DE102018206923B3

DE102018206923B3 - Method for operating an internal combustion engine and control device for an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102018206923B3
Application number: DE102018206923.9A
Authority: DE
Inventors: Mathias Bogner; Christoph Schäfer; Mario Schinnerl
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2018-05-04
Filing date: 2018-05-04
Publication date: 2019-05-09
Anticipated expiration: 2038-05-05

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Aufladevorrichtung (1), wobei die Aufladevorrichtung (1) einen Verdichter (30) mit folgenden Merkmalen aufweist:- ein Verdichtergehäuse (31), in welchem ein Verdichterrad (13) drehfest auf einer drehbaren Läuferwelle (14) angeordnet ist;- einen Luftzuführkanal (36) zum Leiten eines Luftmassenstroms (LM) auf das Verdichterrad (13); und- eine im Luftzuführkanal (36) stromaufwärts des Verdichterrads (13) angeordnete variable Drossel zum Einstellen eines Strömungsquerschnitts (A) für den Luftmassenstrom (LM), wobei die variable Drossel zwischen einer Offenstellung, in welcher ein maximaler Strömungsquerschnitt (A2) freigegeben ist, und einer Schließstellung, in welcher ein minimaler Strömungsquerschnitt (A1) freigegeben ist, verstellbar ist; wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:- Ermitteln einer Kenngröße, die repräsentativ für eine Motordrehzahl (N) der Brennkraftmaschine ist,- Ermitteln eines einzustellenden Strömungsquerschnitts (A) lediglich in Abhängigkeit der ermittelten Kenngröße, und- Ausgeben einer Sollgröße zum Betätigen der variablen Drossel zum Einstellen des ermittelten Strömungsquerschnitts (A).Method for operating an internal combustion engine with a charging device (1), wherein the charging device (1) comprises a compressor (30) having the following features: - a compressor housing (31) in which a compressor wheel (13) is fixedly mounted on a rotatable rotor shaft (14) an air supply duct (36) for directing an air mass flow (LM) onto the compressor wheel (13); and - a variable throttle arranged in the air supply duct (36) upstream of the compressor wheel (13) for setting a flow cross section (A) for the air mass flow (LM), the variable throttle being released between an open position in which a maximum flow cross section (A2) is released, and a closed position, in which a minimum flow cross-section (A1) is released, is adjustable; the method comprising the following steps: - determining a parameter representative of an engine speed (N) of the internal combustion engine, - determining a flow cross section (A) to be set only as a function of the determined parameter, and - outputting a desired variable for actuating the variable throttle for setting the determined flow cross section (A).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Aufladevorrichtung. Die Erfindung betrifft auch eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine with a charging device. The invention also relates to a control device for an internal combustion engine.

Aufladevorrichtungen wie Abgasturbolader werden vermehrt zur Leistungssteigerung bei Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotoren eingesetzt. Dies geschieht immer häufiger mit dem Ziel, den Verbrennungsmotor bei gleicher oder gar gesteigerter Leistung in Baugröße und Gewicht zu reduzieren und gleichzeitig den Verbrauch und somit den CO₂-Ausstoß, im Hinblick auf immer strenger werdende gesetzliche Vorgaben diesbezüglich, zu verringern. Das Wirkprinzip besteht darin, die im Abgasstrom enthaltene Energie zu nutzen, um einen Druck in einem Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors zu erhöhen und so eine bessere Befüllung eines Brennraumes des Verbrennungsmotors mit Luft-Sauerstoff zu bewirken. Somit kann mehr Treibstoff, wie Benzin oder Diesel, pro Verbrennungsvorgang umgesetzt werden, also die Leistung des Verbrennungsmotors erhöht werden.Charging devices such as exhaust gas turbochargers are increasingly used to increase performance in automotive internal combustion engines. This is increasingly done with the aim of reducing the internal combustion engine with the same or even increased performance in size and weight while reducing consumption and thus the CO ₂ emissions, in view of increasingly stringent legal requirements in this regard. The operating principle is to use the energy contained in the exhaust gas flow to increase a pressure in an intake tract of the internal combustion engine and thus to effect a better filling of a combustion chamber of the internal combustion engine with air-oxygen. Thus, more fuel, such as gasoline or diesel, per combustion process can be implemented, so the performance of the engine can be increased.

Ein Abgasturbolader weist eine im Abgastrakt des Verbrennungsmotors angeordnete Abgasturbine, einen im Ansaugtrakt angeordneten Frischluftverdichter und ein dazwischen angeordnetes Läuferlager auf. Die Abgasturbine weist ein Turbinengehäuse und ein darin angeordnetes, durch den Abgasmassenstrom angetriebenes Turbinenlaufrad auf. Der Frischluftverdichter weist ein Verdichtergehäuse und ein darin angeordnetes, einen Ladedruck aufbauendes Verdichterlaufrad auf. Das Turbinenlaufrad und das Verdichterlaufrad sind auf den sich gegenüberliegenden Enden einer gemeinsamen Welle, der sogenannten Läuferwelle, drehfest angeordnet und bilden so den sogenannten Turboladerläufer. Die Läuferwelle erstreckt sich axial zwischen Turbinenlaufrad und Verdichterlaufrad durch das zwischen Abgasturbine und Frischluftverdichter angeordnete Läuferlager und ist in diesem, in Bezug auf die Läuferwellenachse, radial und axial drehgelagert. Gemäß diesem Aufbau treibt das vom Abgasmassenstrom angetriebene Turbinenlaufrad über die Läuferwelle das Verdichterlaufrad an, wodurch der Druck im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors, bezogen auf den Frischluftmassenstrom hinter dem Frischluftverdichter, erhöht und dadurch eine bessere Befüllung des Brennraumes mit Luft-Sauerstoff bewirkt wird.An exhaust gas turbocharger has an exhaust gas turbine arranged in the exhaust gas tract of the internal combustion engine, a fresh air compressor arranged in the intake tract and a rotor bearing arranged therebetween. The exhaust gas turbine has a turbine housing and a turbine runner, which is arranged therein and driven by the exhaust gas mass flow. The fresh air compressor has a compressor housing and a compressor impeller arranged therein, which builds up a boost pressure. The turbine runner and the compressor runner are arranged on the opposite ends of a common shaft, the so-called rotor shaft, rotatably and thus form the so-called turbocharger rotor. The rotor shaft extends axially between the turbine runner and the compressor runner through the rotor bearing arranged between the exhaust gas turbine and the fresh air compressor and is radially and axially rotatably mounted therein, with respect to the rotor shaft axis. According to this construction, the turbine runner driven by the exhaust gas mass flow drives the compressor runner via the rotor shaft, whereby the pressure in the intake tract of the internal combustion engine, based on the fresh air mass flow behind the fresh air compressor, is increased and thereby a better filling of the combustion space with air oxygen is effected.

Der Verdichter ist in seinem Betriebsverhalten charakterisiert durch ein sogenanntes Verdichterkennfeld, das den Druckaufbau über den Massendurchsatz für verschiedene Verdichterdrehzahlen oder Umfangsgeschwindigkeiten beschreibt. Ein stabiles und nutzbares Kennfeld des Verdichters wird begrenzt durch die sogenannte Pumpgrenze hin zu niedrigen Durchsätzen, durch die sogenannte Stopfgrenze hin zu höheren Durchsätzen und strukturmechanisch durch die maximale Drehzahlgrenze. Beim Anpassen einer Aufladevorrichtung wie dem Abgasturbolader an einen Verbrennungsmotor wird ein Verdichter mit für den Verbrennungsmotor möglichst günstigem Verdichterkennfeld ausgewählt. Hierbei sollten folgende Voraussetzungen erfüllt sein:

- Eine Motorvolllastlinie soll komplett innerhalb des nutzbaren Verdichterkennfelds liegen;
- vom Fahrzeughersteller geforderte Mindestabstände zu den Kennfeldgrenzen sollen eingehalten werden;
- maximale Verdichterwirkungsgrade sollen bei Nennlast und in einem Bereich eines unteren Eckdrehmomentes des Verbrennungsmotors vorliegen; und
- das Verdichterrad soll ein minimales Trägheitsmoment haben.

The compressor is characterized in its operating behavior by a so-called compressor map, which describes the pressure build-up on the mass flow rate for different compressor speeds or peripheral speeds. A stable and usable map of the compressor is limited by the so-called surge limit to low flow rates, by the so-called Stopfgrenze towards higher flow rates and structural mechanics by the maximum speed limit. When adapting a charging device such as the exhaust gas turbocharger to an internal combustion engine, a compressor is selected with a compressor characteristic field that is as favorable as possible for the internal combustion engine. The following conditions should be fulfilled:

- A full engine load line should be completely within the usable compressor map;
- Minimum distances to the map limits required by the vehicle manufacturer should be maintained;
maximum compressor efficiencies should be at rated load and in a range of lower corner torque of the internal combustion engine; and
- The compressor should have a minimum moment of inertia.

Die gleichzeitige Erfüllung aller genannten Voraussetzungen wäre mit einem herkömmlichen Verdichter ohne Zusatzmaßnahmen nur eingeschränkt möglich. Beispielsweise würden sich folgende Zielkonflikte durch gegenläufige Trends ergeben:

- Reduktion des Trägheitsmoments des Verdichters und Maximierung der Kennfeldbreite und des Spitzenwirkungsgrades,
- Reduktion des Spülens im Bereich des unteren Eckdrehmoments und Maximierung der spezifischen Nennleistung,
- Verbesserung des Ansprechverhaltens und Erhöhung der spezifischen Nennleistung des Verbrennungsmotors.

The simultaneous fulfillment of all these conditions would be possible with a conventional compressor without additional measures only limited. For example, the following trade-offs would result from opposing trends:

Reduction of the moment of inertia of the compressor and maximization of the map width and the peak efficiency,
- reduction of flushing in the area of the lower corner torque and maximization of the specific rated power,
- Improvement of the response and increase of the specific rated power of the internal combustion engine.

Die genannten Zielkonflikte könnten durch ein Verdichter-Design gelöst werden, das ein breites Kennfeld bei minimalem Trägheitsmoment sowie maximale Wirkungsgrade auf der Volllastlinie des Motors aufweist.The above-mentioned conflict of objectives could be solved by a compressor design that has a wide map at minimum moment of inertia and maximum efficiency on the full load line of the engine.

Mit Einschränkung auf den Verdichtereinlass eines Abgasturboladers kann die oben genannte Lösung beispielsweise durch Zusatzmaßnahmen, wie einem verstellbaren Schaufel-Vorleitapparat oder Maßnahmen zur Reduktion eines Einlassquerschnitts des Verdichters erreicht werden. Dabei wird die Verbreiterung des nutzbaren Arbeitsbereiches des Verdichters durch aktives Verschieben des Kennfeldes erreicht. So wird bei Motorbetrieb mit niedrigen Drehzahlen und Durchsätzen das Verdichterkennfeld nach links hin zu niedrigen Massenströmen verschoben, während im Motorbetrieb bei hohen Drehzahlen und Durchsätzen das Verdichterkennfeld nicht oder nach rechts verschoben wird.With the exception of the compressor inlet of an exhaust-gas turbocharger, the abovementioned solution can be achieved, for example, by additional measures, such as an adjustable blade-type pilot apparatus or measures for reducing an inlet cross-section of the compressor. In this case, the broadening of the usable working range of the compressor is achieved by actively shifting the map. Thus, during engine operation at low speeds and throughputs, the compressor map is shifted to the left to low mass flows, while in engine operation at high speeds and flow rates, the compressor map is not moved or to the right.

Der Schaufel-Vorleitapparat verschiebt durch die Einstellung von Schaufelwinkeln und Induktion eines Vordralls in beziehungsweise gegen die Verdichterraddrehrichtung das gesamte Verdichterkennfeld hin zu kleineren beziehungsweise größeren Durchsätzen. Der Verstellmechanismus des Vorleitapparats stellt jedoch eine filigrane, komplizierte und teure Lösung dar. The vane pusher shifts the entire compressor map towards smaller and larger throughputs by adjusting vane angles and inducing a pre-puff into or against the compressor wheel spin direction. However, the adjustment of the Vorleitapparats represents a filigree, complicated and expensive solution.

Die Maßnahmen mit Verengung des Verdichtereinlasses durch Querschnittsreduktion verschieben das Verdichterkennfeld hin zu kleineren Durchsätzen, in dem der Einlassquerschnitt durch Schließen der Konstruktion unmittelbar vor dem Verdichter verkleinert wird. Im geöffneten Zustand geben die Maßnahmen möglichst den gesamten Einlassquerschnitt wieder frei und beeinflussen beziehungsweise verschieben so das Kennfeld nicht oder nur marginal. Mögliche, derartige Lösungen sind beispielsweise in der US 2016/265424 A1 oder der DE 10 2011 121 996 A1 beschrieben. Weiter betrifft die DE 10 2012 011 423 B3 eine Verdichtereinrichtung und ein Verfahren zum Verdichten von Zuluft für eine Verbrennungskraftmaschine eines Fahrzeugs. Die DE 10 2006 009 864 A1 betrifft ein Verfahren und ein Steuergerät zur Einstellung eines Turbinenströmungsquerschnitts eines Turboladers.The cross-sectional reduction of compressor inlet displacement moves the compressor map to smaller flow rates by reducing the inlet area by closing the structure immediately prior to the compressor. In the open state, the measures release as much as possible the entire inlet cross-section and thus do not influence or displace the map in any way or only marginally. Possible, such solutions are for example in the US 2016/265424 A1 or the DE 10 2011 121 996 A1 described. Next concerns the DE 10 2012 011 423 B3 a compressor device and a method for compressing supply air for an internal combustion engine of a vehicle. The DE 10 2006 009 864 A1 relates to a method and a control device for adjusting a turbine flow cross section of a turbocharger.

Eine Aufgabe, die der Erfindung zugrunde liegt, ist es, ein Konzept für eine Aufladevorrichtung anzugeben, welches zu einem effizienten Betrieb der Aufladevorrichtung beiträgt.An object of the invention is to provide a concept for a charging device which contributes to an efficient operation of the charging device.

Gemäß einem Aspekt wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer Aufladevorrichtung offenbart. Die Aufladevorrichtung weist einen Verdichter auf. Der Verdichter hat ein Verdichtergehäuse, in welchem ein Verdichterrad drehfest auf einer drehbaren Läuferwelle angeordnet ist. Der Verdichter hat einen Luftzuführkanal zum Leiten eines Luftmassenstroms auf das Verdichterrad. Weiter weist der Verdichter eine im Luftzufuhrkanal stromaufwärts des Verdichterrads angeordnete variable Drossel zum Einstellen eines Strömungsquerschnitts für den Luftmassenstrom auf. Die variable Drossel ist zwischen einer Offenstellung, in welcher ein maximaler Strömungsquerschnitt freigegeben ist, und einer Schließstellung, in welcher ein minimaler Strömungsquerschnitt freigegeben ist, verstellbar. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf:

- Ermitteln einer Kenngröße, die repräsentativ für eine Motordrehzahl der Brennkraftmaschine ist,
- Ermitteln eines einzustellenden Strömungsquerschnitts lediglich in Abhängigkeit der ermittelten Kenngröße, und
- Ausgeben einer Sollgröße zum Betätigen der variablen Drossel zum Einstellen des ermittelten Strömungsquerschnitts.

In one aspect, a method for operating an internal combustion engine having a charging device is disclosed. The charging device has a compressor. The compressor has a compressor housing in which a compressor wheel is rotatably mounted on a rotatable rotor shaft. The compressor has an air supply passage for directing an air mass flow to the compressor wheel. Furthermore, the compressor has a variable throttle arranged in the air supply duct upstream of the compressor wheel for setting a flow cross section for the air mass flow. The variable throttle is adjustable between an open position, in which a maximum flow cross-section is enabled, and a closed position, in which a minimum flow cross-section is enabled. The method comprises the following steps:

Determining a parameter that is representative of an engine speed of the internal combustion engine,
- Determining a flow cross section to be set only as a function of the determined parameter, and
- Outputting a target variable for actuating the variable throttle for adjusting the determined flow cross-section.

Das beschriebene Verfahren dient insbesondere zum Betreiben einer Aufladevorrichtung. Die Aufladevorrichtung ist ein Abgasturbolader oder ein elektromotorisch betriebener Lader. Bei der Aufladevorrichtung handelt es sich beispielsweise um einen Abgasturbolader, bei dem wie eingangs erläutert eine Turbine durch einen Abgasmassenstrom angetrieben wird, einen elektrisch unterstützten Abgasturbolader oder um einen elektromotorisch betriebenen Lader. Ein elektromotorisch betriebener Lader beziehungsweise eine Aufladevorrichtung mit einem elektromotorisch betriebenen Lader wird auch als sogenannter E-Booster oder E-Kompressor bezeichnet. Der Verdichter der Aufladevorrichtung ist beispielsweise ein Radialverdichter und weist eine variable Drossel am Verdichtereinlass auf, sodass eine Kennfeldverschiebung des Verdichters durch Querschnittsreduktion ermöglicht ist.The described method is used in particular for operating a charging device. The charging device is an exhaust gas turbocharger or an electromotive-operated loader. The charging device is, for example, an exhaust gas turbocharger in which, as explained above, a turbine is driven by an exhaust gas mass flow, an electrically assisted exhaust gas turbocharger or an electromotive-operated supercharger. An electromotive-operated charger or a charging device with an electromotive-operated charger is also referred to as a so-called e-booster or e-compressor. The compressor of the charging device, for example, a centrifugal compressor and has a variable throttle at the compressor inlet, so that a map shift of the compressor is made possible by cross-section reduction.

Das Verfahren bezieht sich auf eine Strategie zur Ermittlung des Strömungsquerschnitts abhängig von der Brennkraftmaschine und einem Eingangsparameter. Die Erfinder haben erkannt, dass lediglich die Motordrehzahl notwendig ist, so dass unabhängig von der Motorlast selbst der Einlassquerschnitt eingestellt werden kann. Es wird folglich lediglich die Motordrehzahl als typischerweise bereits verfügbarer Eingangsparameter verwendet. Die beschriebene Ansteuerstrategie der variablen Drossel bedarf somit nicht notwendigerweise einer Information über einen Betriebspunkt des Verdichters selbst, beispielsweise ein Druckverhältnis und ein Durchsatz beziehungsweise eine Drehzahl des Verdichters und einen Durchsatz. Der zu ermittelnde Strömungsquerschnitt ist also lediglich das Ergebnis einer Funktion abhängig von der Motordrehzahl. Die Strategie kann in ihrer einfachsten Form durch folgenden funktionalen Zusammenhang dargestellt werden und beispielsweise als arithmetische Funktion oder als Tabelle in einer Steuervorrichtung, etwa einem Motorsteuergerät, hinterlegt sein: $A_{Einlass} = f ({Kenngröße}_{Motordrehzahl})$

The method relates to a strategy for determining the flow cross-section as a function of the internal combustion engine and an input parameter. The inventors have recognized that only the engine speed is necessary so that the intake area can be adjusted independently of the engine load itself. Consequently, only the engine speed is used as the typically already available input parameter. The described variable throttle drive strategy thus does not necessarily require information about an operating point of the compressor itself, for example a pressure ratio and a throughput or rotational speed of the compressor and a throughput. The flow cross section to be determined is therefore merely the result of a function depending on the engine speed. The strategy can be represented in its simplest form by the following functional relationship and be deposited, for example, as an arithmetic function or as a table in a control device, such as an engine control unit:

A_{inlet} = f ({parameter}_{Engine speed})

Weitere zur Auswertung notwendige Charakteristiken, beispielsweise Motorschlucklinien, können vorab, beispielsweise während der Entwicklung, bestimmt werden.Further characteristics necessary for the evaluation, for example engine slugging lines, can be determined in advance, for example during the development.

Das Verfahren ermöglicht mehrere Vorteile, die nachfolgend beschrieben sind. Beispielsweise ist eine sehr einfache Applikation ermöglicht, weil keine Notwendigkeit besteht, ein Verdichterkennfeld in Echtzeit während eines Betriebs der Brennkraftmaschine beziehungsweise der Aufladevorrichtung auszuwerten. Weiterhin wird eine von der Motorlast unabhängige Verstellung der variablen Drossel ermöglicht, wobei insbesondere keine Verstellung der Drossel während eines Lastsprungs bei konstanter Motordrehzahl erfolgt. Weiterhin wird zu einem geringeren Verschleiß der variablen Drossel im Vergleich zu einer Verstellstrategie abhängig vom Betriebspunkt des Verdichters (Druckverhältnis, Durchsatz) beigetragen, da eine geringere Anzahl von Öffnungs- und Schießvorgängen der variablen Drossel nötig ist. Weiterhin trägt das Verfahren zu geringeren Herstellungs- und Produktionskosten als bei einer Verstellstrategie mit Betriebspunktauswertung des Verdichters bei, da beispielsweise keine oder weniger zusätzliche Sensoren benötigt werden.The method allows for several advantages, which are described below. For example, a very simple application is possible because there is no need to evaluate a compressor map in real time during operation of the internal combustion engine or the charging device. Furthermore, an independent of the engine load adjustment of the variable throttle is possible, in particular, no adjustment of the throttle during a load jump at a constant Engine speed occurs. Further, less wear of the variable throttle as compared to an adjustment strategy depending on the operating point of the compressor (pressure ratio, flow rate) is contributed because a smaller number of opening and firing operations of the variable throttle is necessary. Furthermore, the method contributes to lower manufacturing and production costs than in an adjustment strategy with operating point evaluation of the compressor, since, for example, no or less additional sensors are needed.

Der Luftzuführkanal ist Teil des Verdichters und in dessen Verdichtergehäuse ausgebildet. Der Luftzuführkanal ist alternativ zumindest teilweise durch eine andere Komponente, die an das Verdichtergehäuse angeschlossen ist, ausgebildet.The air supply duct is part of the compressor and formed in the compressor housing. The air supply channel is alternatively at least partially formed by another component which is connected to the compressor housing.

Die Sollgröße ist beispielsweise ein Wert oder ein Signal zum Ansteuern der variablen Drossel, insbesondere einem Aktor zum Verstellen dieser.The desired value is, for example, a value or a signal for driving the variable throttle, in particular an actuator for adjusting it.

Bevorzugt ist die variable Drossel stromaufwärts unmittelbar vor dem Verdichterrad, also im Bereich eines Verdichterradeintritts für den Luftmassenstrom, angeordnet. Die variable Drossel stellt insbesondere den Strömungsquerschnitt für den Verdichterradeintritt ein. Die variable Drossel kann beispielsweise als eine bewegliche und drehbare Blende mit einer Öffnung (Lochblende) oder als eine den Strömungsquerschnitt von außen verengende Irisblende ausgebildet sein. Es sind neben diesen beiden Lösungen jedoch auch andere Lösungen für eine Drossel zum Einstellen des Strömungsquerschnitts, wie etwa ein Scherenmechanismus, denkbar.The variable throttle is preferably arranged upstream of the compressor wheel, ie in the region of a compressor wheel inlet for the air mass flow. The variable throttle in particular adjusts the flow cross section for the compressor wheel inlet. The variable throttle can be designed, for example, as a movable and rotatable diaphragm with an opening (perforated diaphragm) or as an iris diaphragm narrowing the flow cross-section from the outside. However, in addition to these two solutions, other solutions for a throttle for adjusting the flow cross-section, such as a scissor mechanism conceivable.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Drossel als Lochblende ausgebildet, bei der ein Scheibenelement mit einer Öffnung um eine Schwenkachse in dem Luftzuführkanal gelagert und zwischen der Offenstellung und der Schließstellung, in welcher der minimale Strömungsquerschnitt durch die Öffnung vorgegeben ist, verdrehbar ist. Das Scheibenelement, welches beispielsweise ringförmig ausgebildet ist, weist die Öffnung auf, über die der Luftmassenstrom in Schließstellung auf das Verdichterrad strömt und somit gedrosselt wird. In der Offenstellung ist der maximale Strömungsquerschnitt, der beispielsweise einem Strömungsquerschnitt des Luftzuführkanals entspricht, im Wesentlichen vollständig freigegeben, sodass das Verdichterkennfeld nicht oder kaum durch das Scheibenelement beeinflusst wird. Im Wesentlichen freigegeben bedeutet, dass nahezu der gesamte Strömungsquerschnitt des Luftzuführkanals zum Anströmen des Verdichterrads nutzbar ist, wobei das Scheibenelement in der Offenstellung, beispielsweise strömungsgünstig, umströmt wird. Mit anderen Worten ist das Scheibenelement so vorteilhaft angeordnet, dass dieses in der Offenstellung möglichst kein oder nur ein unwesentliches Hindernis für den Luftmassenstrom darstellt. Das Scheibenelement ist hinsichtlich der Formgebung so ausgebildet, dass dieses in der Schließstellung den Luftmassenstrom im Wesentlichen nur über die Öffnung auf das Verdichterrad strömen lässt. Mit anderen Worten schließt das Scheibenelement radial außen mit dem Luftzuführkanal so ab, dass der Luftmassenstrom nur über die Öffnung strömen kann.According to one embodiment, the throttle is designed as a pinhole, in which a disc element is mounted with an opening about a pivot axis in the air supply passage and between the open position and the closed position, in which the minimum flow cross section through the opening is rotatable. The disk element, which is, for example, annular, has the opening through which the air mass flow flows in the closed position onto the compressor wheel and is thus throttled. In the open position, the maximum flow cross section, which corresponds, for example, to a flow cross section of the air supply channel, is substantially completely released, so that the compressor characteristic field is not or hardly influenced by the disk element. Released substantially means that almost the entire flow cross-section of the air supply duct is used to flow against the compressor wheel, wherein the disk element in the open position, for example, streamlined, flows around. In other words, the disc element is arranged so advantageous that this is in the open position as no or only a minor obstacle to the air mass flow. With regard to the shaping, the disk element is designed in such a way that, in the closed position, it allows the air mass flow to flow essentially only via the opening onto the compressor wheel. In other words, the disk element closes radially outward with the air supply duct so that the air mass flow can flow only through the opening.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Drossel durch einen Irisblendenmechanismus gebildet, der mehrere Lamellen aufweist, die derart zwischen der Offenstellung und der Schließstellung zum Einstellen einer Blendenöffnung bewegbar sind, dass der Strömungsquerschnitt für den Luftmassenstrom zum Anströmen des Verdichterrads variabel, etwa stufenlos, einstellbar ist. Beim Irisblendenmechanismus wird der Strömungsquerschnitt, der der Blendenöffnung entspricht, von außen nach innen verengt.According to one embodiment, the throttle is formed by an iris diaphragm mechanism having a plurality of fins, which are movable between the open position and the closed position for adjusting a diaphragm opening, that the flow cross-section for the air mass flow for inflating the compressor wheel is variable, such as continuously adjustable. In the iris diaphragm mechanism, the flow area corresponding to the diaphragm opening is narrowed from the outside to the inside.

Es sei an dieser Stelle erwähnt, dass die Ermittlung der Kenngröße beispielsweise das Auslesen eines oder mehrerer Sensoren, das Auslesen eines Speichers oder Empfangen eines Wertes oder Signals umfasst. Weiter sei erwähnt, dass das Ermitteln der Kenngröße beispielsweise in einem betriebsgemäßen Zustand der Aufladevorrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine erfolgt.It should be mentioned at this point that the determination of the parameter comprises, for example, the reading out of one or more sensors, reading out a memory or receiving a value or signal. It should also be mentioned that the determination of the parameter takes place, for example, in an operating state of the charging device or the internal combustion engine.

Eine Kenngröße ist beispielsweise der entsprechende Parameter bzw. Parameterwert selbst, etwa die Motordrehzahl oder ein Motordrehzahlwert. Alternativ ist eine Kenngröße ein Wert, ein Signal oder dergleichen, welche jeweils repräsentativ sind für den entsprechenden Parameter.A parameter is, for example, the corresponding parameter or parameter value itself, such as the engine speed or an engine speed value. Alternatively, a characteristic is a value, a signal, or the like, each of which is representative of the corresponding parameter.

Das Ermitteln des einzustellenden Strömungsquerschnitts kann mit Hilfe verschiedener funktioneller Zusammenhänge erfolgen. Beispielsweise wird der einzustellende Strömungsquerschnitt mittels einer Funktion ermittelt, die einen stückweisen linearen Verlauf hat. Alternativ wird der einzustellende Strömungsquerschnitt mittels einer Funktion ermittelt, die einen stetigen Verlauf hat. Alternativ wird der einzustellende Strömungsquerschnitt mittels einer Sprungfunktion ermittelt, die eine Hysterese aufweisen. Alternativ wird der einzustellende Strömungsquerschnitt mittels einer Stufenfunktion ermittelt, die ebenfalls eine Hysterese aufweist. Dadurch lassen sich verschiedene Ansteuerstrategien umsetzen. Die Wahl der Ansteuerstrategie ist beispielsweise abhängig von der Ausgestaltung der variablen Drossel. So gibt es beispielsweise variable Drosseln wie die Lochblende, bei denen der Strömungsquerschnitt im Wesentlichen nur binär verstellt werden kann, nämlich zwischen dem maximalen Strömungsquerschnitt und dem minimalen Strömungsquerschnitt. Für solche Fälle bietet sich beispielsweise eine Funktion mit Hysterese an. Daneben existieren jedoch auch variable Drosseln, wie der zuvor beschriebene Irisblendenmechanismus, bei welchem der Strömungsquerschnitt stufenlos verstellt werden kann. In so einem Fall eignen sich beispielsweise Funktionen mit stückweise linearem oder stetigem Verlauf.The determination of the flow cross section to be set can take place with the aid of various functional relationships. For example, the flow cross section to be set is determined by means of a function which has a piecewise linear course. Alternatively, the flow cross section to be set is determined by means of a function which has a steady course. Alternatively, the flow cross section to be set is determined by means of a jump function which has a hysteresis. Alternatively, the flow cross section to be set is determined by means of a step function, which also has a hysteresis. As a result, various drive strategies can be implemented. The choice of the drive strategy is dependent, for example, on the design of the variable throttle. For example, there are variable throttles such as the pinhole diaphragm, in which the flow cross-section can be adjusted essentially only in a binary manner, namely between the maximum flow cross-section and the minimum flow cross-section. For such cases, for example, offers a function with hysteresis. In addition, however, there are also variable throttles, as before described iris diaphragm mechanism in which the flow cross-section can be adjusted continuously. In such a case, for example, functions with piecewise linear or continuous course are suitable.

Des Weiteren wird eine Steuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer Aufladevorrichtung offenbart, die ausgebildet ist, ein Verfahren nach einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen auszuführen. Die Aufladevorrichtung ist ein Abgasturbolader oder ein elektromotorisch betriebener Lader. Die Steuervorrichtung ist beispielsweise mit der Aufladevorrichtung und/oder der Brennkraftmaschine gekoppelt, so dass die Kenngröße ermittelt und die variable Drossel des Verdichters einstellbar ist. Die eine oder mehreren Kopplungen sind beispielsweise elektrisch und/oder elektromechanisch.Furthermore, a control device for an internal combustion engine with a charging device is disclosed, which is designed to carry out a method according to one of the previously described embodiments. The charging device is an exhaust gas turbocharger or an electromotive-operated loader. The control device is coupled, for example, with the charging device and / or the internal combustion engine, so that the characteristic is determined and the variable throttle of the compressor is adjustable. The one or more couplings are, for example, electrical and / or electromechanical.

Die Steuervorrichtung ermöglicht im Wesentlichen die zuvor genannten Vorteile und Funktionen. Weitere Vorteile und Funktionen werden anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. The control device essentially enables the aforementioned advantages and functions. Further advantages and functions will be described by means of exemplary embodiments.

Die Ausführungsbeispiele werden unter Zuhilfenahme der angehängten Figuren nachfolgend beschrieben. Gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.The embodiments are described below with the aid of the appended figures. Similar or identically acting elements are provided across the figures with the same reference numerals.

In den Figuren zeigen:

1 eine schematische Schnittansicht einer Aufladevorrichtung mit einem Verdichter mit Irisblendenmechanismus,
2a bis 2c schematische Aufsichten des Irisblendenmechanismus in drei verschiedenen Zuständen,
3 eine schematische Diagrammdarstellung von Verdichterkennfeldern in Abhängigkeit eines Zustands des Irisblendenmechanismus,
4 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit der Aufladevorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 und 6 schematische Diagrammdarstellungen funktioneller Zusammenhänge eines Strömungsquerschnitts des Irisblendenmechanismus und einer Motordrehzahl, und
7 und 8 schematische Diagrammdarstellungen von Verdichterkennfeldern bei einer Ansteuerstrategie des Irisblendenmechanismus mittels hysteresebehafteter Sprungfunktion.

In the figures show:

1 a schematic sectional view of a charging device with a compressor with iris diaphragm mechanism,
2a to 2c schematic plan views of the iris diaphragm mechanism in three different states,
3 a schematic diagram representation of compressor maps in response to a state of the iris diaphragm mechanism,
4 1 is a schematic flowchart of a method for operating an internal combustion engine with the charging device according to an exemplary embodiment of the invention,
5 and 6 schematic diagram representations of functional relationships of a flow cross section of the iris diaphragm mechanism and an engine speed, and
7 and 8th schematic diagram diagrams of compressor maps in a driving strategy of the iris mechanism by means of hysteresis jump function.

1 zeigt schematisiert eine exemplarische Aufladevorrichtung 1 in Schnittdarstellung, die einen Verdichter 30 (hier ein Radialverdichter), ein Läuferlager 40 und eine Antriebseinheit 20 umfasst. Der Verdichter 30 weist ein optionales Schub-Umluftventil (nicht dargestellt) auf und ein Luft-Massestrom LM ist ebenfalls mit Pfeilen angedeutet. Ein sogenannter Laderläufer 10 der Aufladevorrichtung 1 weist ein Verdichterlaufrad 13 (auch Verdichterrad bezeichnet) sowie eine Läuferwelle 14 auf (auch Welle bezeichnet). Der Laderläufer 10 rotiert im Betrieb um eine Läuferdrehachse 15 der Läuferwelle 14. Die Läuferdrehachse 15 und gleichzeitig die Laderachse 2 (auch Längsachse bezeichnet) sind durch die eingezeichnete Mittellinie dargestellt und kennzeichnen die axiale Ausrichtung der Aufladevorrichtung 1. Der Laderläufer 10 ist mit seiner Läuferwelle 14 mittels zweier Radiallager 42 und einer Axiallagerscheibe 43 gelagert. Sowohl die Radiallager 42 als auch die Axiallagerscheibe 43 werden über Ölversorgungskanäle 44 eines Ölanschlusses 45 mit Schmiermittel versorgt. 1 schematically shows an exemplary charging device 1 in section, showing a compressor 30 (here a centrifugal compressor), a rotor bearing 40 and a drive unit 20 includes. The compressor 30 has an optional thrust recirculation valve (not shown) and an air mass flow LM is also indicated by arrows. A so-called charger rotor 10 the charger 1 has a compressor impeller 13 (also called compressor wheel) and a rotor shaft 14 on (also called wave). The charger rotor 10 rotates in operation around a rotor axis of rotation 15 the rotor shaft 14 , The rotor axis of rotation 15 and at the same time the loader axle 2 (also called longitudinal axis) are represented by the drawn center line and indicate the axial orientation of the charging device 1 , The charger rotor 10 is with his runner shaft 14 by means of two radial bearings 42 and a thrust washer 43 stored. Both the radial bearings 42 as well as the thrust washer 43 be via oil supply channels 44 an oil connection 45 supplied with lubricant.

In der Regel weist eine Aufladevorrichtung 1, wie in 1 dargestellt, einen mehrteiligen Aufbau auf. Dabei sind ein Gehäuse der Antriebseinheit 20, ein im Ansaugtrakt des Verbrennungsmotors anordenbares Verdichtergehäuse 31 und ein zwischen dem Gehäuse der Antriebseinheit 20 und Verdichtergehäuse 31 vorgesehenes Lagergehäuse 41 bezüglich der gemeinsamen Laderachse 2 nebeneinander angeordnet und montagetechnisch miteinander verbunden.Usually has a charging device 1 , as in 1 shown, a multi-part construction. In this case, a housing of the drive unit 20 , A can be arranged in the intake tract of the internal combustion engine compressor housing 31 and one between the housing of the drive unit 20 and compressor housing 31 provided bearing housing 41 with respect to the common loader axle 2 arranged side by side and connected to each other montagetechnisch.

Eine weitere Baueinheit der Aufladevorrichtung 1 stellt der Laderläufer 10 dar, der zumindest die Läuferwelle 14 und das in dem Verdichtergehäuse 31 angeordnete Verdichterlaufrad 13 mit einer Laufradbeschaufelung 131 aufweist. Das Verdichterlaufrad 13 ist auf einem Ende der Läuferwelle 14 angeordnet und mit dieser drehfest verbunden. Die Läuferwelle 14 erstreckt sich in Richtung der Laderachse 2 axial durch das Lagergehäuse 41 und ist in diesem axial und radial um seine Längsachse, die Läuferdrehachse 15, drehgelagert, wobei die Läuferdrehachse 15 in der Laderachse 2 liegt, also mit dieser zusammenfällt.Another unit of the charging device 1 represents the charger rotor 10 at least the rotor shaft 14 and in the compressor housing 31 arranged compressor impeller 13 with an impeller blading 131 having. The compressor impeller 13 is on one end of the rotor shaft 14 arranged and rotatably connected with this. The rotor shaft 14 extends in the direction of the loader axle 2 axially through the bearing housing 41 and is in this axially and radially about its longitudinal axis, the rotor axis of rotation 15 , rotatably mounted, wherein the rotor axis of rotation 15 in the loader axle 2 lies, so coincides with this.

Das Verdichtergehäuse 31 weist einen Luftzuführkanal 36 auf, der optional einen Saugrohr-Anschlussstutzen 37 zum Anschluss an das Luft-Saugsystem (nicht dargestellt) des Verbrennungsmotors aufweist und in Richtung der Laderachse 2 auf das axiale Ende des Verdichterlaufrades 13 zu verläuft. Über diesen Luftzuführkanal 36 wird der Luftmassenstrom LM vom Verdichterlaufrad 13 aus dem Luft-Saugsystem angesaugt und auf das Verdichterrad 13 geleitet. Der Luftzuführkanal 36 kann auch ein Teil eines Ansaugstutzens sein und somit nicht Teil des Verdichtergehäuses 31. Der Luftzuführkanal 36 schließt beispielsweise an das Verdichtergehäuse 31 an und bildet einen Verdichtereinlass 36a zum Leiten des Luftmassenstroms LM auf das Verdichterlaufrad 13.The compressor housing 31 has an air supply channel 36 on, the optional suction pipe connection piece 37 for connection to the air suction system (not shown) of the internal combustion engine and in the direction of the loader axle 2 on the axial end of the compressor impeller 13 too runs. About this air supply channel 36 becomes the air mass flow LM from the compressor impeller 13 aspirated from the air suction system and onto the compressor wheel 13 directed. The air supply duct 36 may also be part of an intake manifold and thus not part of the compressor housing 31 , The air supply duct 36 for example, connects to the compressor housing 31 and forms a compressor inlet 36a for guiding the air mass flow LM on the compressor impeller 13 ,

Weiterhin weist das Verdichtergehäuse 31 in der Regel einen, ringförmig um die Laderachse 2 und das Verdichterlaufrad 13 angeordneten, sich schneckenförmig vom Verdichterlaufrad 13 weg erweiternden Ringkanal, einen sogenannten Spiralkanal 32, auf. Dieser Spiralkanal 32 weist eine zumindest über einen Teil des Innenumfanges verlaufende Spaltöffnung mit definierter Spaltbreite, den sogenannten Diffusor 35, auf, der in radialer Richtung vom Außenumfang des Verdichterlaufrads 13 weg gerichtet in den Spiralkanal 32 hinein verläuft und durch den der Luftmassenstrom LM vom Verdichterlaufrad 13 weg unter erhöhtem Druck in den Spiralkanal 32 strömt. Furthermore, the compressor housing 31 usually one, ring around the loader axle 2 and the compressor impeller 13 arranged, snail-shaped from the compressor impeller 13 away widening annular channel, a so-called spiral channel 32 , on. This spiral channel 32 has a gap opening extending over at least part of the inner circumference with a defined gap width, the so-called diffuser 35 , on, in the radial direction from the outer periphery of the compressor impeller 13 directed away into the spiral channel 32 into it and through the air mass flow LM from the compressor impeller 13 away under increased pressure in the spiral channel 32 flows.

Der Spiralkanal 32 weist weiterhin einen tangential nach außen gerichteten Luftabführkanal 33 mit einem optionalen Verteiler-Anschlussstutzen 34 zum Anschluss an ein Luft-Verteilerrohr (nicht dargestellt) eines Verbrennungsmotors auf. Durch den Luftabführkanal 33 wird der Luftmassenstrom LM unter erhöhtem Druck in das Luft-Verteilerrohr des Verbrennungsmotors geleitet.The spiral channel 32 also has a tangential outward Luftabführkanal 33 with an optional manifold connector 34 for connection to an air distributor pipe (not shown) of an internal combustion engine. Through the air discharge channel 33 becomes the air mass flow LM passed under elevated pressure in the air manifold of the internal combustion engine.

Die Antriebseinheit 20 ist in 1 nicht weiter detailliert und kann sowohl als Abgasturbine als auch als elektromotorische Antriebseinheit ausgeführt sein, was die Aufladevorrichtung 1 im einen Fall zu einem Abgasturbolader, in einem anderen Fall zu einem elektrisch unterstützten Abgasturbolader und in einem weiteren anderen Fall zu einem elektromotorisch betriebenen Lader auch als E-Booster oder E-Kompressor bezeichnet, macht. Im Falle eines Abgasturboladers wäre gegenüber des Verdichterrads 13 beispielsweise ein Turbinenlaufrad (auch Turbinenrad bezeichnet) vorgesehen, welches auf der Läuferwelle 14 drehfest angeordnet und von einem Abgasmassenstrom angetrieben würde. The drive unit 20 is in 1 not detailed and can be designed both as an exhaust gas turbine and as an electric motor drive unit, which is the charging device 1 in one case to an exhaust gas turbocharger, in another case to an electrically assisted exhaust gas turbocharger and in another case to an electric motor-operated supercharger also referred to as e-booster or e-compressor makes. In the case of an exhaust gas turbocharger would be opposite the compressor wheel 13 For example, a turbine runner (also called turbine wheel) provided, which on the rotor shaft 14 arranged rotationally fixed and would be driven by an exhaust gas mass flow.

Im Luftmassenstrom LM stromaufwärts vor dem Verdichterlaufrad 13 ist ein Irisblendenmechanismus 50 zusätzlich oder alternativ zu einem Schubumluft-Ventil (siehe 1) im Luftzuführkanal 36 unmittelbar vor einem Verdichtereinlass 36a (auch Verdichtereintritt) angeordnet und/oder bildet zumindest einen Teilbereich des Luftzuführkanals 36 unmittelbar vor dem Verdichtereinlass 36a des Verdichtergehäuses 31. Der Irisblendenmechanismus 50 ähnelt hinsichtlich seines Funktionsprinzips einer Irisblende in einem Fotoapparat. Der Irisblendenmechanismus 50 ist dazu ausgebildet, eine Blendenöffnung zumindest teilweise zu schließen oder zu öffnen, so dass ein Strömungsquerschnitt für den Luftmassenstrom LM zum Anströmen des Verdichterlaufrads 13 zumindest über einen Teilbereich des Strömungsquerschnittes variabel einstellbar ist. Der Irisblendenmechanismus 50 ermöglicht eine Kennfeldverschiebung für den Verdichter 30, in dem dieser als variable (Einlass-)Drossel für das Verdichterrad 13 fungiert. 2a bis 2c zeigen schematisch den Irisblendenmechanismus 50 der Aufladevorrichtung 1 in drei verschiedenen Betriebszuständen.In the air mass flow LM upstream of the compressor impeller 13 is an iris diaphragm mechanism 50 additionally or alternatively to a diverter valve (see 1 ) in the air supply duct 36 immediately before a compressor inlet 36a (Compressor inlet) arranged and / or forms at least a portion of the air supply duct 36 immediately before the compressor inlet 36a of the compressor housing 31 , The iris diaphragm mechanism 50 is similar in terms of its principle of operation of an iris diaphragm in a camera. The iris diaphragm mechanism 50 is designed to at least partially close or open an aperture, so that a flow cross section for the air mass flow LM for influx of the compressor impeller 13 at least over a portion of the flow cross-section is variably adjustable. The iris diaphragm mechanism 50 allows a map shift for the compressor 30 in which this as a variable (inlet) throttle for the compressor wheel 13 acts. 2a to 2c show schematically the iris diaphragm mechanism 50 the charger 1 in three different operating states.

Der Irisblendenmechanismus 50 ist an oder in dem Verdichtergehäuse 31 festgelegt und/oder bildet dieses zumindest teilweise. Alternativ ist der Irisblendenmechanismus 50 an einem separaten, feststehenden Gehäuse für den Irisblendenmechanismus 50 gelagert. Alternativ ist der Irisblendenmechanismus 50 an beziehungsweise in einem mehrteiligen Gehäuse gelagert, wobei ein Teil des mehrteiligen Gehäuses durch das Verdichtergehäuse 31 und ein Teil durch ein zusätzliches separates Gehäuse (-element) gebildet ist. Der Irisblendenmechanismus 50 weist einen im Luftzuführkanal 36 konzentrisch zum Verdichtereinlass 36a festgelegten Lagerring 68, einen konzentrisch dazu angeordneten, um ein gemeinsames Zentrum drehbaren Verstellring 53 mit einem Stellhebel 53a und mehrere um einen jeweiligen Drehpunkt im Lagerring 68 drehbar gelagerte Lamellen 52 auf. Anstelle des Lagerrings 68 kann auch das Verdichtergehäuse 31 oder ein anderes Gehäuse (-element) als Lager dienen. Die Lamellen 52 weisen beispielsweise einen plattenförmigen Lamellengrundkörper und zumindest ein stiftförmiges Betätigungselement (hier nicht erkennbar), welches zur Betätigung der jeweiligen Lamelle 52 ausgebildet ist, als integrale Bestandteile der jeweiligen Lamelle 52 auf.The iris diaphragm mechanism 50 is on or in the compressor housing 31 set and / or forms this at least partially. Alternatively, the iris diaphragm mechanism 50 on a separate, fixed housing for the iris mechanism 50 stored. Alternatively, the iris diaphragm mechanism 50 mounted on or in a multi-part housing, wherein a part of the multi-part housing through the compressor housing 31 and a part is formed by an additional separate housing (element). The iris diaphragm mechanism 50 has one in the air supply duct 36 concentric with the compressor inlet 36a specified bearing ring 68 a concentrically arranged, about a common center rotatable adjusting ring 53 with a lever 53a and several around a respective pivot point in the bearing ring 68 rotatably mounted lamellae 52 on. Instead of the bearing ring 68 can also be the compressor housing 31 or another housing (element) serve as a bearing. The slats 52 have, for example, a plate-shaped lamella base body and at least one pin-shaped actuating element (not visible here), which for actuating the respective lamella 52 is formed as integral parts of the respective blade 52 on.

An dem Verstellring 53 sind die Lamellen 52 ebenfalls drehbar und/oder verschiebbar, etwa mittels des Betätigungselements, geführt. Im Beispiel hat der Verstellring 53 drei Nuten 54 (in den Figuren angedeutet) zur Lagerung/Führung der Lamellen 52. Über den Verstellring 53 werden die Lamellen 52 synchronisiert und bewegt. Der Verstellring 53 ist beispielsweise am oder im Gehäuse gelagert. Durch Betätigung des Verstellrings 53 werden die Lamellen 52 radial nach innen verschwenkt und verengen eine Blendenöffnung 55 und somit den Strömungsquerschnitt des Irisblendenmechanismus 50. 2a zeigt dabei die Blendenöffnung 55 mit einem maximalen Strömungsquerschnitt (Offenstellung), 2b zeigt die Blendenöffnung 55 mit einem verringerten Strömungsquerschnitt und 2c zeigt die Blendenöffnung 55 mit einem minimalen Strömungsquerschnitt (Schließstellung).On the adjusting ring 53 are the slats 52 also rotatable and / or displaceable, such as by means of the actuating element, out. In the example, the adjusting ring 53 three grooves 54 (indicated in the figures) for storage / guidance of the slats 52 , About the adjusting ring 53 become the slats 52 synchronized and moved. The adjusting ring 53 is stored for example on or in the housing. By actuating the adjusting ring 53 become the slats 52 pivoted radially inward and narrow an aperture 55 and thus the flow cross-section of the iris diaphragm mechanism 50 , 2a shows the aperture 55 with a maximum flow cross-section (open position), 2 B shows the aperture 55 with a reduced flow area and 2c shows the aperture 55 with a minimum flow cross-section (closed position).

3 zeigt eine schematische Diagrammdarstellung von Verdichterkennfeldern in Abhängigkeit eines eingestellten Strömungsquerschnitts einer variablen Drossel bei einem Verdichter. Beispielhaft wird auf den beschriebenen Irisblendenmechnismus 50 der Aufladevorrichtung 1 Bezug genommen. Diese Erläuterung gilt analog auch für andere variable Drosseln. 3 shows a schematic diagram representation of compressor maps in response to a set flow cross-section of a variable throttle in a compressor. An example is the described Irisblendenmechnismus 50 the charger 1 Referenced. This explanation also applies analogously to other variable throttles.

In dem darstellten Diagramm ist ein Druckverhältnis des Verdichters 30 gegenüber einem Massenstrom durch den Verdichter 30 aufgetragen. Dargestellt sind drei Verdichterkennfelder. Das linkeste Verdichterkennfeld V1 entspricht einem Kennfeld bei reduziertem Strömungsquerschnitt während das mittlere Verdichterkennfeld V3 einem Kennfeld bei etwas vergrößertem Strömungsquerschnitt entspricht. Das rechts dargestellte Verdichterkennfeld V2 entspricht einem Kennfeld bei maximal geöffnetem Irisblendenmechanismus, das heißt bei maximalem Strömungsquerschnitt. Die geraden Linien in 3 stellen Schlucklinien S der Brennkraftmaschine bei jeweils konstanter Motordrehzahl N_motor dar. Es ist ersichtlich, dass eine Veränderung des Strömungsquerschnitts für eine Verschiebung des Verdichterkennfelds sorgt.In the diagram shown is a pressure ratio of the compressor 30 against a mass flow through the compressor 30 applied. Shown are three compressor maps. The leftmost compressor map V1 corresponds to a map with reduced flow cross-section during the average compressor map V3 a map at a slightly larger flow cross section corresponds. The compressor map shown on the right V2 corresponds to a map at maximum open iris diaphragm mechanism, that is at maximum flow cross-section. The straight lines in 3 make siplines S It can be seen that a change in the flow cross-section provides for a displacement of the compressor characteristic map of the internal combustion engine at a constant engine speed N _motor .

4 betrifft ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Betreiben einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einer variablen Drossel. Exemplarisch wird das Verfahren anhand der oben beschriebenen Aufladevorrichtung 1 mit Irisblendenmechanismus 50 erläutert, gilt jedoch analog für Aufladevorrichtungen mit anderer variabler Drossel. 4 relates to a schematic flowchart of a method for operating an internal combustion engine of a motor vehicle with a variable throttle. By way of example, the method will be described with reference to the charging device described above 1 with iris diaphragm mechanism 50 explained, but applies analogously for charging devices with different variable throttle.

Das Verfahren kann beispielsweise mittels einer Steuervorrichtung 60 ausgeführt werden, die insbesondere mindestens eine Recheneinheit, einen Programm- und Datenspeicher sowie beispielsweise eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen aufweist und die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug angeordnet ist.The method may, for example, by means of a control device 60 be executed, in particular at least one arithmetic unit, a program and data memory and, for example, one or more communication interfaces and which is arranged for example in a motor vehicle.

Nach dem Starten des Verfahrens wird das Verfahren in einem Schritt S1 fortgesetzt, nachdem beispielsweise Variablen initialisiert wurden.After starting the process, the process is done in one step S1 continued after, for example, initializing variables.

In Schritt 1 wird eine Kenngröße ermittelt, die repräsentativ für eine Motordrehzahl N_motor der Brennkraftmaschine ist. Die Ermittlung der Kenngröße erfolgt beispielsweise über ein oder mehrere Sensoren, die über ein oder mehrere oben erwähnte Kommunikationsschnittstellen mit der Steuervorrichtung 60 gekoppelt sind.In step 1 a parameter is determined which is representative of an engine speed N _{motor of} the internal combustion engine. The determination of the characteristic takes place, for example, via one or more sensors, which have one or more communication interfaces mentioned above with the control device 60 are coupled.

In einem nächsten Schritt S2 wird ein einzustellender Strömungsquerschnitt A in Abhängigkeit der ermittelten Kenngröße ermittelt. Hierfür hat die Steuervorrichtung 60 beispielweise eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen zu einem oder mehreren Sensoren zur Ermittlung der Kenngröße für die Motordrehzahl. Alternativ oder zusätzlich hat die Steuervorrichtung 60 eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen zu einem Speicher zum Auslesen der Kenngröße.In a next step S2 becomes a flow cross section to be set A determined as a function of the determined parameter. For this purpose, the control device 60 For example, one or more communication interfaces to one or more sensors for determining the parameter for the engine speed. Alternatively or additionally, the control device 60 one or more communication interfaces to a memory for reading the characteristic.

In einem folgenden Schritt S3 wird eine Sollgröße ausgegeben zum Betätigen des Irisblendenmechanismus 50, so dass der ermittelte Strömungsquerschnitt A eingestellt wird. Beispielsweise hat die Steuervorrichtung 60 eine oder mehrere Kommunikationsschnittstellen zu einem Aktor des Irisblendenmechanismus 50.In a following step S3 a setpoint is output for actuating the iris diaphragm mechanism 50 , so that the determined flow cross-section A is set. For example, the control device has 60 one or more communication interfaces to an actuator of the iris diaphragm mechanism 50 ,

Das beschriebene Verfahren ermöglicht im Wesentlichen die eingangs genannten Vorteile und Funktionen.The method described essentially allows the advantages and functions mentioned above.

Die Ermittlung des einzustellenden Strömungsquerschnitts A erfolgt über einen funktionellen Zusammenhang wie eingangs erwähnt. Es sind unterschiedliche Funktionen mit unterschiedlichem Komplexitätgrad denkbar.The determination of the flow cross section to be set A takes place via a functional connection as mentioned above. Different functions with different degrees of complexity are conceivable.

5 und 6 zeigen schematische Diagrammdarstellungen, in welchen beispielhafte funktionelle Zusammenhänge zwischen der ermittelten Kenngröße, die repräsentativ für eine Motordrehzahl N_motor der Brennkraftmaschine ist, und dem zu errechnenden Strömungsquerschnitt A für eine variable Drossel aufweisen. In 5 und 6 entspricht die Kenngröße der Motordrehzahl N_motor und ist gegenüber dem Strömungsquerschnitt A (Einlassquerschnitt) aufgetragen. In 5 und 6 sind dabei jeweils zwei funktionelle Zusammenhänge dargestellt. Gemäß beider 5 und 6 entspricht ein minimaler, einstellbarer Strömungsquerschnitt A1 60% des maximalen, einstellbaren Strömungsquerschnitts A2. Dies ist jedoch nur exemplarisch zu verstehen und stellt keine Einschränkung dar. 5 and 6 show schematic diagram diagrams in which exemplary functional relationships between the determined characteristic, which is representative of an engine speed N _{motor of} the internal combustion engine, and to be calculated flow cross-section A for a variable throttle. In 5 and 6 corresponds to the characteristic of the engine speed N _motor and is compared to the flow cross-section A (inlet cross-section) applied. In 5 and 6 each two functional relationships are shown. According to both 5 and 6 corresponds to a minimum, adjustable flow cross-section A1 60% of the maximum, adjustable flow cross section A2 , However, this is only to be understood as an example and does not constitute a restriction.

5 zeigt einerseits eine erste Funktion F1 mit stückweise linearen Verlauf mit vollvariabler Verstellung des Strömungsquerschnitts sowie eine zweite Funktion F2 mit stetigem Verlauf mit vollvariabler Verstellung. Vollvariable Verstellung bedeutet stufenlose Verstellung des Strömungsquerschnitts A wie bei dem beschriebenen Irisblendenmechanismus 50. 5 on the one hand shows a first function F1 with piecewise linear progression with fully variable adjustment of the flow cross section as well as a second function F2 with continuous course with fully variable adjustment. Fully variable adjustment means stepless adjustment of the flow cross section A as in the described iris diaphragm mechanism 50 ,

6 zeigt einerseits eine dritte Funktion F3, die eine Sprungfunktion mit Hysterese ist, und andererseits eine vierte Funktion F4, die eine Stufenfunktion mit Hysterese ist. Die eingezeichneten Pfeile illustrieren die Verstellung des Strömungsquerschnitts bei steigender beziehungsweise fallender Motordrehzahl N_motor. Die Funktionen F3 und F4 gemäß 6 eignet sich beispielsweise für eine als Lochblende ausgeführte variable Drossel. 6 shows on the one hand a third function F3 , which is a hysteresis step function, and a fourth function on the other hand F4 which is a step function with hysteresis. The arrows illustrate the adjustment of the flow cross-section with increasing or decreasing engine speed N _motor . The functions F3 and F4 according to 6 is suitable, for example, for a variable throttle designed as a pinhole.

Bei sämtlichen Funktionen F1 bis F4 hängt die Verstellung des Strömungsquerschnitts A beispielsweise von zwei oder mehreren Motordrehzahl-Schwellenwerten ab.For all functions F1 to F4 depends on the adjustment of the flow cross-section A for example, from two or more engine speed thresholds.

7 und 8 verdeutlichen exemplarisch eine Ansteuerstrategie bei einer einfachen Sprungfunktion mit Hysterese in schematischen Diagrammdarstellungen. Beide Figuren zeigen zwei Verdichterkennfelder V1 und V2, die entsprechend durch Verstellung der variablen Drossel geschalten werden. Weiterhin zeigen beide Diagrammdarstellungen Schlucklinien S jeweils konstanter Motordrehzahlen N_motor. Die Schlucklinien spannen einen Hysteresebereich H (gepunkteter Bereich) auf. Steigt die Motordrehzahl N_motor gemäß 7 an, so erfolgt die Umschaltung vom ersten kleinen Verdichterkennfeld V1, beispielsweise von 60 % des maximalen Strömungsquerschnitts, auf das zweite große Verdichterkennfeld V2 bei der mittels durchgezogener Linie dargestellten Motordrehzahl. Sinkt die Motordrehzahl N_motor (in 8 dargestellt), dann erfolgt die Umschaltung vom großen Verdichterkennfeld V2 auf das kleine Verdichterkennfeld V1 erst bei der mittels der gestrichelten Linie dargestellten Motordrehzahl. Die Umschaltung erfolgt damit bei einer im Vergleich zu obigen Fall geringeren Motordrehzahl. 7 and 8th exemplify a control strategy with a simple jump function with hysteresis in schematic diagrams. Both figures show two compressor maps V1 and V2 , which are switched accordingly by variable throttle adjustment. Furthermore, both diagrams represent swallows S of respectively constant engine speeds N _motor . The siplines span a hysteresis range H (dotted area). If the engine speed N _{motor increases} according to 7 On, the switchover takes place from the first small compressor map V1 , For example, from 60% of the maximum flow cross-section, on the second large compressor map V2 at the engine speed represented by a solid line. If the engine speed N _motor (in 8th shown), then the switchover takes place from the large compressor map V2 on the small compressor map V1 only at the engine speed represented by the dashed line. The switchover thus takes place at a lower engine speed compared to the above case.

Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die beschriebenen Verdichter 30 nicht zwingend Teil der in 1 exemplarisch beschriebenen Aufladevorrichtung 1 sein müssen. Vielmehr kann die Aufladevorrichtung 1 auch andersartig ausgestaltet sein.It should be noted at this point that the compressor described 30 not necessarily part of 1 charging device described by way of example 1 have to be. Rather, the charging device 1 be designed differently.

Claims

Method for operating an internal combustion engine with a charging device (1), wherein the charging device (1) comprises a compressor (30) having the following features: - a compressor housing (31) in which a compressor wheel (13) is fixedly mounted on a rotatable rotor shaft (14) is arranged; - An air supply duct (36) for conducting an air mass flow (LM) on the compressor wheel (13); and a variable throttle arranged in the air supply duct (36) upstream of the compressor wheel (13) for setting a flow cross section (A) for the air mass flow (LM), the variable throttle being released between an open position in which a maximum flow cross section (A2) is released, and a closed position, in which a minimum flow cross-section (A1) is released, is adjustable; the method comprising the following steps: - determining a parameter representative of an engine speed (N _motor ) of the internal combustion engine, - determining a flow cross section (A) to be set only as a function of the determined parameter, and - outputting a nominal parameter for actuating the variable Throttle for adjusting the determined flow cross section (A).

Method according to Claim 1 in which the determination of the flow cross section (A) to be set takes place by means of a function (F1) which has a piecewise linear course.

Method according to Claim 1 in which the determination of the flow cross section to be set takes place by means of a function (F2) which has a steady course.

Method according to Claim 1 wherein the determination of the flow cross section to be set takes place by means of a jump function (F3).

Method according to Claim 1 in which the determination of the flow cross section to be set takes place by means of a jump function (F3) which has a hysteresis.

Method according to Claim 1 , wherein the determination of the flow cross section to be set takes place by means of a step function (F4).

Method according to Claim 1 in which the determination of the flow cross section to be set takes place by means of a step function (F4) which has a hysteresis.

Control device (60) for an internal combustion engine with a charging device (1), which is designed to carry out a method according to one of the preceding claims.