JP2017531133A - 圧力波式過給機により内燃機関内の過給圧を調節する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

圧力波式過給機（１）により内燃機関（３９）内の過給圧を調節する方法及び装置であって、前記圧力波式過給機（１）は、１回転当たり少なくとも２圧縮サイクルを行うセルロータ（８）を有し、高圧排気ガス流（４ｃ）が、第１の高圧排気ガス部分流（４ｄ）と第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）とに分割され、第１の圧縮サイクルでは、新鮮空気流（２ｃ）と前記第１の高圧排気ガス部分流（４ｄ）とが前記セルロータ（８）に供給され、且つ該セルロータ（８）から第１の圧縮新鮮空気流（３ｃ）と低圧排気ガス流（５ｅ）とが導出され、第２の圧縮サイクルでは、前記新鮮空気流（２ｃ）と前記第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）とが前記セルロータ（８）に供給され、且つ該セルロータ（８）から第２の圧縮新鮮空気流（３ｄ）と前記低圧排気ガス流（５ｅ）とが導出され、前記第１の圧縮新鮮空気流（３ｃ）と前記第２の圧縮新鮮空気流（３ｄ）とが合流して過給空気（３ｅ）を形成し、該過給空気（３ｅ）が前記内燃機関（３９）に供給され、前記第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）を制御して、前記過給空気（３ｅ）の過給圧を制御し、前記第１の圧縮新鮮空気流（３ｃ）と前記第２の圧縮新鮮空気流（３ｄ）とが合流して前記過給空気（３ｅ）を形成する前に、逆止弁（９）を通じて前記第２の圧縮新鮮空気流（３ｄ）を案内する。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の、圧力波式過給機により内燃機関内の過給圧を調節する方法に関する。本発明は更に、請求項１１の上位概念に記載の、圧力波式過給機により内燃機関内の過給圧を調節する装置に関する。

背景技術
内燃機関の出力若しくは効率を、圧力波式過給機の使用により高めることは周知である。圧力波式過給機は、吸い込まれた新鮮空気を圧縮し、これにより、内燃機関の過給圧を高める。自動車の内燃機関はコールドスタートから出発して、引き続く運転段階の最中には様々に異なる状態で運転される。よって効率的な運転のためには、圧力波式過給機も、内燃機関のそのときどきの実際の運転状態に適合させることが必要とされる。

独国特許出願公開第１０２００６０２０５２２号明細書には、新鮮空気が圧力波式過給機により圧縮される、内燃機関の運転方法が開示されている。この圧力波式過給機における欠点は、その制御のためにハウジングをずらすことが必要とされる、という事実にある。国際公開第２０１１／１００９５８Ａ１号には、圧力波式過給機により内燃機関の過給圧を調節する別の方法が開示されている。この圧力波式過給機における欠点は、その制御のために空気ハウジング内で変位可能なゲートが必要とされる、という事実にある。両方法とも、コールドスタート時、並びにエンジン低負荷時若しくは体積流量が少ない場合には、極めて低い圧力しか発生させることができないため、効率的には運転不可能である、という欠点を有している。更に、これらの公知の圧力波式過給機は両方とも、構造に起因して、回転構成部材と固定構成部材との間に比較的大きな隙間が必要とされる、という欠点を有しており、このことは効率を付加的に低下させる。

発明の概要
本発明の課題は、エミッション特性、応答特性及び効率に関してより有利な圧力波式過給機により、内燃機関内の過給圧を調節する方法並びに装置を形成することにある。本発明による方法若しくは本発明による装置は、特に少ない体積流量においても所定の圧力を溜められることが望ましく、更に、より高い効率を有していることが望ましい。

この課題は、請求項１記載の特徴を有する、圧力波式過給機により内燃機関内の過給圧を調節する方法により解決される。従属請求項２〜１０は、更に有利な方法ステップに関する。前記課題は更に、請求項１１記載の特徴を有する、圧力波式過給機により内燃機関内の過給圧を調節する装置により解決される。従属請求項１２〜１３は、更に有利に構成された装置に関する。

前記課題を解決する、圧力波式過給機により内燃機関内の過給圧を調節する方法では特に、前記圧力波式過給機は、１回転当たり少なくとも２圧縮サイクルを行うセルロータを有しており、高圧排気ガス流が、第１の高圧排気ガス部分流と第２の高圧排気ガス部分流とに分割され、第１の圧縮サイクルでは、新鮮空気流と前記第１の高圧排気ガス部分流とが前記セルロータに供給され、且つ該セルロータから第１の圧縮新鮮空気流と低圧排気ガス流とが導出され、第２の圧縮サイクルでは、前記新鮮空気流と前記第２の高圧排気ガス部分流とが前記セルロータに供給され、且つ該セルロータから第２の圧縮新鮮空気流と前記低圧排気ガス流とが導出され、前記第１の圧縮新鮮空気流と前記第２の圧縮新鮮空気流とが合流して過給空気を形成し、該過給空気が内燃機関に供給され、前記第１の高圧排気ガス部分流と前記第２の高圧排気ガス部分流の量は、互いに独立して制御され、これにより、前記過給空気の圧力又は場合により量を制御する。前記過給空気の過給圧を制御するために、好適には、前記第１の高圧排気ガス部分流は、制御されずに前記セルロータに供給され、前記第２の高圧排気ガス部分流は、制御されて前記セルロータに供給され、これにより、前記第２の圧縮新鮮空気流が逆止弁を通って案内された後に、前記第１の圧縮新鮮空気流と前記第２の圧縮新鮮空気流とが合流して、前記過給空気を形成することになる。

更に前記課題を解決する、圧力波式過給機により内燃機関内の過給圧を調節する装置では特に、前記圧力波式過給機は、セルロータと、吸気通路と、過給空気通路と、高圧排気ガス通路と、排気通路とを有しており、前記吸気通路と、前記高圧排気ガス通路と、前記過給空気通路とは、前記吸気通路を介して新鮮空気流が前記セルロータに供給可能であり且つ前記高圧排気ガス通路を介して高圧排気ガス流が前記セルロータに供給可能であるように配置されており、前記セルロータから前記過給空気通路を介して、圧縮新鮮空気が導出可能であり、前記圧力波式過給機は、前記吸気通路が第１及び第２の吸気部分通路に分岐していること、前記高圧排気ガス通路が第１及び第２の高圧排気ガス部分通路に分岐していること、及び前記過給空気通路には第１及び第２の過給空気部分通路から供給されることに基づき、当該圧力波式過給機が１回転する間に少なくとも第１及び第２の圧縮サイクルを実施するように形成されており、前記第２の高圧排気ガス部分通路を通流する高圧排気ガス流の量を制御するために、前記第２の高圧排気ガス部分通路内には制御可能な弁が配置されており、前記第２の空気案内通路内には逆止弁が配置されており、負荷基準、特にアクセルペダルに応じて、前記制御可能な弁を操作する制御・調整装置が配置されており、これにより、前記内燃機関に供給される過給空気の量を制御することができるようになっている。

本発明による方法において、圧力波式過給機は、少なくとも２つの圧縮サイクルを有しており、これらの圧縮サイクルの少なくとも一方には、例えば制御スライダとして形成された弁が配置されており、この弁により、高圧排気ガス流を解放又は遮断することができる、若しくは前記弁により、高圧排気ガス流のガス通流量若しくは圧力を調整することができる。制御スライダの位置が、第２の高圧排気ガス部分流に作用する堰止め面積若しくは制御スライダを通流する流量を決定するので、制御スライダの位置は、第２の圧縮新鮮空気流に作用する圧力を決定することになる。高圧排気ガス流を調整することにより、圧力若しくは圧力波式過給機から供給される過給空気量を調整することができるようになっている。この方法が有する利点は、エンジン低負荷時若しくは排気ガスの体積流量が少ない場合には、第２の圧縮サイクル中に前記弁が全閉され続けることにより、第２の圧縮サイクルは完全に遮断されたままになる、という点にある。一方の高圧排気ガス流を遮断することにより、圧力波式過給機内に存在するガス案内通路が少なくなり、このことは、少ない体積流量においても過給空気の相応の圧力を発生させることができる、という利点を生ぜしめる。一方の圧縮サイクルを遮断することにより、この運転状態では本発明による装置の高圧排気ガス流は、１／２の堰止め面積を介してしか進行せず、空いている横断面の大きさは、サイクル遮断無しの運転に比べ半分にしかならないので、少ない体積流量においても十分に高い圧力を溜める若しくは発生させることが可能であり、これにより、相応の圧力を有する過給空気を生ぜしめることができるようになっている。本発明による方法が有する利点は、圧力波式過給機が、コールドスタート時にはるかに良好な応答特性を有しているという点、即ち、内燃機関に加圧された過給空気を供給するため若しくは内燃機関をより高い出力で以て運転するために、圧力波式過給機は、コールドスタート時に比較的迅速に適当な過給圧を形成することができる、という点にある。別の有利な構成において当該方法が有する利点は、圧力波式過給機は、その全容量の約１／２までは単一の圧縮サイクルで以て運転可能であり、圧力波式過給機は、全容量の１／２を上回ると２つの圧縮サイクルで以て運転され、第２の圧縮サイクルの接続時に、圧力波式過給機の回転数を、有利には僅かに変更するだけで済む、という点にある。これにより圧力波式過給機は、大体において上方の回転数範囲内で回転することになり、このことは、例えば刊行物である欧州特許出願公開第２５６２３８１号明細書に記載の従来技術から公知のような、変位可能なゲート若しくは制御エッジは、最早不要である、という利点を生ぜしめる。

本発明による方法は有利には、圧力波式過給機を第１の運転状態で運転し、第１の運転状態では、第１の圧縮サイクル中に第１の高圧排気ガス部分流がセルロータに供給され、且つ第２の圧縮サイクル中には第２の高圧排気ガス部分流はセルロータに一切供給されず、圧力波式過給機を第２の運転状態で運転し、第２の運転状態では、第１の圧縮サイクル中に第１の高圧排気ガス部分流がセルロータに供給され、且つ第２の圧縮サイクル中にも第２の高圧排気ガス部分流がセルロータに供給され、測定された運転状態値と、予め設定された目標切換値とに応じて、第１の運転状態と第２の運転状態とを切り換えるように行われる。圧力波式過給機の運転中の状態値である、測定される運転状態値としては特に、内燃機関に供給された過給空気量、又は過給空気圧、又はエンジン回転数が適している。目標切換値としては特に、最大限に可能な運転状態値の４０％〜５０％の範囲内の値が適している。

本発明による方法が有する利点は、エンジンのその時々の出力範囲に適合させられた過給空気の圧力を生ぜしめるため、若しくはエンジンのその時々の出力範囲に適合させられた可変量の過給空気を内燃機関に供給するために、内燃機関から到来する高圧排気ガス流を特に有利に利用することができる、という点にある。供給される過給空気の量は、特に過給空気スロットルバルブの位置に対して定められる。

別の有利な構成手段において、本発明による方法は、第１の運転状態において、第２の圧縮サイクル中に第２の高圧排気ガス部分流若しくは第２の高圧排気ガス部分主流が完全には遮断されないように行われる。つまりこの別の有利な方法は、圧力波式過給機を第１の運転状態で運転し、第１の運転状態では、第１の圧縮サイクル中に第１の高圧排気ガス部分流がセルロータに供給され、且つ第２の圧縮サイクル中に第２の高圧排気ガス部分流若しくは第２の高圧排気ガス部分主流が弁により減少させられることで、減少した第２の高圧排気ガス部分流がセルロータに供給され、圧力波式過給機を第２の運転状態で運転し、第２の運転状態では、第１の圧縮サイクル中に第１の高圧排気ガス部分流がセルロータに供給され、且つ第２の圧縮サイクル中にも第２の高圧排気ガス部分流が減少されずにセルロータに供給され、測定された運転状態値と、予め設定された目標切換値とに応じて、第１の運転状態と第２の運転状態とを切り換えるように行われる。

本発明による方法若しくは本発明による装置は、少なくとも２つの圧縮サイクルを有する圧力波式過給機を必要とし、この場合、３以上の圧縮サイクルが設けられていてもよく、これらの圧縮サイクルのうちの少なくとも１つは、制御可能な弁を有しており、該弁により、対応する圧縮サイクルの高圧排気ガス流を制御且つ遮断することができ、これにより、新鮮空気流の圧力若しくは量を制御することができ、延いては過給空気の量及び圧力を制御することができるようになっている。

有利な構成では、前記弁により、圧力波式過給機のセルロータに供給された高圧排気ガス部分流を調整することも、可変のガスポケットに供給される排気ガス量を調整することも可能である。特に有利な構成では、前記弁は、制御スライダとして形成されている。

以下に、本発明を実施例につき詳しく説明する。

実施例の説明に用いられる各図面に示されているのは：
圧力波式過給機を備える内燃機関の概略図； 圧力波式過給機により生ぜしめられる過給空気圧を、体積流量の関数で示した図； 圧力波式過給機の概略的な縦断面図； 回転スライダの１つの実施例の断面； 逆止弁の１つの実施例の断面； 回転スライダの回転部材の斜視図； 図６に示した回転スライダ用の外側スリーブの斜視図、である。

原則として、各図面において同一の部材には同一の符号を付してある。

本発明の実施方法
図１には、内燃機関３９内の過給圧を調節する装置が示されている。内燃機関３９は、複数のシリンダ３０を有しており、これらのシリンダ３０のうち、図１には唯一つだけが示されている。シリンダ３０内にはピストン３１が配置されている。シリンダ３０は、吸気弁３４と、排気弁３５と、スパークプラグ３３とを有している。シリンダ３０には過給空気通路３を介して過給空気３ｅが供給され、この場合、過給空気３ｅには、噴射弁３６を介して更に燃料が混加される。シリンダ３０から流出する燃焼排気ガスは、高圧排気ガス流４ｃとして、排気ガス通路４を介して導出される。少なくとも１つのセンサ１０、例えば過給空気３ｅの圧力を測定する圧力センサ１０ａ、又は過給空気３ｅの量を測定するセンサ１０ｂ、例えばホットワイヤ式センサを用いて、制御・調整装置４０が、内燃機関３９若しくは圧力波式過給機１の運転状態Ｂを測定することができる、又は測定値から運転状態Ｂを算出することができるようになっている。

図１には更に、空気ハウジング６と、ガスハウジング７と、ガスハウジング７内に配置されていて回転可能に支持されたセルロータ８と、複数の供給導管と、導出導管と、駆動装置とを有する圧力波式過給機１が示されている。図１には、セルロータ８の３６０°にわたる円筒断面の展開図と、対応する供給導管と、導出導管と、駆動装置とが示されており、この場合、圧力波式過給機１若しくはセルロータ８は、１回転当たり２圧縮サイクルを行うように設計されている。

新鮮空気流２ｃは、吸気通路２を介して空気フィルタ１６を通って案内され、次いで２つの部分流に分けられ、第１の吸気部分通路２ａと、第２の吸気部分通路２ｂと、新鮮空気流入部６ａとを介してセルロータ８に供給される。低圧排気ガスは、セルロータ８から排気ガス流出部５ｃと排気ガス流出部５ｄとを介して流出した後に、酸化触媒１７と排気通路５とを通って、低圧排気ガス流５ｅとして環境に排出される。高圧排気ガス流４ｃは、排気ガス通路４を介して三元触媒１９へ送られた後に、第１の高圧排気ガス部分通路４ａと、第２の高圧排気ガス部分通路４ｂとを介して、第１の高圧排気ガス部分流４ｄと第２の高圧排気ガス部分流４ｅとに分けられる。第１の高圧排気ガス部分流４ｄは、第１の高圧排気ガス部分主流４ｇと、第１のガスポケット流４ｆとに分けられる。第１の高圧排気ガス部分主流４ｇは、排気ガス流入部７ａを介してセルロータ８に供給され、第１のガスポケット流４ｆはガスポケット７ｅに供給される。第１の高圧排気ガス部分主流４ｇの場合、セルロータ８に向かう方向に弁は設けられていないので、第１の高圧排気ガス部分主流４ｇは、制御されずにセルロータ８に供給されるようになっている。ガスポケット弁駆動装置２０ａを有する第１のガスポケット弁２０を介して、第１のガスポケット流４ｆとしてガスポケット７ｅに供給される第１の高圧排気ガス部分流４ｄの量を制御することができる。有利な方法では、例えばエンジンのコールドスタート後に、ガスポケット弁２０は例えば暖機段階中は閉じられたままなので、高圧排気ガス部分主流４ｇは、第１の高圧排気ガス部分流４ｄに相当する。

第２の高圧排気ガス部分流４ｅは、第２の高圧排気ガス部分主流４ｉと、第２のガスポケット流４ｈとに分けられる。第２の高圧排気ガス部分主流４ｉは、制御可能な主ガス流弁２１ｂを介して排気ガス流入部７ｄに送られ、その後セルロータ８に供給される。第２のガスポケット流４ｈは、ガスポケット７ｅに供給される。ガスポケット弁駆動装置２１ｃを有する第２のガスポケット弁２１ａと、駆動装置２１ｄを有する主ガス流弁２１ｂとを介して、第２の高圧排気ガス部分流４ｅの、第２のガスポケット流４ｈと第２の高圧排気ガス部分主流４ｉへの分割を制御することができる。主ガス流弁２１ｂと第２のガスポケット弁２１ａとは互いに連結されていてもよく、又は互いに独立制御されていてもよい、つまりそれぞれ異なる位置を取ることもでき、特に全開又は全閉されていてもよい。ガスポケット弁２１ａと主ガス流弁２１ｂとは、ガスポケット弁と主ガス流弁の両方を形成する単独の弁２１として形成されていてもよい。有利な方法では、例えばエンジンのコールドスタート後に、ガスポケット弁２１ａは例えば暖機段階中は閉じられたままなので、第２の高圧排気ガス部分主流４ｉは、第２の高圧排気ガス部分流４ｅに相当する。

新鮮空気流入部６ａを介してセルロータ８に流入する新鮮空気流２ｃは、セルロータ８内で圧縮され、過給空気流出部６ｂを介して、第１の圧縮新鮮空気流３ｃ及び第２の圧縮新鮮空気流３ｄとして第１の過給空気部分通路３ａ若しくは第２の過給空気部分通路３ｂを経て、過給空気冷却器１８に供給され、次いで過給空気３ｅとしてシリンダ３０に供給される。第２の過給空気部分通路３ｂ内には、逆止弁９が配置されている。逆止弁９は、特に弁２１若しくは２１ｂが全閉している場合に過給空気３ｅがセルロータ８内へ逆流することを回避するために必要とされる。

圧力波式過給機１は更に、制御・調整装置４０を有しており、制御・調整装置４０は信号線路を介して、好適にはアクセルペダルとして形成された負荷基準３８と、過給空気スロットルバルブ３７と、電動モータ１５と、駆動装置２０ａ，２１ｃ，２１ｄとに接続されている。電動モータ１５は、ロータ軸１２を介してセルロータ８に結合されており、これによりセルロータ８を駆動することができるようになっている。別の構成では、ロータ８の駆動は、電動モータ１５の代わりに適当な伝動装置を介して内燃機関３９により行うことができる。

圧力波式過給機１により内燃機関３９内の過給圧を調節する方法は、セルロータ８が１回転当たり２圧縮サイクルを実行し、この場合、高圧排気ガス流４ｃは、第１の高圧排気ガス部分流４ｄと第２の高圧排気ガス部分流４ｅとに分けられ、第１の圧縮サイクルでは、新鮮空気流２ｃと第１の高圧排気ガス部分流４ｄとがセルロータ８に供給され、セルロータ８から第１の圧縮新鮮空気流３ｃと低圧排気ガス流５ｅとが導出され、且つ第２の圧縮サイクルでは、新鮮空気流２ｃと第２の高圧排気ガス部分流４ｅとがセルロータ８に供給され、セルロータ８から第２の圧縮新鮮空気流３ｄと低圧排気ガス流５ｅとが導出され、この場合、第１の圧縮新鮮空気流３ｃと第２の圧縮新鮮空気流３ｄとが合流して過給空気３ｅを形成し、この過給空気３ｅが内燃機関３９に供給されるように行われる。第１及び第２の高圧排気ガス部分流４ｄ，４ｅの量は、互いに独立して制御されるので、過給空気３ｅの所要圧力を生ぜしめることができる。好適には、このようにして過給空気の過給圧を制御するために、第１の高圧排気ガス部分流４ｄは制御されずにセルロータ８に供給され、第２の高圧排気ガス部分流４ｅは弁２１，２１ｂを介して制御されてセルロータ８に供給される。両弁２０，２１は、好適には互いに独立して制御可能であり、この場合、これらの弁２０，２１は、好適には機械的に分離されているので、互いに関係なく動作可能である。

図２には、過給空気３ｅの体積流量Ｖ若しくは過給空気量が、過給空気３ｅの圧力比Ｐ_Ｄの関数で示されている。量は、質量流量を意味する、即ち、過給空気量とは、過給空気の質量流量（Ｋｇ／秒）を意味する。体積流量Ｖは、内燃機関３９と圧力波式過給機１とのそのときどきの組合せにおいて最大限に可能な最大体積流量の％で示されている。圧力比Ｐ_Ｄは、過給空気３ｅの過給空気圧Ｐと周囲圧との商である。下方出力範囲若しくは第１の運転状態Ｌ１では、内燃機関３９は限定的な量の過給空気３ｅしか必要としない。内燃機関３９には、最大過給空気量Ｌ_Ｍａｘを供給することができる。目下供給される過給空気量３ｅが、最大過給空気量Ｌ_Ｍａｘの約４０％〜５０％未満の場合、セルロータ８には第１の圧縮サイクル中に第１の高圧排気ガス部分流４ｄが供給されるのに対し、主ガス流弁２１ｂと第２のガスポケット弁２１ａとは完全に閉じられているため、第２の圧縮サイクル中に第２の高圧排気ガス部分流４ｅが供給されることはない。内燃機関３９が上方出力範囲若しくは第２の運転状態Ｌ２で運転されると直ちに、内燃機関３９はより多量の過給空気３ｅを必要とする。この運転状態において圧力波式過給機は曲線Ｌ２に対応して作動し、第２の圧縮サイクル中には主ガス流弁２１ｂと、必要な場合には第２のガスポケット弁２１ａも少なくとも部分的に開いているので、セルロータ８には第１の圧縮サイクル中に第１の高圧排気ガス部分流４ｄが供給され、且つ第２の圧縮サイクル中にも第２の高圧排気ガス部分流４ｅが供給される。

圧力波式過給機１は、下方出力範囲若しくは第１の運転状態Ｌ１においても、第１の圧縮サイクル中に第１の高圧排気ガス部分流４ｄが供給され、且つ第２の圧縮サイクル中にも第２の高圧排気ガス部分流４ｅが供給されるように運転可能である。両高圧排気ガス部分流４ｄ，４ｅは、別個に制御可能な主ガス流弁と、必要な場合には付加的にガスポケット弁とを介して制御可能だからである。

好適な方法では、圧力波式過給機１は第１の運転状態Ｌ１で運転され、第１の運転状態Ｌ１では、第１の圧縮サイクル中に第１の高圧排気ガス部分流４ｄがセルロータ８に供給され、第２の圧縮サイクル中には第２の高圧排気ガス部分流４ｅがセルロータに一切供給されず、且つ圧力波式過給機１は第２の運転状態Ｌ２で運転され、第２の運転状態Ｌ２では、第１の圧縮サイクル中に第１の高圧排気ガス部分流４ｄがセルロータ８に供給され、且つ第２の圧縮サイクル中にも第２の高圧排気ガス部分流４ｅがセルロータ８に供給され、測定された運転状態値Ｂと、予め設定された目標切換値Ｓとに応じて、第１の運転状態Ｌ１と第２の運転状態Ｌ２とが切り換えられる。

運転状態値Ｂとしては、好適には過給空気３ｅの供給量の値又は過給空気３ｅの過給空気圧Ｐの値、又は内燃機関のエンジン回転数Ｕが用いられる。目標切換値Ｓとしては、好適には運転状態値に対応する基準値が予め設定される。目標切換値Ｓは例えば、内燃機関３９に最大過給空気量Ｌ_Ｍａｘが供給可能であり、且つ目標切換値Ｓが、最大過給空気量Ｌ_Ｍａｘの４０％〜５０％の範囲Ｓ１内の値であるように選択される。また目標切換値Ｓは、例えば内燃機関３９に供給される過給空気３ｅが、最大過給空気圧Ｐ_Ｍａｘを有することができ、且つ目標切換値Ｓが、最大過給空気圧Ｐ_Ｍａｘの４０％〜５０％の範囲内、例えば４０％又は４５％又は５０％の値であるように選択されていてもよい。

目下供給される過給空気量３ｅが、設定された目標切換値Ｓ、好適には最大過給空気量Ｌ_Ｍａｘの４０％〜５０％を上回ると、第２の運転状態Ｌ２において、第１の圧縮サイクル中に第１の高圧排気ガス部分流４ｄがセルロータ８に供給され、且つ第２の圧縮サイクル中にも第２の高圧排気ガス部分流４ｅがセルロータ８に供給される。主ガス流弁２１ｂと、場合によっては第２のガスポケット弁２１ａも開かれるからである。両運転状態Ｌ１，Ｌ２間の切換は、図２に示すように、好適には範囲Ｓ１内で行われ、この場合、範囲Ｓ１は、図示の実施例では１０％の幅を有している。有利には、両運転状態間の切換に関して、目標切換値Ｓが例えば４０％又は４５％又は５０％に予め設定され、低い値を起点として目標切換値Ｓを上回ると、第１の圧縮サイクル中と第２の圧縮サイクル中の両方に、第１若しくは第２の高圧排気ガス部分流４ｄ，４ｅが供給される運転状態Ｌ２に変化し、高い値を起点として目標切換値Ｓを下回ると、第１の圧縮サイクル中にのみ第１の高圧排気ガス部分流４ｄが供給される運転状態Ｌ１に変化する。

図２から判るように、本発明による方法は、過給空気３ｅの圧力が、曲線Ｌ１の範囲、即ちより少ない体積流量においても、比較的高い値に保持され得る、という利点を有している。

図１に示した圧力波式過給機１は、３以上の圧縮サイクル、例えば３，４，５又は６圧縮サイクルを有するように形成されていてもよく、この場合、図１及び図２に記載した効果を得るためには、少なくとも１つの高圧排気ガス部分流４ｅが、別の複数の高圧排気ガス部分流４ｄとは関係なく制御可能でなければならない。

図３に縦断面で示す、特に有利に形成された圧力波式過給機１は、空気ハウジング６と、セルロータ８と、セルロータ８を取り囲むロータケーシング１１と、ガスハウジング７とを有している。セルロータ８は、ロータ軸１２を介して両側を各１つの軸受１３，１４に支持されていて、電動モータ１５又は伝動装置を介して駆動されている。新鮮空気流２ｃは、吸気通路２を介して供給され、セルモータ８内で圧縮され、圧縮新鮮空気流３ｃとして過給空気通路３を介して再び導出される。高圧排気ガス流４ｃは、排気ガス通路４を介してセルロータ８に供給され、低圧排気ガス流５ｅとして排気通路５を介して再び導出される。ガスハウジング７は、水冷部７ｂ，７ｃを有しており、このことは、ガスハウジング７の温度が下げられている、という利点を生ぜしめる。これにより、高圧排気ガス流４ｃの高い温度にもかかわらず、確実に機能する弁２１をガスハウジング７内に取り付けることが可能になる。

図４には、ガスハウジング７内に配置された弁２１が概略的に示されている。第２の高圧排気ガス部分流４ｅは、第２の高圧排気ガス部分通路４ｂを介して弁２１に送られ、第２の高圧排気ガス部分主流４ｉとして、排気ガス流入部７ｄを介してセルロータ８に供給される。更に弁２１の位置に応じて、第２のガスポケット流４ｈがガスポケット７ｅに供給される。有利な構成では、弁２１はスリーブ２１ｅを有しており、スリーブ２１ｅ内では、回転スライダ２１ｆが回転可能に支持されている。スリーブ２１ｅは、好適には鋼から成り、有利にはガスハウジング７内に配置されている。

図５に例示する逆止弁９は、空気ハウジング６内で第２の過給空気部分通路３ｂ内に配置されており、第２の圧縮新鮮空気流３ｄの、過給空気流出部６ｂ若しくはセルロータ８への逆流を防いでいる。

図６及び図７には、鋼スリーブ２１ｅと、鋼スリーブ２１ｅ内に回転可能に支持された弁部材２１ｇとを有する弁２１の実施例が示されている。スリーブ２１ｅは、流入開口７ｆと流出開口７ｄ，７ｅとを有している。回転可能な弁部材２１ｇは回転スライダ２１ｆを有しており、この場合、回転可能な弁部材２１ｇは、スリーブ２１ｅ内に回転可能に支持されており、回転スライダ２１ｆはその位置に応じて、流出開口７ｄ，７ｅを部分的又は完全に覆うことができる、又は全開させることができる。

Claims (13)

1. 圧力波式過給機（１）により内燃機関（３９）内の過給圧を調節する方法であって、
   前記圧力波式過給機（１）は、１回転当たり少なくとも２圧縮サイクルを行うセルロータ（８）を有し、高圧排気ガス流（４ｃ）が、第１の高圧排気ガス部分流（４ｄ）と第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）とに分割され、
   第１の圧縮サイクルでは、新鮮空気流（２ｃ）と前記第１の高圧排気ガス部分流（４ｄ）とが前記セルロータ（８）に供給され、且つ該セルロータ（８）から第１の圧縮新鮮空気流（３ｃ）と低圧排気ガス流（５ｅ）とが導出され、
   第２の圧縮サイクルでは、前記新鮮空気流（２ｃ）と前記第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）とが前記セルロータ（８）に供給され、且つ該セルロータ（８）から第２の圧縮新鮮空気流（３ｄ）と前記低圧排気ガス流（５ｅ）とが導出され、
   前記第１の圧縮新鮮空気流（３ｃ）と前記第２の圧縮新鮮空気流（３ｄ）とが合流して過給空気（３ｅ）を形成し、該過給空気（３ｅ）が前記内燃機関（３９）に供給される方法において、
   前記第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）を制御して、前記過給空気（３ｅ）の過給圧を制御し、前記第１の圧縮新鮮空気流（３ｃ）と前記第２の圧縮新鮮空気流（３ｄ）とが合流して前記過給空気（３ｅ）を形成する前に、逆止弁（９）を通じて前記第２の圧縮新鮮空気流（３ｄ）を案内することを特徴とする、圧力波式過給機（１）により内燃機関（３９）内の過給圧を調節する方法。
2. 前記圧力波式過給機（１）を第１の運転状態（Ｌ１）で運転し、該第１の運転状態（Ｌ１）では、前記第１の圧縮サイクル中に前記第１の高圧排気ガス部分流（４ｄ）が前記セルロータ（８）に供給され、且つ前記第２の圧縮サイクル中には前記第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）は前記セルロータ（８）に一切供給されず、
   前記圧力波式過給機（１）を第２の運転状態（Ｌ２）で運転し、該第２の運転状態（Ｌ２）では、前記第１の圧縮サイクル中に前記第１の高圧排気ガス部分流（４ｄ）が前記セルロータ（８）に供給され、且つ前記第２の圧縮サイクル中にも前記第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）が前記セルロータ（８）に供給され、
   測定された運転状態値（Ｂ）と、予め設定された目標切換値（Ｓ）とに応じて、前記第１の運転状態（Ｌ１）と前記第２の運転状態（Ｌ２）とを切り換える、請求項１記載の方法。
3. 前記圧力波式過給機（１）を第１の運転状態（Ｌ１）で運転し、該第１の運転状態（Ｌ１）では、前記第１の圧縮サイクル中に前記第１の高圧排気ガス部分流（４ｄ）が前記セルロータ（８）に供給され、且つ前記第２の圧縮サイクル中に前記第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）が弁（２１）により減少させられることで、減少した前記第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）が前記セルロータ（８）に供給され、
   前記圧力波式過給機（１）を第２の運転状態（Ｌ２）で運転し、該第２の運転状態（Ｌ２）では、前記第１の圧縮サイクル中に前記第１の高圧排気ガス部分流（４ｄ）が前記セルロータ（８）に供給され、且つ前記第２の圧縮サイクル中にも前記第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）が減少されずに前記セルロータ（８）に供給され、
   測定された運転状態値（Ｂ）と、予め設定された目標切換値（Ｓ）とに応じて、前記第１の運転状態（Ｌ１）と前記第２の運転状態（Ｌ２）とを切り換える、請求項１記載の方法。
4. 前記運転状態値（Ｂ）は、前記過給空気（３ｅ）の供給量の値、又は過給空気圧（Ｐ）の値、又は内燃機関のエンジン回転数（Ｕ）であり、前記目標切換値（Ｓ）は、前記運転状態値（Ｂ）に対応して予め設定された基準値である、請求項２又は３記載の方法。
5. 前記内燃機関（３９）には最大過給空気量Ｌ_Ｍａｘが供給可能であり、前記目標切換値（Ｓ）は、前記最大過給空気量Ｌ_Ｍａｘの４０％〜５０％の範囲内の値である、請求項４記載の方法。
6. 前記内燃機関（３９）に供給される前記過給空気（３ｅ）は、最大過給空気圧Ｐ_Ｍａｘを有することができ、前記目標切換値（Ｓ）は、前記最大過給空気圧Ｐ_Ｍａｘの４０％〜５０％の範囲内の値である、請求項４記載の方法。
7. 前記第１の圧縮サイクル中に、前記第１の高圧排気ガス部分流（４ｄ）は、制御されずに前記セルロータ（８）に供給され、前記第２の圧縮サイクル中に、前記第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）は、弁（２１）を介して制御されて前記セルロータ（８）に供給される、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記第１の高圧排気ガス部分流（４ｄ）は、第１のガスポケット流（４ｆ）と第１の高圧排気ガス部分主流（４ｇ）とに分けられ、前記第１のガスポケット流（４ｆ）は、前記過給空気（３ｅ）の所要圧力に応じて制御される、請求項２又は３記載の方法。
9. 前記第２の高圧排気ガス部分流（４ｅ）は、第２のガスポケット流（４ｈ）と第２の高圧排気ガス部分主流（４ｉ）とに分けられ、前記第２のガスポケット流（４ｈ）及び／又は前記第２の高圧排気ガス部分主流（４ｉ）は、前記過給空気（３ｅ）の所要圧力に応じて制御される、請求項２又は３記載の方法。
10. 前記圧力波式過給機（１）を前記第２の運転状態（Ｌ２）で運転するときには、前記セルロータ（８）の回転数を下げ、前記圧力波式過給機（１）を前記第１の運転状態（Ｌ１）で運転するときには、前記セルロータ（８）の回転数を上げる、請求項２又は３記載の方法。
11. 圧力波式過給機（１）により内燃機関（３９）内の過給圧を調節する装置であって、
    前記圧力波式過給機（１）は、セルロータ（８）と、吸気通路（２）と、過給空気通路（３）と、高圧排気ガス通路（４）と、排気通路（５）とを有し、前記吸気通路（２）と、前記高圧排気ガス通路（４）と、前記過給空気通路（３）とは、前記吸気通路（２）を介して新鮮空気流（２ｃ）が前記セルロータ（８）に供給可能であり且つ前記高圧排気ガス通路（４）を介して高圧排気ガス流（４ｃ）が前記セルロータ（８）に供給可能であるように配置されており、前記セルロータ（８）から前記過給空気通路（３）を介して、圧縮新鮮空気が導出可能であり、前記圧力波式過給機（１）は、前記吸気通路（２）が第１及び第２の吸気部分通路（２ａ，２ｂ）に分岐していること、前記高圧排気ガス通路（４）が第１及び第２の高圧排気ガス部分通路（４ａ，４ｂ）に分岐していること、及び前記過給空気通路（３）には第１及び第２の過給空気部分通路（３ａ，３ｂ）から供給されることに基づき、当該圧力波式過給機（１）が１回転する間に少なくとも第１及び第２の圧縮サイクルを実施するように形成されている、装置において、
    前記第２の高圧排気ガス部分通路（４ｂ）を通流する前記高圧排気ガス流（４ｃ）の量を制御するために、前記第２の高圧排気ガス部分通路（４ｂ）内には制御可能な弁（２１）が配置されており、
    前記第２の空気案内通路（３ｂ）内には逆止弁（９）が配置されており、
    制御・調整装置（４０）が配置されており、前記制御・調整装置（４０）は、負荷基準（３８）に応じて、前記制御可能な弁（２１）を操作して、前記内燃機関（３９）に供給される過給空気（３ｅ）の圧力を制御することを特徴とする、装置。
12. 前記制御可能な弁（２１）は、回転スライダ弁として形成されている、請求項１１記載の装置。
13. 前記弁（２１）は２つの部分弁を有し、第１の部分弁（２１ａ）に続く流体案内通路はガスポケットに開口しており、第２の部分弁（２１ｂ）に続く流体案内通路は、前記セルロータ（８）の主要通路（８ａ）に開口している、請求項１２記載の装置。

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