DE102011051559B3

DE102011051559B3 - Method for adjusting a boost pressure of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102011051559B3
Application number: DE201110051559
Authority: DE
Inventors: Theo van den Munckhof
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2012-08-16
Anticipated expiration: 2031-07-06
Also published as: JP2013015136A; EP2543843A2; EP2543843B1; EP2543843A3

Abstract

Verfahren zur Einstellung eines Ladedruckes einer Verbrennungskraftmaschine (A), wobei der Ladedruck durch einen Druckwellenlader (B) aufgebaut wird, welcher einen Zellrotor und ein Zellrotorgehäuse aufweist und an den Druckwellenlader (B) ein Kanal 1 (1) zum Ansaugen von Frischluft, ein Kanal 2 (2) zum Abführen der komprimierten Frischluft, ein Kanal 3 (3) zum Zuführen von Abgas und ein Kanal 4 (4) zum Abführen von Abgas angeschlossen sind und der Druckwellenlader (B) ein Kaltgasgehäuse, an dem Kanal 1 (1) und Kanal 2 (2) angeschlossen sind, und ein Gastaschenventil (F), das im Bereich des Kanal 3 (3) angeordnet ist, aufweist, und im Kaltgasgehäuse ein Stellelement zur Einstellung von Querschnittsflächen der Kanalöffnungen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Position des Stellelements in Abhängigkeit einer Differenz der Gastaschenventilstellung eingestellt und/oder geregelt wird.Method for setting a boost pressure of an internal combustion engine (A), the boost pressure being built up by a pressure wave charger (B) which has a cell rotor and a cell rotor housing and a duct 1 (1) to the pressure wave charger (B) for sucking in fresh air, a duct 2 (2) for discharging the compressed fresh air, a channel 3 (3) for feeding in exhaust gas and a channel 4 (4) for discharging exhaust gas are connected and the pressure wave charger (B) has a cold gas housing on channel 1 (1) and Channel 2 (2) are connected, and a gas pocket valve (F), which is arranged in the region of channel 3 (3), and an adjusting element for adjusting cross-sectional areas of the channel openings is arranged in the cold gas housing, characterized in that a position of the Adjusting element is set and / or regulated as a function of a difference in the gas pocket valve position.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einstellung eines Ladedrucks einer Verbrennungskraftmaschine gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1.The present invention relates to a method for adjusting a boost pressure of an internal combustion engine according to the features in the preamble of patent claim 1.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Verbrennungskraftmaschinen aufzuladen, um bei gleichbleibendem Hubraum höhere Leistungsraten oder aber bei sinkendem Hubraum gleichbleibende Leistungsraten zu erzielen. Hierbei wird die angesaugte Frischluft über einen Verdichter komprimiert und anschließend dem Verbrennungsvorgang zugeführt. Als Verdichtertypen sind aus dem Stand der Technik Abgas-Turbolader, Kompressoren oder aber auch Druckwellenlader bekannt.From the prior art, it is known to charge internal combustion engines in order to achieve higher power rates or constant power rates with decreasing displacement. Here, the intake fresh air is compressed by a compressor and then fed to the combustion process. Compressor types known from the prior art exhaust turbocharger, compressors or pressure wave superchargers.

Beim Einsatz eines Druckwellenladers ist es seit einiger Zeit möglich, diesen durch aktive Vorgabe von Betriebsparametern auf den jeweiligen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine anzupassen. Hierdurch erfolgt eine Optimierung und somit ein höherer Wirkungsgrad in den einzelnen Betriebspunkten und/oder ein besseres und agileres Ansprechverhalten der aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine.When using a pressure wave loader, it has been possible for some time to adapt this by active specification of operating parameters to the respective operating point of the internal combustion engine. This results in an optimization and thus a higher efficiency in the individual operating points and / or a better and more agile response of the supercharged internal combustion engine.

Insgesamt lässt sich so der direkte Gaskontakt von Frischgas und Abgas im Druckwellenlader, was ein großer Nachteil sein kann, bestmöglich kompensieren und stellt den Druckwellenlader somit insbesondere in Bezug auf die aktuelle Forderung des Downsizing im Motorenbau als interessante Alternative zum Turbolader oder aber Kompressor dar. Die bisher bekannten Regelungsmodelle basieren auf statischer Veränderung einzelner Betriebsparameter, die aufgrund von Sensorik oder aber Rechentableaus bzw. hinterlegten Kennfeldern über ein Steuergerät an die Aktuatoren weitergegeben werden.Overall, the direct gas contact of fresh gas and exhaust gas in the pressure wave supercharger, which can be a great disadvantage, compensate as best as possible and thus represents the pressure wave supercharger in particular in relation to the current requirement of downsizing in engine construction as an interesting alternative to the turbocharger or compressor Previously known control models are based on a static change of individual operating parameters, which are passed on to the actuators via a control unit on the basis of sensors or computation boards or stored maps.

Aus der DE 10 2006 020 522 A1 ist ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine bekannt, bei dem Frischluft durch einen Druckwellenlader komprimiert wird, wobei mindestens ein Betriebsparameter des Druckwellenladers, abhängig von mindestens einer Ist-Betriebsgröße der Verbrennungskraftmaschine, gesteuert oder geregelt wird. Das dort offenbarte Verfahren bedeutet insofern eine Abkehr von den bisherigen starren und im Wesentlichen ungesteuerten bzw. ungeregelten Betriebskonzepten von Druckwellenladern.From the DE 10 2006 020 522 A1 a method for operating an internal combustion engine is known in which fresh air is compressed by a pressure wave supercharger, wherein at least one operating parameter of the pressure wave supercharger, depending on at least one actual operating variable of the internal combustion engine is controlled or regulated. The method disclosed therein means a departure from the previous rigid and essentially uncontrolled or uncontrolled operating concepts of pressure wave loaders.

Durch die Anpassung des jeweiligen Betriebszustandes des Druckwellenladers an den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine werden Pumpverluste der Verbrennungskraftmaschine minimiert. Auch kann auf diese Weise das Ansprechverhalten des Druckwellenladers und somit der Verbrennungskraftmaschine verbessert werden und es können die Bedingungen für eine Abgasnachbehandlung optimiert werden.By adapting the respective operating state of the pressure wave supercharger to the operating state of the internal combustion engine, pumping losses of the internal combustion engine are minimized. Also, in this way the response of the pressure wave supercharger and thus of the internal combustion engine can be improved and the conditions for exhaust aftertreatment can be optimized.

Aus der DE 40 34 341 A1 ist eine Druckwellenladeranordnung bekannt, wobei von einem abgaszuführenden Kanal ein Zufluss zu einer Gastasche abgezweigt ist und dieser Zufluss in Abhängigkeit des Ladedrucks über ein Gastaschenventil steuerbar ist. Das Gastaschenventil selbst wird dabei über eine Steuerleitung angesteuert. Der Gastaschenzufluss wird dabei unter Vermeidung einer Gasabblasung vom Hochdruckkanal in die Atmosphäre im Stillstand und im Notbetrieb der Verbrennungskraftmaschine durch Öffnen des Gastaschenzuflusses mittels Federmitteln realisiert.From the DE 40 34 341 A1 a pressure wave supercharger arrangement is known, wherein an inflow to a gas pocket is branched off from a channel to be exhausted and this inflow is controllable via a gas pocket valve as a function of the boost pressure. The gas pocket valve itself is controlled via a control line. The gas pocket inflow is thereby realized by avoiding gas blow-off from the high-pressure duct into the atmosphere at standstill and in emergency operation of the internal combustion engine by opening the gas pocket inflow by means of spring means.

Aus der DE 698 23 039 T2 ist eine Druckwellenladeranordnung bekannt, bei der zur Verbesserung des Betriebsverhaltens des Druckwellenladers und der Brennkraftmaschine zueinander ein drehbares Kaltgasgehäuse angeordnet ist. Das drehbare Kaltgasgehäuse wird dabei im Betrieb des Druckwellenladers eingeregelt, um den Betrieb des Druckwellenladers über den gesamten Kennfeldbereich der Verbrennungskraftmaschine zu verbessern.From the DE 698 23 039 T2 is a pressure wave supercharger arrangement is known in which a rotatable cold gas housing is arranged to improve the performance of the pressure wave supercharger and the internal combustion engine to each other. The rotatable cold gas housing is adjusted during operation of the pressure wave supercharger to improve the operation of the pressure wave supercharger over the entire map range of the internal combustion engine.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Regelungs- und Steuerungsverfahren für Druckwellenlader benötigen jedoch den Einsatz einer Vielzahl von Sensoren und Steuergeräten, die für einen Serieneinsatz, gerade im Kleinfahrzeugsegment, uninteressant sind. Ebenfalls wird durch die vielfach verbaute Sensorik eine hohe Störanfälligkeit bedingt. Der Einsatz von redundanten Sensorsystemen würde hier zu noch höheren Herstellungs- und Wartungskosten führen.However, known from the prior art control and control method for pressure wave superchargers require the use of a variety of sensors and control devices that are uninteresting for a series production, especially in the small vehicle segment. Likewise, the frequently installed sensors cause a high susceptibility to interference. The use of redundant sensor systems would lead to even higher manufacturing and maintenance costs.

Aufgrund der Druckunterschiede zwischen Ansaugtrakt und Abgastrakt bildet sich ein gasdynamischer Vorgang in den Rotorzellen des Druckwellenladers selber, der eine schier unendliche Zahl von thermodynamischen Zustandsgrößen hervorbringt. Da diese oft nur durch sehr lange und sehr komplexe Zahlenwertgleichungen berechenbar sind, ist eine detaillierte Modellierung eines Druckwellenladers, die auf einem Steuergerät implementiert werden könnte, mit den heutigen CAE-Methoden nicht möglich.Due to the pressure differences between the intake tract and the exhaust gas tract, a gas-dynamic process is formed in the rotor cells of the pressure wave supercharger itself, which produces a virtually infinite number of thermodynamic state variables. Since these are often only calculable through very long and very complex numerical equations, a detailed modeling of a pressure wave loader, which could be implemented on a control unit, is not possible with today's CAE methods.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Steuerung und Regelung eines Druckwellenladers bereitzustellen, welche das Emissionsverhalten, das Ansprechverhalten, die Dauerhaltbarkeit und den Wirkungsgrad eines Druckwellenladers für eine Verbrennungskraftmaschine optimiert und gleichzeitig einen von äußeren Einflüssen weitestgehend unabhängigen Serieneinsatz ermöglicht. Object of the present invention is therefore to provide a method for controlling and regulating a pressure wave supercharger, which optimizes the emission behavior, the response, the durability and the efficiency of a pressure wave supercharger for an internal combustion engine while allowing a largely independent of external influences series use.

Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einem Verfahren mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 gelöst.The above object is achieved by a method having the features of claim 1.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.Advantageous developments of the method according to the invention are part of the dependent claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Einstellung eines Ladedrucks einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Ladedruck durch einen Druckwellenlader aufgebaut wird, welcher einen Zellrotor und ein Zellrotorgehäuse aufweist und an den Druckwellenlader ein Kanal 1 zum Ansaugen von Frischluft, ein Kanal 2 zum Abführen der komprimierten Frischluft, ein Kanal 3 zum Zuführen von Abgas und ein Kanal 4 zum Abführen von Abgas angeschlossen sind und der Druckwellenlader ein Kaltgasgehäuse, an dem Kanal 1 und Kanal 2 angeschlossen sind, und ein Gastaschenventil, das im Bereich des Kanal 3 angeordnet ist, aufweist, zeichnet sich dadurch aus, dass eine Position des Stellelements in Abhängigkeit einer Differenz zwischen dem Ist-Wert und dem Soll-Wert der Gastaschenventilstellung eingestellt und/oder geregelt wird.The inventive method for adjusting a boost pressure of an internal combustion engine, wherein the boost pressure is constructed by a pressure wave supercharger having a cell rotor and a cell rotor housing and the pressure wave supercharger a channel 1 for sucking fresh air, a channel 2 for discharging the compressed fresh air, a channel. 3 for supplying exhaust gas and a channel 4 for discharging exhaust gas are connected and the pressure wave supercharger has a cold gas housing, are connected to the channel 1 and 2, and a gas pocket valve, which is arranged in the region of the channel 3, characterized by, a position of the actuating element is set and / or regulated as a function of a difference between the actual value and the nominal value of the gas pocket valve position.

Im Rahmen der Erfindung handelt es sich bei dem Stellelement um ein verdrehbares Gehäuse, ein Stellelement, einen Kantenschieber oder aber eine Steuerwalze, die über einen geometrischen Versatz von Kanal 3 und Kanal 4 zu Kanal 1 und Kanal 2 die Ein- bzw. Austrittsöffnungen variabel verändern kann. Vorzugsweise ist das Stellelement im Rahmen der Erfindung an der Kaltgasseite des Druckwellenladers angeordnet. Es kann jedoch auch an der Heißgasseite angeordnet sein.In the context of the invention, the adjusting element is a rotatable housing, an adjusting element, an edge slider or a control roller which variably change the inlet and outlet openings via a geometric offset of channel 3 and channel 4 to channel 1 and channel 2 can. Preferably, the adjusting element is arranged in the context of the invention on the cold gas side of the pressure wave supercharger. However, it can also be arranged on the hot gas side.

Im Rahmen der Erfindung ist weiterhin das Gastaschenventil, welches im Bereich von Kanal 3 angeordnet ist, ein Blowby-Ventil, welches den Gasdurchsatz in einem Kanal 3' regelt. Der Kanal 3' grenzt dabei an Kanal 3 an und führt ebenfalls direkt in die Rotorzellen des Zellrotors. Über das Gastaschenventil ist eine variable Öffnung von 0 bis 100% des Kanals 3' möglich. Das Gastaschenventil kann im Rahmen der Erfindung dabei auch einen direkten Bypass zwischen Kanal 3 und Kanal 4 ausbilden. Ebenfalls kann über das Gastaschenventil dann die Öffnung des Bypasses von Kanal 3 zu Kanal 4 variabel geregelt werden.In the context of the invention, the gas pocket valve, which is arranged in the region of channel 3, further comprises a blow-by valve which regulates the gas flow rate in a channel 3 '. The channel 3 'adjacent to channel 3 and also leads directly into the rotor cell of the cell rotor. About the gas pocket valve, a variable opening from 0 to 100% of the channel 3 'is possible. The gas pocket valve can also form a direct bypass between channel 3 and channel 4 in the context of the invention. Also can be variably controlled via the gas pocket valve then the opening of the bypass from channel 3 to channel 4.

Das erfindungsgemäße Verfahren bietet daher eine Lösung zur optimalen, dynamischen Einstellung des Motorbetriebszustandes auf Basis von Energieänderungen, welche in Kanal 3 anliegen. Bei dem dynamischen Regelungsverfahren ändert sich vordergründig die Anforderung an den Ladedruck-Sollwert. Eine Regelung und Steuerung des Ladedruck-Sollwertes erfolgt über die Gastaschenventilstellung. Die Positionsänderung des Gastaschenventils erzeugt einen Energieimpuls im Kanal 3 des Druckwellenladers. Diese Energieänderung wirkt sich in den Zellen des Zellrotors aus und somit auf die zu komprimierende bzw. komprimierte Frischluft. Um hier einen Abgasdurchbruch von Kanal 3 in Kanal 2 zu verhindern, wird das Stellelement mit einem Korrekturwert in Abhängigkeit der Positionsänderung des Gastaschenventils eingestellt. Insbesondere wird hier der Relativwert der Differenz der Gastaschenventilstellung als Regelgröße ausgewertet und ein Korrekturwert als Relativwert als Steuerungssignal wiedergeben.The method according to the invention therefore offers a solution for optimum, dynamic adjustment of the engine operating state on the basis of energy changes which are present in channel 3. In the dynamic control method, the requirement for the boost pressure setpoint changes superficially. A regulation and control of the boost pressure setpoint takes place via the gas pocket valve position. The change in position of the gas pocket valve generates an energy pulse in the channel 3 of the pressure wave supercharger. This energy change affects the cells of the cell rotor and thus the fresh air to be compressed or compressed. In order to prevent an exhaust gas breakthrough from channel 3 to channel 2 here, the adjusting element is adjusted with a correction value as a function of the change in position of the gas pocket valve. In particular, here the relative value of the difference of the gas pocket valve position is evaluated as a controlled variable and a correction value is displayed as a relative value as a control signal.

Bei dem dynamischen Regelungsverfahren zur Positionsänderung des Stellelements ist eine weitere wichtige bevorzugte Eingangsgröße die Motordrehzahl der Verbrennungskraftmaschine. Hierzu ist zunächst eine Eingrenzung der aktuellen Position des Stellelements wichtig. Diese wird vorzugsweise im Rahmen der Erfindung durch eine Kennfeldstruktur von aktuellem Ladedruck-Istwert und der Motordrehzahl der Verbrennungskraftmaschine mit einem Maximalwert und einem Minimalwert bestimmt. Zwischen dem Maximalwert und dem Minimalwert wird aufgrund der Differenz der Gastaschenventilstellung und der Motordrehzahl der Verbrennungskraftmaschine eine optimale Position des Stellelements oder aber eine Korrekturverstellung des Stellelements ermittelt.In the dynamic control method for changing the position of the control element, another important preferred input variable is the engine speed of the internal combustion engine. For this purpose, initially a limitation of the current position of the control element is important. This is preferably determined within the scope of the invention by a characteristic map structure of actual boost pressure actual value and the engine speed of the internal combustion engine having a maximum value and a minimum value. Between the maximum value and the minimum value, an optimal position of the actuating element or a correction adjustment of the actuating element is determined on the basis of the difference between the gas pocket valve position and the engine speed of the internal combustion engine.

Durch die Eingrenzung von Maximalwert und Minimalwert der Position des Stellelements wird ein Abgasdurchbruch oder aber eine Fehlstellung des Stellelements vermieden, was sich optimierend auf das Emissionsverhalten und das Ansprechverhalten der gesamten Verbrennungskraftmaschinenanordnung auswirkt.By limiting the maximum value and minimum value of the position of the actuating element, an exhaust gas breakdown or a malposition of the actuating element is avoided, which has an optimizing effect on the emission behavior and the response behavior of the entire internal combustion engine arrangement.

Die erfindungsgemäße dynamische Ladedruckregelung kann entweder Open-Loop oder Closed-Loop stattfinden. Insgesamt lässt sich hierdurch ein bedeutend schnelleres Regelungsverhalten und damit Ansprechverhalten bei gleichzeitig geringem Hardware- und Softwareaufwand zur Regelung und Steuerung erreichen.The inventive dynamic boost pressure control can take place either open-loop or closed-loop. Overall, this allows a significantly faster control behavior and thus responsiveness at the same time achieve low hardware and software costs for control and regulation.

Die Relativverstellung des Gastaschenventils ist die Differenz der Verstellung über die Zeit gemessen oder die Relativverstellung zwischen Ist-Wert des Gastaschenventils und Soll-Wert, welcher aus einem Kennfeld bestimmbar ist. Die optimale Position des Gastaschenventils ist die optimale Position zum Erreichen eines höchstmöglichen Wirkungsgrades im Zusammenspiel von Verbrennungskraftmaschine und Druckwellenlader. Die Differenz bzw. die Relativverstellung des Gastaschenventils im Vergleich zu der ermittelten oder aber errechneten Optimalposition ist ein Wert, welcher zeigt, wie optimal der Druckwellenprozess arbeitet. Der Relativwert kann daher als Regelgröße für die Optimierung des Druckwellenprozesses genommen werden. Wenn eine optimale Betriebsposition erreicht ist, wird die Regelgröße zur Relativverstellung des Gastaschenventils gegen Null gehen und somit auch die Korrekturen für andere Stellelemente. Die Steuerzeiten für diesen Regelungsprozess liegen im Bereich von 5 bis 10 ms. The relative adjustment of the gas pocket valve is the difference of the adjustment measured over time or the relative adjustment between actual value of the gas pocket valve and target value, which can be determined from a map. The optimal position of the gas pocket valve is the optimal position for achieving the highest possible efficiency in the interaction of internal combustion engine and pressure wave loader. The difference or the relative adjustment of the gas pocket valve in comparison to the determined or calculated optimum position is a value which shows how optimally the pressure wave process works. The relative value can therefore be taken as a control variable for the optimization of the pressure wave process. When an optimal operating position is reached, the control variable for relative adjustment of the gas pocket valve will go to zero and thus also the corrections for other control elements. The control times for this control process are in the range of 5 to 10 ms.

Im Rahmen der Erfindung ist unter einer Relativmotorleistung folgende Definition zu verstehen. Die gewünschte Motorleistung wird durch die maximal mögliche Motorleistung geteilt und mit 100% multipliziert. Dies ergibt dann eine Relativmotorleistung, die, ausgedrückt in Prozent, von der maximal möglichen Motorleistung erfassbar ist. Vorzugsweise wird die Relativmotorleistung immer bezogen auf eine Motordrehzahl gesehen. Bezogen auf ein Kennfeld, welches Leistung über Drehzahl darstellt, ist die Relativmotorleistung immer in der Vertikalen für einen Drehzahlbereich zu sehen. Da das Regelungsverfahren dynamisch ausgeführt wird, wird zwar zunächst auf der Vertikalen ein konkreter Drehzahlwert erfasst, aufgrund der zeitlich hoch aufgelösten Regelung und Steuerung ist der Prozess dennoch als dynamisch anzusehen, da eine Drehzahlsteigerung oder aber Abnahme durch die Zeitintervalle der Regelung und Steuerung berücksichtigt werden.In the context of the invention, a relative motor power is to be understood as the following definition. The desired engine power is divided by the maximum possible engine power and multiplied by 100%. This then gives a relative motor power, which, expressed in percent, is detectable by the maximum possible engine power. Preferably, the relative engine power is always seen based on an engine speed. Based on a map that shows power over speed, the relative engine power is always seen in the vertical for a speed range. Since the control procedure is carried out dynamically, a specific speed value is first detected on the vertical, but due to the time-resolved control and regulation, the process can still be regarded as dynamic since a speed increase or decrease is taken into account by the time intervals of the control and regulation.

Im Rahmen der Erfindung ist es ebenfalls möglich, die Steuerung und Regelung über eine Relativlast zu erreichen. Die Relativlast ist dabei die Soll-Last, welche beispielsweise durch die Fahrpedalstellung bestimmt wird geteilt durch die maximal mögliche Last der jeweiligen Drehzahl mal 100%.In the context of the invention it is also possible to achieve the control and regulation via a relative load. The relative load is the target load, which is determined for example by the accelerator pedal position divided by the maximum possible load of the respective speed times 100%.

Im Rahmen der Erfindung ist eine Verbrennungsmotor-Drehmomenten-Struktur eine Strategie, auf der eine Motormanagementsteuerung aufbaut. Die gesamte Regelung des Verbrennungsmotors wird bezogen auf das Drehmoment in Nm. In so einem Fall sind der Wunsch- bzw. Sollwert und der Istwert der Steuerung auch in Nm wiedergegeben. Die Verbrennungsmotor-Drehmomenten-Struktur kann also in Nm arbeiten, sie kann aber auch auf der Basis einer relativen Last arbeiten. Die jeweilige Verbrennungsmotor-Drehmomenten-Struktur ist herstellerspezifisch abhängig vom Steuergerät, welches an dem Verbrennungsmotor verbaut ist.In the context of the invention, an internal combustion engine torque structure is a strategy upon which an engine management control builds. The entire control of the internal combustion engine is related to the torque in Nm. In such a case, the desired or setpoint value and the actual value of the control are also displayed in Nm. The internal combustion engine torque structure can thus operate in Nm, but it can also operate on the basis of a relative load. The respective internal combustion engine torque structure is manufacturer-specific dependent on the control unit, which is installed on the internal combustion engine.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der vorliegenden Erfindung wird die Laderdrehzahl des Zellrotors in Abhängigkeit der Gastaschenventilstellung eingestellt und/oder geregelt. Bei der Laderdrehzahl handelt es sich somit um die Drehzahl des Druckwellenladers. Vorzugsweise wird dieser über einen eigenen Motor, insbesondere Elektromotor, angetrieben, weshalb die Laderdrehzahl beliebig variabel einstellbar ist. Auch hier wird besonders bevorzugt über die Differenz der Gastaschenventilstellung, also die relative Verstellung des Gastaschenventils, die Laderdrehzahl mit einem Absolutwert und/oder relativen Korrekturwert eingestellt und/oder geregelt. Insbesondere erfolgt die Regelung der Laderdrehzahl des Zellrotors kombiniert mit der Einstellung der Position des Stellelements.In a further advantageous embodiment of the present invention, the supercharger speed of the cell rotor is adjusted and / or regulated as a function of the gas pocket valve position. The supercharger speed is thus the speed of the pressure wave supercharger. Preferably, this is driven by its own engine, in particular electric motor, which is why the supercharger speed is arbitrarily variable adjustable. In this case too, it is particularly preferable to set and / or regulate the supercharger speed with an absolute value and / or relative correction value by way of the difference between the gas pocket valve position, that is to say the relative adjustment of the gas pocket valve. In particular, the control of the supercharger speed of the cell rotor is combined with the adjustment of the position of the actuating element.

Auch bei dem dynamischen Verfahren zur Einstellung des Ladedrucks mittels der Laderdrehzahl des Zellrotors wird die Laderdrehzahl bevorzugt eingegrenzt. Die Eingrenzung kann in Abhängigkeit des Ladedruck-Istwertes und der Motordrehzahl der Verbrennungskraftmaschine bestimmt werden. Auch hier ist ein Maximalwert und ein Minimalwert der Laderdrehzahl zur Eingrenzung optional bestimmbar.Also in the dynamic method for adjusting the charge pressure by means of the supercharger speed of the cell rotor, the supercharger speed is preferably limited. The limitation can be determined as a function of the boost pressure actual value and the engine speed of the internal combustion engine. Here, too, a maximum value and a minimum value of the supercharger speed for limiting can be optionally determined.

Besonders bevorzugt werden mit den zuvor genannten Parametern Ladedruck-Istwert und Motordrehzahl der Verbrennungskraftmaschine über eine Kennfeldstruktur die oberen und unteren Grenzwerte bestimmt sowie die Korrekturwerte dazwischen ermittelt. Der so ermittelte Wert für einen Laderdrehzahl-Sollwert wird somit als Korrekturwert an die Laderdrehzahlsteuerung abgegeben.Particularly preferably, the upper and lower limit values are determined by means of the above-mentioned parameters of actual charge pressure value and engine speed of the internal combustion engine and the correction values are determined therebetween via a characteristic map structure. The thus determined value for a supercharger speed setpoint is thus output as a correction value to the supercharger speed control.

Weitere Vorteile, Aspekte, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. Die schematischen Figuren dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:Further advantages, aspects, features and characteristics of the present invention will become apparent from the following description. The schematic figures are used for easy understanding of the invention. Show it:

1 eine Prinzipdarstellung des Kreislaufes von Ansaugluft über die Verbrennungskraftmaschine bis zur Abgasabführung; 1 a schematic diagram of the cycle of intake air via the internal combustion engine to the exhaust gas removal;

2 ein Flussdiagramm zur dynamischen Regelung der Position des Stellelements; 2 a flowchart for the dynamic control of the position of the actuating element;

3 ein Kennfeld. 3 a map.

Die 1 zeigt einen Teilbereich einer Verbrennungskraftmaschine A in einer hier dargestellten Ausführungsversion als Ottomotor. Der Druckwellenlader B weist vier an diesem angeschlossene Kanäle (1, 2, 3, 4) auf. Dieses sind der Kanal 1 (1) im Bereich der angesaugten Frischluft, der Kanal 2 (2) im Bereich der komprimierten Frischluft zur Zuführung zu einem Ladeluftkühler J und einer sich daran anschließenden Drosselklappe K nach der die komprimierte Frischluft dem Brennraum 10 zugeführt wird. Weiterhin ein Kanal 3 (3), der nach dem Auslassventil 6 und einem Katalysator vor dem Druckwellenlader B angeordnet ist, um das Abgas in den Druckwellenlader B einzuführen. Ebenfalls im Kanal 3 (3) angeordnet ist ein Gastaschenventil mit einem Gastaschenventilstellmotor F. Im Bereich des Abgasstranges S weist der Druckwellenlader B den Kanal 4 (4) zur Abführung des Abgases nach dem Kompressionsvorgang im Druckwellenlader B auf. Der Kanal 4 (4) weist ebenfalls einen Oxidationskatalysator M auf.The 1 shows a portion of an internal combustion engine A in an embodiment shown here as gasoline engine. The pressure wave loader B has four channels connected to it ( 1 . 2 . 3 . 4 ) on. This is the channel 1 ( 1 ) in the region of the intake fresh air, the channel 2 ( 2 ) in the region of the compressed fresh air for feeding to a charge air cooler J and an adjoining throttle valve K after the compressed fresh air to the combustion chamber 10 is supplied. Furthermore, a channel 3 ( 3 ), which is after the exhaust valve 6 and a catalyst in front of the pressure wave supercharger B to introduce the exhaust gas into the pressure wave supercharger B. Also in channel 3 ( 3 ) is arranged a gas pocket valve with a gas pocket valve motor F. In the area of the exhaust line S, the pressure wave supercharger B, the channel 4 ( 4 ) for discharging the exhaust gas after the compression process in the pressure wave supercharger B. The channel 4 ( 4 ) also has an oxidation catalyst M.

Dargestellt ist weiterhin eine Schnittansicht durch den Zylinder, wobei ein Einlassventil 5, ein Auslassventil 6, ein Kolben 7, eine Zündkerze 8, eine Einspritzdüse 9 und ein Brennraum 10 gezeigt ist. An die Brennkraftmaschine A ist ein Druckwellenlader B angeschlossen.Shown is further a sectional view through the cylinder, wherein an inlet valve 5 , an outlet valve 6 , a piston 7 , a spark plug 8th , an injector 9 and a combustion chamber 10 is shown. To the internal combustion engine A, a pressure wave supercharger B is connected.

Der Druckwellenlader B weist weiterhin eine Kaltgasgehäuseseite 11 sowie eine Heißgasgehäuseseite 12 auf. In der Kaltgasgehäusehälfte 11 ist ein Stellelement D angeordnet. Das Stellelement D wird durch einen Steuerscheibenstellmotor angesteuert. Der in dem Druckwellenlader B angeordnete Rotor C wird über einen elektrischen Rotormotor E angesteuert.The pressure wave loader B further has a cold gas housing side 11 and a hot gas housing side 12 on. In the cold gas housing half 11 is an actuator D arranged. The actuator D is controlled by a Steuerscheibenstellmotor. The arranged in the pressure wave supercharger B rotor C is driven by an electric rotor motor E.

Die angesaugte Frischluft folgt einem Weg durch den Kanal 1 (1) in die jeweils am Kanal 1 (1) anliegende Rotorzelle 13 und wird im Druckwellenlader B komprimiert. Die komprimierte Luft wird dann im Auslassbereich des Kanals 2 (2) über den Kanal 2 (2) dem Einlassventil 5 zugeführt. Hierbei ist dem zwischengeschaltet noch ein Umluftventil mit dazugehörigem Stellmotor H in Kanal 2 (2) angeordnet, um den Ladeluftkühler und den Brennraum 10 durch eine Bypassleitung zu umgehen. Im Ladeluftkühler J wird die komprimierte und erhitzte Luft abgekühlt, so dass sich ihr Volumen verkleinert, was zu einem höheren Zylinderfüllungsgrad im Brennraum 10 führt.The sucked fresh air follows a path through the channel 1 ( 1 ) into each of the channels 1 ( 1 ) adjacent rotor cell 13 and is compressed in the pressure wave supercharger B. The compressed air is then in the outlet region of the channel 2 ( 2 ) over the channel 2 ( 2 ) the inlet valve 5 fed. Here is the interposed yet a recirculation valve with associated actuator H in channel 2 ( 2 ) arranged to the intercooler and the combustion chamber 10 to bypass by a bypass line. In the intercooler J, the compressed and heated air is cooled, so that their volume decreases, resulting in a higher degree of cylinder filling in the combustion chamber 10 leads.

Es folgt der Einlasstakt, gefolgt von dem Kompressionstakt, dem Verbrennungstakt und dem Auslasstakt am Beispiel des Viertaktmotors. Im Rahmen der Erfindung ist aber auch die Verwendung für einen anders getakteten Motor vorstellbar.This is followed by the intake stroke, followed by the compression stroke, the combustion stroke and the exhaust stroke using the example of the four-stroke engine. In the context of the invention, however, the use for a different clocked engine is also conceivable.

Im Auslasstakt wird das im Brennraum 10 gebildete Abgas durch den Kanal 3 (3) dem Druckwellenlader B wieder auf der Heißgasseite zugeführt. Dabei ist ein Katalysator L zwischengeschaltet, der eine erste Abgasnachbehandlung vornimmt. Im Kanal 3' (3') befindet sich das Gastaschenventil F, das angetrieben über einen Gastaschenventilstellmotor F einen vermehrten Eintritt von Restgas in die Rotorzellen 13 über die Einlassöffnung des Kanals 3' (3') ermöglicht und/oder Abgas vorbei am Rotor führt direkt in Kanal 4 (4). Im Rahmen der Erfindung ist es auch möglich das Abgas direkt über das Gastaschenventil von Kanal 3' (3') in Kanal 4 (4) zu leiten.In the exhaust stroke, this is in the combustion chamber 10 formed exhaust gas through the channel 3 ( 3 ) fed back to the pressure wave supercharger B on the hot gas side. In this case, a catalyst L is interposed, which carries out a first exhaust aftertreatment. In channel 3 '( 3 ' ) is the gas pocket valve F, driven via a gas pocket valve actuator motor F an increased entry of residual gas into the rotor cells 13 via the inlet opening of the channel 3 '( 3 ' ) and / or exhaust past the rotor leads directly into channel 4 ( 4 ). Within the scope of the invention it is also possible for the exhaust gas directly via the gas pocket valve of channel 3 '( 3 ' ) in channel 4 ( 4 ).

Die Druckwelle komprimiert die durch den Kanal 1 angesaugte Frischluft und sorgt dafür, dass die komprimierte Frischluft in den Kanal 2 (2) strömt und wird anschließend durch die Auslassöffnung der Rotorzellen am Kanal 4 (4) in den Abgasstrang überführt. Das Abgas durchströmt dann gegebenenfalls weitere Abgasnachbehandlungskomponenten, beispielsweise in Form eines Oxidationskatalysators M.The pressure wave compresses the fresh air drawn in through the channel 1 and ensures that the compressed fresh air enters the channel 2 (FIG. 2 ) flows and is then through the outlet opening of the rotor cells on the channel 4 ( 4 ) transferred to the exhaust system. The exhaust gas then flows through optionally further exhaust aftertreatment components, for example in the form of an oxidation catalyst M.

Weiterhin sind in der 1 Messpunkte angegeben, die mögliche Abgriffe von benötigten Betriebsgrößen darstellen. Position 1 zeigt einen Abgriff von Messdaten im Ansaugbereich der Frischluft. Pos. 2 US zeigt einen Abgriff von Messgrößen im Bereich der verdichteten Frischluft vor dem Ladeluftkühler J. Pos. 2 DS zeigt einen Abgriff nach der Drosselklappe K kurz vor dem Einlassventil 5 der Verbrennungskraftmaschine A. Pos. 3 US zeigt einen möglichen Abgriffspunkt im Kanal 3 (3). Pos. 3 DS zeigt einen Messpunkt im Kanal 3 (3) vor dem Eintritt in den Druckwellenlader B. Die Pos. 3 US und 3 DS sind jeweils so gewählt, dass sie den Gesamtstrom nach bzw. vor dem Umluftventil H bzw. Gastaschenventil F messen, um so Messdaten für eine Umluftventilstellung oder Gastaschenventilstellung zu liefern.Furthermore, in the 1 Measuring points indicated that represent possible taps of required operating variables. Position 1 shows a tap of measurement data in the intake area of the fresh air. Pos. 2 US shows a tap of parameters in the compressed fresh air before the intercooler J. Pos. 2 DS shows a tap after the throttle valve K just before the inlet valve 5 the internal combustion engine A. pos. 3 US shows a possible tapping point in the channel 3 ( 3 ). Pos. 3 DS shows a measuring point in channel 3 ( 3 ) before entry into the pressure wave charger B. Pos. 3 US and 3 DS are each selected to measure the total flow after and in front of the recirculation valve H or gas pocket valve F, respectively, to provide measurement data for a recirculation valve position or gas pocket valve position.

Pos. 4 zeigt einen möglichen Messpunkt im Abgasstrang S nach dem Druckwellenlader B. Die hier dargestellten Messpositionen haben sich im Rahmen der Erfindung als vorteilig erwiesen, können jedoch je nach Anwendungsfall um weitere Messpositionen ergänzt oder verringert werden und auch in ihrer örtlichen Position frei wählbar gesetzt werden.Pos. 4 shows a possible measurement point in the exhaust line S after the pressure wave loader B. The measuring positions shown here have proven to be advantageous in the invention, but can be supplemented or reduced depending on the application to other measurement positions and also set freely selectable in their local position become.

Die nachfolgend eingefügte Tabelle beschreibt ein mögliches Regelungs- und Steuerungsflussdiagramm gemäß 2. Parametername Beschreibung gpv_ctrl_pre_boost_atm_map Gastaschenventil pre-controll Kennfeld für optimal Atmospherical Kondition gpv_ctrl_pre_boost_cor_texh Gastaschenventil pre-controll Korrektur Kennfeld im Abhängigkeit von Abgastemperatur vor Druckwellenlader gpv_ctrl_pre_boost_corr_teng Gastaschenventil pre-controll Korrektur Kennfeld im Abhängigkeit von Motor Temperatur gpv_ctrl_pre_boost_map Gastaschenventil pre-controll Kennfeld gpv_meas Aktuelle Position des Gastaschenventil gpv_Neng Drehzahl des Verbrennungsmotors nmot_w_rpm Drehzahl von Verbrennungsmotors prc_gpv_boost_aim Sollwert Ladedruck prc_gpv_diff_trans_corr_perc Prozessdifferenz im Gastaschenventil für Transient Verfahren prc_gpv_ol_cl_flag Flag fur Open- oder Closed-loop control Gastaschenventil prc_gpv_pre_boost_perc Prozess Sollwert Gastaschenventil vor Korrektur Prozess Gastaschenventil-Korrektur im Abhängigkeit von prc_gpv_pre_boost_corr_texh_perc Abgastemperatur vor Druckwellenlader prc_gpv_pre_boost_corr_teng_perc Prozess Gastaschenventil Korrektur im Abhängigkeit von Verbrennungsmotor Temperatur prc_gpv_pre_boost_corr_perc Prozess Sollwert Gastaschenventil nach Korrektur tanvkm_w Temperatur Abgas vor Druckwellenlader tmot_w Temperatur Kühlwasser Verbrennungsmotor The following table describes a possible control flow diagram according to 2 , parameter name description gpv_ctrl_pre_boost_atm_map Gastaschenventil pre-controll map for optimal atmospheric condition gpv_ctrl_pre_boost_cor_texh Gastaschen valve pre-controll correction map as a function of exhaust gas temperature before pressure wave loader gpv_ctrl_pre_boost_corr_teng Gas pocket valve pre-controll correction map depending on engine temperature gpv_ctrl_pre_boost_map Gastaschen valve pre-controll map gpv_meas Current position of the gas pocket valve gpv_Neng Speed of the internal combustion engine nmot_w_rpm Speed of internal combustion engine prc_gpv_boost_aim Setpoint boost pressure prc_gpv_diff_trans_corr_perc Process difference in the gas pocket valve for transient procedure prc_gpv_ol_cl_flag Flag for open or closed-loop control gas pocket valve prc_gpv_pre_boost_perc Process set gas pocket valve before correction process gas pocket valve correction depending on prc_gpv_pre_boost_corr_texh_perc Exhaust temperature before pressure wave loader prc_gpv_pre_boost_corr_teng_perc Process gas pocket valve correction depending on engine temperature prc_gpv_pre_boost_corr_perc Process set gas pocket valve after correction tanvkm_w Temperature exhaust before pressure wave loader tmot_w Temperature cooling water combustion engine

3 zeigt in schematischer Ausführungsvariante ein Kennfeld einer Verbrennungskraftmaschine, in dem noch einmal schematisch dargestellt wird, wie sich die Relativmotorleistung ergibt. Zunächst ist in dem Kennfeld auf der Y-Achse die Motorleistung in kW dargestellt und auf der X-Achse die Motordrehzahl in U/min. Wird beispielsweise bei einem Betriebspunkt, welcher sich bei 4.000 U/min befindet, eine Wunschmotorleistung durch die Fahrpedalstellung angefordert, so ergibt sich ein Wunschbetriebspunkt, welcher in 3 mit dem Punkt W dargestellt ist. In Relation hierzu ist an der Vorlastlinie V die maximal erreichbare Motorleistung bei 4.000 Umdrehungen begrenzt und mit dem Punkt M eingezeichnet. Wird nun die gewünschte Motorleistung durch die maximal mögliche Motorleistung geteilt und mit 100 multipliziert, so ergibt sich die Relativmotorleistung in %. Als Formel ausgedrückt ergibt sich folgendes: W / M·100% = Relativmotorleistung 3 shows in a schematic embodiment, a characteristic diagram of an internal combustion engine in which once again is shown schematically how the relative engine power results. First, the engine power in kW is shown in the characteristic diagram on the Y axis and the engine speed in rpm on the X axis. If, for example, a desired engine power is requested by the accelerator pedal position at an operating point which is at 4,000 rpm, then a desired operating point results, which in 3 represented by the point W. In relation to this, the maximum achievable engine power at 4,000 revolutions is limited at the preload line V and marked with the point M. If now the desired engine power is divided by the maximum possible engine power and multiplied by 100, the relative engine power in% results. Expressed as a formula, the following results: W / M · 100% = relative motor power

Claims

A method for adjusting a boost pressure of an internal combustion engine (A), wherein the boost pressure is built up by a pressure wave supercharger (B), which has a cell rotor (C) and a cell rotor housing and to the pressure wave supercharger (B) a channel 1 ( 1 ) for the intake of fresh air, a channel 2 ( 2 ) for discharging the compressed fresh air, a channel 3 ( 3 ) for supplying exhaust gas and a channel 4 ( 4 ) are connected to the discharge of exhaust gas and the pressure wave supercharger (B) a cold gas housing, on the channel 1 ( 1 ) and channel 2 ( 2 ) and a gas pocket valve (F) located in the region of the channel 3 ( 3 ) is arranged, and in the cold gas housing, an adjusting element (D) for adjusting cross-sectional areas of the channel openings is arranged, characterized in that a position of the adjusting element (D) in dependence a difference between the actual value and the target value of the gas pocket valve position is set and / or regulated.

A method according to claim 1, characterized in that the actual position of the control element (D) is limited, wherein the determination of the actual position as a function of the boost pressure actual value and / or the relative engine power and / or the engine torque structure and / or the engine speed of the internal combustion engine (A) takes place.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that for calculating the actual position of the control element (D) a map structure as a function of the boost pressure actual value and / or the relative engine power and / or the engine torque structure and / or the engine speed of the Internal combustion engine (A) are evaluated.

Method according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a maximum value and / or a minimum value for the position as a function of the boost pressure actual value and / or Torque structure and / or the engine speed of the internal combustion engine (A) is determined.

Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that a supercharger speed of the cell rotor (C) is set and / or regulated as a function of the gas pocket valve position.

A method according to claim 5, characterized in that the supercharger speed is limited, wherein the determination of the supercharger speed in dependence of the boost pressure actual value and / or the relative engine power and / or the engine torque structure and / or the engine speed of the internal combustion engine (A) ,

A method according to claim 5 or 6, characterized in that for the calculation of the supercharger speed, a map structure as a function of the boost pressure actual value and / or the relative engine power and / or the engine torque structure and / or the engine speed of the internal combustion engine (A) are evaluated.

Method according to one of claims 5 to 7, characterized in that for controlling and / or controlling the supercharger speed, a maximum value and / or a minimum value for the position as a function of the boost pressure actual value and / or the relative engine power and / or the engine torque Structure and / or the engine speed of the internal combustion engine (A) is determined.

Method according to one of claims 5 to 8, characterized in that the position of the control element (D) and / or the supercharger speed depending on the engine speed of the internal combustion engine (A) are regulated and / or controlled.