission and a method of operating such according to the preambles the independent one claims 1 and 5.

Die Anforderungen des Marktes bezüglich der Schaltqualität und -geschwindigkeit von automatischen Getrieben insbesondere in Verbindung mit Turboladern aufweisenden Brennkraftmaschinen sind deutlich gestiegen. Um dem gerecht zu werden, muss bis in den Volllastbereich das Motordrehmoment bei einem Schaltvorgang innerhalb weniger Millisekunden ab- und wieder aufgebaut werden. Um das Ansprechverhalten einer Brennkraftmaschine mit einem Turbolader zu verbessern, ist aus der DE 197 12 850 A1 eine Vorrichtung zum Steuern eines Schubumluftventils des Turboladers einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der das Schubumluftventil in einer einen Verdichter im Saugrohr überbrückenden Schubumluftleitung angeordnet und das Schubumluftventil durch den Saugrohrdruck auf der Abstromseite der Drosselklappe steuerbar ist. Allerdings werden hiermit lediglich Ladedruckschwankungen beim schnellen Schließen der Drosselklappe und ein dadurch verursachtes Ruckeln des Fahrzeuges vermieden.The requirements of the market with regard to the shift quality and speed of automatic transmissions, especially in connection with turbocharged internal combustion engines have increased significantly. In order to do justice to this, the engine torque must be removed and rebuilt within a few milliseconds during a switching process up to the full-load range. To improve the response of an internal combustion engine with a turbocharger, is from the DE 197 12 850 A1 a device for controlling a diverter valve of the turbocharger of an internal combustion engine, in which the diverter valve disposed in a compressor in the intake manifold bridging thrust air line and the diverter valve is controllable by the intake manifold pressure on the downstream side of the throttle. However, hereby only boost pressure fluctuations in the rapid closing of the throttle and thereby causing jerking of the vehicle are avoided.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer solchen so auszugestalten, dass bei einem Schaltvorgang das Motordrehmoment schnell ab- und wieder aufgebaut wird.task The invention is to a generic internal combustion engine and a Method for operating such a design that at a Switching the engine torque quickly off and rebuilt becomes.

Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Verdichterbypassventil mit der Getriebesteuereinheit steuerbar ist.The Task is solved by in that the compressor bypass valve is controllable with the transmission control unit is.

Erfindungsgemäß wird ermöglicht, dass das Verdichterbypassventil gemeinsam mit dem Getriebe oder abhängig von einen Zustand des Getriebes steuerbar ist, so dass dieses vorteilhafterweise bei Schaltvorgängen unmittelbar kurzfristig öffenbar ist.According to the invention, it is possible that the compressor bypass valve shared with the transmission or dependent is controllable by a state of the transmission, so that this advantageously during switching operations immediately openable at short notice is.

So kann kurzzeitig ein Abbau der Zylinderfüllung und eine deutliche Reduzierung des Motordrehmoments erreicht werden, indem der Verdichter bei geöffnetem Verdichterbypassventil mit der Verdichterbypassleitung kurzgeschlossen wird.So can briefly reduce the cylinder filling and a significant reduction the engine torque can be achieved by the compressor with open Compressor bypass valve shorted to the compressor bypass line becomes.

Vorteilhafterweise ist der freie Querschnitt der Verdichterbypassleitung und des Verdichterbypassventils im geöffneten Zustand 20% bis 50%, insbesondere 30% bis 45%, des freien Querschnitt des Saugrohres. Dies ergibt eine Kombination von günstigen Bauteilkosten, gemäßigten Anforderungen an den Bauraum und einen ausreichenden Durchsatz durch die Bypassleitung. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass grundsätzlich auch mehrere Verdichterbypassleitungen beziehungsweise mehrere Verdichterbypassventile parallel angeordnet sein können, sodass sich dann aus den einzelnen Querschnitten ein effektiver Gesamtquerschnitt ergibt. Eine solche Realisierung reduziert die Kosten der Einzelteile und verbessert die Schaltcharakteristik. Dabei ist es grundsätzlich möglich den effektiven Querschnitt variabel beziehungsweise adaptiv veränderbar zu gestalten, um so für verschiedene Betriebszustände den optimalen Querschnitt einzustellen oder aber durch Vorgabe des Querschnitts eine bestimmte Bypasscharakteristik zu bewirken.advantageously, is the free cross section of the compressor bypass line and the compressor bypass valve in the open Condition 20% to 50%, in particular 30% to 45%, of the free cross-section of the suction pipe. This results in a combination of favorable Component costs, moderate requirements to the space and sufficient throughput through the bypass line. It should be noted at this point that in principle also several compressor bypass lines or more compressor bypass valves can be arranged in parallel so that then from the individual cross sections an effective Total cross section results. Such a realization reduces the Cost of individual parts and improves the switching characteristic. there it is basically possible the effective cross section variably or adaptively changed to shape so for different operating states to set the optimal cross section or by specifying the Cross-section to cause a certain Bypasscharakteristik.

Soll ein Rücklauf möglichst der vollständigen verdichteten Frischluftmenge von der Druckseite des Verdichters zu seiner Zugseite zu gewährleistet werden, sieht eine vorteilhafte Ausführungsform vor, dass der freie Querschnitt der Verdichterbypassleitung und des Verdichterbypassventils im geöffneten Zustand größer als der halbe freie Querschnitt des Saugrohres, vorzugsweise ebenso groß wie der Querschnitt des Saugrohres ist. Auch hier kann die beschriebene variable Veränderung des effektiven Querschnitts eingesetzt werden.Should a return preferably the full condensed Fresh air quantity from the pressure side of the compressor to its tension side to guaranteed be an advantageous embodiment that provides the free Cross section of the compressor bypass line and the compressor bypass valve in the open state greater than half the free cross-section of the suction tube, preferably as well as big as the cross section of the suction pipe is. Again, the described variable change of the effective cross section.

Damit keine gesonderten Bauteile erforderlich sind, kann die Getriebesteuereinheit vorteilhafterweise Bestandteil einer Motorsteuereinheit sein. Beispielsweise kann sie durch spezielle Programmierung der ohnehin vorhandenen Motorsteuereinheit zur Steuerung der Brennkraftmaschine realisiert werden.In order to no separate components are required, the transmission control unit advantageously be part of a motor control unit. For example can it by special programming of the already existing Implemented engine control unit for controlling the internal combustion engine become.

Das erfindungsgemäße Verfahren sieht vor, dass während eines Schaltvorgangs des Getriebes der Verdichter insbesondere mittels einer ihn überbrückenden Verdichterbypassleitung kurzgeschlossen wird. Das wird vorteilhafterweise dadurch erreicht, dass während eines Schaltvorgangs ein Verdichterbypassventil in der Verdichterbypassleitung geöffnet wird, so dass der Verdichter kurzgeschlossen wird und der Ladedruck und somit die Zylinderfüllung schlagartig abfallen.The inventive method provides that while a switching operation of the transmission of the compressor in particular by means a bridging him Compressor bypass line is shorted. That will be advantageous achieved by that during a switching operation, a compressor bypass valve in the compressor bypass line is opened, so that the compressor is shorted and the boost pressure and thus the cylinder filling fall off abruptly.

Auf diese Weise wird eine Füllungsreduktion und somit eine Verringerung des Motordrehmoments ohne Veränderung einer Drosselklappenstellung bewirkt. Im Turbolader findet kein Energieabbau statt, da die Drehzahl der nahezu frei drehenden Verdichterturbine nur unwesentlich absinkt. Der anschließende Wiederaufbau des Motordrehmoments wird daher nicht beeinträchtigt. Darüber hinaus führt dies auch bei großen Zylinderfüllungen im Volllastbetrieb nicht zu einer Erhöhung der Abgastemperatur und einer daraus resultierenden Schädigung der katalytischen Beschichtung des Katalysators.In this way, a charge reduction and thus a reduction in engine torque is effected without changing a throttle position. In the turbocharger no energy reduction takes place, since the speed of the nearly free-rotating compressor turbine drops only slightly. The subsequent rebuilding of the engine torque is therefore not affected. In addition, this does not lead to an increase in the exhaust gas temperature and egg even with large cylinder fillings in full load operation ner resulting damage to the catalytic coating of the catalyst.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung, die eine einzige Figur umfasst, erläutert, aus dem sich weitere Vorteile der Erfindung ergeben. Die Figur gibt schematisch ein Blockschaltbild einer Brennkraftmaschine 1 mit einem Turbolader 2 wieder, die mit einem automatischen Getriebe 3 verbunden ist.In the following, an embodiment of the invention will be explained with reference to a drawing, which comprises a single figure, from which further advantages of the invention result. The figure shows schematically a block diagram of an internal combustion engine 1 with a turbocharger 2 again, with an automatic transmission 3 connected is.

In die Brennkraftmaschine 1 führt in der Figur von links ein Saugrohr 4 für Frischluft hinein, und rechts ein Abgaskanal 5 heraus.Into the internal combustion engine 1 leads in the figure from the left, a suction pipe 4 for fresh air into it, and on the right an exhaust duct 5 out.

Im Abgaskanal 5 ist eine Abgasturbine 6 des Turboladers 2 und im Saugrohr 4 ist ein Verdichter 7 angeordnet. Der Verdichter 7 wird über eine Welle 8 mit der Abgasturbine 6 angetrieben.In the exhaust duct 5 is an exhaust gas turbine 6 of the turbocharger 2 and in the intake manifold 4 is a compressor 7 arranged. The compressor 7 is about a wave 8th with the exhaust gas turbine 6 driven.

Zwischen dem Verteiler 7 und der Brennkraftmaschine 1 ist im Saugrohr 4 eine Drosselklappe 16 angeordnet, deren Funktionsweise an sich bekannt ist.Between the distributor 7 and the internal combustion engine 1 is in the intake manifold 4 a throttle 16 arranged, whose operation is known per se.

Der Verdichter 7 im Saugrohr 4 ist von einer Verdichterbypassleitung 9 überbrückt, über die verdichtete Frischluft aus dem Saugrohr 4 an der Druckseite des Verdichters 7 in das Saugrohr 4 auf der Zugseite des Verdichters 7 zurückgeführt werden kann, so dass der Verdichter 7 kurzgeschlossen wird und die Verdichterturbine frei dreht. In die Verdichterbypassleitung 9 ist ein steuerbares Verdichterbypassventil 10 eingefügt.The compressor 7 in the intake manifold 4 is from a compressor bypass line 9 bridged over the compressed fresh air from the intake manifold 4 on the pressure side of the compressor 7 in the suction pipe 4 on the tension side of the compressor 7 can be returned, leaving the compressor 7 is short-circuited and the compressor turbine turns freely. In the compressor bypass line 9 is a controllable compressor bypass valve 10 inserted.

Der freie Querschnitt der Verdichterbypassleitung 9 und des Verdichterbypassventils 10 im geöffneten Zustand beträgt 20% bis 50%, insbesondere 30% bis 45%, des freien Querschnitt des Saugrohres 4. Soll eine Maximaldurchflussmenge erzielt werden, die deutlich größer als bei aus dem Stande der Technik bekannten Schubumluftventilen und Schubumluftleitungen ist, wird vorgeschlagen, den freien Querschnitt der Verdichterbypassleitung 9 und des Verdichterbypassventils 10 im geöffneten Zustand größer als den halben freien Querschnitt des Saugrohres 4, vorzugsweise ebenso groß wie den Querschnitt des Saugrohres 4 zu wählen.The free cross section of the compressor bypass line 9 and the compressor bypass valve 10 in the open state is 20% to 50%, in particular 30% to 45%, of the free cross section of the suction pipe 4 , If a maximum flow rate is to be achieved which is significantly greater than in known from the prior art Schubumluftventilen and Schubumluftleitungen, it is proposed that the free cross section of the compressor bypass line 9 and the compressor bypass valve 10 in the open state greater than half the free cross section of the suction pipe 4 , preferably as large as the cross section of the suction pipe 4 to choose.

Das Verdichterbypassventil 10 ist über eine Ventilsteuerleitung 11 mit einer Getriebesteuereinheit 12, welche Bestandteil einer bekannten Motorsteuereinheit 13 ist, verbunden.The compressor bypass valve 10 is via a valve control line 11 with a transmission control unit 12 which is part of a known engine control unit 13 is connected.

Von der Getriebesteuereinheit 12 führt darüber hinaus eine Getriebesteuerleitung 14 zu dem automatischen Getriebe 3, welches an der Brennkraftmaschine 1 angeordnet ist.From the transmission control unit 12 also leads a transmission control line 14 to the automatic transmission 3 , which on the internal combustion engine 1 is arranged.

In seiner Grundstellung wird das Verdichterbypassventil 10 von der Getriebesteuereinheit 12 schließend angesteuert. In dieser Stellung strömt keine verdichtete Frischluft durch die Verdichterbypassleitung 9 zurück in das Saugrohr 4 auf der Zugseite des Verdichters 7. Die gesamte verdichtete Frischluft strömt Zylindern 15 der Brennkraftmaschine 1 zu.In its basic position, the compressor bypass valve 10 from the transmission control unit 12 closing driven. In this position, no compressed fresh air flows through the compressor bypass line 9 back into the intake manifold 4 on the tension side of the compressor 7 , The entire compressed fresh air flows cylinders 15 the internal combustion engine 1 to.

Wird nun mit der Getriebesteuereinheit 12 ein an sich bekanntes Signal zum Einleiten eines Schaltvorgangs über die Getriebesteuerleitung 14 an das automatische Getriebe 3 übermittelt, so wird gleichzeitig über die Ventilsteuerleitung 11 das Verdichterbypassventil 10 öffnend angesteuert.Will now with the transmission control unit 12 a signal known per se for initiating a switching operation via the transmission control line 14 to the automatic transmission 3 transmitted, so at the same time via the valve control line 11 the compressor bypass valve 10 opening controlled.

Durch das Öffnen des Verdichterbypassventils 10 wird der Verdichter 7 kurzgeschlossen. Die Menge der verdichteten Frischluft, die den Zylindern 15 zugeführt wird, wird hierdurch deutlich reduziert, was zu einem Füllungsabbau in den Zylindern 15 und somit zu einer schlagartigen Abnahme des Motordrehmoments führt.By opening the compressor bypass valve 10 becomes the compressor 7 shorted. The amount of compressed fresh air to the cylinders 15 is thereby significantly reduced, resulting in a reduction in the filling in the cylinders 15 and thus leads to a sudden decrease in engine torque.

Sobald der Schaltvorgang beendet ist, wird ein Signal an die Getriebesteuereinheit 12 übermittelt. Daraufhin wird das Verdichterbypassventil 10 schließend angesteuert, so dass die verdichtete Frischluft wieder ausschließlich den Zylindern 15 zuströmt, was zu einer schlagartigen Füllungszunahme in den Zylindern 15 und damit zu einer sofortigen Zunahme des Motordrehmoments führt. Während des gesamten Schaltvorgangs dreht die Verdichterturbine mit nahezu unveränderter Drehzahl, so dass immer eine optimale Verdichtung der Frischluft erfolgt.Once the shift is completed, a signal is sent to the transmission control unit 12 transmitted. Then the compressor bypass valve 10 controlled closing, so that the compressed fresh air again exclusively the cylinders 15 flows, resulting in a sudden increase in filling in the cylinders 15 and thus leads to an immediate increase in engine torque. During the entire switching process, the compressor turbine rotates at almost unchanged speed, so that there is always an optimal compression of the fresh air.

Es kann auch eine separate Getriebesteuereinheit vorgesehen sein, die mit der Motorsteuereinheit 13 verbunden ist.There may also be provided a separate transmission control unit associated with the engine control unit 13 connected is.

Das automatische Getriebe 3 kann ein automatisiertes Getriebe oder ein Lastschalt-Automatgetriebe sein.The automatic transmission 3 may be an automated transmission or a power shift automatic transmission.

Bei der Brennkraftmaschine 1 kann es sich um einen Dieselmotor oder einen Ottomotor handeln.In the internal combustion engine 1 it can be a diesel engine or a gasoline engine.

11
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
22
Turboladerturbocharger
33
automatisches Getriebeautomatic transmission
44
Saugrohrsuction tube
55
Abgaskanalexhaust duct
66
Abgasturbineexhaust turbine
77
Verdichtercompressor
88th
Wellewave
99
VerdichterbypassleitungCompressor bypass line
1010
VerdichterbypassventilCompressor bypass valve
1111
VentilsteuerleitungValve control line
1212
GetriebesteuereinheitTransmission control unit
1313
MotorsteuereinheitEngine control unit
1414
GetriebesteuerleitungTransmission control line
1515
Zylindercylinder
1616
Drosselklappethrottle

Claims (7)

Brennkraftmaschine, insbesondere Ottomotor, eines Kraftfahrzeugs, mit einem Turbolader, einem automatischen Getriebe, das mit einer Getriebesteuereinheit kommuniziert, mit einem in einem Saugrohr für Frischluft angeordneten Verdichter und einer den Verdichter überbrückenden Verdichterbypassleitung, in der ein steuerbares Verdichterbypassventil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterbypassventil (10) mit der Getriebesteuereinheit (12) steuerbar ist.Internal combustion engine, in particular gasoline engine, of a motor vehicle, having a turbocharger, an automatic transmission communicating with a transmission control unit, with a compressor arranged in a suction pipe for fresh air and a compressor bypassing the compressor bypass line, in which a controllable compressor bypass valve is arranged, characterized in that the compressor bypass valve ( 10 ) with the transmission control unit ( 12 ) is controllable. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterbypassventil (10) während eines Schaltvorgangs des Getriebes (3) geöffnet ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the compressor bypass valve ( 10 ) during a switching operation of the transmission ( 3 ) is open. Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Querschnitt der Verdichterbypassleitung (9) und des Verdichterbypassventils (10) im geöffneten Zustand 20% bis 50%, insbesondere 30% bis 45%, des freien Querschnitt des Saugrohres (4) ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the free cross section of the compressor bypass line ( 9 ) and the compressor bypass valve ( 10 ) in the open state 20% to 50%, in particular 30% to 45%, of the free cross section of the suction tube ( 4 ). Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der freie Querschnitt der Verdichterbypassleitung (9) und des Verdichterbypassventils (10) in geöffnetem Zustand größer als der halbe freie Querschnitt des Saugrohres (4), vorzugsweise ebenso groß wie der Querschnitt des Saugrohres (4) ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the free cross section of the compressor bypass line ( 9 ) and the compressor bypass valve ( 10 ) in the open state greater than half the free cross section of the suction tube ( 4 ), preferably as large as the cross section of the suction tube ( 4 ). Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Getriebesteuereinheit (12) Bestandteil einer Motorsteuereinheit (13) ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the transmission control unit ( 12 ) Component of an engine control unit ( 13 ). Verfahren zum Betreiben einer einen Turbolader aufweisenden Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, eines Kraftfahrzeugs, mit der ein automatisches Getriebe angetrieben wird, bei dem Frischluft mit einem Ver dichter angesaugt, verdichtet und der Brennkraftmaschine zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während eines Schaltvorgangs des Getriebes (3) der Verdichter (7) vorzugsweise mittels einer ihn überbrückenden Verdichterbypassleitung (9) kurzgeschlossen wird.Method for operating a turbocharger having an internal combustion engine, in particular a gasoline engine, a motor vehicle, with an automatic transmission is driven, sucked in the fresh air with a United denser, compressed and the internal combustion engine is supplied, characterized in that during a switching operation of the transmission ( 3 ) of the compressor ( 7 ) preferably by means of a compressor bypass line bridging it ( 9 ) is short-circuited. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass während des Schaltvorgangs ein Verdichterbypassventil (10) in der Verdichterbypassleitung (9) geöffnet wird.A method according to claim 6, characterized in that during the switching operation, a compressor bypass valve ( 10 ) in the compressor bypass line ( 9 ) is opened.
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