CH681738A5

CH681738A5 -

Info

Publication number: CH681738A5
Application number: CH4122/89A
Authority: CH
Inventors: Andreas Mayer; Lebius Dr Matthews; Josef Perevuznik
Original assignee: Comprex Ag
Priority date: 1989-11-16
Filing date: 1989-11-16
Publication date: 1993-05-14
Also published as: DE4034341C2; JPH03175114A; DE4034341A1; JP2935559B2

Description

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CH 681 738 A5 CH 681 738 A5

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Beschreibung description

Technisches Gebiet Technical field

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer gasdynamischen Druckwellenmaschine gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to a method for operating a gas-dynamic pressure wave machine according to the preamble of patent claim 1.

Sie betrifft ebenfalls eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss Oberbegriff des Patentanspruchs 2. It also relates to a device for performing the method according to the preamble of claim 2.

Stand der Technik State of the art

Bei einem gasdynamischen Druckwellenlader zur Aufladung von Fahrzeugverbrennungsmotoren ist die Regelung des Ladeluftdrucks wegen des breiten Motordrehzahlbereiches vorteilhaft. Bekannt ist deswegen die Anwendung eines Abgasbypasses mit einem mediumgesteuerten Absperrorgan. Der Druckwellenlader wird in diesem Fall derart ausgelegt, dass der theoretisch erreichbare Ladedruck bei der maximalen Motordrehzahl ohne Abblasen von Abgas oberhalb der zulässigen Ladedruckgrenze liegt. Um jedoch unterhalb der zulässigen Ladedruckgrenze zu bleiben, muss ein Teil der Abgase ab einer bestimmten Motordrehzahl abgeblasen werden. Diese Art der Regelung hat einen positiven Einfluss auf den Verlauf des verfügbaren Motordrehmomentes sowie des Brennstoffverbrauches, insbesondere bei den Motoren, die nicht überwiegend bei höheren Drehzahlen betrieben werden. In the case of a gas-dynamic pressure wave supercharger for charging vehicle internal combustion engines, the regulation of the charge air pressure is advantageous because of the wide engine speed range. It is therefore known to use an exhaust gas bypass with a medium-controlled shut-off device. In this case, the pressure wave charger is designed in such a way that the theoretically achievable boost pressure at the maximum engine speed without blowing off exhaust gas is above the permissible boost pressure limit. However, in order to remain below the permissible boost pressure limit, part of the exhaust gases must be blown off above a certain engine speed. This type of control has a positive influence on the course of the available engine torque and fuel consumption, especially in the engines that are not predominantly operated at higher speeds.

Bei konventionellen Druckwellenmaschinen für die Aufladung von Verbrennungsmotoren ist im Gasgehäuse zwischen jedem Hochdruckgaskanal und Niederdruckgaskanal eine sogenannte Gastasche vorgesehen, in die ein Teil des aus dem Motor ausgestossenen Hochdruckabgasstromes hinein abgezweigt wird. Im Zusammenwirken mit einer im Luftgehäuse angebrachten sogenannten Expansionstasche wird dadurch die Niederdruckspülung, d.h. das Ausspülen der entspannten Abgase aus den Zellen des Rotors, verbessert. Denn eine gute Niederdruckspülung hat eine verminderte Abgasre-zirkulation zur Folge, d.h., das Eindringen von Abgas in die Verbrennungsluft wird reduziert. Eine grosse Abgasrezirkuiation im Leerlaufbereich würde beispielsweise den gleichmässigen Lauf des Motors beeinträchtigen. In conventional pressure wave machines for charging internal combustion engines, a so-called gas pocket is provided in the gas housing between each high-pressure gas channel and low-pressure gas channel, into which a portion of the high-pressure exhaust gas stream expelled from the engine is branched off. In cooperation with a so-called expansion pocket in the air housing, the low-pressure purging, i.e. the purging of the relaxed exhaust gases from the cells of the rotor, improved. Because good low-pressure purging results in reduced exhaust gas recirculation, i.e. the ingress of exhaust gas into the combustion air is reduced. A large exhaust gas recirculation in the idling range would impair the smooth running of the engine, for example.

Für die Anspeisung der Gastasche kennt man zwei Möglichkeiten: die einfachere besteht in einem schmalen Verbindungskanal zwischen dem Hoch-druckgaskanai und der Gastasche an der dem Rotor zugewandten Stirnseite des Gasgehäuses. In diesem Fall herrscht in der Gastasche der im Hauptstrom vorhandene statische Druck, und diese Anspeisung wird deshalb statische Anspeisung der Gastasche genannt. Die zweite Möglichkeit ist die sogenannte Totaldruckanspeisung, bei der aus dem Hochdruckgaskanal vor dessen Einmündung in den Rotorraum ein Gastaschenkanal in die Gastasche hinein abzweigt. Dabei liegt der Gastaschenkanal derart, dass der abgezweigte Gasstrom gegenüber der Richtung des Hauptstromes nur geringfügig abgelenkt wird und in der Gastasche folglich neben dem statischen Druck auch der Staudruck aus der Gasgeschwindigkeit zur Wirkung gelangt. Bei einer aus der EP-PS 0 039 375 bekannten Einrichtung dieser Art mit Totaldruckanspeisung wird die Steuerung des Gastaschenzuflusses und damit der Aufteilung des Hochdruckabgasstromes durch eine Bimetallklappe zu erreichen versucht. Diese Art der Steuerung erlaubt indes keine ideale Betätigung der Klappenstellung, wie sie der Motor in Abhängigkeit vom jeweiligen Betriebszustand erfordern würde. Dies unter anderm deshalb, weil die Klappenverformung nur verzögert auf Temperaturänderungen anspricht. There are two options for feeding the gas pocket: the simpler one consists of a narrow connecting channel between the high-pressure gas duct and the gas pocket on the end of the gas housing facing the rotor. In this case, the static pressure in the main flow prevails in the gas pocket, and this feed is therefore called the static feed of the gas pocket. The second possibility is the so-called total pressure feed, in which a gas pocket duct branches off into the gas pocket from the high pressure gas duct before it opens into the rotor space. The gas pocket channel lies in such a way that the branched gas flow is deflected only slightly in relation to the direction of the main flow and consequently, in addition to the static pressure, the dynamic pressure from the gas velocity also takes effect in the gas pocket. In a device of this type with total pressure supply known from EP-PS 0 039 375, the control of the gas pocket inflow and thus the distribution of the high-pressure exhaust gas flow is attempted to be achieved by means of a bimetal valve. However, this type of control does not allow an ideal actuation of the flap position, as the engine would require depending on the respective operating state. This is partly because the flap deformation responds to temperature changes only with a delay.

Ein Verfahren und eine Einrichtung mit allen eingangs erwähnten Verfahrensschritten und Elementen ist bekannt aus der EP-PS 0 080 741. Dort ist zwischen dem Hochdruckgaskanal und dem Niederdruckgaskanal ein Abgasbypass angeordnet. Dieser kann mittels einer über eine Druckdose betätigte, mediengesteuerte Klappe geöffnet oder versperrt werden. Bei geschlossener Klappe bezieht die Gastasche ihre Energie aus dem oben erwähnten schmalen Verbindungskanal; bei offener Klappe wird über ein stromabwärts der Klappe in der By-pass-Kernströmung angeordnetes sondenförmiges Entnahmerohr ein Teil des Hochdruckgases in die Gastasche geleitet. Bei dieser Lösung kann zumindest ein Teil der abgeblasenen Hochdruckgases re-kuperiert werden. A method and a device with all the method steps and elements mentioned at the outset is known from EP-PS 0 080 741. There, an exhaust gas bypass is arranged between the high-pressure gas channel and the low-pressure gas channel. This can be opened or blocked by means of a pressure-controlled, media-controlled flap. When the flap is closed, the gas pocket draws its energy from the narrow connection channel mentioned above; When the flap is open, part of the high-pressure gas is passed into the gas pocket via a probe-shaped sampling tube arranged downstream of the flap in the bypass core flow. With this solution, at least part of the blown high-pressure gas can be recuperated.

Darstellung der Erfindung Presentation of the invention

Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels denen Abgasverluste vollständig vermieden werden und die auch bei Verbrennungsmaschinen, weiche nicht über von einem Prozessrechner kenn-feldgesteuerte Verstellmittel verfügen, Anwendung finden können. The invention seeks to remedy this. It is based on the object of creating a method and a device of the type mentioned at the outset, by means of which exhaust gas losses are completely avoided and which can also be used in internal combustion engines which do not have field-controlled adjustment means which are controlled by a process computer.

Erfindungsgemäss wird dies mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 erreicht. This is achieved according to the invention with the characterizing features of patent claim 1.

Eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, dass die mit dem Steuerorgan des Gastaschenzuflusses in Wirkverbindung stehendende Druckdose sowohl mit Vakuum als auch mit mit dem im Hochdruckluftkanal herrschenden Ladeluftdruck beaufschlagt ist, wobei Federmittel in der Druckdose auf das Steuerorgan in einer den Zuflusskanal zur Gastasche öffnenden Richtung wirken. A device for carrying out this method is characterized in that the pressure can, which is operatively connected to the control element of the gas pocket inflow, is acted upon both by vacuum and by the charge air pressure prevailing in the high-pressure air duct, spring means in the pressure can acting on the control element in one of the inflow duct Gas pocket opening direction.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Brief description of the drawing

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt. Erläutert wird die Erfindung anhand eines Dieselmotors, der mittels einer gasdynamischen Druckwellenmaschine aufgeladen ist. Es zeigen In the drawing, an embodiment of the invention is shown in simplified form. The invention is explained on the basis of a diesel engine which is charged by means of a gas dynamic pressure wave machine. Show it

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer an einem aufgeladenen Verbrennungsmotor angeordneten Betätigungsvorrichtung in Form einer Druckdose; Figure 1 is a schematic representation of an actuating device arranged on a supercharged internal combustion engine in the form of a pressure can;

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Fig. 2 eine Schnittdarstellung der Druckdose und des zu verstellenden Steuerorgans; Figure 2 is a sectional view of the pressure cell and the control member to be adjusted.

Fig. 3 ein Diagramm, das in vereinfachter Form den Hub des Steuerorgans in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Verbrennungsmaschine zeigt. Fig. 3 is a diagram showing in simplified form the stroke of the control element depending on the operating state of the internal combustion engine.

Fig. 4 das Betriebskennfeld einer Verbrennungsmaschine. Fig. 4 shows the operating map of an internal combustion engine.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Erfindungsunwesentliche Teile des Druckwellenladers, wie beispielsweise Welle, Lagerung, Antrieb usw. sind weggelassen. Die Strömungsrichtungen der Arbeitsmittel sind mit Pfeilen bezeichnet. Identical parts are provided with the same reference symbols in the figures. Parts of the pressure wave charger that are not essential to the invention, such as shaft, bearing, drive, etc., have been omitted. The flow directions of the work equipment are indicated by arrows.

Weg zur Ausführung der Erfindung Way of carrying out the invention

Der grundsätzliche Aufbau eines Druckwellenladers und dessen genaue Struktur kann der Druckschrift CH-T 123 143 der Firma BBC Aktiengesellschaft Brown Boveri & Cie., Baden, Schweiz, entnommen werden. Der in Fig. 1 gezeigte Druckwellenlader 11 ist der Einfachheit halber als eine Einzyklus-Maschine dargestellt, was sich dadurch ausdrückt, dass das Gehäuse 4, 4' an den den Stirnflächen des Rotors 5 zugekehrten Seiten mit je einer Hochdruck- und einer Niederdrucköffnung, in welche jeweils die Hauptkanäle münden, versehen ist. Die heissen Abgase des Verbrennungsmotors 1 treten durch den Abgassammler 2 und den Hochdruckgaskanal 9 in den mit axialgeraden, beidseitig offenen Rotorzellen 6 versehenen Rotor 5 des Druckwellenladers 11 ein. Sie expandieren darin und verlassen den Rotor über den Niederdruckgaskanal 10 und die nicht gezeigte Auspuffleitung in die Atmosphäre. Auf der Luftseite wird atmosphärische Luft angesaugt, strömt über den Niederdruckluftkanal 7 axial in den Rotor ein, wird darin verdichtet und verlässt ihn als Ladeluft über den Hochdruckluftkanal 8 und den Ladeluftverteiler 3 zum Verbrennungsmotor 1 hin. The basic structure of a pressure wave charger and its exact structure can be found in the publication CH-T 123 143 from BBC Aktiengesellschaft Brown Boveri & Cie., Baden, Switzerland. For the sake of simplicity, the pressure wave charger 11 shown in FIG. 1 is shown as a single-cycle machine, which is expressed in that the housing 4, 4 'on the sides facing the end faces of the rotor 5, each with a high-pressure and a low-pressure opening, in which each open the main channels is provided. The hot exhaust gases of the internal combustion engine 1 enter the exhaust gas collector 2 and the high-pressure gas channel 9 into the rotor 5 of the pressure wave charger 11, which is provided with axially straight rotor cells 6 that are open on both sides. They expand in it and leave the rotor into the atmosphere via the low-pressure gas duct 10 and the exhaust line, not shown. Atmospheric air is sucked in on the air side, flows axially into the rotor via the low-pressure air duct 7, is compressed therein and leaves it as charge air via the high-pressure air duct 8 and the charge air distributor 3 to the internal combustion engine 1.

Zum Verständnis des eigentlichen, äusserst komplexen gasdynamischen Druckwellenprozesses, welcher nicht Erfindungsgegenstand ist, wird auf die schon genannte Druckschrift CH-T 123 143 verwiesen. Der für das Verständnis der Erfindung notwendige Prozessablauf wird nachstehend kurz erläutert: To understand the actual, extremely complex gas dynamic pressure wave process, which is not the subject of the invention, reference is made to the already mentioned document CH-T 123 143. The process flow necessary for understanding the invention is briefly explained below:

Das aus den Rotorzellen 6 bestehende Zellenband ist die Abwicklung eines Zylinderschnittes durch den Rotor 5 auf halber Zellenhöhe. Das Zellenband bewegt sich bei Drehung des Rotors in Pfeilrichtung nach oben. Die Druckwellenvorgänge laufen im Inneren des Rotors 5 ab und bewirken im wesentlichen, dass sich ein gasgefüllter Raum und ein luftgefüllter Raum bilden. In ersterem entspannt sich das Abgas und entweicht dann in den Niederdruckgaskanal 10, während im zweiten ein Teil der angesaugten Frischluft verdichtet und in den Hochdruckluftkanal 8 ausgeschoben wird. Der verbleibende Frischluftanteil wird durch den Rotor 5 in den Niederdruckgaskanal 10 überspült und bewirkt damit den vollständigen Austritt der Abgase. The cell band consisting of the rotor cells 6 is the development of a cylindrical section through the rotor 5 at half the cell height. The cell band moves upwards when the rotor rotates. The pressure wave processes take place inside the rotor 5 and essentially cause a gas-filled space and an air-filled space to form. In the former, the exhaust gas relaxes and then escapes into the low-pressure gas duct 10, while in the second part of the fresh air drawn in is compressed and pushed out into the high-pressure air duct 8. The remaining fresh air portion is flushed through the rotor 5 into the low-pressure gas duct 10 and thus causes the exhaust gases to exit completely.

Als Hilfskanäle sind folgende Aussparungen in den Gehäuse 4, 4' vorhanden: Zwischen dem Hochdruckgaskanal 9 und dem Niederdruckgaskanal 10 ist im Gasgehäuse 4' eine Gastasche 12, in welche ein Teil des Hochdruckgases geleitet werden kann, angeordnet. Im Zusammenwirken mit einer im Luftgehäuse 4 angeordneten Expansionstasche 14 vermag diese Gastasche 12 die Niederdruckspülung zu verbessern. Weiter ist im Luftgehäuse 4 eine Kompressionstasche 15 angeordnet für die Vorkompression der Ladeluft bei tiefen Drehzahlen. The following recesses are provided in the housings 4, 4 'as auxiliary channels: Between the high-pressure gas channel 9 and the low-pressure gas channel 10, a gas pocket 12, into which part of the high-pressure gas can be passed, is arranged in the gas housing 4'. In cooperation with an expansion pocket 14 arranged in the air housing 4, this gas pocket 12 can improve the low-pressure purging. Furthermore, a compression pocket 15 is arranged in the air housing 4 for the pre-compression of the charge air at low speeds.

Ein Zufluss 13 verbindet die Gastasche 12 mit dem Hochdruckgaskanal 9. An seiner Abzweigung ist dieser Zufluss 13 mit einem mediumgesteuerten Steuerorgan 50 versehen. Unterhalb der Regelgrenze wird das Steuerorgan 50 während des Betriebs durch eine in einer Betätigungsvorrichtung -im folgenden Druckdose 60 genannt - angeordnete, vorgespannte (später beschriebene) Stellfeder 102 (Fig. 2) geschlossen gehalten. In Offnungsrichtung des Steuerorgans 50 wirkt der Gasdruck im Hochdruckgaskanal 9 sowie der zur Druckdose 60 durch eine Regeldruckleitung 16 führende Regeldruck. Der Regeldruck, hier der im Hochdruckluftkanal 8 herrschende Ladedruck, ist eine Funktion des Ab-gasdruckes bzw. der Motordrehzahl oder der Motorlast. Der Verlauf des Regeldruckes ist je nach Auslegung des Druckwellenladers verschieden. An inflow 13 connects the gas pocket 12 to the high-pressure gas duct 9. At its branch, this inflow 13 is provided with a medium-controlled control element 50. Below the control limit, the control member 50 is kept closed during operation by a prestressed (later described) actuating spring 102 (FIG. 2) arranged in an actuating device - hereinafter referred to as pressure cell 60. The gas pressure in the high-pressure gas channel 9 and the control pressure leading to the pressure cell 60 through a control pressure line 16 act in the opening direction of the control member 50. The control pressure, here the boost pressure prevailing in the high-pressure air duct 8, is a function of the exhaust gas pressure or the engine speed or the engine load. The course of the control pressure differs depending on the design of the pressure wave charger.

Es ist deshalb schwierig, den gewünschten Öffnungspunkt des Steuerorgans 50 konstruktiv eindeutig zu bestimmen. Es kann vorkommen, dass das Steuerorgan 50 unterhalb der Regelgrenze Leckage aufweist, d.h., dass die in Funktion zueinander stehenden Kräfte in der Öffnungsrichtung grösser als die Vorspannkraft der Feder 102 (Fig. 2) sind. It is therefore difficult to unequivocally determine the desired opening point of the control member 50. It can happen that the control element 50 has leakage below the control limit, i.e. the forces that function in relation to one another in the opening direction are greater than the biasing force of the spring 102 (FIG. 2).

Um die Einbauverhältnisse am Motor zu verbessern, ist es notwendig, dass die Druckdose 60 so klein wie möglich ist. Es treten dann folglich kleine Kräfte sowohl in Öffnungsrichtung als auch in Schliessrichtung auf. Eine allzu kleine Schliess-kraft ist aber problematisch, weil sie durch äussere Einflüsse, z.B. Reibung und Vibrationen, schnell auf Null abgebaut werden kann. Das Steuerorgan 50 kann dann wegen solchen äusseren Einflüssen zu früh öffnen. Um das zu verhindern, ist eine bestimmte Schliesskraft im ganzen Bereich der niedrigen Motordrehzahlen bis unmittelbar unter die Ladedruckgrenze erforderlich. Damit ist zum Ausdruck gebracht, dass die genaue Kenntnis der Federcharakteristik und das einwandfreie Funktionieren der Feder 102 von grosser Bedeutung ist. Wichtig ist dies insbesondere dann, wenn der Druckdose 60 beispielsweise ein (nicht dargestelltes) Vorsteuerventil in der Regeldruckleitung 16 vorgeschaltet ist, über das die Membran 100 des Organs 60 bei einer bestimmten Motordrehzahl schlagartig mit dem vollen Ladedruck beaufschlagt werden kann. In order to improve the installation conditions on the engine, it is necessary for the pressure cell 60 to be as small as possible. Small forces then occur both in the opening direction and in the closing direction. An excessively small closing force is problematic, however, because it is influenced by external influences, e.g. Friction and vibrations that can be quickly reduced to zero. The control member 50 can then open too early due to such external influences. To prevent this, a certain closing force is required in the entire range of low engine speeds to just below the boost pressure limit. This expresses the fact that precise knowledge of the spring characteristic and the correct functioning of the spring 102 are of great importance. This is particularly important if, for example, a pressure control valve (not shown) is connected upstream of the pressure cell 60 in the regulating pressure line 16, via which the diaphragm 100 of the element 60 can be acted upon suddenly with the full boost pressure at a specific engine speed.

In Schliessrichtung des Steuerorgans 50 wirkt ein zweiter zur Druckdose 60 durch eine Regeldruckleitung 17 führender Regeldruck. Es handelt sich bei dem in dieser Leitung 17 herrschenden Druck um das Bordvakuum. Wird die Dose 60 nicht mit diesem Vakuum beaufschlagt, so wird das Steuerorgan 50 durch eine weitere, in der Druckdose angeordnete, vorgespannte (später beschriebene) Stellfeder 83 (Fig. 2) in der Offenstellung gehalten. A second regulating pressure leading to the pressure cell 60 through a regulating pressure line 17 acts in the closing direction of the control member 50. The pressure prevailing in this line 17 is the on-board vacuum. If the can 60 is not acted upon by this vacuum, the control member 50 is held in the open position by a further prestressed spring 83 (FIG. 2) arranged in the pressure can (described later).

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Die Druckdose 60 nach Fig. 2 weist ein zylindrisches, metallisches Gehäuse auf. Es besteht im wesentlichen aus einer oberen Gehäusehälfte 61 und einer unteren Gehäusehälfte 62. Die obere Hälfte hat einen Druckanschluss 63 für die Regeldruckleitung 16, die untere Hälfte eine Entlüftungsbohrung 64 zur Atmosphäre hin. Die Gehäuseteile sind jeweils mit Flanschen 61', 62' versehen, zwischen denen die kreisförmige Membran 100 eingespannt ist. Diese Membran ist aus flexiblem, beispielsweise ela-stomerem Material gefertigt. Sie unterteilt das Gehäuse in eine obere Kammer 65 und eine untere Kammer 66. The pressure cell 60 according to FIG. 2 has a cylindrical, metallic housing. It essentially consists of an upper housing half 61 and a lower housing half 62. The upper half has a pressure connection 63 for the regulating pressure line 16, the lower half has a vent hole 64 to the atmosphere. The housing parts are each provided with flanges 61 ', 62', between which the circular membrane 100 is clamped. This membrane is made of flexible, for example, elastomeric material. It divides the housing into an upper chamber 65 and a lower chamber 66.

Die Membran 100 ist vorgeformt und auf eine Kolbenwanne 67 aufgesetzt. Diese ist in der unteren Kammer 66 angeordnet. Ihr Durchmesser ist kleiner als jener des Gehäuses (61, 62) und jener der Membran 100, so dass keine Behinderung der Membran bei deren Bewegung auftritt. Die Koibenwanne 67 ist über einen Kolben 101 gestülpt. Die Membran ist durch die eigentliche Stellfeder 102, hier eine schraubenförmige Druckfeder, die sich über einen Kragen des Kolbens 101 im Innern der Kolbenwanne 67 abstützt, nach oben vorgespannt. Im nicht beaufschlagtem Zustand liegt die Membran 100 an einem Anschlag 68 im Deckel des oberen Gehäuseteils 61 an. The membrane 100 is preformed and placed on a piston trough 67. This is arranged in the lower chamber 66. Their diameter is smaller than that of the housing (61, 62) and that of the membrane 100, so that the membrane does not hinder its movement. The Koibenwanne 67 is slipped over a piston 101. The membrane is biased upwards by the actual actuating spring 102, here a helical compression spring, which is supported by a collar of the piston 101 in the interior of the piston trough 67. In the unloaded state, the membrane 100 bears against a stop 68 in the cover of the upper housing part 61.

Während des Maschinenbetriebes liegt eine Betätigerstange 58 mittelbar, d.h. über den Kolben 101 an der Unterseite der Kolbenwanne 67 am Anschlag. Die Stange 58 durchdringt den Boden 69 der unteren Gehäusehälfte 62 durch eine Bohrung und ist an ihrem aus dem Gehäuse herausragenden Ende mit einem Schraubgewinde 56 versehen. Nach Fig. 2 ist die Betätigerstange 58 über dieses Gewinde 56 mit einer Stangenverlängerung 55 verbunden. Diese greift über ein Hebelsystem 54 am Steuerorgan 50 an. During machine operation, an actuator rod 58 lies indirectly, i.e. via the piston 101 on the underside of the piston trough 67 at the stop. The rod 58 penetrates the bottom 69 of the lower housing half 62 through a bore and is provided with a screw thread 56 at its end protruding from the housing. According to FIG. 2, the actuator rod 58 is connected to a rod extension 55 via this thread 56. This acts on the control element 50 via a lever system 54.

Da die Stange 58 überdies geführt werden muss, ist im Boden 69 der unteren Gehäusehälfte 62 eine eine Auslenkung zulassende, schwenkbare Durchführung angeordnet. Das Führungselement für die Betätigerstange 58 besteht aus einer länglichen Büchse 70. Die Schwenkbarkeit wird erreicht durch einen kugelfömig oder ballig ausgeführten Sitz 71 am unteren Büchsenende. Damit liegt die Büchse in einer Wanne 72 ein, die ihrerseits im abgebogenen Boden 69 eingelötet ist. In ihren Sitz wird die Büchse angedrückt durch zweite Federmittel, hier eine konische Schraubenfeder 73. Zur Bildung von Stützstellen 74 für die konische Schraubenfeder 73 ist der Wannenrand beispielsweise an vier Stellen des Umfangs eingeknickt. Since the rod 58 must also be guided, a pivotable bushing which allows deflection is arranged in the bottom 69 of the lower housing half 62. The guide element for the actuator rod 58 consists of an elongated sleeve 70. The pivotability is achieved by a spherical or spherical seat 71 at the lower end of the sleeve. The sleeve thus lies in a trough 72, which in turn is soldered into the bent bottom 69. The bush is pressed into its seat by second spring means, here a conical coil spring 73. To form support points 74 for the conical coil spring 73, the tub rim is bent, for example, at four points on the circumference.

Ein zweites Kolben/Zylindersystem befindet sich innerhalb der Druckdose 60. Die Innenwandung des hohlen Kolbens 101 bildet hierzu die Zylinderwand. Die Betätigerstange 58 ist mit einem Kolben 80 versehen, der mittels einer K-Dichtung gegen die Zylinderwand dichtet. In dem so gebildeten zweiten Kolbenraum 81 ist eine vorgespannte Stellfeder 83 untergebracht, welche, wie oben ausgeführt, auf die Betätigerstange 58 in einer das Steuerorgan 50 öffnenden Richtung wirkt. A second piston / cylinder system is located within the pressure cell 60. The inner wall of the hollow piston 101 forms the cylinder wall for this purpose. The actuator rod 58 is provided with a piston 80 which seals against the cylinder wall by means of a K-seal. In the second piston chamber 81 formed in this way, a prestressed actuating spring 83 is accommodated, which, as stated above, acts on the actuator rod 58 in a direction opening the control element 50.

Um den Kolbenraum beaufschlagen zu können, ist die Betätigerstange 58 hohl ausgeführt und oberhalb des Kolbens 80 ist ein Durchlass 82 zum Kolbenraum hin angebracht. Ausserhalb der Druckdose 60 ist die Betätigerstange oberhalb des Schraubgewindes 56 mit einem Druckanschluss 57 für die 5 Regeldruckleitung 17 versehen. In order to be able to act on the piston chamber, the actuator rod 58 is hollow and above the piston 80 there is a passage 82 to the piston chamber. Outside the pressure cell 60, the actuator rod above the screw thread 56 is provided with a pressure connection 57 for the 5 regulating pressure line 17.

Uber das bloss schematisch dargestellte Hebelsystem 55/54 wird die Kolbenstange 53 des Steuerorgans 50, hier ein Kolbenschieber, verstellt. Die Stange durchsetzt im Gasgehäuse 4' den Nieder-10 druckgaskanal 10 und den Hochdruckgaskanal 9 und reicht bis in den Anfang der beiden (für eine zweizyklische Maschine) Zuflüsse 13 zu den Gastaschen 12. Der Kolbenschieber 50 ist in seiner offenen Stellung zwischen Rippen 52 geführt, die sich 15 quer durch die Zuflüsse 13 hindurch erstrecken. The piston rod 53 of the control member 50, here a piston slide, is adjusted via the lever system 55/54, which is only shown schematically. The rod passes through the low-10 pressure gas channel 10 and the high-pressure gas channel 9 in the gas housing 4 'and extends into the beginning of the two (for a two-cycle machine) inflows 13 to the gas pockets 12. The piston slide 50 is guided between ribs 52 in its open position which extend 15 across the inflows 13 therethrough.

Folgendermassen wirkt die Erfindung: The invention works as follows:

- Beim Stillstand der Verbrennungsmaschine und somit der Druckwellenmaschine sind die Regeldruckleitungen 16 und 17 drucklos. Die Stellfeder - When the internal combustion engine and thus the pressure wave machine is at a standstill, the control pressure lines 16 and 17 are depressurized. The spring

20 102 drückt über den Kolben 101 die Membran 100 gegen den Anschlag 68. Die Stellfeder 83 schiebt den Kolben 80 mitsamt der Betätigerstange 58 nach unten, wodurch über das Hebelsystem 55, 54, 53 das Stellorgan den Zufluss 13 zur Gastasche 12 freigibt. 25 Damit sind die Bedingungen für den einwandfreien Druckprozess beim Start und in der Leerlaufphase geschaffen. Dies gilt im übrigen auch für den Notbetrieb im Falle einer Havarie, womit die Heimkehr des mit der Verbrennungsmaschine versehenen 30 Fahrzeuges aus eigener Kraft ermöglicht wird. 20 102 presses the membrane 100 against the stop 68 via the piston 101. The actuating spring 83 pushes the piston 80 together with the actuator rod 58 downward, as a result of which the actuating element releases the inflow 13 to the gas pocket 12 via the lever system 55, 54, 53. 25 This creates the conditions for the perfect printing process at startup and in the idle phase. This also applies to emergency operation in the event of an accident, which enables the vehicle with the internal combustion engine to return home on its own.

- Beim Start und beim Leerlauf der Verbrennungsmaschine reicht der Ladedruck in der Regeldruckleitung 16 selbstverständlich nicht aus, um die Membran 100 nach unten zu bewegen. Das Vakuum - When starting and when the internal combustion engine is idling, the boost pressure in the regulating pressure line 16 is of course not sufficient to move the membrane 100 downward. The vacuum

35 ist noch nicht freigegeben, so dass immer noch die Stellfeder 83 den Kolben 80 nach unten drückt und somit der Gastaschenzufluss offen bleibt. 35 has not yet been released, so that the actuating spring 83 still presses the piston 80 downward and the gas pocket inflow thus remains open.

- Bei der eigentlichen Lastaufnahme der Verbrennungsmaschine wird nunmehr der Kolbenraum - With the actual load pick-up of the internal combustion engine, the piston chamber is now

40 81 mit dem Vakuum beaufschlagt, wodurch sich die Betätigerstange gegen die Federkraft der Stellfeder 83 nach oben bewegt und somit den Zufluss 13 im Gasgehäuse 4' zu verschliessen beginnt. Eingeleitet werden kann die Beaufschlagung des Kolben-45 raums mit Vakuum beispielsweise über ein Signal, welches für den Regelstangenweg der Brennstoffeinspritzung oder die Gaspedalstellung steht. Über an sich bekannte Mittel sollte der Beginn und der Verlauf des Schliessvorgangs anpassbar gestaltet 50 werden. So sollte beispielsweise bei kalter Verbrennungsmaschine der Beginn des Schliessvorgangs verzögert werden können. Vom Verlauf her ist ein Schliessvorgang proportional zur Laststeigerung einem schlagartigen Schliessen vorzuziehen. In der 55 erreichten Endstellung, bei welcher der Zufluss ganz verschlossen ist, schlägt die Betätigerstange mit ihrem oberen Ende am Boden des Kolbens 101 an. Letzterer ist seinerseits über die Kolbenwanne 67 und die Membran 100 in seiner obersten Stellung am 60 Anschlag. 40 81 acted upon by the vacuum, whereby the actuator rod moves upward against the spring force of the adjusting spring 83 and thus begins to close the inflow 13 in the gas housing 4 '. The application of vacuum to the piston space can be initiated, for example, by means of a signal which represents the control rod travel of the fuel injection or the accelerator pedal position. The beginning and the course of the closing process should be made adaptable 50 by means known per se. For example, it should be possible to delay the start of the closing process in the case of a cold internal combustion engine. In terms of its course, a closing process proportional to the sudden increase in load is preferable to a sudden closing. In the end position reached 55, in which the inflow is completely closed, the actuator rod strikes the upper end of the piston 101. The latter in turn is in its uppermost position at the 60 stop via the piston trough 67 and the membrane 100.

- Vom oberen Leerlauf über die Teillast bis zur unteren und mittleren Vollast bleibt der Gastaschenzufluss abgesperrt, da einerseits das Vakuum weiterhin im Kolbenraum 81 anliegt und andererseits die - The gas pocket inflow remains shut off from the top idling via the partial load to the lower and middle full load, since on the one hand the vacuum is still present in the piston chamber 81 and on the other hand the

65 Stellfeder 102 so ausgelegt ist, dass der Ladedruck 65 spring 102 is designed so that the boost pressure

4 4th

7 7

CH 681 738 A5 CH 681 738 A5

8 8th

nicht ausreicht, um die Membran 100 nach unten zu bewegen. Das Hochdruckabgas steht gänzlich für die Verdichtungsarbeit zur Verfügung. is not sufficient to move the membrane 100 down. The high-pressure exhaust gas is entirely available for the compression work.

- Ab der genannten unteren bis mittleren Vollast oder oberer Teillast, bei der die Ladedruckgrenze erreicht ist, bewegt der Ladedruck die Membran mitsamt der daran anliegenden Kolbenwanne 67, Kolben 101 und Betätigerstange 58 nach unten. Der Kolbenschieber 50 öffnet also wiederum. Bei Erreichen der oberen Vollast ist der Kolbenschieber 50 an seinem Anschlag im Gasgehäuse 4' und die Zuflüsse 13 sind voll offen. In dieser Phase erfolgt die Ladedruckbegrenzung demnach durch Ableiten des überschüssigen Abgases in die Gastaschen 12, was die Niederdruckspülung unterstützt. - From the above-mentioned lower to medium full load or upper partial load, at which the boost pressure limit is reached, the boost pressure moves the membrane together with the piston pan 67, piston 101 and actuator rod 58 lying against it. The piston slide 50 thus opens again. When the upper full load is reached, the piston slide 50 is at its stop in the gas housing 4 'and the inflows 13 are fully open. In this phase, the boost pressure is accordingly limited by discharging the excess exhaust gas into the gas pockets 12, which supports the low-pressure purging.

In der Fig. 3 ist dieser Sachverhalt graphisch dargestellt. Gezeigt ist der Öffnungshub h des Stellorgans 50 in Funktion der Last L. Die strichpunktierte Kurve zeigt den oben erwähnten verzögerten Schliessbeginn. Der Kurvenverlauf an sich ist nicht neu. Neu ist lediglich die Anwendung eines rein pneumatischen Systems mit den Merkmalen, This situation is shown graphically in FIG. 3. The opening stroke h of the actuator 50 is shown as a function of the load L. The dash-dotted curve shows the above-mentioned delayed closing start. The curve itself is not new. The only new thing is the use of a purely pneumatic system with the features

- dass zum einen als Betätigungsmedium für den Gastaschenzufluss das Fahrzeugvakuum dient mit dessen Zuschalten/Entlüften als Steuerungseingriff, - that on the one hand the vehicle vacuum serves as an actuation medium for the gas pocket inflow, with its switching on / venting as control intervention,

- und dass unter Verwendung der üblichen Pro-zessgrössen, hier des Ladeluftdrucks, die übliche Abblasregelung ersetzt wird durch vollständiges Ableiten des überschüssigen Hochdruckgases in die Gastaschen. - And that using the usual process variables, here the charge air pressure, the usual blow-off control is replaced by completely discharging the excess high-pressure gas into the gas pockets.

Die Fig. 4 zeigt anhand des Betriebskkennfeldes einer Verbrennungsmaschine die erwähnten Regelbereiche. Auf der Abzisse ist die Motordrehzahl nm, auf der Ordinate der mittlere spezifische Druck Pe der Verbrennungsmaschine aufgetragen. In dem an sich selbsterklärenden Diagramm, welches den Drehmomentverlauf des Motors repräsentiert, bedeuten: 4 shows the control ranges mentioned on the basis of the operating map of an internal combustion engine. The engine speed nm is plotted on the abscissa, and the mean specific pressure Pe of the internal combustion engine is plotted on the ordinate. In the self-explanatory diagram, which represents the torque curve of the engine, mean:

- die Abzisse ist die eigentliche Leerlauflinie L mit den Punkten: - the abscissa is the actual idle line L with the points:

L1 = Startpunkt; L1 = starting point;

L2 = unterer Leerlaufpunkt; L2 = lower idle point;

L3 = oberer Leerlaufpunkt; L3 = upper idle point;

und den Bereichen: and the areas:

Lu = unterer Leerlaufbereich; Lu = lower idle range;

Lo = oberer Leerlaufbereich; Lo = upper idle range;

- die Kurve V den Vollastbereich V1 den Kurvenast, der das Abregein repräsentiert - the curve V the full-load range V1 the curve branch, which represents the downregulation

- A den Bereich, bei welcher der Gastaschenzufluss mit Federmitteln offengehalten wird; in diesem Feld findet eine sehr grosse Abgasrezirkulation statt - A the area in which the gas pocket inflow is kept open with spring means; A very large exhaust gas recirculation takes place in this field

- B den Schliessbereich - B the closing area

- C den Bereich, in dem der Gastaschenzufluss mittels Vakuum-Steuerdruck geschlossen ist - C the area in which the gas pocket inflow is closed by means of vacuum control pressure

- D den sogenannten Abblasebereich, in dem der Ladeluftdruck den Gastaschenzufluss öffnet. - D the so-called blow-off area, in which the charge air pressure opens the gas pocket inflow.

Claims

1. A method for operating a gas-dynamic pressure wave machine (11), which feeds an internal combustion engine for charging purposes via a high-pressure air duct (8) and in which the exhaust gas emitted by the internal combustion engine (1) is fed both directly via a high-pressure gas channel (9) to the pressure wave machine as can also flow via an inflow channel (13) branching off from the high-pressure gas channel (9) into a gas pocket (12) arranged in the gas housing (4 '), characterized in that, while avoiding gas release from the high-pressure gas channel into the atmosphere

- When the internal combustion engine is at a standstill and the pressure wave machine is in a non-driven state, the inflow channel (13) is fully opened via a control member (50) actuated by spring means (83);

- The inflow channel (13) is kept open during and after starting, idling and at low loads of the internal combustion engine;

- When loading the internal combustion engine by means of vacuum, the inflow channel (13) to the gas pocket

(12) is closed continuously depending on the load;

- In the part-load range of the internal combustion engine, in the upper idling speed range and in the lower to medium full-load speed range, the inflow channel (13) to the gas pocket (12) is completely closed by permanent application of the vacuum;

- And that in the upper part-load range of the internal combustion engine and in the full-load speed range by means of the charge air pressure prevailing in the high-pressure air duct (8), the inflow duct (13) to the gas pocket (12) is opened.

2. Device for performing the method according to claim 1, wherein the pressure wave machine (11) has a gas pocket (12) which is provided on the end face of the gas housing (4 ') facing the cell rotor (5'), which gas pocket, in the direction of rotation of the rotor seen, lies behind the high-pressure gas channel (9) and via an inflow

(13) is connected to the high-pressure gas channel (9), a control member (50) controlling the inflow (13) to the gas pocket and for this purpose being operatively connected to a pressure cell (60), characterized in that the pressure cell (60) is operated both with a vacuum and also the charge air pressure prevailing in the high-pressure air duct (8), spring means (83) in the pressure cell acting on the control member (50) in a direction opening the inflow duct (13) to the gas pocket (12).

3. Device according to claim 2, characterized in that the control member (50) is a piston valve.

4. Device according to claim 2, characterized in

- that the pressure cell (60) has a housing (61, 62) divided into two separate chambers (65, 66) by means of a membrane (100),

- That the membrane (100) acts with its underside on a first spring-loaded (102) piston (101), the inside of which can be struck against an actuator rod (58), the actuator

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5. Device according to claim 4, characterized in that the actuator rod (58) is hollow for the purpose of applying the vacuum in the second piston chamber (81).

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rod (58) is guided through a pivotable bushing consisting of a bush (70) and a trough (72) through an opening in the housing base (69),

- That the actuator rod (58) is provided with a second spring-loaded (83) piston (80) which forms a second piston chamber (81) in the interior of the first piston (101).