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Title:
METHOD AND DEVICE FOR INCREASING THE TORQUE OF A RECIPROCATING PISTON INTERNAL COMBUSTION ENGINE, ESPECIALLY A DIESEL ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2006/037564
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for increasing the torque of a reciprocating piston internal combustion engine, especially a diesel engine (1), which comprises at least one cylinder (20), one turbine (3), one compressor (4), one charge air compressor (11), one first and second storage device (10, 14), one intercooler (5) in an intercooler line (6), one air drier (13), one feed valve (15) and one control device (16). Said method is characterized by the following steps: compressing air from a charge air line (6) or from a second air inlet (31) by means of the charge air compressor (11), storing the air compressed by the charge air compressor (11) in a storage device (10, 14); and blowing, in a clocked manner, blow air (25) which is stored as compressed air in a storage device (10, 14) into the cylinder (20) through an inlet valve (21) of the cylinder (20), thereby increasing the torque of the engine (1). The invention also relates to a device for carrying out said method.

Inventors:
GERUM EDUARD (DE)
HITZIGER HUBERT (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/010569
Publication Date:
April 13, 2006
Filing Date:
September 30, 2005
Export Citation:
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Assignee:
KNORR BREMSE SYSTEME (DE)
GERUM EDUARD (DE)
HITZIGER HUBERT (DE)
International Classes:
F02B29/00; F02B21/00; F02B37/04; (IPC1-7): F02B29/00; F02B21/00; F02B37/04
Domestic Patent References:
WO1997041346A11997-11-06
Foreign References:
DE10224719A12003-12-24
US5878714A1999-03-09
DE10239110A12004-03-18
DE19837094C12000-02-03
DE19913157A12000-10-05
DE3737743A11989-05-18
DE10129976A12003-01-02
DE10224719A12003-12-24
DE10239110A12004-03-18
Attorney, Agent or Firm:
Mattusch, Gundula c/o Knorr-Bremse AG (Patentabteilung V/RG Moosacher Str. 80, München, DE)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zum Steigern eines Drehmoments einer Hubkolben Verbrennungsmaschine, insbesondere eines Motors (1) in Dieselausführung, mit jeweils mindestens einem Zylinder (20), einer Turbine (3), einem Verdichter (4), einem Luftpresser (11), einem Speicher (10, 14), einer Ladeluftleitung (6), vor¬ zugsweise einem Lufttrockner (13) und/oder einer Ladeluftkühlung (5), und einer Steuereinrichtung (16), gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte: (a) Verdichten von Luft aus einer Ladeluftleitung (6) oder von einem zweiten Lufteinlass (31) durch den Luftpresser (11); (b) Speichern der vom Luftpresser (11) verdichteten Luft in einem Speicher (10, 14); und (c) Getaktetes Einblasen von Einblasluft (25), die als Druckluft in einem Spei¬ cher (10, 14) gespeichert ist, in den Zylinder (20) durch ein Einlassventil (21) des Zylinders (20).
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass beim Verfahrensschritt (b) die verdichtete Luft zunächst in einem ersten Speicher (10) gespeist und dort gespeichert wird, und dass die in dem ersten Speicher (10) gespeicherte Luft in ei¬ nen zweiten Speicher (14) über ein Einspeise ventil (15) zum Speichern in dem zweiten Speicher (14) eingespeichert wird, wenn in dem ersten Speicher (10) eine bestimmte Luftmenge bei einem bestimmten Druck vorhanden ist;.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspeiseventil (15) von der Steuereinrichtung (16) gesteuert wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verfahrensschritt (c) folgende Teilschritte aufweist: (c 1 ) Ermitteln des Betriebszustands des Motors ( 1 ) und des Fahrzeugs anhand von Daten eines Motorsteuerrechners und/oder geeigneten Messwertge¬ bern durch die Steuereinrichtung (16); (c2) Abtasten der Stellung des Einlassventils (21) durch einen Messwertgeber (30) und übertragen dieser Information an die Steuereinrichtung (16); (c3) Abtasten eines Drucks im zweiten Speicher (14) durch einen Messwertge¬ ber und/oder über einen Druckregler (9) und eines Ladedrucks in der La¬ deluftleitung (6) und Übertragen dieser Information an die Steuereinrich¬ tung (16); (c4) Einblasen von Einblasluft durch Aufsteuern des Steuerventils (8) in einer Verbindungsleitung vom zweiten Speicher (14) zum Einlassventil (21) durch die Steuereinrichtung (16) zum Einblasen von Einblasluft (25) in den Zylinder (20), wenn das Einlassventil (21) geöffnet wird und ein Be¬ triebszustand des Motors (1) im Niedriglastbereich vorliegt; und (c5) Beenden des Einblasens von Einblasluft (25) in den Zylinder (20), wenn das Einlassventil (21) geschlossen wird oder ein ausreichender Ladedruck des Verdichters (4) vorhanden ist, und (c6) Anpassen einer erhöhten Einspritzmenge entsprechend den Daten (cl) bis (c5).
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Teilschritt (c4) ein Zeitabschnitt zum Aufsteuern des Steuerventils (8) durch die Steuereinrichtung (16) durch einen vorgebbaren oder gespeicherten Datenwert festgelegt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (16) die Menge der Einblasluft (25) in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand des Motors (1) und des Fahrzeugs durch den Druckreg¬ ler (9) einstellt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge der Einblasluft (25), Steuerzeiten des Einlassventils (21) und eine Ein¬ spritzrate von Kraftstoff in den Motor (1) in Abhängigkeit von dem Betriebszu¬ stand des Motors (1) von der Steuereinrichtung (16) anhand von vorgebbaren ge¬ speicherten Tabellenwerten aufeinander abgestimmt eingestellt werden.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerzeiten und ein Hub des Einlassventils (21) oder die Steuerzeiten oder der Hub des Einlassven¬ tils (21) eingestellt werden.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlass des Luftpressers (11) über ein Umschaltventil (12) mit einem zweiten Lufteinlass (31) oder der Ladeluftleitung (6) in Abhängigkeit von einem in der La¬ deluftleitung (6) herrschenden Druck jeweils verbunden wird.
10. Vorrichtung zum Steigern eines Drehmoments einer Hubkolben Verbrennungsmaschine, insbesondere eines Motors (1) in Dieselausführung, mit jeweils mindestens einem Zylinder (20), einer Turbine (3), einem Verdichter (4), einem Luftpresser (11), einem Speicher (10, 14), einer Ladeluftkühlung (5) in ei¬ ner Ladeluftleitung (6), vorzugsweise einem Lufttrockner (13), einem Einspeise¬ ventil (15) und einer Steuereinrichtung (16), dadurch gekennzeichnet, dass ein Auslass des Speichers (10, 14) über ein Steuerventil (8) durch eine Lufteinblaslei tung (7) mit einem Einlasskanal (22) im Zylinderkopf (28) des Motors (1) verbun¬ den ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Einlass eines zweiten Speichers (14) mit einem ersten Speicher (10) über ein Einspeiseventil (15) verbunden ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuer¬ ventil (8) und der Auslass des zweiten Speichers (14) über einen Druckregler (9) verbunden sind.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lufteinblasleitung (7) über einen Einblaskanal (24) oder eine Einblasleitung (26) mit dem Einlasskanal (22) verbunden ist, wobei der Einblaskanal (24) oder die Einblasleitung (26) im Zylinderkopf (28) des Motors (1) eingebracht oder im Einlasskanal (22) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung des Einblaskanals (24) oder der Einblasleitung (26) so ausgebildet ist, dass die Ein¬ blasluft (25) direkt auf den Teller des Einlassventils (21) gerichtet ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung des Einblaskanals (24) oder der Einblasleitung (26) so ausgebildet ist, dass die Ein¬ blasluft (25) spiralförmig über das Einlassventil (21) geleitet ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung des Einblaskanals (24) oder der Einblasleitung (26) so ausgebildet ist, dass die Ein¬ blasluft (25) auf den Teller des Einlass ventils (21) gerichtet und spiralförmig über das Einlass ventil (21) geleitet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass in der Verbindungsleitung vom Auslass des zweiten Speichers (14) zum Einblaskanal (24) oder zur Einblasleitung (26) ein Wärmetauscher angeordnet ist.
Description:
Verfahren und Vorrichtung zum Steigern eines Drehmoments einer Hubkolben- Verbrennungsmaschine, insbesondere eines Motors in Dieselausführung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Steigern eines Drehmo¬ ments einer Hubkolben- Verbrennungsmaschine, insbesondere eines Motors in Diesel- ausfuhrung, mit jeweils mindestens einem Zylinder, einer Turbine, einem Verdichter, einem Luftpresser, einem Speicher, einer Ladeluftleitung, vorzugsweise einem Luft¬ trockner und/oder einer Ladeluftkühlung, einem Einspeiseventil und einer Steuereinrich¬ tung.

Die Leistung von derartigen, eine Turbine und einen Verdichter aufweisenden Turbola¬ deeinrichtungen aufgeladenen Dieselmotoren wird bei gleicher oder geringer werdender Motorgröße immer mehr gesteigert. Bei einstufig aufgeladenen Dieselmotoren, das heißt bei Motoren mit nur einer Turboladereinrichtung, muss auch in diesem Fall bei kleinen Motordrehzahlen ein ausreichender Ladedruck der Einlassluft und somit ein bestimmtes ausreichendes Drehmoment des Motors zur Verfügung stehen. Dieses Problem tritt ins¬ besondere bei dem aktuellen „Down-Sizing" von Motoren auf, bei welchem hubraum- große und schwere Motoren durch hubraumkleine und leichtere Motoren mit deutlich gesteigerter spezifischer Leistung ersetzt werden.

Vor allem ist dabei die Erzeugung eines hohen Drehmoments beim Anfahren und Ein¬ kuppeln, das dem größeren Motor entsprechen sollte, deshalb das zentrale Problem, das beim „Down-Sizing" zu lösen ist.

Gleichzeitig müssen Drehmoment- und Leistungsgefälle zwischen Last- und Drehzahl¬ wechseln, die große Motoren zum Teil mit ihrem Schwungmoment überbrücken kön¬ nen, bei kleineren Motoren mit rasch verfugbaren erhöhten Brennraumdrücken abgefan¬ gen werden können.

Im Stand der Technik sind zur Lösung dieses Problems so genannte Turbolader mit va¬ riabler Geometrie (VNT) bekannt, die bereits bei sehr niedrigen Motordrehzahlen einen erhöhten Ladedruck und somit eine bessere Zylinderfüllung und damit eine höhere Ein¬ spritzrate von Kraftstoff ermöglichen. Hierdurch werden Motorleistung und Drehmo-

ment erheblich gesteigert. Ein Nachteil dieser Aufladetechnik besteht darin, dass dieser VNT-Turbolader sehr kompliziert und somit teuer ist. Er weist trotz all dieser Maßnah¬ men immer noch einen begrenzten Aufladegrad im Niedriglastbereich und einen im All¬ gemeinen schlechteren Wirkungsgrad auf.

Es ist außerdem bekannt, in Fahrzeugen mit Dieselmotor mit einer Druckluftbremsanla¬ ge Druckluft aus einem, aus Sicherheitsgründen vom eigentlichen Bremssystem sepa¬ rierten Druckluftspeicher zu entnehmen, wobei die Versorgung dieser zusätzlichen Ein- blasluftmenge durch einen gegenüber dem Standard-Druckluftbremssystem vergrößer¬ ten Luftpresser erzeugt wird. Diese „Zusatzluft" wird dem Motor in der Beschleuni¬ gungsphase in das Ansaugsystem, also vor oder nach dem Turbolader zugeführt. Es ist ebenfalls bekannt, dass sich hierdurch eine Anhebung des Drehmoments im Niedriglast¬ bereich erzielen lässt. Nachteilig ist hingegen der hohe Luftbedarf, der dadurch entsteht, dass die zusätzliche Luft nicht gezielt und getaktet den einzelnen Zylindern zugeführt wird.

Die Erfindung hat daher die Aufgabe, die Motorleistung und das Drehmoment auf ein¬ fachere Weise zu steigern, als es im Stand der Technik der Fall ist, und die oben genann¬ ten Nachteile zu beheben oder wenigstens erheblich zu verringern.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch das Verfahren nach Anspruch 1 und durch den Gegenstand des Anspruchs 10.

Die Erfindung schafft ein Verfahren, bei dem jedem Zylinder des Motors einzeln in der Ansaugphase im Niedriglastbereich Zusatzluft getaktet zugeführt wird.

Das Verfahren zum Steigern eines Drehmoments einer Hubkolben- Verbrennungsmaschine, insbesondere eines Motors in Dieselausführung, mit jeweils mindestens einem Zylinder, einer Turbine, einem Verdichter, einem Luftpresser, einem Speicher, einer Ladeluftkühlung in einer Ladeluftleitung, einem Lufttrockner, und einer Steuereinrichtung, ist gekennzeichnet durch die folgenden Verfahrensschritte:

• Verdichten von Luft aus einer Ladeluftleitung oder von einem zweiten Lufteinlass durch den Luftpresser ;

• Speichern der vom Luftpresser verdichteten Luft in einem Speicher; und

• Getaktetes Einblasen von Einblasluft die als Druckluft in einem Speicher gespei¬ chert ist, in den Zylinder durch ein Einlassventil des Zylinders zur Steigerung des Drehmoments des Motors.

Hiermit wird vorteilhaft erreicht, dass die Menge der zusätzlichen Einblasluft nur in ei¬ ner solchen Größenordnung verbraucht wird, die dem jeweiligen Betriebszustand des Motors entspricht. Eine Einsparung von Speicherraum für diese Einblasluft und die da¬ zugehörige Verdichterleistung wird ebenfalls damit erzielt. Dieses Verfahren ist für Fahrzeuge mit und ohne Druckluftbremsanlage geeignet.

Es ist bei Fahrzeugen mit Druckluftbremsanlage besonders vorteilhaft, dass beim Ver¬ fahrensschritt Speichern die verdichtete Luft zunächst in einem ersten Speicher gespeist und dort gespeichert wird, und dass die in dem ersten Speicher gespeicherte Luft in ei¬ nen zweiten Speicher über ein Einspeiseventil zum Speichern in dem zweiten Speicher eingespeichert wird, wenn in dem ersten Speicher eine bestimmte Luftmenge bei einem bestimmten Druck vorhanden ist.

In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird das Einspeiseventil von der Steuereinrichtung gesteuert, wobei vorteilhaft sichergestellt wird, dass das Druckluft¬ bremssystem keinen Druckluftverlust erleidet. Gleichzeitig ist eine Überprüfung des Drucks möglich.

In bevorzugter erfindungsgemäßer Ausführung weist der Verfahrensschritt des getakte¬ ten Einblasens folgende Teilschritte auf:

• Ermitteln des Betriebszustands des Motors und des Fahrzeugs anhand von Daten eines Motorsteuerrechners und/oder geeigneten Messwertgebern durch die Steuer¬ einrichtung;

• Abtasten der Stellung des Einlassventils durch einen Messwertgeber und übertra¬ gen dieser Information an die Steuereinrichtung;

• Abtasten eines Drucks im zweiten Speicher durch einen Messwertgeber und/oder über einen Druckregler und eines Ladedrucks in der Ladeluftleitung und Übertra¬ gen dieser Information an die Steuereinrichtung;

• Einblasen von Einblasluft durch Aufsteuern des Steuerventils in einer Verbin¬ dungsleitung vom zweiten Speicher zum Einlassventil durch die Steuereinrichtung zum Einblasen von Einblasluft in den Zylinder, wenn das Einlassventil geöffnet wird und ein Betriebszustand des Motors im Niedriglastbereich vorliegt; und

• Beenden des Einblasens von Einblasluft in den Zylinder, wenn das Einlassventil geschlossen wird oder ein ausreichender Ladedruck des Verdichters vorhanden ist, und

• Anpassen einer erhöhten Einspritzmenge entsprechend den vorstehenden Daten.

In dieser Ausgestaltung liegt der besondere Vorteil im getakteten Einblasen der zusätzli¬ chen Einblasluft in Abhängigkeit von der Stellung des Einlassventils und weiterer Be¬ triebsbedingungen. Ein Einblasen von zusätzlicher Luft erfolgt vorteilhaft nur dann, wenn sie auch gebraucht wird. Somit wird eine hohe Einsparung erzielt.

In einer weiteren Ausfiihrungsform wird im Teilschritt Einblasen ein Zeitabschnitt zum Aufsteuern des Steuerventils durch die Steuereinrichtung durch einen vorgebbaren oder gespeicherten Datenwert festgelegt. Dadurch wird erreicht, dass sich die Einblasluft der im Einlasskanal vorhandenen Strömung der Ladeluft überlagert und somit auch ein Temperaturaustausch dieser Gase erfolgen kann. Weiterhin wird durch diesen vorgebba¬ ren Zeitabschnitt vorteilhaft erreicht, dass bei einer bestimmten Zeitdauer des Einbla- sens dieses früh genug beendet wird, damit kein Rückströmen der Einblasluft aus dem Zylinder in das Ansaugsystem beziehungsweise die Ladeluftleitung erfolgt und dort Stö¬ rungen auslöst.

In besonders bevorzugter Ausgestaltung stellt die Steuereinrichtung die Menge der Ein- blasluft in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand des Motors und des Fahr¬ zeugs durch den Druckregler ein. Dadurch wird eine besonders wirkungsvolle Leis¬ tungssteigerung des Motors erreicht, da die Einblasmenge von mehreren Betriebspara¬ metern abhängig ist. Hierzu ist es weiterhin von zusätzlichem großen Vorteil, dass die Menge der Einblasluft, Steuerzeiten des Einlassventils und eine Einspritzrate von Kraft¬ stoff in den Motor in Abhängigkeit von dem Betriebszustand des Motors von der Steu¬ ereinrichtung anhand von vorgebbaren gespeicherten Tabellenwerten aufeinander abge¬ stimmt eingestellt werden.

Eine weitere Ausführung sieht vor, dass die Steuerzeiten und ein Hub des Einlassventils oder die Steuerzeiten oder der Hub des Einlassventils eingestellt werden.

In bevorzugter Ausgestaltung wird ein Einlass des Luftpressers über ein Umschaltventil mit einem zweiten Lufteinlass oder der Ladeluftleitung in Abhängigkeit von einem in der Ladeluftleitung herrschenden Druck jeweils verbunden. Hiermit wird die Förderleis¬ tung des Luftpressers vorteilhaft erhöht und eine Verwendung eines größeren und teure¬ ren Luftpressers vermieden.

Eine Vorrichtung zum Steigern eines Drehmoments einer Hubkolben- Verbrennungsmaschine, insbesondere eines Motors in Dieselausführung, mit jeweils mindestens einem Zylinder, einer Turbine, einem Verdichter, einem Luftpresser, einem Speicher, einer Ladeluftkühlung in einer Ladeluftleitung, vorzugsweise einem Luft¬ trockner, einem Einspeiseventil und einer Steuereinrichtung, ist dadurch gekennzeich-

net, dass ein Auslass des Speichers über ein Steuerventil durch eine Lufteinblasleitung mit einem Einlasskanal im Zylinderkopf des Motors verbunden ist. Durch das Steuer¬ ventil ist es in vorteilhaft einfacher Weise möglich, die Einblasluft zu steuern, indem dieses Ventil von der Steuereinrichtung nur dann geöffnet wird, wenn auf Grund der Betriebsbedingungen eine Einblasen von Einblasluft notwendig wird.

Bei einem Fahrzeug mit Druckluftbremsanlage ist ein Einlass eines zweiten Speichers mit einem ersten Speicher über ein Einspeiseventil verbunden. Somit ist die Druckluft¬ bremsanlage mit ihrem Speicher und ihrer Drucklufterzeugung auch für die Drucklufter¬ zeugung der Einblasluft verwendbar, wobei der zweite Speicher eine besondere Sicher¬ heit für die Druckluftbremsanlage darstellt, da er einen separaten Druckluftkreis für das Einblasen der in ihm gespeicherten Druckluft bildet.

In bevorzugter Ausgestaltung sind das Steuerventil und der Auslass des zweiten Spei¬ chers über einen Druckregler verbunden, wobei dieser Druckregler die Möglichkeit bie¬ tet, über Einstellung des Drucks der Einblasluft, die durch ihn beim Einblasen hindurch strömt, eine Einstellung der Menge der Einblasluft in einfacher Weise zu ermöglichen.

Es ist vorteilhaft, dass die Lufteinblasleitung über einen Einblaskanal oder eine Einblas¬ leitung mit dem Einlasskanal verbunden ist, wobei der Einblaskanal oder die Einblaslei¬ tung im Zylinderkopf des Motors eingebracht oder im Einlasskanal angeordnet ist, da somit ein gezieltes Einblasen, beispielsweise unabhängig von den Druckverhältnissen im Ladeluftkanal, erreicht wird.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Anordnung des Einblaskanals oder der Einblasleitung so ausgebildet ist, dass die Einblasluft direkt auf den Teller des Einlass¬ ventils gerichtet ist.

Eine noch weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Anordnung des Einblaskanals oder der Einblasleitung so ausgebildet ist, dass die Einblasluft spiralförmig über das Einlass¬ ventil geleitet ist.

Eine andere Ausgestaltungsform sieht eine Kombination der vorstehenden Ausfuhrun¬ gen vor, indem die Anordnung des Einblaskanals oder der Einblasleitung so ausgebildet ist, dass die Einblasluft auf den Teller des Einlassventils gerichtet und spiralförmig über das Einlassventil geleitet ist.

Durch diese drei vorstehenden Ausführungen ist es möglich, eine vorteilhafte Strömung der Einblasluft an die Verhältnisse in unterschiedlich aufgebauten Zylinderköpfen von

Motoren anzupassen, wobei entsprechende Strömungsverhältnisse gemäß Vorgaben ei¬ nes Motorherstellers erzielt werden.

In einer weiteren Ausfuhrung ist in der Verbindungsleitung vom Auslass des zweiten Speichers zum Einblaskanal oder zur Einblasleitung ein Wärmetauscher angeordnet. Über diesen Wärmetauscher kann die Einblasluft erwärmt oder gekühlt werden, je nach Betriebsbedingung des Motors, wodurch sich dessen Leistungsfähigkeit vorteilhaft in gewissem Maß steigern lässt.

Die Erfindung wird mit Bezug auf die beigefügte Zeichnung anhand eines Ausfuh¬ rungsbeispiels erläutert. Hierbei zeigt:

Figur 1 eine schematische Darstellung von Teilen eines Motors mit zuge¬ hörigen Komponenten mit einer beispielhaften Ausführung der er¬ findungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfϊndungs- gemäßen Verfahrens;

Figur 2 eine vergrößerte Schnittdarstellung des Bereichs X des Motors nach Figur 1 ; und

Figur 3 eine weitere Ausfuhrungsform der Darstellung nach Figur 2.

Figur 1 zeigt eine schematische Darstellung von Teilen eines Motors 1 eines nicht ge¬ zeigten Fahrzeugs mit Komponenten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Vom Motor 1 , der einen oder mehrere Zylinder aufweisen kann, ist nur ein Zylinder 20 beispielhaft mit einem in ihm verschiebbar angeordneten Hubkolben 18 in seinem obe¬ ren Bereich im Teilschnitt gezeigt. Der Zylinder 20 ist an seiner Oberseite von einem Zylinderkopf 28 verschlossen, welcher ebenfalls eines oder mehrere Einlassventil(e) 21 mit einem oder mehreren Einlasskanal(kanälen) 22 und eines oder mehrere Auslassven- til(e) 27 mit einem oder mehreren Auslasskanal(kanälen) und daran angeschlossener Abgasleitung 2 aufweist. Der Zylinder 20 ist oberhalb einer nicht mehr dargestellten Kurbelwelle abgeschnitten gezeigt.

Die Ventile 21 und 27 öffnen sich nach Arbeitstakt des Motors 1 in diesem Beispiel nach unten in einen zwischen der Oberseite des Hubkolbens 18 und der Unterseite des Zylinderkopfs 28 angeordneten Brennraum 19. Es ist der so genannte Ansaugtakt darge¬ stellt, bei dem das Einlassventil 21 geöffnet und das Auslassventil 28 geschlossen ist,

und wobei sich der Hubkolben 18 in Pfeilrichtung in Richtung Kurbelwelle bewegt, um somit den Brennraum 19 zu erweitern. Die Arbeitsweise eines solchen Motors 1, insbe¬ sondere Dieselmotor, ist bekannt und wird nicht weiter erläutert.

In der Abgasleitung 2 ist in ebenfalls bekannter Weise eine Turbine 3 eines so genann¬ ten Abgasturboladers eingebaut, die einen Verdichter 4 antreibt, welcher bei Betrieb des Motors 1 Luft aus einem ersten Lufteinlass 17 ansaugt, verdichtet und über einen Lade¬ luftkühler 5 durch eine Ladeluftleitung 6 dem Einlasskanal 22 des Motors 1 zuführt und so in bekannter Weise das Drehmoment des Motors 1 bei bestimmten Drehzahlen und Betriebszuständen erhöht.

Die Ladeluftleitung 6, die hier schematisch vereinfacht dargestellt ist, ist weiterhin mit einem ersten Anschluss eines Umschaltventils 12 verbunden, welches mit einem zweiten Anschluss mit einem zweiten Lufteinlass 31 verbunden ist. Ein dritter Anschluss des Umschaltventils 12 steht in Verbindung mit einem Einlassanschluss eines Luftpressers 11, dessen Auslassanschluss über eine Trocknereinrichtung 13 mit einem ersten Spei¬ cher 14 verbunden ist.

Der erste Speicher 14 dient als Druckluftspeicher für eine Druckluftbremsanlage des nicht dargestellten Fahrzeugs, und wird von dem Luftpresser 11 mit Druckluft be¬ schickt. Die zugehörige Bremsanlage ist nicht dargestellt.

Der erste Speicher 14 ist weiterhin über ein Einspeiseventil 15 mit einem zweiten Spei¬ cher 10 verbunden, der auch als ein Druckluftspeicher verwendet wird. Sein Ausgangs- anschluss ist über eine Luftleitung 32 mit einem Einlass eines Druckreglers 9 verbun¬ den, welcher seinerseits mit seinem Auslass über eine Verbindungsleitung 33 an einen Einlass eines Steuerventils 8 angeschlossen ist. Das Steuerventil 8 steht mit seinem Aus¬ lass mit einer Lufteinblasleitung 7 in Verbindung.

Die Lufteinblasleitung 7 fuhrt in die Ladeluftleitung 6 in den Einlasskanal 22 zu dem Einlassventil 21. Diese Anordnung wird in einer vergrößerten Teilschnittansicht in den Figuren 2 und 3 in zwei beispielhaften Ausfuhrungsformen dargestellt.

In Figur 2 ist die Lufteinblasleitung 7 im Zylinderkopf 28 eingebracht und mündet über einen Einblaskanal 24 in den Einlasskanal 22. Der Einblaskanal 24 ist hier so angeord¬ net, dass die Strömung der Einblasluft 25 auf den Ventilteller des Einlass ventils 21 ge¬ richtet ist. Mit dem Bezugszeichen 23 ist eine Einlassströmung der Einlassluft bezeich¬ net. Beide Luftströmungen 23 und 25 treffen in dieser Ausführung in einem Winkel auf¬ einander.

Eine Anordnung einer Einblasleitung 26 im Einlasskanal 22 wird in Figur 3 dargestellt. Hierbei wird die Einblasleitung 26 innerhalb des Einlasskanals 22 bis kurz vor den Ven¬ tilteller des Einlassventils 21 geführt, so dass die Einblasluft 25 hier direkt auf den Ven¬ tilteller des Einlassventils 21 trifft. Einlassströmung 23 und Einblasluft 25 treffen hier in annähernd gleicher Strömungsrichtung zusammen. Auf diese Art und Weise wird dem jeweiligen Zylinder des Motors 1 zu der Ladeluft zusätzlich so genannte Einblasluft 25 im Ansaugtakt zugeführt, wodurch das Drehmoment des Motors 1 in bestimmten Be- trϊebszuständen vergrößert wird.

Die Steuerung der Ventile 8, 9, 12, 15 wird von einer Steuereinrichtung 16 durchge¬ führt, die in Figur 1 als Block dargestellt ist. Sie ist mit den Ventilen 8, 9, 12, 15 bei¬ spielsweise über elektrische Verbindungsleitungen verbunden, wobei die Ventile 8, 9, 12, 15 als Elektromagnetventile ausgeführt sind.

Weiterhin ist die Steuereinrichtung 16 mit jeweils einem Messwertgeber 30 pro Einlass¬ ventil 21 elektrisch verbunden. Dieser Messwertgeber 30 tastet die jeweilige Position des Einlassventils 21 ab und wandelt sie in bekannter Weise in ein elektrisches Signal um, das der Steuereinrichtung 16 zugeleitet wird.

An die Steuereinrichtung 16 ist jeweils ein Stellglied 29 pro Zylinder angeschlossen, das sich am Motor 1 befindet. Es handelt sich in diesem Ausführungsbeispiel um eine Ein¬ spritzeinrichtung für Kraftstoff. Weitere Messwertgeber für Temperatur, Druck etc. können auch in ihr enthalten sein. Die Steuereinrichtung 16 enthält einen so genannten Motorsteuerrechner oder ist mit diesem verbunden. Von ihm erhält die Steuereinrich¬ tung 16 notwendige Informationen über den Betriebszustand des Motors 1 und der Fahr¬ zeugs, wie beispielsweise Drehzahl und Belastung des Motors 1, Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs, Temperaturen von Motor 1, der Einlassluft, des Abgases und derglei¬ chen.

Im Weiteren wird nun die Funktion der einzelnen Komponenten zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens näher beschrieben.

Der Luftpresser 11 verdichtet Luft, die an seinen Einlass über das Umschaltventil 12 entweder von einem zweiten Lufteinlass 31 oder von der Ladeluftleitung 6 zugeführt wird. Beim Anlassen des Motors 1 , bei niedrigen Motordrehzahlen oder bei bestimmten Betriebszuständen des Motors 1 und/oder des Fahrzeugs verbindet das Umschaltventil 12 den Luftpresser mit dem zweiten Lufteinlass 31. In normalen Betriebszuständen des Motors 1, in denen ausreichend Ladeluft von dem Verdichter 4 des Turboladers geliefert

wird, verbindet das Umschaltventil 12 den Luftpresser 11 mit der Ladeluftleitung 6, so dass dadurch die Förderleistung des Luftpressers 11 vorteilhaft erhöht und die Installati¬ on eines größeren und teureren Luftpressers 11 sowie eine Änderung des Bremssystems vermieden wird.

Die vom Luftpresser 11 verdichtete Luft wird von der Trocknereinrichtung 13 in be¬ kannter Weise für die Verwendung von Druckluft in einer Druckluftbremsanlage ge¬ trocknet und im ersten Speicher 10 gespeichert. Ein nicht dargestellter Anschluss am ersten Speicher 10 führt die in ihm gespeicherte Druckluft für die Verwendung in der ebenfalls nicht dargestellten Druckluftbremsanlage des Fahrzeugs zu.

Wenn die Druckluftbremsanlage ausreichend mit Druckluft versorgt wird, was durch nicht dargestellte Druckgeber der Steuereinrichtung 16 übermittelt wird, wird der zweite Speicher 14 über das Einspeiseventil 15 mit Druckluft aus dem ersten Speicher 10 ge¬ füllt. Das Einspeiseventil 15 hat für die Druckluftbremsanlage die Funktion eines absi¬ chernden Ventils, damit auf diesem Wege kein Druckluftverlust derselben erfolgen kann. Hierbei vergleicht die Steuereinrichtung den vom Druckgeber gelieferten Wert mit einem vorgebbaren Sollwert und schaltet das Einspeiseventil 15 entsprechend ein oder aus. Das Einspeiseventil 15 kann auch autonom ausgebildet sein.

Der Druckregler 9 am Auslass des zweiten Speichers 14 öffnet und schließt automatisch in Abhängigkeit vom Druck im Innern des zweiten Speichers 14. Auch hierbei kann ü- ber einen Messwertgeber und einen Druckregler in elektrischer Ausführung eine Steue¬ rung durch die Steuereinrichtung 16 erfolgen, was durch eine Verbindungslinie in der Figur 1 angedeutet ist.

Beim Ansaugtakt des jeweiligen Zylinders 20 wird über das durch die Steuereinrichtung 16 gesteuerte Steuerventil 8 die Druckluft aus dem zweiten Speicher 14 über den Luft- einblaskanal 7 dem jeweiligen Zylinder 20 des Motors 1 über das in diesem Zeitpunkt geöffnete Einlassventil 21 zugeführt. Mittels des Messwertgebers 30 wird in diesem Ausrührungsbeispiel die Stellung des Einlassventils 21 abgetastet. Bei wieder geschlos¬ senem Einlassventil 21 wird der Steuereinrichtung 16 diese Stellung über den Mess¬ wertgeber 30 übermittelt, so dass die Steuereinrichtung 16 dementsprechend das Steuer¬ ventil 8 wieder in eine Verschlussstellung steuert.

Die Taktzeiten des Einblasbeginns und -endes der zusätzlichen Einblasluft 25 aus dem zweiten Speicher 14 sind so gewählt und der Steuereinrichtung vorgebbar, dass sich die Einblasluft 25 der im Einlasskanal 22 vorhandenen Einlassströmung 23 überlagert.

Das Einblasende ist so festgelegt beziehungsweise der Steuereinrichtung 16 vorgebbar, dass mit Schließen des Einlassventils 21 kein Rückströmen der Einblasluft 25 aus dem Zylinder 20 in die Ladeluftleitung 6 erfolgt.

Durch dieses getaktete Einblasen der Einblasluft 25 in den Brennraum 19 eines jeweili¬ gen Zylinders 20 des Motors 1 kann die so genannte Zylinderfüllung des Brennraums 19 des Zylinders 20 abhängig von dem eingeblasenen Volumen der Einblasluft 25 erheblich erhöht werden. Maßgeblich für das eingeblasene Volumen der Einblasluft 25 ist neben der Taktzeit, die durch die Steuerung der Steuerzeit des Einlassventils 21, beispielsweise über eine nicht dargestellte bekannte Nockenwelle des Motors 1 , vorgegeben ist, auch der Querschnitt des Einblaskanals 24 und der Einblasleitung 26 sowie der Druck im zweiten Speicher 10.

Der Druck im zweiten Speicher 10 beziehungsweise der Druck nach dem Druckregler 9 stellt eine variable Größe zur Änderung der Menge der Einblasluft 25 dar. Die Einstel¬ lung dieses Drucks wird von der Steuereinrichtung 16 ausgeführt, beispielsweise über vorgebbare Einstellwerte oder über Daten, die in einer Tabelle in einer Speichereinrich¬ tung in der Steuereinrichtung 16 gespeichert sind. Diese Tabellendaten entsprechen je¬ weils dem aktuellen Betriebszustand des Motors 1 und/oder des Fahrzeugs. Somit kann für jeden Betriebszustand die entsprechende Menge an zusätzlicher Einblasluft 25 ermit¬ telt und dem Zylinder 20 zugeführt werden.

Die höhere Zylinderfüllung ermöglicht nun vorteilhaft eine höhere Einspritzrate von Kraftstoff in den Brennraum 19 des Zylinders 20 und führt so zu einer deutlichen vor¬ teilhaften Leistungsanhebung des Motors 1.

Durch Integration des von der Steuereinrichtung 16 getakteten Steuerventils 8 und des (auch optionalen) Druckreglers 9 in eine gesamte Motorsteuerungselektronik des Mo¬ torsteuerrechners lassen sich die Menge der Einblasluft 25 und eine Erhöhung der Ein¬ spritzrate von Kraftstoff vorteilhaft exakt aufeinander abstimmen, beispielsweise anhand der oben erwähnten in der Speichereinrichtung 16 gespeicherten Tabellenwerte.

Bei der höheren Leistung des Motors 1 entsteht in dem so genannten, auf diese oben beschriebene Weise aufgeladenen Zylinder 20 eine größere Abgasmenge, die in die Ab- gasleitung 2 abgeführt wird und somit unmittelbar zur Beschleunigung der Turbine 3 des Turboladers führt.

Hierdurch ist es gewährleistet, dass nach bereits wenigen Umdrehungen der Kurbelwelle des Motors 1 mit der zusätzlichen Menge an Einblasluft 25 der Turbolader entsprechend

früher "anläuft" und in Folge den Motor mit ausreichendem Ladedruck durch die Lade¬ luftleitung 6 versorgt.

Nach Erreichen eines ausreichenden Ladedrucks wird die zusätzliche Einblasluft 25 ü- ber das Steuerventil 8 von der Steuereinrichtung 16 sofort abgeschaltet.

Sollte im dynamischen Betrieb des Motors 1 , zum Beispiel in Beschleunigungsphasen, der Ladedruck unter ein gewünschtes, ebenfalls der Steuereinrichtung 16 vorgebbares Maß abfallen, so kann in diesen Phasen die Steuereinrichtung 16 das Zuführen von zu¬ sätzlicher Einblasluft beliebig aktivieren.

Somit kann in vorteilhafter Weise bei Vorliegen eines Motorkennfeldes, beispielsweise in Tabellenwerten der Speichereinrichtung der Steuereinrichtung 16, für jeden beliebi¬ gen Betriebszustand des Motors 1 und des Fahrzeugs die notwendige Menge an zusätz¬ licher Einblasluft 25 und eine entsprechend erhöhte Einspritzmenge an Kraftstoff von der Steuereinrichtung 16 ermittelt und dem Motor 1 jeweils zugeführt werden, wodurch dieses eine vorteilhafte Leistungssteigerung des Motors 1 ermöglicht.

Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt.

So ist es denkbar, dass der Einblaskanal 24 oder die Einblasleitung 26 so angeordnet werden kann, dass die Einblasluft 25 direkt auf den Ventilteller des Einlass ventils 21 trifft und so mit einer so genannten "Tumble"-Strömung in den Brennraum 19 des Zy¬ linders 20 einströmt.

Der Einblaskanal 24 oder die Einblasleitung 26 können auch so angeordnet werden, dass die Einblasluft 25 spiralförmig über das Einlassventil 21 geführt wird und dadurch im Brennraum 19 einen um die Längsachse des Zylinders 20 rotierenden Luftdrall erzeugt.

Die Einblasluft 25 kann auch so geführt werden, dass sich eine Überlagerung von "Tumble"- und Drallströmung ergibt.

Weiterhin ist denkbar, dass das Einspeiseventil 15 als ein autonomes Ventil ausgebildet ist, welches für Druckluftanlagen oft Verwendung findet.

Das Stellglied 29 kann auch mit einer Stelleinrichtung für Steuerzeiten der Nockenwelle gekoppelt sein.

Weiterhin ist die Erfindung auf Motoren 1 mit einem oder mehreren Zylindern 20 mit einem oder mehreren Einlassventilen 21 anwendbar, wobei die Ausführung des Motors 1 nicht auf einen Dieselmotor beschränkt ist.

Es ist weiterhin denkbar, dass die Einblasluft 25 vor dem Einblasen in den Zylinder 25 einen Wärmetauscher durchläuft, damit ihre Temperatur dem jeweiligen Betriebszustand des Motors 1 optimal angepasst werden kann.

Außerdem kann ein Fahrzeug ohne Druckluftbremsanlage anstelle von zwei Speichern 10 und 14 nur den zweiten Speicher 14 aufweisen, wobei das Einspeiseventil 15 entfal¬ len kann.

Bezugszeichen

1 Motor

2 Abgasleitung

3 Turbine

4 Verdichter

5 Ladeluftkühler

6 Ladeluftleitung

7 Lufteinblaskanal

8 Steuerventil

9 Druckregler

10 Erster Speicher

11 Luftpresser

12 Umschaltventil

13 Trocknereinrichtung

14 Zweiter Speicher

15 Einspeiseventil

16 Steuereinrichtung

17 Erster Lufteinlass

18 Hubkolben

19 Brennraum

20 Zylinder

21 Einlassventil

22 Einlasskanal

23 Einlassströmung

24 Einblaskanal

25 Einblasluft

26 Einblasleitung

27 Auslassventil

28 Zylinderkopf

29 Stellglied

30 Messwertgeber

31 Zweiter Lufteinlass

32 Luftleitung

33 Verbindungsleitung