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DE102016011069B4 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung - Google Patents

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie entsprechende Antriebseinrichtung Download PDF

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DE102016011069B4
DE102016011069B4 DE102016011069.4A DE102016011069A DE102016011069B4 DE 102016011069 B4 DE102016011069 B4 DE 102016011069B4 DE 102016011069 A DE102016011069 A DE 102016011069A DE 102016011069 B4 DE102016011069 B4 DE 102016011069B4
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Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine und einem der Brennkraftmaschine zugeordneten Abgasturbolader, wobei die Brennkraftmaschine einen über eine Drosselklappe verfügenden Ansaugtrakt aufweist, und wobei aus einer Brennkraftmaschinenistdrehzahl der Brennkraftmaschine ein Vorgabezündzeitpunkt ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Solllastsprung der Brennkraftmaschine von einem Istdrehmoment auf ein Solldrehmoment durch vollständiges Öffnen der Drosselklappe und durch Einstellen eines ersten Sollzündzeitpunkts, der später ist als der Vorgabezündzeitpunkt, eine Drehmomentreserve aufgebaut und gleichzeitig das Istdrehmoment vergrößert wird, wobei die Drehmomentreserve vor dem Erreichen des Solldrehmoments durch das Istdrehmoment durch Einstellen eines zweiten Sollzündzeitpunkts, der früher ist als der erste Sollzündzeitpunkt, zum weiteren Erhöhen des Istdrehmoments verwendet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine und einem der Brennkraftmaschine zugeordneten Abgasturbolader, wobei die Brennkraftmaschine einen über eine Drosselklappe verfügenden Ansaugtrakt aufweist, und wobei aus einer Brennkraftmaschinenistdrehzahl der Brennkraftmaschine ein Vorgabezündzeitpunkt ermittelt wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.
  • Die Antriebseinrichtung dient dem Bereitstellen eines Antriebsdrehmoments, welches beispielsweise auf das Antreiben eines Kraftfahrzeugs gerichtet ist. In letzterem Fall ist die Antriebseinrichtung dem Kraftfahrzeug zugeordnet beziehungsweise in diesem verbaut. Zum Bereitstellen des Antriebsdrehmoments weist die Antriebseinrichtung die Brennkraftmaschine auf, welche das Antriebsdrehmoment an ihrer Kurbelwelle bereitstellt. Zur Erhöhung der Leistung und/oder zur Steigerung der Effizienz der Brennkraftmaschine ist dieser der Abgasturbolader zugeordnet. Der Abgasturbolader verfügt über eine Turbine sowie einen Verdichter, welche vorzugsweise mechanisch miteinander gekoppelt sind. Auch andere Kopplungsarten sind realisierbar. Beispielsweise können die Turbine und der Verdichter elektrisch gekoppelt sein. Alternativ kann die mechanische Kopplung vorliegen und der Abgasturbolader elektrisch unterstützbar sein. In diesem Fall ist eine elektrische Maschine mit dem Verdichter wirkverbunden, die zur Unterstützung des Verdichters betrieben werden kann.
  • Der Turbine des Abgasturboladers wird von der Brennkraftmaschine während ihres Betriebs erzeugtes Abgas zugeführt. Die Turbine nutzt die in dem Abgas enthaltene Enthalpie und/oder die Strömungsenergie des Abgases, um den Verdichter anzutreiben. Dieser wiederum komprimiert Frischgas, bringt dieses also von einem niedrigeren ersten Druckniveau auf ein höheres zweites Druckniveau, um es nachfolgend der Brennkraftmaschine zuzuführen. Unter dem Frischgas kann beispielsweise Frischluft, ein Frischluft-Abgas-Gemisch oder dergleichen verstanden werden.
  • Das mithilfe des Verdichters verdichtete beziehungsweise komprimierte Frischgas wird dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zugeführt. In diesem ist die Drosselklappe vorgesehen. Die Drosselklappe dient dem Einstellen des der Brennkraftmaschine zugeführten Fristgasmassenstroms. Die Drosselklappe beziehungsweise ein Öffnungsgrad der Drosselklappe wird entsprechend dem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine eingestellt. Der Betriebspunkt ist beispielsweise gekennzeichnet durch die Brennkraftmaschinenistdrehzahl der Brennkraftmaschine und/oder dem von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Brennkraftmaschinenistdrehmoment.
  • Während des Betriebs der Brennkraftmaschine ist es notwendig, das in wenigstens einen Zylinder der Brennkraftmaschine eingebrachte Frischgas-Kraftstoff-Gemisch zu zünden. Dies erfolgt zu einem bestimmten Istzündzeitpunkt. Dieser bezeichnet dabei den Zeitpunkt, in welchem das Zünden des Gemischs tatsächlich erfolgt. An der Brennkraftmaschine dagegen wird ein Sollzündzeitpunkt eingestellt. Normalerweise entspricht der Istzündzeitpunkt dem Sollzündzeitpunkt. Selbstverständlich kann es jedoch zu geringfügigen Abweichungen im Rahmen von Toleranzen kommen.
  • Der Sollzündzeitpunkt wird vorzugsweise aus dem Vorgabezündzeitpunkt bestimmt. Dieser wird aus der Brennkraftmaschinenistdrehzahl ermittelt. Normalerweise ist der Vorgabezündzeitpunkt umso früher, je höher die Brennkraftmaschinenistdrehzahl der Brennkraftmaschine ist. Dies führt daher, dass das in dem Zylinder befindliche Gemisch ab dem Istzündzeitpunkt eine bestimmte Zeitspanne zur tatsächlichen Zündung und/oder Verbrennung benötigt. Um die im Rahmen der Verbrennung gewünschte Wirkung zu erzielen, nämlich einen bestimmten Gasdruck in dem Zylinder, muss daher der Vorgabezündzeitpunkt und idealerweise auch der Sollzündzeitpunkt an die Brennkraftmaschinenistdrehzahl angepasst werden. Der Vorgabezündzeitpunkt liegt insoweit als Funktion zumindest von der Brennkraftmaschinenistdrehzahl vor. In einem Normalbetrieb der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Antriebseinrichtung entspricht der Sollzündzeitpunkt dem Vorgabezündzeitpunkt.
  • Mit zunehmendem Aufladungsgrad von Brennkraftmaschinen bei gleichzeitiger Verringerung ihres Hubraums verschlechtert sich zusehends die Spontanität der Brennkraftmaschinen. Die Differenz zwischen dem Zeitpunkt der Vorgabe eines Solldrehmoments und dem Zeitpunkt, in welchem die Antriebseinrichtung beziehungsweise die Brennkraftmaschine ein diesem Solldrehmoment entsprechendes Istdrehmoment bereitstellt, wird folglich größer. Dieser Effekt ist auch als „Turboloch“ bekannt. Aus diesem Grund kann es in wenigstens einem Betriebszustand der Antriebseinrichtung vorgesehen sein, den Abgasturbolader vorzuspannen, also die Antriebseinrichtung derart zu betreiben, dass bei tatsächlich gleichbleibendem Istdrehmoment der von dem Verdichter bereitgestellte Ladedruck erhöht wird, sodass ein nachfolgendes Erhöhen der Istdrehzahl der Brennkraftmaschine rascher erfolgen kann.
  • Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 10 2005 005 559 A1 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Ottomotors, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Abgasturbolader, wobei die Brennkraftmaschine in einem Betriebszustand „Leerlauf“ mit einer vorbestimmten Leerlaufdrehzahl und bezüglich eines Kraftstoffverbrauchs beziehungsweise einer Laufruhe optimierten Leerlauf-Betriebsparametern, insbesondere für Zündzeitpunkt und Kraftstoffeinspritzung, betrieben wird. Hierbei wird wenigstens in einem zeitlichen Teilbereich des Betriebszustands „Leerlauf“ durch bezüglich der Leerlauf-Betriebsparameter abweichende Einstellung wenigstens eines Betriebsparameters der Brennkraftmaschine eine Abgasenthalpie und damit eine Drehzahl des Abgasturboladers erhöht.
  • Weiterhin zeigen die Druckschrift DE 10 2011 107 121 A1 ein Verfahren und eine Anordnung zum Betrieb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs, die Druckschrift DE 10 2009 020 536 A1 ein Verfahren zum Verwalten von Übergängen zu Mager-Luft-/Kraftstoff in einer abgestimmten Drehmomentsteuerung, die Druckschrift DE 42 32 973 A1 ein Verfahren oder eine Vorrichtung zum Einstellen des Drehmoments eines Ottomotors während eines Schaltvorgangs, die Druckschrift DE 10 2013 111 358 A1 ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steuern einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sowie die Druckschrift DE 10 2014 220 400 A1 ein Verfahren zur Ermittlung einer Drehmomentreserve.
  • Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung sowie eine Antriebseinrichtung vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Verfahren und bekannten Antriebseinrichtungen Vorteile aufweisen, insbesondere eine noch raschere Erhöhung der Brennkraftmaschinenistdrehzahl ermöglichen.
  • Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und einer Antriebseinrichtung gemäß Anspruch 10 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass bei einem Solllastsprung der Brennkraftmaschine von einem Istdrehmoment auf ein Solldrehmoment durch vollständiges Öffnen der Drosselklappe und durch Einstellen eines ersten Sollzündzeitpunkts, der später ist als der Vorgabezündzeitpunkt, eine Drehmomentreserve aufgebaut und gleichzeitig das Istdrehmoment vergrößert wird, wobei die Drehmomentreserve vor dem Erreichen des Solldrehmoments durch das Istdrehmoment durch Einstellen eines zweiten Sollzündzeitpunkts, der früher ist als der erste Sollzündzeitpunkt, zum weiteren Erhöhen des Istdrehmoments verwendet wird.
  • Vor dem Auftreten des Solllastsprungs wird die Antriebseinrichtung vorzugsweise in dem vorstehend erläuterten Normalbetrieb betrieben. Erst bei dem Auftreten des Solllastsprungs, also dem Einstellen des von dem Istdrehmoment abweichenden Solldrehmoments sollen geeignete Maßnahmen durchgeführt werden, um die Beschleunigung der Brennkraftmaschine zu verbessern. Der Solllastsprung liegt insbesondere vor, wenn das Solldrehmoment größer ist als das momentan von der Antriebseinrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine bereitgestellte Istdrehmoment, beispielsweise deutlich größer. Bevorzugt liegt der Solllastsprung nur dann vor beziehungsweise wird nur dann auf den Solllastsprung erkannt, wenn das Solldrehmoment um mindestens 25%, mindestens 50%, mindestens 75% oder mindestens 100% größer ist als das Istdrehmoment.
  • Wurde auf den Solllastsprung der Brennkraftmaschine erkannt, so wird die Drosselklappe vollständig geöffnet. Das Öffnen führt zum einen zu einer Beschleunigung der Brennkraftmaschine, also zu einer Erhöhung der Brennkraftmaschinenistdrehzahl, und zum anderen zu einer Erhöhung einer Turboladeristdrehzahl des Abgasturboladers. Letzteres wird zum einen durch die der Turbine des Abgasturboladers zugeführte vergrößerte Abgasmenge und zum anderen durch die Verringerung des von der Drosselklappe bewirkten Staudrucks hervorgerufen.
  • Zudem soll an der Brennkraftmaschine ein dem ersten Sollzündzeitpunkt entsprechender Sollzündzeitpunkt beziehungsweise der erste Sollzündzeitpunkt eingestellt werden. Dieser ist später als der Vorgabezündzeitpunkt, welcher weiterhin aus der Brennkraftmaschinenistdrehzahl ermittelt wird. Der erste Sollzündzeitpunkt ist also im Vergleich mit dem Vorgabezündzeitpunkt nach später verschoben, sodass die Zündung des in dem Zylinder befindlichen Gemischs später erfolgt. Hierdurch wir die Drehmomentreserve aufgebaut.
  • Der erste Sollzündzeitpunkt soll jedoch derart gewählt werden, dass gleichzeitig das Istdrehmoment vergrößert wird, sodass sich auch die Brennkraftmaschinenistdrehzahl vergrößert. Es ist also nicht vorgesehen, lediglich ein Vorspannen des Abgasturboladers in Vorbereitung auf eine derartige Beschleunigung vorzunehmen, sondern gleichzeitig die Drehmomentreserve aufzubauen und das Istdrehmoment zu vergrößern. In anderen Worten ist das Vorspannen des Abgasturboladers in den Beschleunigungsvorgang der Brennkraftmaschine integriert.
  • Mit einer derartigen Vorgehensweise werden trotz der hohen erzielbaren Beschleunigung hervorragende Abgaswerte in Form von geringen Abgasemissionen der Brennkraftmaschine erzielt. Darunter fällt insbesondere eine deutliche Verringerung der Stickoxidrohemissionen. Letzteres ist insbesondere willkommen, falls die Brennkraftmaschine als Dieselbrennkraftmaschine ausgestaltet ist, weil eine solche während des Lastaufbaus im Vergleich zu Ottobrennkraftmaschinen hohe Stickoxidemissionen aufweist. Alternativ kann die Brennkraftmaschine jedoch selbstverständlich auch als Ottobrennkraftmaschine ausgestaltet sein.
  • Nach dem Öffnen der Drosselklappe und dem Einstellen des ersten Sollzündzeitpunkts, also nach dem Aufbauen der Drehmomentreserve, wird auf diese zurückgegriffen, um das Istdrehmoment der Brennkraftmaschine weiter zu erhöhen. Hierzu wird vor dem Erreichen des Solldrehmoments durch das Istdrehmoment der Sollzündzeitpunkt der Brennkraftmaschine auf den zweiten Sollzündzeitpunkt gesetzt beziehungsweise der zweite Sollzündzeitpunkt an der Brennkraftmaschine eingestellt. Dieser zweite Sollzündzeitpunkt ist früher als der erste Sollzündzeitpunkt, sodass anders ausgedrückt der Zündzeitpunkt ausgehend von dem ersten Sollzündzeitpunkt wieder nach früh verschoben wird. Dies bewirkt einen Abbau der Drehmomentreserve beziehungsweise ein Umsetzen der Drehmomentreserve in ein tatsächlich von der Brennkraftmaschine erzeugtes Istdrehmoment.
  • Während der Erhöhung des Istdrehmoments in Richtung des Solldrehmoments beziehungsweise bis auf dieses wird also im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens der Sollzündzeitpunkt erst nach spät und anschließend wieder nach früh verstellt. Auf diese Art und Weise wird zunächst der Abgasturbolader beschleunigt und anschließend die während des Beschleunigens des Abgasturboladers aufgebaute Drehmomentreserve zum Beschleunigen der Brennkraftmaschine genutzt. Das Resultat ist eine Verbesserung des transienten Verhaltens der Antriebseinrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine sowie die bereits beschriebene Verringerung der Stickoxidrohemissionen. Bei gleichbleibender Nennleistung der Antriebseinrichtung kann ihr Ansprechverhalten deutlich verbessert werden, sodass insgesamt der Zielkonflikt zwischen hoher Nennleistung und gutem Ansprechverhalten aufgebrochen wird.
  • Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Sollzündzeitpunkt ausgehend von dem Vorgabezündzeitpunkt über einen bestimmten ersten Zeitraum hinweg verändert wird, und/oder dass der zweite Sollzündzeitpunkt ausgehend von dem ersten Sollzündzeitpunkt über einen bestimmten zweiten Zeitraum hinweg verändert wird. Vorzugsweise gleichzeitig mit dem Öffnen der Drosselklappe, zumindest jedoch unmittelbar anschließend, wird der erste Sollzündzeitpunkt ausgehend von dem Vorgabezündzeitpunkt verändert.
  • Dabei wird der erste Sollzündzeitpunkt jedoch nicht schlagartig auf einen Endwert gesetzt, welchen er aufweist, bevor die Drehmomentreserve zum weiteren Erhöhen des Istdrehmoments verwendet wird. Vielmehr erfolgt das Verändern des ersten Sollzündzeitpunkts über den bestimmten ersten Zeitraum hinweg, nämlich vorzugsweise ausgehend von einem Startwert bis hin zu dem Endwert. Der Startwert kann dabei dem Vorgabezündzeitpunkt entsprechen oder geringfügig, insbesondere infinitesimal, von diesem abweichen und dabei bevorzugt später sein als der Vorgabezündzeitpunkt.
  • Zusätzlich oder alternativ verhält es sich analog für den zweiten Sollzündzeitpunkt. Auch dieser wird ausgehend von einem Startwert bis hin zu einem Endwert verändert, nämlich über den bestimmten zweiten Zeitraum hinweg. Der Startwert des zweiten Sollzündzeitpunkts entspricht dabei dem Endwert des ersten Sollzündzeitpunkts oder ist geringfügig, insbesondere infinitesimal, von ihm verschieden und dabei vorzugsweise früher.
  • Im Rahmen einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verändern des ersten Sollzündzeitpunkts und/oder des zweiten Sollzündzeitpunkts schrittweise oder kontinuierlich erfolgt. In anderen Worten können die beiden Sollzündzeitpunkte, also der erste Sollzündzeitpunkt und der zweite Sollzündzeitpunkt, beziehungsweise jeder einzelne von Ihnen, entweder in diskreten Schritten oder stetig verändert werden. Das schrittweise Verändern erfolgt vorzugsweise in einer Vielzahl von Schritten während des jeweiligen bestimmten Zeitraums, also des ersten Zeitraums oder des zweiten Zeitraums. Die Anzahl an Schritten beträgt dabei vorzugsweise mindestens drei, mindestens vier, mindestens fünf, mindestens zehn oder mehr.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der erste Zeitraum mit dem Solllastsprung beginnt und vor dem Erreichen des Solldrehmoments durch das Istdrehmoment, insbesondere bei Erreichen einer Turboladersolldrehzahl durch eine Turboladeristdrehzahl, endet. Der erste Zeitraum, während welchem der erste Sollzündzeitpunkt verändert wird, beginnt zu einem bestimmten ersten Zeitpunkt und endet zu einem bestimmten zweiten Zeitpunkt. Der erste Zeitpunkt fällt mit dem Auftreten des Solllastsprungs zusammen, während der zweite Zeitpunkt vor dem Erreichen des Drehmoments durch das Istdrehmoment liegt. Beispielsweise liegt der zweite Zeitpunkt vor, endet also der erste Zeitraum, wenn die Turboladeristdrehzahl des Abgasturboladers die Turboladersolldrehzahl erreicht beziehungsweise erreicht hat.
  • Eine bevorzugte weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass das Verändern des ersten Sollzündzeitpunkts derart erfolgt, dass das Istdrehmoment während des ersten Zeitraums vergrößert wird. Die durch die Erhöhung der Drosselklappe erhöhte Leistung der Brennkraftmaschine wird also nicht ausschließlich in eine erhöhte Enthalpie ihres Abgases umgesetzt und mithin zur Erhöhung der Turboladeristdrehzahl herangezogen.
  • Vielmehr soll sich auch das Istdrehmoment der Brennkraftmaschine erhöhen. Der erste Sollzündzeitpunkt wird entsprechend eingestellt. Insbesondere wird der erste Sollzündzeitpunkt derart eingestellt, dass während des gesamten ersten Zeitraums eine kontinuierliche Vergrößerung des Istdrehmoments auftritt, insbesondere also kein Rückgang des Istdrehmoments und bevorzugt auch kein Konstantbleiben des Istdrehmoments zu verzeichnen ist.
  • Bevorzugt ist die Differenz zwischen dem am Endes des ersten Zeitraums vorliegenden Istdrehmoment zu dem bei Auftreten des Solllastsprungs vorliegenden Istdrehmoment bezogen auf die bei Auftreten des Solllastsprungs vorliegende Differenz zwischen Solldrehmoment und Istdrehmoment mindestens 10%, mindestens 20%, mindestens 25%, mindestens 30%, mindestens 40% oder mindestens 50%.
  • Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Brennkraftmaschine einen variablen Ventiltrieb zur Beeinflussung eines Spülgefälles über die Brennkraftmaschine sowie einer Ventilüberschneidung von Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine aufweist, wobei der erste Sollzündzeitpunkt bezüglich des Vorgabezündzeitpunkts nach spät verändert wird, sobald während der Ventilüberschneidung der Gaswechselventile ein positives Spülgefälle vorliegt. Mithilfe des variablen Ventiltriebs kann zum einen das Spülgefälle und zum anderen der Grad der Ventilüberschneidung eingestellt werden.
  • Der Grad der Ventilüberschneidung kann selbstverständlich derart gewählt werden, dass keine Ventilüberschneidung vorliegt, die Gaswechselventile des Zylinders also versetzt zueinander vorliegende Öffnungszeiträume aufweisen. Bevorzugt wird der variable Ventiltrieb jedoch derart eingestellt, dass gleichzeitig mit dem Öffnen der Drosselklappe und dem Einstellen des ersten Sollzeitpunkts eine Ventilüberschneidung der Gaswechselventile vorliegt, die Öffnungszeiträume der Gaswechselventile also einander überlappen. Insbesondere überlappen ein Öffnungszeitraum eines als Einlassventil ausgestalteten Gaswechselventils und ein Öffnungszeitraum eines als Auslassventil ausgestalteten Gaswechselventils.
  • Der erste Sollzündzeitpunkt soll nun bezüglich des Vorgabezündzeitpunkts derart gewählt werden, dass während der Ventilüberschneidung das positive Spülgefälle vorliegt. Darunter ist zu verstehen, dass während des Überlappungszeitraums der Öffnungszeiträume der Gaswechselventile der Druck auf einer Einlassseite der Brennkraftmaschine beziehungsweise des jeweiligen Zylinders höher ist als auf der Auslassseite, sodass der Zylinder während der Ventilüberschneidung von Frischgas durchspült wird, welches von der Einlassseite auf die Auslassseite des Zylinders strömt. Alternativ ausgedrückt ist es vorgesehen, den ersten Sollzündzeitpunkt bezüglich des Vorgabezündzeitpunkts nach spät zu verstellen, wenn das positive Spülgefälle vorliegt beziehungsweise festgestellt wird.
  • Das Verändern des ersten Sollzündzeitpunkts erfolgt dabei besonders bevorzugt derart, dass das positive Spülgefälle weiterhin gegeben ist. Insbesondere ist es vorgesehen, den ersten Sollzündzeitpunkt bei Vorliegen des positiven Spülgefälles soweit nach spät zu verstellen, dass das positive Spülgefälle gerade noch vorliegt oder gerade nicht mehr vorliegt, in jedem Fall also kein negatives Spülgefälle auftritt. In anderen Worten wird der erste Sollzündzeitpunkt derart nach spät verstellt, dass gerade so kein negatives Spülgefällt vorliegt. Das Verändern des ersten Sollzündzeitpunkts erfolgt bevorzugt in mehreren Schritten, wobei jeder der Schritte derart gewählt wird, dass die vorstehend erläuterte Bedingung zutrifft. Die beschriebene Vorgehensweise kann grundsätzlich unabhängig von dem Vorliegen des variablen Ventiltriebs vorgesehen sein.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass sich der zweite Zeitraum an den ersten Zeitraum unmittelbar anschließt und mit dem Erreichen des Solldrehmoments durch das Istdrehmoment endet. In anderen Worten beginnt das Einstellen des Sollzündzeitpunkts auf den zweiten Sollzündzeitpunkt beziehungsweise dessen Verändern unmittelbar nach dem Ende des ersten Zeitraums und endet, sobald das Istdrehmoment das Solldrehmoment erreicht beziehungsweise erreicht hat. Bevorzugt ist daher also auch das Verändern des zweiten Sollzündzeitpunkts genau dann abgeschlossen, wenn der zweite Zeitraum endet beziehungsweise das Istdrehmoment dem Solldrehmoment entspricht.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der zweite Sollzündzeitpunkt während des zweiten Zeitraums in Richtung des Vorgabezündzeitpunkts verändert wird, sodass mit dem Ende des zweiten Zeitraums der zweite Sollzündzeitpunkt dem Vorgabezündzeitpunkt entspricht. Mit dem Ende des zweiten Zeitraums beziehungsweise unmittelbar nach dem Ende des zweiten Zeitraums wird insoweit die Brennkraftmaschine wieder im Normalbetrieb betrieben, in welchem der an der Brennkraftmaschine eingestellte Sollzündzeitpunkt dem Vorgabezündzeitpunkt entspricht. Hierzu wird während des zweiten Zeitraums der zweite Sollzündzeitpunkt in Richtung des Vorgabezündzeitpunkts verändert, wobei dieses Verändern mit dem Ende des zweiten Zeitraums derart abgeschlossen ist, dass der zweite Sollzündzeitpunkt gleich dem Vorgabezündzeitpunkt ist.
  • Schließlich kann im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Abgasturbolader eine eine Turbine des Abgasturboladers umgehende Bypassleitung aufweist, die bei Auftreten des Solllastsprungs geschlossen wird. Die Bypassleitung dient dazu, von der Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas um die Turbine herumzuführen. Die Bypassleitung kann insoweit auch als Wastegate bezeichnet werden. In der Bypassleitung ist ein Schaltventil angeordnet, mittels welchem die Bypassleitung wahlweise freigegeben oder verschlossen werden kann.
  • In anderen Worten ist die Bypass-Leitung mittels des Schaltventils verschließbar. Ein solches Verschließen der Bypassleitung ist vorgesehen, sobald der Solllastsprung auftritt, sodass nach dem Auftreten des Solllastsprungs das gesamte von der Brennkraftmaschine erzeugte Abgas durch die Turbine des Abgasturboladers geführt wird. Nach dem Ende des zweiten Zeitraums kann es vorgesehen sein, die Bypassleitung wieder freizugeben. Hierzu wird das Schaltventil entsprechend eingestellt.
  • Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des vorstehend beschriebenen Verfahrens, mit einer Brennkraftmaschine und einem der Brennkraftmaschine zugeordneten Abgasturbolader, wobei die Brennkraftmaschine einen über eine Drosselklappe verfügenden Ansaugtrakt aufweist, und wobei aus einer Brennkraftmaschinenistdrehzahl der Brennkraftmaschine ein Vorgabezündzeitpunkt ermittelt wird. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, bei einem Solllastsprung der Brennkraftmaschine von einem Istdrehmoment auf ein Solldrehmoment durch vollständiges Öffnen der Drosselklappe und durch Einstellen eines ersten Sollzündzeitpunkts, der später ist als der Vorgabezündzeitpunkt, eine Drehmomentreserve aufzubauen und gleichzeitig das Istdrehmoment zu vergrößern, wobei die Drehmomentreserve vor dem Erreichen des Solldrehmoments durch das Istdrehmoment durch Einstellen eines zweiten Sollzündzeitpunkts, der früher ist als der erste Sollzündzeitpunkt, zum weiteren Erhöhen des Istdrehmoments verwendet wird.
  • Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
    • Figur ein Diagramm, in welchem ein von einer Antriebseinrichtung bereitgestelltes Drehmoment über der Zeit aufgetragen ist.
  • Die Figur zeigt ein Diagramm, in welchem ein von einer Antriebseinrichtung bereitgestelltes Drehmoment M über der Zeit t aufgetragen ist. Die Antriebseinrichtung verfügt über eine Brennkraftmaschine sowie einen der Brennkraftmaschine zugeordneten Abgasturbolader. Die Brennkraftmaschine weist einen über eine Drosselklappe verfügenden Ansaugtrakt auf. Während des Betriebs der Antriebseinrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine ist es vorgesehen, aus einer Brennkraftmaschinenistdrehzahl der Brennkraftmaschine einen Vorgabezündzeitpunkt zu ermitteln.
  • Aus dem in dem Diagramm dargestellten Verlauf ist ersichtlich, dass die Brennkraftmaschine zu einem Zeitpunkt t < t1 mit einem konstanten Istdrehmoment M1 betrieben wird. Das bedeutet, dass das Istdrehmoment einem Solldrehmoment entspricht und entsprechend keine Veränderung des Istdrehmoments auftritt. Im Zeitpunkt t = t1 tritt ein Solllastsprung der Brennkraftmaschine auf. Das bedeutet, dass das Solldrehmoment vergrößert wird, insbesondere schlagartig beziehungsweise in Form eines Drehmomentsprungs, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel auf das Drehmoment M2 .
  • Dieses Solldrehmoment wird an der Brennkraftmaschine eingestellt, sodass nachfolgend das Istdrehmoment der Brennkraftmaschine vergrößert wird, um es an das Solldrehmoment wieder anzugleichen. Hierbei ist es vorgesehen, dass bei dem Solllastsprung der Brennkraftmaschine zunächst die Drosselklappe vollständig geöffnet wird. Zudem wird der Sollzündzeitpunkt der Brennkraftmaschine auf einen ersten Sollzündzeitpunkt eingestellt, welcher später ist als der Vorgabezündzeitpunkt. Hierdurch wird eine Drehmomentreserve aufgebaut. Gleichzeitig ist es jedoch vorgesehen, das Istdrehmoment zu vergrößern.
  • Diese Vorgehensweise ist während eines ersten Zeitraums vorgesehen, welcher in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel dem Zeitraum t1 ≤ t ≤ t2 entspricht. Während des ersten Zeitraums wird der erste Sollzündzeitpunkt ausgehend von dem Vorgabezündzeitpunkt verändert, nämlich beispielsweise schrittweise oder kontinuierlich. Bevorzugt wird der erste Sollzündzeitpunkt dabei unmittelbar zu Beginn des ersten Zeitraums und/oder unmittelbar am Ende des ersten Zeitraums verändert. Es ist deutlich zu erkennen, dass sich während des ersten Zeitraums das Istdrehmoment der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Antriebseinrichtung kontinuierlich erhöht.
  • Unmittelbar an den ersten Zeitraum schließt sich ein zweiter Zeitraum an, für welchen gilt t2 ≤ t ≤ t3. Während des zweiten Zeitraums ist es vorgesehen, den Sollzündzeitpunkt der Brennkraftmaschine auf einen zweiten Sollzündzeitpunkt zu setzen, welcher früher ist als der erste Sollzündzeitpunkt, insbesondere früher ist als der erste Sollzündzeitpunkt am Ende des ersten Zeitraums. Durch dieses Verstellen wird die Drehmomentreserve zum weiteren Erhöhen des Drehmoments verwendet. Folgerichtig ergibt sich auch für den zweiten Zeitraum eine Erhöhung des Istdrehmoments, wie dem Diagramm zu entnehmen ist.
  • Insgesamt wird insoweit das Drehmoment der Brennkraftmaschine sowohl während des ersten Zeitraums als auch während des zweiten Zeitraums kontinuierlich vergrößert. Hierzu wird zunächst der Sollzündzeitpunkt während des ersten Zeitraums in Richtung spät verstellt, insbesondere schrittweise oder kontinuierlich, und anschließend während des zweiten Zeitraums wieder früh, bevorzugt ebenfalls schrittweise oder kontinuierlich. Dies ermöglicht eine effiziente und rasche Erhöhung des Istdrehmoments, insbesondere bei gleichzeitig geringen Abgasemissionen.

Claims (10)

  1. Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine und einem der Brennkraftmaschine zugeordneten Abgasturbolader, wobei die Brennkraftmaschine einen über eine Drosselklappe verfügenden Ansaugtrakt aufweist, und wobei aus einer Brennkraftmaschinenistdrehzahl der Brennkraftmaschine ein Vorgabezündzeitpunkt ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Solllastsprung der Brennkraftmaschine von einem Istdrehmoment auf ein Solldrehmoment durch vollständiges Öffnen der Drosselklappe und durch Einstellen eines ersten Sollzündzeitpunkts, der später ist als der Vorgabezündzeitpunkt, eine Drehmomentreserve aufgebaut und gleichzeitig das Istdrehmoment vergrößert wird, wobei die Drehmomentreserve vor dem Erreichen des Solldrehmoments durch das Istdrehmoment durch Einstellen eines zweiten Sollzündzeitpunkts, der früher ist als der erste Sollzündzeitpunkt, zum weiteren Erhöhen des Istdrehmoments verwendet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Sollzündzeitpunkt ausgehend von dem Vorgabezündzeitpunkt über einen bestimmten ersten Zeitraum hinweg verändert wird, und/oder dass der zweite Sollzündzeitpunkt ausgehend von dem ersten Sollzündzeitpunkt über einen bestimmten zweiten Zeitraum hinweg verändert wird.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verändern des ersten Sollzündzeitpunkts und/oder des zweiten Sollzündzeitpunkts schrittweise oder kontinuierlich erfolgt.
  4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Zeitraum mit dem Solllastsprung beginnt und vor dem Erreichen des Solldrehmoments durch das Istdrehmoment, insbesondere bei Erreichen einer Turboladersolldrehzahl durch eine Turboladeristdrehzahl, endet.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verändern des ersten Sollzündzeitpunkts derart erfolgt, dass das Istdrehmoment während des ersten Zeitraums vergrößert wird.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine einen variablen Ventiltrieb zum Beeinflussen eines Spülgefälles über die Brennkraftmaschine sowie einer Ventilüberschneidung von Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine aufweist, wobei der erste Sollzündzeitpunkt bezüglich des Vorgabezündzeitpunkts nach spät verändert wird, sobald während der Ventilüberschneidung der Gaswechselventile ein positives Spülgefälle vorliegt.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich der zweite Zeitraum an den ersten Zeitraum unmittelbar anschließt und mit Erreichen des Solldrehmoments durch das Istdrehmoment endet.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Sollzündzeitpunkt während des zweiten Zeitraums in Richtung des Vorgabezündzeitpunkts verändert wird, sodass mit dem Ende des zweiten Zeitraums der zweite Sollzündzeitpunkt dem Vorgabezündzeitpunkt entspricht.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasturbolader eine eine Turbine des Abgasturboladers umgehende Bypassleitung aufweist, die bei Auftreten des Solllastsprungs geschlossen wird.
  10. Antriebeinrichtung, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Brennkraftmaschine und einem der Brennkraftmaschine zugeordneten Abgasturbolader, wobei die Brennkraftmaschine einen über eine Drosselklappe verfügenden Ansaugtrakt aufweist, und wobei aus einer Brennkraftmaschinenistdrehzahl der Brennkraftmaschine ein Vorgabezündzeitpunkt ermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, bei einem Solllastsprung der Brennkraftmaschine von einem Istdrehmoment auf ein Solldrehmoment durch vollständiges Öffnen der Drosselklappe und durch Einstellen eines ersten Sollzündzeitpunkts, der später ist als der Vorgabezündzeitpunkt, eine Drehmomentreserve aufzubauen und gleichzeitig das Istdrehmoment zu vergrößern, wobei die Drehmomentreserve vor dem Erreichen des Solldrehmoments durch das Istdrehmoment durch das Einstellen eines zweiten Sollzündzeitpunkts, der früher ist als der erste Sollzündzeitpunkt, zum weiteren Erhöhen des Istdrehmoments verwendet wird.
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