DE102013104713A1

DE102013104713A1 - Method for operating a pressure wave charger by means of cycle deactivation

Info

Publication number: DE102013104713A1
Application number: DE102013104713.0A
Authority: DE
Inventors: Fabian Fricke; Jörg Horstmann; Marco Kollmeier; Oliver Lang; Christoph Bracke; Mario Wegener; Emanuel Binder; Marc Sens
Original assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH; IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: Benteler Automobiltechnik GmbH; IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2013-05-07
Filing date: 2013-05-07
Publication date: 2014-11-27

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Druckwellenladers (D) an einer Verbrennungskraftmaschine. Der Druckwellenlader (D) ist zweizyklisch ausgebildet, so dass bei vollständiger Umdrehung des Zellrotors (5) eine entsprechende Zelle zwei Aufladezyklen durchläuft. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass bei geringer Motorlast und damit mit einhergehendem geringen Massenstrom (ṁ) durch den Druckwellenlader (D) ein Zyklus (9, 10) abgeschaltet wird, was zu einer Erhöhung des Massenstroms (ṁ) durch den Zyklus (9, 10) sowie zu einer Erhöhung des Druckniveaus (p) im Druckwellenlader (D) führt.The present invention relates to a method for operating a pressure wave supercharger (D) on an internal combustion engine. The pressure wave charger (D) has a two-cycle design so that when the cell rotor (5) rotates completely, a corresponding cell goes through two charging cycles. According to the invention, a cycle (9, 10) is switched off at low engine load and thus with the associated low mass flow (durch) through the pressure wave charger (D), which leads to an increase in the mass flow (ṁ) through the cycle (9, 10) as well as an increase in the pressure level (p) in the pressure wave charger (D).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Druckwellenladers an einer Verbrennungskraftmaschine gemäß den Merkmalen im Oberbegriff von Patentanspruch 1. The present invention relates to a method for operating a pressure wave supercharger on an internal combustion engine according to the features in the preamble of patent claim 1.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Kraftfahrzeuge mit Verbrennungskraftmaschinen anzutreiben. Der ideale Wirkungsgrad einer Verbrennungskraftmaschine ist dabei durch den Carnotprozess auf ca. 40 % begrenzt. Dies bedeutet, dass 40 % der im Kraftstoff enthaltenen Energie durch den Verbrennungsvorgang in Bewegungsenergie umgesetzt werden. Die restliche Energie wird in Form von Abwärme des Motorblocks und/oder über das Abgas an die Umgebung abgeführt. From the prior art it is known to drive motor vehicles with internal combustion engines. The ideal efficiency of an internal combustion engine is limited by the Carnot process to about 40%. This means that 40% of the energy contained in the fuel is converted by the combustion process into kinetic energy. The remaining energy is dissipated in the form of waste heat from the engine block and / or via the exhaust gas to the environment.

Verbrennungsmotoren werden daher aufgeladen, um die Energieausnutzung zu optimieren. Hierzu sind verschiedene Aufladertypen, beispielsweise Turbolader, Kompressoren oder aber auch Druckwellenlader, aus dem Stand der Technik bekannt. Insbesondere der Turbolader oder aber der Druckwellenlader nutzen die im Abgas enthaltene Energie, um damit die anzusaugende Frischluft zu verdichten, um hierdurch die Wirkleistung der Verbrennungskraftmaschine zu erhöhen. Internal combustion engines are therefore charged to optimize energy utilization. For this purpose, various types of superchargers, for example turbochargers, compressors or even pressure wave superchargers, are known from the prior art. In particular, the turbocharger or the pressure wave supercharger use the energy contained in the exhaust gas to thereby compress the fresh air to be aspirated, thereby increasing the effective power of the internal combustion engine.

Insbesondere wird hierzu ein vierkanaliger Druckwellenlader eingesetzt, bei dem durch einen Kanal 1 Frischluft angesaugt wird und in dem Druckwellenlader ein rotierender Zellrotor vorhanden ist. Die angesaugte Frischluft wird in einer jeweiligen Zelle des Zellrotors vorverdichtet, so dass die verdichtete Frischluft über einen Kanal 2 dem Ladungswechsel des Verbrennungsvorgangs zugeführt wird. In der Verbrennungskraftmaschine wird sodann die verdichtete Frischluft mit Kraftstoff vermengt und verbrannt und anschließend aus dem Brennraum wieder ausgestoßen. Die so ausgestoßenen Abgase werden über einen Kanal 3 dem Druckwellenlader wiederum zugeführt und verdichten die angesaugte Frischluft. Die Frischluft wird sodann, wie bereits erwähnt, über den Kanal 2 abgeführt. Das Abgas wird nach dem Verdichtungsvorgang aus dem Kanal 4 abgeführt, von dem es aus in den weiteren Abgasstrang geleitet wird. In particular, for this purpose, a four-channel pressure wave supercharger is used, in which by a channel 1 Fresh air is sucked in and in the pressure wave supercharger a rotating cell rotor is present. The sucked fresh air is pre-compressed in a respective cell of the cell rotor, so that the compressed fresh air through a channel 2 the charge change of the combustion process is supplied. In the internal combustion engine then the compressed fresh air is mixed with fuel and burned and then expelled from the combustion chamber again. The exhaust gases emitted in this way are channeled through 3 in turn fed to the pressure wave supercharger and compress the sucked fresh air. The fresh air is then, as already mentioned, over the channel 2 dissipated. The exhaust gas is after the compression process from the channel 4 discharged, from which it is directed into the further exhaust gas line.

Der Druckwellenprozess innerhalb des Druckwellenladers ist dabei ein besonders sensibler Prozess, der insbesondere gegenüber thermischen Ausdehnungen und damit einhergehenden Spaltmaßen sehr sensibel reagiert. Von daher ist eine hohe Anforderung an die Präzision des mechanischen Aufbaus des Druckwellenladers gestellt und eine weitreichende Steuerungs- oder Regelungsmöglichkeit des Druckwellenladers wichtig. The pressure wave process within the pressure wave loader is a particularly sensitive process, which reacts very sensitively, in particular, to thermal expansions and associated gaps. Therefore, a high demand is placed on the precision of the mechanical structure of the pressure wave supercharger and a far-reaching control or regulation possibility of the pressure wave supercharger important.

Bei niedrigen Abgasmassenströmen und niedrigen Abgastemperaturen, was gleichbedeutend einer hohen Dichte ist, stellt sich in Kanal 3 vor dem Druckwellenlader ein vergleichsweise geringer Druck ein. Entsprechend wird dadurch bei niedrigen Motorlasten das Ladedruckpotential in Kanal 2 und die damit bei Lastanforderung spontan zur Verfügung stehende Motorleistung limitiert. At low exhaust gas mass flows and low exhaust gas temperatures, which is equivalent to a high density, turns into channel 3 before the pressure wave loader a comparatively low pressure. Accordingly, at low engine loads, the boost pressure potential in the channel 2 and the motor power spontaneously available with load request is limited.

Hierzu ist beispielsweise aus der WO 1997/020134 A1 ein Druckwellenlader bekannt, der mehrere Fluten aufweist. Der Zellrotor selbst ist dabei in Radialrichtung durch mehrere Zellreihen aufgebaut, wobei einzelne Zellreihen eine jeweilige Flut ausbilden und die Fluten abschaltbar sind. Dies führt jedoch dazu, dass bei Abschaltung einer Flut die in Radialrichtung benachbarte Zellenflut noch aktiv ist und von bis zu mehr als 800 °C heißem Abgas durchströmt wird. Somit bleibt eine Zellenreihe erwärmt und/oder wird erwärmt und eine weitere benachbarte Zellenreihe kühlt sich relativ gesehen dazu ab. Dies führt zu einem Spannungszustand innerhalb des Rotors, was zu einer nachteiligen Veränderung der Spaltmaße führen kann. Darüber hinaus ist insbesondere bei einem einflutigen Betrieb ein negatives akustisches Verhalten eines solchen Druckwellenladers zu verzeichnen. This is for example from the WO 1997/020134 A1 a pressure wave charger known which has a plurality of floods. The cell rotor itself is constructed in the radial direction by a plurality of cell rows, wherein individual rows of cells form a respective tide and the floods are switched off. However, this leads to the fact that when switching off a flood in the radial direction adjacent cell flood is still active and flows through up to more than 800 ° C hot exhaust gas. Thus, one row of cells will remain heated and / or heated and another adjacent row of cells will cool relative to it. This leads to a stress state within the rotor, which can lead to an adverse change in the gap dimensions. In addition, a negative acoustic behavior of such a pressure wave supercharger is particularly noticeable in a single-flow operation.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ausgehend vom Stand der Technik ein Verfahren zum Betreiben eines Druckwellenladers bereit zu stellen, wobei der Druckwellenlader insbesondere bei geringen Motorlasten ein gutes Ladedruckpotential aufweist und dadurch besonders langlebig ausgebildet ist. It is therefore an object of the present invention, starting from the state of the art, to provide a method for operating a pressure wave supercharger, wherein the pressure wave supercharger has a good charge pressure potential, especially at low engine loads, and is therefore designed to be particularly durable.

Die zuvor genannte Aufgabe wird mit einem Verfahren zum Betreiben eines Druckwellenladers gemäß den Merkmalen im Patentanspruch 1 gelöst. The aforementioned object is achieved with a method for operating a pressure wave supercharger according to the features in patent claim 1.

Vorteilhafte Ausgestaltungsvarianten sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Das Verfahren zum Betreiben eines Druckwellenladers an einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Druckwellenlader einen Kanal 1 zum Ansaugen von Frischluft, einen Kanal 2 zum Abführen verdichteter Frischluft, einen Kanal 3 zum Zuführen von Abgas und einen Kanal 4 zum Abführen von Abgas aufweist, wobei der Druckwellenlader zweizyklisch ausgebildet ist, so dass bei einer vollständigen Umdrehung eines Zellrotors in dem Druckwellenlader zwei Aufladevorgänge durchlaufen werden, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass ein Zyklus massenstromabhängig abgeschaltet oder zugeschaltet wird. The method for operating a pressure wave supercharger on an internal combustion engine, wherein the pressure wave supercharger a channel 1 for sucking fresh air, a channel 2 for discharging compressed fresh air, a channel 3 for supplying exhaust gas and a channel 4 For discharging exhaust gas, wherein the pressure wave supercharger is formed two-cyclic, so that in a complete revolution of a cell rotor in the pressure wave supercharger two charging processes are traversed, is inventively characterized in that a cycle is switched off mass switched or switched.

Der erfindungsgemäße Druckwellenlader weist somit an seinem Kaltgasgehäuse zwei Mal den Kanal 1 und zwei Mal den Kanal 2 auf und an dem Heißgasgehäuse zwei Mal den Kanal 3 und zwei Mal den Kanal 4 auf. Der Zellrotor führt somit bei einer 180°-Drehung einen Zyklus bzw. einen Aufladevorgang aus und bei der darauf folgenden weiteren 180°-Drehung einen weiteren Aufladevorgang. Ein jeder Aufladevorgang ist ein Zyklus, wobei bei einer vollständigen Umdrehung durch den Zellrotor zwei Zyklen durchlaufen werden. The pressure wave supercharger according to the invention thus has two times the channel at its cold gas housing 1 and twice the channel 2 on and on that Hot gas housing twice the channel 3 and twice the channel 4 on. The cell rotor thus performs a cycle or a charging process in the case of a 180 ° rotation and a further charging process during the subsequent further 180 ° rotation. Each recharging process is one cycle, with two cycles passed through one complete revolution through the cell rotor.

Erfindungsgemäß ist nunmehr vorgesehen, dass bei geringer Motorlast und bei geringem Massenstrom des Ladungswechselvorgangs der Verbrennungskraftmaschine ein Zyklus abgeschaltet wird. Der Zellrotor des Druckwellenladers durchläuft somit bei einer vollständigen Umdrehung nur einen Aufladezyklus. Wird der Druckwellenlader selbst als Bilanzraum gesehen, bleibt der Massenstrom durch den Druckwellenlader gleich. Der Massenstrom teilt sich jedoch auf die zwei Zyklen auf, weshalb durch Abschaltung eines Zyklus der Massenstrom durch den verbleibenden Zyklus verdoppelt wird. According to the invention it is now provided that at low engine load and low mass flow of the charge cycle of the internal combustion engine, a cycle is switched off. The cell rotor of the pressure wave charger thus undergoes only one charging cycle in one complete revolution. If the pressure wave loader itself is seen as a balance area, the mass flow through the pressure wave loader remains the same. However, the mass flow is split over the two cycles, so by switching off one cycle, the mass flow through the remaining cycle is doubled.

Durch das Gleichnis des ideellen Gasgesetzes geht mit der Erhöhung des Massenstromes auch eine Druck- und Volumenstromerhöhung einher. Randeffekte sind bei dieser Betrachtung zu vernachlässigen. Dies bedeutet, dass die Ladedruckerhöhung durch die Abschaltung des einen Zyklus erhöht wird, was wiederum zu einem besseren Wirkungsgrad und/oder einem verbesserten Ansprechverhalten des Druckwellenladers selbst führt. By the parable of the ideal gas law goes with the increase of the mass flow also a pressure and volume flow increase. Edge effects are negligible in this analysis. This means that the boost pressure increase is increased by the shutdown of the one cycle, which in turn leads to a better efficiency and / or an improved response of the pressure wave supercharger itself.

Gleichzeitig werden jedoch auch die mit der aus dem Stand der Technik bekannten Flutenabschaltung einhergehenden Nachteile durch die Zyklusabschaltung vermieden. Bei Abschaltung eines gesamten Zyklus erfolgt der Massenstrom immer noch durch den gesamten verbleibenden Zyklus, so dass der Zellrotor in einem kontinuierlichen Rotationsprozess homogen sich an die Temperaturen anpasst. Folglich kommt es zu keinen thermischen Spannungen oder zu einem mechanischen Verzug aufgrund von thermisch unterschiedlichen Ausdehnungen innerhalb des Zellrotors. Hierdurch werden die Spaltmaße des Druckwellenladers konstant gehalten und damit einhergehend die Lebensdauererwartung des Druckwellenladers erhöht. At the same time, however, the disadvantages associated with the well-known from the prior art flood shutdown disadvantages are avoided by the cycle shutdown. When switching off an entire cycle, the mass flow is still through the entire remaining cycle, so that the cell rotor in a continuous rotation process homogeneously adapts to the temperatures. Consequently, there is no thermal stress or mechanical distortion due to thermally different expansion within the cell rotor. As a result, the gap dimensions of the pressure wave supercharger are kept constant and, consequently, increases the life expectancy of the pressure wave supercharger.

In besonders bevorzugter Ausführungsvariante wird die Abschaltung oder die Zuschaltung auf der Heißgasseite des Druckwellenladers mit einer Steuerwalze oder einem Steuerschieber durchgeführt. Diese Bauteile haben eine hohe thermische Resistenz gegenüber den dort auftretenden Temperaturen von bis zu mehr als 800 °C. Insbesondere ist ein derartiges Abschaltmittels bzw. Zuschaltmittel, mithin eine Steuerwalze oder aber ein Steuerschieber, im Kanal 3 des zweizyklischen Gehäuses, zumindest aber in einem Kanal 3, angeordnet. Weiterhin bevorzugt ist es möglich, über das dort gelagerte Abschaltmittel nicht nur einen Zyklus komplett abzuschalten, sondern auch den verbleibenden Zyklus zu regeln oder aber zu steuern. Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass der Druckwellenlader jeweils einen Kanal 3' aufweist, wobei dann auch der Kanal 3' für den Zyklus abgeschaltet wird. In a particularly preferred embodiment, the shutdown or the connection is performed on the hot gas side of the pressure wave supercharger with a control roller or a spool. These components have a high thermal resistance to the temperatures occurring there of up to more than 800 ° C. In particular, such a shutdown means or Zuschaltmittel, thus a control roller or a spool, in the channel 3 the two-cyclic housing, or at least in a channel 3 arranged. Further preferably, it is possible not only to completely switch off a cycle via the shutdown means stored there, but also to regulate or to control the remaining cycle. Furthermore, it is possible within the scope of the invention that the pressure wave loader each have a channel 3 ' has, and then the channel 3 ' is switched off for the cycle.

Weiterhin ist es im Rahmen der Erfindung vorgesehen, dass die Abschaltung oder Zuschaltung auf einer Kaltgasseite des Druckwellenladers mit einem Ventil durchgeführt wird. Das Ventil ist dabei besonders bevorzugt im Kanal 2 mindestens eines Zyklus angeordnet. Das Ventil selbst ist dabei als Klappventil oder als Schieberventil ausgebildet. Furthermore, it is provided in the context of the invention that the shutdown or connection is performed on a cold gas side of the pressure wave supercharger with a valve. The valve is particularly preferred in the channel 2 arranged at least one cycle. The valve itself is designed as a flap valve or as a slide valve.

In besonders vorteilhafter Weise ist das Ventil als Rückschlagventil ausgebildet, wobei eine Vorhaltekraft des Rückschlagventils bei Erreichen eines Druckniveaus überwunden wird und das Rückschlagventil, nachdem es zunächst geschlossen war, selbständig öffnet, wobei das Rückschlagventil insbesondere mit einer Hysteresesteuerung betrieben wird. Im Rahmen der Erfindung ist es so möglich, dass bei abnehmendem Massenstrom und damit einhergehendem Abfall des Druckniveaus das Rückschlagventil geschlossen wird und somit der Zyklus abgeschaltet wird. Steigt nun aufgrund eines erhöhten Massenstromes das Druckniveau an, so öffnet das Rückschlagventil und gibt damit den zweiten Zyklus wiederum frei. In a particularly advantageous manner, the valve is designed as a check valve, wherein a retention force of the check valve is overcome upon reaching a pressure level and the check valve, after it was initially closed, opens automatically, the check valve is operated in particular with a hysteresis control. In the context of the invention, it is possible that with decreasing mass flow and concomitant drop in the pressure level, the check valve is closed and thus the cycle is turned off. Now increases due to an increased mass flow to the pressure level, then opens the check valve and thus releases the second cycle again.

Besonders bevorzugt wird durch die Abschaltung der Massenstrom durch den verbleibenden Zyklus verdoppelt oder durch die Zuschaltung des Zyklus der Massenstrom auf beide Zyklen aufgeteilt. Particularly preferably, by switching off the mass flow is doubled by the remaining cycle or divided by the connection of the cycle of the mass flow to both cycles.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, dass die Energieübertragung in die Zellen des Zellrotors im Einzyklenbetrieb annähernd gleich ist mit der Energieübertragung des doppelten Massenstromes im Zweizyklenbetrieb. Durch die Zyklenabschaltung wird es somit ermöglicht, die Anpassung der Druckwellen- und Gaslaufzeiten in Bezug auf Rotorlänge und Kanalöffnungs- und -schließzeiten auf einen engeren Betriebsbereich hin zu optimieren. Hierdurch steigt der Wirkungsgrad des Druckwellenladers und der erforderliche Drehzahlbereich des Zellrotors kann ebenfalls optimiert werden. Another advantage of the method according to the invention is that the energy transfer into the cells of the cell rotor in single-cycle operation is approximately equal to the energy transfer of twice the mass flow in the two-cycle operation. The cycle shutdown thus makes it possible to optimize the adaptation of the pressure wave and gas run times with respect to rotor length and channel opening and closing times to a narrower operating range. This increases the efficiency of the pressure wave supercharger and the required speed range of the cell rotor can also be optimized.

Weiterer Bestandteil der Erfindung ist ein entsprechender Druckwellenlader zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens. Another component of the invention is a corresponding pressure wave loader for carrying out the method according to the invention.

Weitere Vorteile, Merkmale, Eigenschaften und Aspekte der Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung erläutert. Bevorzugte Ausführungsvarianten werden in den schematischen Figuren dargestellt. Diese dienen dem einfachen Verständnis der Erfindung. Es zeigen:Further advantages, features, characteristics and aspects of the invention are explained in the following description. Preferred embodiments are shown in the schematic figures. These are for easy understanding of the invention. Show it:

1 ein schematisches Funktionsprinzip eines Druckwellenladers, 1 a schematic operating principle of a pressure wave loader,

2 eine Stirnansicht eines Kaltgasgehäuses eines erfindungsgemäßen Druckwellenladers, 2 an end view of a cold gas housing of a pressure wave supercharger according to the invention,

3 eine Stirnansicht auf ein Heißgasgehäuse eines erfindungsgemäßen Druckwellenladers, 3 an end view of a hot gas housing of a pressure wave supercharger according to the invention,

4 eine Steuerwalze, 4 a control roller,

5a und b ein Rückschlagventil in Schnittansicht und Stirnansicht und 5a and b is a check valve in sectional view and end view and

6a und b den Druckwellenlader als Bilanzflussdiagramm im Einzyklus- und Zweizyklusbetrieb. 6a and b the blast loader as a balance flow chart in one-cycle and two-cycle operation.

In den Figuren werden für gleiche oder ähnliche Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet, auch wenn eine wiederholte Beschreibung aus Vereinfachungsgründen entfällt. In the figures, the same reference numerals are used for the same or similar components, even if a repeated description is omitted for reasons of simplicity.

1 zeigt eine schematische Übersicht eines Druckwellenladers D. Dieser weist einen Kanal 1 zum Ansaugen von Frischluft, einen Kanal 2 zum Abführen der angesaugten Frischluft, einen Kanal 3 zum Zuführen von Abgas und einen Kanal 4 zum Abführen von Abgas auf. Die einzelnen Kanäle 1, 2, 3, 4 sind jeweils an einen Luftfilter bzw. an die Verbrennungskraftmaschine oder, im Falle von Kanal 4, an ein nicht näher dargestelltes Abgassystem angeschlossen. Die Kanäle 1, 2, 3, 4 selbst sind über einen Zellrotor 5 in Verbindung stehend. In dem Zellrotor 5 selbst findet der Druckwellenaustausch statt, so dass eine Druckwelle mit von der Verbrennungskraftmaschine kommendem Abgas durch den Kanal 3 zu einer Komprimierung der angesaugten Frischluft von Kanal 1 führt und bei Erreichen des Kanals 2 die verdichtete Frischluft in den Kanal 2 ausströmt. Das Abgas selbst strömt dann nach der Verdichtung durch den Kanal 4 in ein nicht näher dargestelltes Abgassystem aus. Der Druckwellenlader D selbst weist ferner eine Heißgasseite 6 mit einem nicht näher dargestellten Heißgasgehäuse 11 sowie eine Kaltgasseite 7 mit einem nicht näher dargestellten Kaltgasgehäuse 8 auf. 1 shows a schematic overview of a pressure wave loader D. This has a channel 1 for sucking fresh air, a channel 2 for discharging the sucked fresh air, a channel 3 for supplying exhaust gas and a channel 4 for discharging exhaust gas. The individual channels 1 . 2 . 3 . 4 are each to an air filter or to the internal combustion engine or, in the case of channel 4 , Connected to a not shown exhaust system. The channels 1 . 2 . 3 . 4 themselves are about a cell rotor 5 communicating. In the cell rotor 5 itself, the pressure wave exchange takes place, so that a pressure wave coming from the internal combustion engine exhaust gas through the channel 3 to a compression of the intake fresh air from the channel 1 leads and on reaching the channel 2 the compressed fresh air into the canal 2 flows. The exhaust gas then flows through the channel after compression 4 in a not shown exhaust system. The pressure wave supercharger D itself also has a hot gas side 6 with a hot gas housing, not shown 11 as well as a cold gas side 7 with a cold gas housing, not shown 8th on.

2 zeigt in einer Stirnansicht ein entsprechendes Kaltgasgehäuse 8, wobei in dem Kaltgasgehäuse 8 jeweils ein Kanal sowie ein Kanal 1 gegenüberliegend angeordnet sind, so dass bei vollständiger Umdrehung des Zellrotors 5 bei einer Zelle jeweils zwei Mal der Kanal 1 und zwei Mal der Kanal 2 durchlaufen wird. Mithin finden pro Zelle bei vollständiger Umdrehung zwei Aufladezyklen statt. Exemplarisch ist durch einen Pfeil ein erster Zyklus 9 und durch einen zweiten Pfeil ein zweiter Zyklus 10 dargestellt. 2 shows in a front view a corresponding cold gas housing 8th , wherein in the cold gas housing 8th one channel and one channel each 1 are arranged opposite, so that upon complete rotation of the cell rotor 5 for a cell, twice each channel 1 and twice the channel 2 is going through. Thus, two charging cycles take place per cell with complete revolution. By way of example, an arrow indicates a first cycle 9 and a second cycle through a second arrow 10 shown.

Erfindungsgemäß ist es nun optional mit einem Verfahren zum Betreiben des Druckwellenladers D möglich, einen den beiden Zyklen 9, 10 abzuschalten oder aber wieder zuzuschalten. 3 zeigt eine Stirnansicht auf ein entsprechendes Heißgasgehäuse 11, in dem die Kanäle 3 und 4 angeordnet sind. Zudem ist jeweils ein Kanal 3' zum Entweichen in ein Gastaschenventil vorgesehen. Auch hier sind wiederum die zwei Zyklen 9, 10 mit Hilfe eines Pfeils dargestellt, die der ebenfalls ersichtliche Zellrotor 5 während einer vollständigen Umdrehung durchläuft. Ebenfalls ersichtlich sind in dem Zellrotor 5 einzelne Zellen, die direkt einander benachbart angeordnet sind, wobei in Radialrichtung R aufeinander folgende Zellenreihen angeordnet sind. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es nunmehr möglich, einen der beiden Zyklen 9, 10 abzuschalten oder aber im Falle eines abgeschalteten Zyklus 9, 10 wiederum zuzuschalten. Dies wird auf der Heißgasseite 6 durch eine in 4 dargestellte Steuerwalze 12 durchgeführt. Die Steuerwalze 12 sitzt orthogonal zur in 2 dargestellten Zellrotorachse 13 und weist eine entsprechende Ausnehmung 14 auf, so dass bei Rotation um die eigene Achse der Steuerwalze 12 die Ausnehmung 14 entweder einen der in 3 dargestellten Kanäle 3 und/oder 3' freigibt oder aber versperrt. According to the invention, it is now possible with a method for operating the pressure wave supercharger D, one of the two cycles 9 . 10 switch off or switch back on. 3 shows an end view of a corresponding hot gas housing 11 in which the channels 3 and 4 are arranged. There is also one channel each 3 ' intended to escape into a gas pocket valve. Again, here are the two cycles 9 . 10 represented by means of an arrow, which is also the apparent cell rotor 5 goes through during a complete revolution. Also visible in the cell rotor 5 individual cells, which are arranged directly adjacent to each other, wherein in the radial direction R successive rows of cells are arranged. With the method according to the invention it is now possible to use one of the two cycles 9 . 10 shut down or in the case of a disabled cycle 9 . 10 turn on again. This will be on the hot gas side 6 through an in 4 illustrated control roller 12 carried out. The control roller 12 sits orthogonal to the in 2 shown cell rotor axis 13 and has a corresponding recess 14 on, so that when rotating around its own axis of the control roller 12 the recess 14 either one of the 3 represented channels 3 and or 3 ' releases or blocks.

5a und b zeigen hierzu ergänzend ein Rückschlagventil 15, das vor das in Kanal 2, insbesondere auf den Blickwinkel bezogen von 2 vor dem Kanal 2, angeordnet wird. Das Rückschlagventil 15 weist eine Klappe 16 auf, die in Schwenkrichtung S schwenkbar ist und, hier dargestellt, über eine Feder 17 die Rückschlagklappe in der hier dargestellten Verschlussposition hält. Steigt nunmehr ein Druckniveau p im Bereich p an, so wird die Klappe 16 selbst in Schwenkrichtung S bewegt und verschließt den abzudichtenden Teil eines Kanals 2 gemäß 2. Hierdurch wird einer der beiden Zyklen 9, 10 dann vollständig abgeschaltet, so dass der gesamte Massenstrom vollständig durch den verbleibenden Zyklus 9, 10 geführt ist. Dies führt zu einer Verdoppelung des Massenstroms durch den verbleibenden Zyklus 9, 10, was wiederum zu einer Erhöhung des Drucks für den verbleibenden Aufladezyklus führt. 5a and b additionally show a check valve 15 that in front of the channel 2 , in particular from the point of view of 2 in front of the canal 2 , is arranged. The check valve 15 has a flap 16 on, which is pivotable in the pivoting direction S and, shown here, via a spring 17 holds the check valve in the closed position shown here. If a pressure level p in the area p increases, the flap will open 16 itself in the pivoting direction S moves and closes the sealed part of a channel 2 according to 2 , This will be one of the two cycles 9 . 10 then completely shut off so that the entire mass flow is completely through the remaining cycle 9 . 10 is guided. This leads to a doubling of the mass flow through the remaining cycle 9 . 10 , which in turn leads to an increase in pressure for the remaining charging cycle.

6a und b verdeutlichen dies nochmals in Form eines Bilanzflussdiagramms. So tritt gemäß 6a ein Massenstrom ṁ in den Druckwellenlader D ein und teilt sich auf die Zyklen 1 und 2 auf, so dass der gleiche Massenstrom entsprechend aus dem Druckwellenlader D wiederum austritt. Gemäß 6b ist der zweite Zyklus 10 abgeschaltet, weshalb der gesamte Massenstrom ṁ nur noch durch den ersten Zyklus 9 geführt wird. Der zuvor gemäß 6a sich auf den ersten und zweiten Zyklus 9, 10 jeweils aufteilende Massenstrom ṁ/2 fließt somit als vollständiger Massenstrom nur noch durch den ersten Zyklus 9. Damit einhergehend wird auch das Druckniveau p entsprechend angehoben. 6a and b clarify this again in the form of a balance sheet flow chart. So occurs according to 6a a mass flow ṁ in the pressure wave supercharger D and shares the cycles 1 and 2 on, so that the same mass flow accordingly emerges from the pressure wave supercharger D. According to 6b is the second cycle 10 switched off, which is why the entire mass flow ṁ only through the first cycle 9 to be led. The previously according to 6a on the first and second cycle 9 . 10 each dividing mass flow ṁ / 2 thus flows as a complete mass flow only through the first cycle 9 , Along with this, the pressure level p is also raised accordingly.

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Kanal 1Channel 1
2 2: Kanal 2Channel 2
3 3: Kanal 3Channel 3
4 4: Kanal 4Channel 4
5 5: Zellrotorcell rotor
6 6: HeißgasseiteHot gas side
7 7: KaltgasseiteCold-gas side
8 8th: KaltgasgehäuseCold gas housing
9 9: erster Zyklusfirst cycle
1010: zweiter Zyklus second cycle
1111: Heißgasgehäuse Hot gas housing
1212: Steuerwalze control roller
1313: Zellrotorachse Cell rotor axis
1414: Ausnehmung recess
1515: Rückschlagventil check valve
1616: Klappe flap
1717: Feder feather
RR: Radialrichtung radial direction
SS: Schwenkrichtung pan direction
pp: Druckniveau pressure level
DD: Druckwellenlader Pressure wave supercharger
ṁ m ': Massenstrom mass flow

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

WO 1997/020134 A1 [0007]

Claims

Method for operating a pressure wave supercharger (D) on an internal combustion engine, wherein the pressure wave supercharger (D) has a channel 1 (FIG. 1 ) for the intake of fresh air, a channel 2 ( 2 ) for discharging compressed fresh air, a channel 3 ( 3 ) for supplying exhaust gas and a channel 4 ( 4 ) for discharging exhaust gas and the pressure wave supercharger (D) is formed bicyclically, so that in a complete revolution of a cell rotor in the pressure wave supercharger (D) two charging processes are passed through, characterized in that a cycle ( 9 . 10 ) Switched off mass flow dependent and / or is switched on.

A method according to claim 1, characterized in that the shutdown and / or connection on a hot gas side ( 6 ) of the pressure wave loader (D) with a control roller ( 12 ) or a spool valve.

A method according to claim 2, characterized in that the shutdown and / or connection in channel 3 ( 3 ) is arranged.

A method according to claim 1, characterized in that the shutdown and / or connection on a cold gas side ( 7 ) of the pressure wave supercharger (D) is performed with a valve.

A method according to claim 4, characterized in that the valve in the channel 2 ( 2 ) is arranged.

A method according to claim 4 or 5, characterized in that the valve is designed as a flap valve or as a slide valve.

A method according to claim 4 or 5, characterized in that the valve as a check valve ( 15 ), wherein a retention force of the check valve ( 15 ) is overcome upon reaching a pressure level (p) and the check valve ( 15 ) opens automatically, the check valve ( 15 ) is operated with a hysteresis control.

Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that by switching off the mass flow (ṁ) through the remaining cycle ( 9 . 10 ) is doubled and / or by switching the mass flow (ṁ) on both cycles ( 9 . 10 ) is divided.