DE20017927U1 - Anordnung zur Überprüfung und/oder Optimierung der Funktion eines Multi-Turbomotor-Systems - Google Patents
Anordnung zur Überprüfung und/oder Optimierung der Funktion eines Multi-Turbomotor-SystemsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Überprüfung und/oder Optimierung der Funktion eines Multi-, insbesondere eines Biturbomotors-Systems, gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs 1.
Bei mit mehreren Abgas-Turboladern ausgestatteten Systemen besteht ein Problem darin, die Motorleistung gleichmäßig auf die einzelnen Zylindergruppen zu verteilen. Zwar sind derartige Systeme an ein Fahrzeug-Motronikteil angeschlossen, das regelmäßig mit einem Luftmassenmesser ausgestattet ist, wobei das Fahrzeug-Motronikteil die Abgas-Turbolader den Betriebszuständen der Brennkraftmaschine entsprechend steuert. Dennoch gelingt es mit diesen Systemen nicht, zuverlässig dafür zu sorgen, dass die Brennkraftmaschine gleichmäßig belastet wird.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung zur Überprüfung und/oder Optimierung der Funktion eines Multi-, insbesondere eines Biturbomotor-Systems gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die sich durch einen einfachen Aufbau und eine einfache Steuertechnik auszeichnet.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
In dem erfindungsgemäß der Frischluftstrom stromab des Gesamt-Luftmassenmessers in Teilströme aufgeteilt wird und in den zu den einzelnen Abgas-Turbolader führenden Leitungsabschnitten jeweils ein separat arbeitender Individual-Luftmassenmesser angeordnet wird, deren Signale einer Auswerteeinheit zugeführt werden, gelingt es mit einfachen Mitteln, die Abgäs-Turbolader zu synchronisieren. Dabei ergibt sich gleichzeitig der zusätzliche Vorteil, dass die Anordnung eine Überprüfung des Systems auf Gleichlauf und/oder Undichtigkeiten und/oder Funktionszuverlässigkeit anderweitiger Systemkomponenten, wie z.B. von Ventilen im Steuerkreis ermöglicht.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Mit der Weiterbildung des Anspruchs 2 gelingt es, die Turbolader mit eirifachen Maßnahmen zu synchronisieren.
Grundsätzlich genügt es, der Auswerteeinheit die beiden Signale der Individual-Luftmassenmesser zuzuführen, da die Summe der beiden Teil-Luftmassen der Gesamtmenge der zugeführten Frischluft entspricht. Mit der Weiterbildung des Anspruchs 4 kann eine Überwachung der Leitungsabschnitte stromauf der Individual-Luftmassenmesser auf Dichtheit erfolgen.
Mit der Weiterbildung des Anspruchs 5 ergibt sich eine vorteilhafte weitere Verwendung der Überprüfungsanordnung. Denn es gelingt mit einfachen Mitteln, die Schubabschaltventile bzw. die sogenannten Antipumpregler auf ihre Funktionszuverlässigkeit hin zu überprüfen.
Die erfindungsgemäße Anordnung zur Überprüfung und/oder Optimierung der Funktion des Multi-Turbomotor-Systems zeichnet sich durch den weiteren Vorteil aus, dass bereits auf dem Markt befindliche Systeme auf einfache Weise mit der erfindungsgemäßen Anordnung nachgerüstet werden können. Das Nachrüsten läßt sich dann besonders einfach und schnell durchführen, wenn - entsprechend der Weiterbildung nach Anspruch 7 - im Bereich der zu den Abgas-Turboladern führenden Leitungsabschnitte jeweils eine vorbereitete Aufnahme für das bedarfsweise Einsetzen der Individual-Luftmassenmesser vorgesehen ist.
Die Anordnung kann zusätzlich vereinfacht werden, wenn gemäß Anspruch 8 die Auswerteeinheit in eine Fahrzeug-Motronik-Komponente integriert wird, wobei diese Komponente dann die entsprechenden Anschlüsse für die Signalleitungen der Individual-Luftmassenmesser hat. Die Integration der Auswerteeinheit in die Fahrzeug-Motronik erfolgt über eine geeignete Schnittstelle und/oder eine geeignete Nachrüst-Plattine und/oder eine geeignete Software für die Verarbeitung der Signale.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der Ansprüche 9 bis 12. Der erfindungsgemäße Bausatz läßt sich besonders wirt-
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schaftlich in Service-Zentren zur Überprüfung der Leistungsfähigkeit und der Funktion eines Multi-Turbolader-Systems einsetzen.
Wenn der Bausatz gemäß Anspruch 10 so aufgebaut ist, daß die vorzugsweise in Form eines Auswertemoduls ausgebildete Auswerteschaltung in eine Fahrzeug-Motronik-Komponente integriert ist, ergibt sich der weitere besondere Vorteil, dass der Bausatz mit wenigen Handgriffen zur Durchführung der Messungen montiert werden kann.
In der Weiterbildung nach den Ansprüchen 11 und 12 ist der Bausatz um weitere Komponenten erweitert, die dann dazu herangezogen werden können, die Schubabschaltventile auf Ihre Funktionszuverlässigkeit hin zu untersuchen:
Nachstehend werden anhand schematischer Zeichnungen Ausführüngsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine schematische Ansicht eines Abschnitts einer Frischluftzuleitung für eine Brennkraftmaschine mit einem Biturbomotor-System mit einer ersten Ausführungsform einer Mess- und Überprüfungsanordnung; 20
Figur 2 eine schematisierte Darstellung einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung in einer ersten Funktionsstellung;
Figur 3 eine der Figur 2 entsprechende Ansicht der Ausführungsform in einer zweiten Funktionsstellung der Anordnung; und
Figur 4 in verkleinertem Maßstab eine der Figur 1 entsprechende Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
In der Figur 1 ist schematisiert ein Frischluft-Zuleitungsabschnitt in Form eines Y-Stücks 10 dargestellt, das als Serienbauteil zur Verfügung steht. Ein von einem - nicht gezeigten - Luftfilter kommender Frischluftstrom FG tritt durch einen im Leitungsabschnitt 12 angeordneten Gesamt-Luftmassenmesser 14, dessen Ausgangssignal S14 über eine Leitung 14 einer Auswerteeinheit 18'zu-' geführt werden kann. Die Auswerteeinheit kann Bestandteil eines Fahrzeug-Motronikteils sein.
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Stromab des Leitungsabschnitts 12 verzweigt sich die Leitung nach der Form eines Y in Leitungs-Teilabschnitte 20-1 und 20-2, die zu den einzelnen Abgas-Turboladern ATL1 bzw. ATL2 führen. Die entsprechenden Frischluftströme sind mit F1 bzw. F2 bezeichnet.
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In jedem Leitungs-Teilabschnitt 20-1, 20-2 ist ein Individual-Luftmassenmesser 22 bzw. 24 installiert. Die Ausgangssignale S22 bzw. S24 werden über Signalleitungen 26 bzw. 28 der Auswerteeinheit 18 zugeführt.
Mit dem Bezugszeichen 30 ist eine Signalleitung bezeichnet, die zu einer schematisch angedeuteten Stelleinheit 32 führen kann, die Bestandteil eines Steuer-, vorzugsweise eines Regelsystems zur Angleichung der Masseströme F1 und F2 sein kann.
Aus der vorstehenden Beschreibung wird deutlich, dass es mit der beschriebenen Anordnung möglich ist, die Abgas-Turbolader exakt zu synchronisieren. Gleichzeitig ist es mit dieser Anordnung möglich, das System auf Gleichlauf zu überprüfen und gleichzeitig die Voraussetzung dafür zu schaffen, dass das Frischluft-Versorgungssystem auf Undichtigkeiten überprüft werden kann.
Anhand der Figuren 2 und 3, in denen zur Vereinfachung der Beschreibung für diejenigen Komponenten und Bauteile, die den Bauteilen der Ausführungsform nach Figur 1 entsprechen, gleiche Bezugszeichen verwendet sind, wird eine weiter Überprüfungsfunktion der erfindungsgemäßen Anordnung beschrieben:
Die Ausführungsform nach den Figuren 2 und 3 unterscheidet sich von derjenigen nach Figur 1 dadurch, dass in die Leitungsabschnitte 20-1 und 20-2 stromauf einer in einem Saugrohr 38 angeordneten Drosselklappe 40 jeweils ein Ladeluftkühler 42 bzw. 44 eingegliedert ist. Femer sind die einzelnen Abgas-Turbolader ATL1 und ATL2 jeweils mittels einer Bypass-Leitung 46 bzw. 48 überbrückbar. In jede Bypass-Leitung 46, 48 ist ein sogenannter Antipumpregler, d.h. in der Regel ein Schubabschaltventil 50 bzw. 52 eingebaut. Das Schubabschaltventil 50 bzw. 52 hat die Funktion, bei normalem Ladebetrieb dafür zu sorgen, dass die verdichtete Frischluft nicht rezirkuliert wird. Wenn die Drosselklappe geschlossen wird, bewirkt der sich im Ansaugrohr 38 aufbauende
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Unterdruck ein Öffnen des Schubabschaltventils 50 bzw. 52, so dass ein Schubbetrieb der Brennkraftmaschine eintritt.
Die Schubabschältventile 50 bzw. 52, die regelmäßig von einer Membran gesteuert sind, können mit der erfindungsgemäßen Anordnung wie folgt auf ihre Funktionszuverlässigkeit überprüft werden:
Mit der Anordnung nach Figur 2 wird das komplette System auf Dichtigkeit und/oder Symmetrie geprüft, wie dies unter Bezug auf die Figur 1 erläutert wurde. Wenn - gemäß Figur 3 - die zum Schubabschaltventil 50 bzw. 52 führende Bypass-Leitung 46 bzw. 48 getrennt wird, und zwar so, dass die Bypass-Leitungsabschnitte 46a bzw. 48a, welche von den Leitungs-Teilabschnitten 20-1 bzw. 20-2 abzweigen, geschlossen und die anderen Bypass-Leitungsabschnitte 46b bzw. 48b offen bleiben, können die Schubabschaltventile 50, 52 überprüft werden. Wenn die Drosselklappe 38 geschlossen wird, öffnet sich das Schubabschaltventil 50, 52. Mit dem Aufbau von Ladedruck muss das funktionsfähige Schubabschaltventil 50, 52 schließen. Wenn der von den Individual-Luftmassenmessern 22 bzw. 24 gemessene Durchsatz gleich bleibt, ist das betreffende Schubabschaltventil 50, 52 in Ordnung. Ein defekter Antipumpregler wird eine Leckage aufweisen, so dass der zugehörige Lader mehr Luft fördert. Dies wird über das Signal der S26 bzw. S28 angezeigt.
Vorstehend wurde die erfindungsgemäße Anordnung zur Überprüfung und/oder Optimierung der Funktion eines Multi-Turbomotor-Systems als fest in das Kraftfahrzeug eingebaute Anordnung beschrieben. Diese Anordnung kann - wie sich aus der vorstehenden Beschreibung unmittelbar entnehmen läßt - mit einfachen Handgriffen nachgerüstet werden. Die Erfindung eignet sich allerdings auch im besonderen Maße als Meß- und Prüf-Bausatz, der geeignete Schnittstellen an das Multi-Turbolader-System einerseits und an eine geeignete Auswerteeinrichtung, wie z.B. eine bereits vorhandene Fahrzeug-Motronik im Bedarfsfall angeschlossen wird. Diese Ausführungsform wird im folgenden anhand der Figur 4 beschrieben. Zur Vereinfachung der Beschreibung sind in Figur 4 diejenigen Komponenten, die den Bauteilen der Ausführungsform nach den Figuren 1 bis 3 entsprechen, mit ähnlichen Bezugszeichen versehen, denen allerdings eine "1" vorangestellt ist.
[Fiie:ANM\MO8508B1.DOC] Beschreibung, 19.1JJ.00** I . . .
Anordnung zur Überprüfung und/oder Optimierung* der Funktion eines Multi-Turbomotor-Systems
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In einem Leitungsabschnitt 112 eines Y-Stücks 1.10 ist wiederum ein Gesamt-Luftmengenmesser 114 eingebaut, dessen Signalleitung 116 zu einer Auswerteeinheit geführt ist, die wiederum Bestandteil eines Fahrzeug-Motronikteilssein kann. ,
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Im Unterschied zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ist die Anordnung zur Überprüfung und/oder Optimierung der Funktion des Biturbomotor-Systems als Bausatz ausgebildet, der im wesentlichen drei Haupt-Komponenten hat. Zum einen ist eine der Anzahl der Teilströme F1.-F2 entsprechende Anzahl von Individual-Luftmassenmessern 122, 124 vorgesehen, die in entsprechende Aufnahmen 162, 164 der Leitungsabschnitte 120-1, 120-2 eingesetzt werden können. Die Aufnahmen 162, 164 sind normalerweise, d.h. für den Fall, dass eine Prüfmessung nicht vorgenommen wird, durch geeignete Vorrichtungen, wie z.B. eine Deckelkonstruktion 166, 168 verschlossen. Zum Bausatz gehört ferner ein Satz von Signalkabeln 126, 128, deren Enden Stekker 170, 172 tragen. Mit strichpunktierten Linien angedeutet ist eine vorzugsweise in Form eines Auswertemoduls gestaltete Auswerteschaltung bzw. eine Auswerte-Plattine 174, die gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung in eine nicht näher dargestellten Fahrzeug-Motronik untergebracht ist. Der Auswertemodul 174 hat Anschlußstellen 176, 178 für die Stecker 170, 172. Damit bildet der Auswertemodul 174 eine geeignete Schnittstelle zur Auswerteeinheit. Selbstverständlich kann anstelle einer Plattine 174 für den Einsatz in die Fahrzeug-Motronik auch eine gesonderte Auswerteeinheit vorgesehen werden, wie dies anhand der Figuren 1 bis 3 beschrieben ist.
Auch die Ausführungsform gemäß Figur 2 und 3 läßt sich in Form eines Bausatzes realisieren. In diesem Fall kann der Bausatz gemäß Figur 4 zusätzlich durch nicht näher dargestellte Ventile erweitert werden, mit denen die im Zusammenhang mit der Beschreibung der Figuren 2 und 3 beschriebene Überprüfung der Abschaltventile vorgenommen werden kann. Zusätzlich kann der Bausatz Steuerleitungen für diese Ventile bzw. eine Steuerschaltung zur Ansteuerung der Ventile für den Meßbetrieb beinhalten.
Für den Fall, dass der Bausatz um die Ventile zur Überprüfung der Funktion der Schubabschaltventile erweitert wird, sind vorzugsweise die Bypass-Leitungsabschnitte 46a, b und 48a, b mit Aufnahmen ausgestattet, in die bei Bedarf die Ventile des Prüf-Bausatzes eingesetzt werden können.
[File:ANM\MO8508B1.DOC] Beschreibung, 19.JO.O0·; i I .
Anordnung zur Überprüfung und/oder OptimierungVer Punktion e'ines Multi-Turbomotor-Systems
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Selbstverständlich sind Abweichungen von dem gezeigten Ausführungsbeispiel möglich, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. So kann sich beispielsweise der Leitungsabschnitt 12 in mehr als zwei Leitungs-Teilabschnitte verzweigen. Auch ist es möglich, dass die Anordnung mehrere Leitungsabschnitte mit jeweils einem Gesamt-Leitungsluftmengenmesser 14 aufweist.
Als Luftmengenmesser können alle gängigen Systeme Anwendung finden, wie z. B. ein Stauklappen-Luftmengenmesser oder ein Hitzdraht-Luftmengenmesser, oder ein sogenannter Kärmän-Vortex-Durchflussmesser.
Claims (12)
1. Anordnung zur Überprüfung und/oder Optimierung der Funktion eines Multi-, insbesondere eines Biturbomotor-Systems, insbesondere zur Synchronisation der Abgas-Turbolader bzw. zur Überprüfung des Systems auf Gleichlauf oder Leckage, bei der die den einzelnen Abgas- Turboladern (ATL1, ATL2) zugeführte Frischluft mittels eines Gesamt- Luftmassenmessers (14) vorzugsweise eines Fahrzeug-Motronikteils überwacht wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischluftstrom (FG) stromab des Gesamt-Luftmassenmessers (14; 114) in Teilströme (F1, F2) aufgeteilt wird, und dass in den zu den einzelnen Abgas-Turboladern führenden Leitungsabschnitten (20-1, 20-2; 120-1, 120-2) jeweils ein separat arbeitender Individual-Luftmassenmesser (22, 24; 122, 124) angeordnet ist, deren Signale (S26, S28) einer Auswerteeinheit (18) zugeführt werden.
2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Stelleinrichtung (32), mit der der Massestrom in den zu den einzelnen Abgas-Turboladern führenden Leitungsabschnitten (20-1, 20-2) derart gesteuert wird, dass die Ausgangssignale (S26, S28) der Individual-Luftmassenmesser (22, 24) gleiche Werte haben.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zu den zu den einzelnen Abgas-Turboladern (ATL1, ATL2) führenden Leitungsabschnitte über ein Y-Stück (10; 110) versorgt sind.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich ein Signal (S14) des Gesamt-Luftmassenmessers (14) der Auswerteeinheit (18) zugeführt wird.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch den Einbau der Luftmassenmesser (22, 24) in ein Frischluft- Versorgungssystem, bei dem die einzelnen Abgas-Turbolader (ATL1, ATL2) mittels einer zum Saugrohr (38) stromauf einer Drosselklappe (40) führenden Bypass-Leitung (46, 48) überbrückbar sind, in der jeweils ein Schubabschaltventil (50, 52) eingebaut ist, wobei die Verbindung zwischen dem zum jeweiligen Abgas-Turbolader führenden Leitungsabschnitt (20-1, 20-2) und dem zugehörigen Schubaschaltventil (50, 52) trennbar ist.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zur Trennung der Verbindung zwischen dem zum jeweiligen Abgas- Turbolader (ATL1, ATL2) führenden Leitungsabschnitt (20-1, 20-2) und dem zugehörigen Schubaschaltventil (50, 52) ein Ventil vorgesehen ist, mit dem vorzugsweise ein dem Leitungsabschnitt (20-1, 20-2) zugewandter Bypass-Leitungsabschnitt (46a, 48a) verschlossen wird und der andere, dem zugehörigen Schubaschaltventil (50, 52) zugewandter Bypass-Leitungsabschnitt (46b, 48b) offen bleibt.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zu den einzelnen Abgas-Turboladern führenden Leitungsabschnitte (120-1, 120-2) jeweils eine vorbereitete Aufnahme (162, 164) für das bedarfsweise Einsetzen der separat arbeitenden Individual-Luftmassenmesser (122, 124) aufweisen.
8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (174) in eine Fahrzeug-Motronikkomponente (18) integriert ist, die entsprechende Anschlüsse (176, 178) für die Signalleitungen (126, 128) der Individual-Luftmassenmesser (122, 124) hat.
9. Bausatz für eine Anordnung zur Überprüfung und/oder Optimierung der Funktion eines Multi-, insbesondere eines Biturbomotor-Systems, insbesondere zur Synchronisation der Abgas-Turbolader bzw. zur Überprüfung des Systems auf Gleichlauf oder Leckage, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet durch
eine der Anzahl der Teilströme (F1, F2) entsprechende Anzahl von Individual-Luftmassenmessern (122, 124), die in entsprechende Aufnahmen (162, 164) in den Leitungsabschnitten (120-1, 120-2) einsetzbar sind,
einen Satz von Signalkabeln (126, 128) die an die Auswerteeinheit (174) anschließbar sind, und
eine vorzugsweise in Form eines Auswertemoduls (174) vorliegende Auswerteschaltung, mit der die von den Individual-Luftmassenmessern (122, 124) kommenden Signale zur Funktionsüberprüfung und/oder Optimierung von Komponenten des Multi-, insbesondere des Biturbomotor-Systems verarbeitbar sind.
eine der Anzahl der Teilströme (F1, F2) entsprechende Anzahl von Individual-Luftmassenmessern (122, 124), die in entsprechende Aufnahmen (162, 164) in den Leitungsabschnitten (120-1, 120-2) einsetzbar sind,
einen Satz von Signalkabeln (126, 128) die an die Auswerteeinheit (174) anschließbar sind, und
eine vorzugsweise in Form eines Auswertemoduls (174) vorliegende Auswerteschaltung, mit der die von den Individual-Luftmassenmessern (122, 124) kommenden Signale zur Funktionsüberprüfung und/oder Optimierung von Komponenten des Multi-, insbesondere des Biturbomotor-Systems verarbeitbar sind.
10. Bausatz nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteschaltung in eine Fahrzeug-Motronikkomponente integriert ist, die entsprechende Anschlüsse (176, 178) für die Signalleitungen (126, 128) der Individual-Luftmassenmesser (122, 124) hat.
11. Bausatz nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch eine der Anzahl der Abgas-Turbolader entsprechende Anzahl von Ventilen zur Trennung der Verbindung zwischen dem zum jeweiligen Abgas-Turbolader (ATL1, ATL2) führenden Leitungsabschnitt (20-1, 20-2) und einem zugehörigen Schubaschaltventil (50, 52), wobei für die betreffenden Ventile an den zugehörigen Bypass-Leitungsabschnitten eine Aufnahme vorgesehen ist.
12. Bausatz nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile () so aufgebaut sind, dass ein dem Leitungsabschnitt (20-1, 20-2) zugewandter Bypass-Leitungsabschnitt (46a, 48a) verschlossen wird, während der andere, dem zugehörigen Schubaschaltventil (50, 52) zugewandte Bypass-Leitungsabschnitt (46b, 48b) offen bleibt.
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