DE102011055452A1 - Method for adjusting boost pressure of e.g. single-level internal combustion engine of motor car, involves adjusting boost pressure by regulating and/or control circuits, which provide reference variable and disturbance variable - Google Patents

Method for adjusting boost pressure of e.g. single-level internal combustion engine of motor car, involves adjusting boost pressure by regulating and/or control circuits, which provide reference variable and disturbance variable Download PDF

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Abstract

The method involves generating boost pressure by a pressure wave supercharger. A fresh air suction channel, a compressed fresh air discharging channel, an exhaust gas supplying channel and an exhaust gas discharging channel are connected to the pressure wave supercharger. A cold-gas housing and a hot-gas housing are connected to the channels. The boost pressure is adjusted by a regulating circuit and/or a control circuit, which comprise a controller (6), actuators (13a-13c), a controlled system and a measuring element and provide a reference variable (1) and a disturbance variable. The boost pressure in the channels is detected as a controlled variable. The controller is designed as a classical proportional-integral-derivative (PID) controller.

Description

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

Sowohl die gesetzlichen als auch die Markterfordernisse und die daraus resultierenden Ansprüche an heutzutage entwickelte Kraftfahrzeuge begründen sich in geringem Kraftstoffverbrauch und geringer Umweltbelastung. Hierzu ist seit einigen Jahren das Prinzip des Downsizings bekannt, bei dem mit gleichbleibendem Hubraum eine deutlich höhere Leistungsausbeute zu verzeichnen ist oder aber eine im Wesentlichen gleiche Leistungsausbeute, bei deutlich verringertem Hubraum, realisiert werden kann. Hierzu werden Verbrennungskraftmaschinen ein- oder mehrstufig aufgeladen, so dass entsprechend der Zylinderfüllgrad pro Verbrennungstakt steigt. Aufgrund des bei gleichbleibender Leistung deutlich reduzierten Hubraumes reduziert sich entsprechend die Reibleistung einer Verbrennungskraftmaschine, weshalb der effektive Wirkungsgrad in Bezug auf die gebotene Leistung steigt. In der Folge wird bei der Bereitstellung von annähernd der gleichen Leistung, also der Wandlung von chemischer im Kraftstoff enthaltener Energie in Bewegungsenergie, eindeutig weniger Kraftstoff verbraucht. Durch den geringen Kraftstoffverbrauch geht auch ein entsprechend geringer Schadstoffausstoß, insbesondere CO2-Ausstoß, einher.Both the legal and market requirements and the resulting demands on motor vehicles developed today are based on low fuel consumption and low environmental impact. For this purpose, the principle of downsizing has been known for some years, in which a much higher power output is recorded with constant displacement or else a substantially equal power output, with significantly reduced displacement, can be realized. For this purpose, internal combustion engines are charged one or more stages, so that correspondingly increases the cylinder filling per combustion cycle. Due to the significantly reduced engine capacity while maintaining the same performance, the friction loss of an internal combustion engine is correspondingly reduced, which is why the effective efficiency with respect to the required power increases. As a result, the supply of approximately the same power, ie the conversion of chemical energy contained in the fuel into kinetic energy, clearly consumes less fuel. The low fuel consumption is also accompanied by a correspondingly low emission of pollutants, in particular CO 2 emissions.

Aus dem Stand der Technik sind hierzu verschiedene Aufladeverfahren bekannt. Beispielsweise ist es möglich, eine Verbrennungskraftmaschine mittels eines Turboladers aufzuladen. Hierbei wird die im Abgas enthaltene Restenergie dazu genutzt, die zur Verbrennung angesaugte und benötigte Frischluft zu verdichten und somit den Zylinderfüllungsgrad zu erhöhen.Various charging methods are known from the prior art for this purpose. For example, it is possible to charge an internal combustion engine by means of a turbocharger. In this case, the residual energy contained in the exhaust gas is used to compress the fresh air sucked in and needed for combustion and thus to increase the degree of cylinder filling.

Weiterhin ist beispielsweise aus dem Stand der Technik der Kompressor bekannt. Bei dem Kompressor wird ein Verdichter durch eine mechanische Kopplung, mit beispielsweise der Kurbelwelle, der Verbrennungskraftmaschine eingesetzt, wobei der Verdichter ebenfalls die zur Verbrennung benötigte Frischluft komprimiert, so dass der Zylinderfüllungsgrad steigt.Furthermore, for example, from the prior art, the compressor is known. In the compressor, a compressor is used by a mechanical coupling, for example, the crankshaft, the internal combustion engine, wherein the compressor also compresses the fresh air required for combustion, so that the cylinder filling degree increases.

Ebenfalls ist aus dem Stand der Technik der Druckwellenlader bekannt, bei dem das von der Verbrennung ausgestoßene Abgas im direkten Gaskontakt dazu genutzt wird, die angesaugte Frischluft zu verdichten und der Verbrennungskraftmaschine wiederum zuzuführen. Der Druckwellenlader besitzt hierzu einen Zellrotor, der rotierende Zellen besitzt, wobei ein in den Zellen zuvor genannter Komprimierungsvorgang, bei direktem Gaskontakt von Abgas und angesaugter Frischluft, stattfindet.Also known from the prior art, the pressure wave supercharger, in which the exhaust gas emitted from the combustion is used in direct gas contact to compress the fresh air sucked and in turn supply the internal combustion engine. For this purpose, the pressure wave loader has a cell rotor which has rotating cells, wherein a compression process mentioned in the cells takes place, with direct gas contact of the exhaust gas and the intake of fresh air.

Während des Betriebes der Verbrennungskraftmaschine nimmt diese eine Vielzahl verschiedene Betriebspunkte ein, wobei zwischen dem Übergang der einzelnen Betriebspunkte kein funktioneller Zusammenhang gegeben ist. Bei konstanter Geschwindigkeit ergibt sich beispielsweise schon ein Betriebspunktwechsel durch das Befahren einer Steigung, so dass ein entsprechend höherer Lastpunkt eingenommen wird. Ebenfalls bei Lastsprüngen, hervorgerufen durch den punktuellen Bedarf von mehr oder aber auch gar keiner Antriebsleistung, erfolgt ein Betriebspunktwechsel. In direktem Zusammenhang mit dem Betriebspunktwechsel steht jedoch die Ladungswechselanforderung der Verbrennungskraftmaschine selber. Dies bedeutet einlassseitig die benötigte Menge an Frischluft bzw. Frischluft-Kraftstoff-Gemisch und auslassseitig einen entsprechenden Abgasausstoß.During operation of the internal combustion engine, this assumes a multiplicity of different operating points, whereby there is no functional connection between the transition of the individual operating points. At a constant speed, for example, an operating point change already results from driving on a gradient, so that a correspondingly higher load point is assumed. Also at load jumps, caused by the occasional need for more or no drive power, there is a change of operating point. In direct connection with the operating point change, however, is the charge change request of the internal combustion engine itself. This means the inlet side, the required amount of fresh air or fresh air-fuel mixture and the exhaust side a corresponding exhaust emissions.

Ein Druckwellenlader selber weist einen Kanal 1 zum Ansaugen von Frischluft, einen Kanal 2 zum Abführen komprimierter Frischluft, einen Kanal 3 zum Zuführen von Abgas und einen Kanal 4 zum Abführen von Abgas auf. Für den Ladungswechselvorgang bedeutet dies, dass der Druckwellenlader über den Kanal 2 direkt mit dem Einlassbereich der Verbrennungskraftmaschine und über den Kanal 3 direkt mit dem Auslassbereich der Verbrennungskraftmaschine gekoppelt ist. Ein Wechsel des Betriebspunktes und damit eine Veränderung des gasdynamischen Verhaltens sowie der thermodynamischen Zustandsgrößen wirken sich also auch direkt auf den Verdichtungsprozess im Druckwellenlader selber aus.A pressure wave loader itself has 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. For the charge exchange process, this means that the pressure wave supercharger is directly coupled to the inlet region of the internal combustion engine via the channel 2 and directly to the outlet region of the internal combustion engine via the channel 3. A change of the operating point and thus a change in the gas-dynamic behavior and the thermodynamic state variables thus also have a direct effect on the compression process in the pressure wave loader itself.

Aus dem Stand der Technik gibt es daher verschiedene Ansätze zur Regelung und/oder Steuerung von Druckwellenladern selber. Beispielsweise ist aus der DE 10 2006 020 522 A1 ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Druckwellenlader bekannt, bei dem durch die Stellglieder Zellenradantrieb, Gastaschenventil, Gehäusedrehung, die Klappen in den einzelnen Kanälen eine Möglichkeit aufgezeigt wird, einen entsprechenden Druckwellenlader mittels einer Regelungs- und/oder Steuerungsfunktion auf die Erfordernisse der Verbrennungskraftmaschine anzupassen.From the prior art, therefore, there are various approaches to control and / or control of pressure wave loaders themselves. For example, is from the DE 10 2006 020 522 A1 a method for operating an internal combustion engine with a pressure wave supercharger, in which by the actuators Zellenradantrieb, gas pocket valve, housing rotation, the flaps in the individual channels is shown a way to adapt a corresponding pressure wave supercharger by means of a control and / or control function to the requirements of the internal combustion engine ,

Hierbei sind jedoch die zur Korrektur des Regelungs- und/oder Steuerungskreises herangezogenen physikalischen Parameter an Verbrennungsmotoren für die Fluide Luft und Abgas empirisch ermittelt. Eine Änderung der Betriebsparameter der Druckwellenmaschine oder aber der Verbrennungskraftmaschine führt hier zu einem Zustand, der allenfalls über entsprechende Steuerungs- und/oder Regelungsalgorithmen iterativ oder aber mit einer Fuzzylogik aufgefangen werden kann.In this case, however, the physical parameters used to correct the control and / or control circuit are determined empirically on internal combustion engines for the fluids air and exhaust gas. A change in the operating parameters of the pressure wave machine or the internal combustion engine leads here to a state that at best via appropriate control and / or Control algorithms can be collected iteratively or with a fuzzy logic.

Kommt es darüber hinaus zu einer Änderung der stofflichen Eigenschaften der an der Verbrennung beteiligten Fluide, kommt es unter Umständen zu einem unbestimmten Steuerungszustand, der einen Fluiddurchbruch durch die Zellen des Zellrotors und damit eine entsprechend uneffektive Verbrennung zur Folge haben kann. So kann es beispielsweise vorkommen, dass zur Komprimierung eingesetztes Abgas durch die Zelle durchbricht und dem Verbrennungstakt der Verbrennungskraftmaschine erneut zugeführt wird. Hierdurch wird der Wirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine gerade nicht erhöht, sondern im Gegenteil herabgesetzt. Aufgrund der allenfalls für einige Betriebszustände möglichen iterativen Annäherung käme es zu einem entsprechend hohen Rechenaufwand von potenziell hinterlegten Zahlenwertgleichungen, die eine schnelle, insbesondere Echtzeitregelung, innerhalb weniger Millisekunden erschwert.In addition, if there is a change in the material properties of the fluids involved in the combustion, it may lead to an indeterminate control state, which can result in a fluid breakthrough by the cells of the cell rotor and thus a correspondingly ineffective combustion. For example, it may happen that exhaust gas used for compression breaks through the cell and is fed back into the combustion cycle of the internal combustion engine. As a result, the efficiency of the internal combustion engine is not just increased, but reduced on the contrary. Due to the possible iterative approximation possible for some operating states, there would be a correspondingly high computation outlay of potentially stored numerical value equations, which makes fast, in particular real-time control, within a few milliseconds more difficult.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Einstellung eines Ladedruckes in einer Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, dem ein physikalisch begründbarer Druckwellenvorgang als Regelalgorithmus zugrunde liegt und das gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren verbessert ist.The object of the present invention is therefore to provide a method for setting a charge pressure in an internal combustion engine, which is based on a physically justifiable pressure wave process as a control algorithm and which is improved compared to known from the prior art method.

Die vorgenannte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren zur Einstellung eines Ladedruckes an einer Verbrennungskraftmaschine gemäß den Merkmalen in Patentanspruch 1 gelöst.The above object is achieved with a method for adjusting a boost pressure to an internal combustion engine according to the features in claim 1.

Vorteilhafte Ausführungsvarianten der vorliegenden Erfindung sind Bestandteil der abhängigen Patentansprüche.Advantageous embodiments of the present invention are part of the dependent claims.

Das Verfahren zur Einstellung eines Ladedruckes einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Ladedruck durch einen Druckwellenlader aufgebaut wird und an den Druckwellenlader ein Kanal 1 zum Ansaugen von Frischluft, ein Kanal 2 zum Abführen der komprimierten Frischluft, ein Kanal 3 zum Zuführen von Abgas und ein Kanal 4 zum Abführen von Abgas angeschlossen sind und der Druckwellenlader ein Kaltgasgehäuse, an dem Kanal 1 und Kanal 2 angeschlossen sind, und ein Heißgasgehäuse, an dem Kanal 3 und Kanal 4 angeschlossen sind, ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Ladedruckes über einen Regelungskreislauf oder Steuerungskreislauf erfolgt, wobei der Regelungskreislauf oder der Steuerungskreislauf einen Regler, ein Stellglied, eine Regelstrecke und ein Messglied aufweist und eine Führungsgröße und eine Störgröße eingebracht werden.The method for adjusting a boost pressure of an internal combustion engine, wherein the boost pressure is built up by a pressure wave supercharger and to the pressure wave supercharger, a channel 1 for sucking fresh air, a channel 2 for discharging the compressed fresh air, a channel 3 for supplying exhaust gas and a channel 4 for Exhaust gas discharge are connected and the pressure wave supercharger a cold gas housing, are connected to the channel 1 and 2 channel, and a hot gas housing, are connected to the channel 3 and 4 channel, according to the invention is characterized in that the adjustment of the boost pressure via a control circuit or control circuit takes place, wherein the control circuit or the control circuit has a controller, an actuator, a controlled system and a measuring element and a reference variable and a disturbance are introduced.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Steuerung des Druckwellenladers ist dabei vorzugsweise auf ein elektrisches Steuergerät implementiert und auf die grundsätzlichen Belange der elektrischen Stellglieder, Druckwellenmaschine bzw. eines Druckwellenladers abgestimmt. Es ermöglicht, den Druckwellenvorgang selbst als physikalisch begründbare Prozedur abzubilden, so dass entsprechend alle eintretenden Betriebszustände annähernd über den Regelalgorithmus selbst abgebildet werden können. Hierdurch ergeben sich entsprechend kurze Regelungs- und/oder Steuerungszeiten, so dass entsprechend sensitiv und reaktionsschnell der Druckwellenlader selbst auf den Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine einstellbar ist.The inventive method for controlling the pressure wave supercharger is preferably implemented on an electrical control unit and adapted to the basic concerns of the electric actuators, pressure wave machine or a pressure wave supercharger. It makes it possible to map the pressure wave process itself as a physically justifiable procedure, so that correspondingly all entering operating states can be approximately mapped via the control algorithm itself. This results in correspondingly short control and / or control times, so that the pressure wave loader can be adjusted to the operating state of the internal combustion engine in a correspondingly sensitive and responsive manner.

In einer bevorzugten Ausführungsvariante wird der Ladedruck im Kanal 2 als Regelgröße erfasst und auf die Führungsgröße rückgeführt, wobei als Führungsgröße ein Ladedrucksollwert vorgegeben wird. Der Ladedruck im Kanal 2 ist dabei der sich einstellende Druck, den das komprimierte Medium, insbesondere die komprimierte Frischluft, aufweist. Dieser Druck unterscheidet sich maßgebend von dem Umgebungsdruck bzw. dem Druck im Kanal 1, den die angesaugte Frischluft aufweist. Der Regler wird dabei zum Folgen der Führungsgröße verwendet und das Messglied zur Erfassung der Störgröße.In a preferred embodiment, the boost pressure in the channel 2 is detected as a control variable and fed back to the reference variable, wherein a boost pressure setpoint is specified as a reference variable. The boost pressure in the channel 2 is the adjusting pressure that the compressed medium, in particular the compressed fresh air, has. This pressure differs significantly from the ambient pressure or the pressure in the channel 1, which has the intake fresh air. The controller is used to follow the reference variable and the measuring element to detect the disturbance.

Störgrößen sind dann, besonders bevorzugt im Rahmen der Erfindung, alle physikalischen, chemischen und thermodynamischen Zustandseigenschaften der durch den Aufladevorgang des Druckwellenladers beteiligten Fluide. Insbesondere sind dies das Abgas sowie die angesaugte Frischluft.Disturbance variables are then, particularly preferably in the context of the invention, all physical, chemical and thermodynamic state properties of the fluids involved in the charging process of the pressure wave supercharger. In particular, these are the exhaust gas and the intake fresh air.

Bei der Führungsgröße handelt es sich um den zu erreichenden Betriebspunkt, der sich entsprechend über entweder ein Tableau oder aber entsprechend hinterlegte Algorithmen, beispielsweise von einer Fahrpedalstellung unter Berücksichtigung der Ist-Zustände, welche wiederum beispielsweise durch Motordrehzahl, Geschwindigkeit oder Ähnliches wiedergegeben sein können, umrechnen lässt. Die Führungsgröße ist also der Sollwert, der in dem Regelungs- oder Steuerungsprozess erreicht werden soll.The reference variable is the operating point to be reached, which can be converted accordingly via either a tableau or appropriately stored algorithms, for example, an accelerator pedal position taking into account the actual conditions, which in turn may be reproduced for example by engine speed, speed or the like leaves. The command variable is thus the target value which is to be achieved in the control or regulation process.

In der Ausführungsvariante, in dem der im Kanal 2 vorhandene Ladedruck als Regelgröße erfasst wird und auf die Führungsgröße zurückgeführt wird, kann es sich beispielsweise bei der Führungsgröße um einen Ladedrucksollwert handeln. Durch entsprechende Regelung und/oder Steuerung der elektronischen Komponenten des Druckwellenladers mittels des Stellgliedes über die Regelstrecke ist es somit möglich, den entsprechenden Kreis zu schließen. In der Regelstrecke wird wiederum die Störgröße über das Messglied erfasst und bevorzugt auf die Regelgröße geführt, wobei die Regelgröße dann wiederum auf die Führungsgröße rückgeführt wird. Ein solcher Regelungskreislauf und/oder Steuerungskreislauf ist unempfindlich gegenüber transienten Vorgängen.In the embodiment in which the boost pressure present in the channel 2 is detected as a controlled variable and is fed back to the reference variable, the reference variable may be, for example, a charge pressure setpoint. By appropriate control and / or control of the electronic components of the pressure wave supercharger by means of the actuator via the controlled system, it is thus possible to close the corresponding circuit. In the controlled system, in turn, the disturbance variable is detected via the measuring element and preferably guided to the controlled variable, the controlled variable then in turn being fed back to the reference variable becomes. Such a control circuit and / or control circuit is insensitive to transient processes.

Im Rahmen der Erfindung ist es weiterhin vorstellbar, für die Regelung des Druckwellenprozesses selbst, auf die Regelgröße der Druckerhöhung, also des Druckes des von dem Kanal 1 in den Kanal 2 strömenden Fluids, neben den stoffspezifischen kinematikrelevanten Eigenschaften der Fluide und der druckwellenrelevanten Länge des Druckwellenerzeugers die Stellgrößenöffnungszeit und -verschlusszeit der jeweiligen Kanalöffnungen sowie die Störgröße Differenzdruck zwischen den Fluiden in den Kanälen 2 bis 4, also von Kanal 4 zu Kanal 2 und/oder von Kanal 4 zu Kanal 3, aufzunehmen, wobei der Druck im Kanal 2 als Regelgröße erfasst und auf die Führungsgröße rückgeführt wird. Im Rahmen der Erfindung bietet es sich hier insbesondere an, mit dem Verfahren entsprechende Stellglieder der Kanalöffnungsquerschnitte zu regeln und/oder zu steuern. Hierbei kann es sich beispielsweise um autark angetriebene Ventile handeln, die beispielsweise wiederum elektrisch, elektromechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder anderweitig betätigbar sind. Insbesondere sollten die Kanalöffnungsstellglieder jeweils einzeln und unabhängig ansteuerbar sein, so dass jeder Kanal einzeln ansteuerbar ist.In the context of the invention, it is also conceivable for the regulation of the pressure wave process itself, the controlled variable of pressure increase, ie the pressure of the fluid flowing from the channel 1 into the channel 2, in addition to the substance-specific kinematics relevant properties of the fluids and the pressure wave relevant length of the pressure wave generator record the manipulated variable opening time and closing time of the respective channel openings and the interference variable pressure difference between the fluids in the channels 2 to 4, ie from channel 4 to channel 2 and / or channel 4 to channel 3, wherein the pressure detected in the channel 2 as a controlled variable and is attributed to the reference variable. In the context of the invention, it is particularly appropriate here to regulate and / or control actuators of the channel opening cross sections corresponding to the method. This may be, for example, autonomously driven valves, which in turn, for example, electrically, electromechanically, hydraulically, pneumatically or otherwise operable. In particular, the channel opening actuators should each be individually and independently controllable, so that each channel can be controlled individually.

Hierzu werden als Stellgröße bevorzugt mindestens die Öffnungszeit und/oder Verschlusszeit einer Kanalöffnung der Kanäle 1 bis 4 genutzt, vorzugsweise werden die Öffnungszeiten der vier Kanäle 1 bis 4 und die Verschlusszeiten der vier Kanäle 1 bis 4 als Stellgrößen genutzt, besonders bevorzugt werden die Stellgrößen unabhängig voneinander angesteuert. Hierdurch ist es im Rahmen der Erfindung möglich, den Druckwellenlader entsprechend in einem höheren Wirkungsgradniveau zu betreiben, da zusätzlich zu bereits bekannten Regelungsmöglichkeiten, wie Motordrehzahl des Zellrotors oder aber Gehäuseversatz, aktiv in die Regelung und/oder Steuerung eingegriffen werden kann, indem ein jeweiliges Stellglied bzw. die jeweilige Stellgröße, Öffnungszeiten und/oder Verschlusszeiten individuell und unabhängig voneinander einstellbar sind.For this purpose, preferably at least the opening time and / or shutter speed of a channel opening of the channels 1 to 4 are used as manipulated variable, preferably the opening times of the four channels 1 to 4 and the shutter speeds of the four channels 1 to 4 are used as manipulated variables, particularly preferably the manipulated variables are independent controlled by each other. This makes it possible within the scope of the invention to operate the pressure wave supercharger in accordance with a higher efficiency level, since in addition to already known control options, such as engine speed of the cell rotor or housing misalignment, can be actively intervened in the control and / or control by a respective actuator or the respective manipulated variable, opening times and / or shutter speeds are individually and independently adjustable.

Weiterhin bevorzugt wird als Störgröße ein Druck in einem der Kanäle 1 bis 4 und/oder eine Temperatur in einem der Kanäle 1 bis 4 und/oder ein Differenzdruck zwischen zwei der Kanäle verwendet. Hierdurch ist es wiederum möglich, über die entsprechenden Druckmessungen bzw. Differenzdruckmessungen die thermodynamische Zustandseigenschaft eines jeden Fluids genau zu erfassen und erfindungsgemäß in ein Regelungs- und/oder Steuerungsverfahren einzubinden.Further preferred as a disturbance variable is a pressure in one of the channels 1 to 4 and / or a temperature in one of the channels 1 to 4 and / or a differential pressure between two of the channels used. This makes it possible, in turn, to accurately record the thermodynamic state property of each fluid via the corresponding pressure measurements or differential pressure measurements and to include them in a control and / or control method according to the invention.

Weiterhin bevorzugt werden als Parameter für die Regelstrecke die stoffspezifischen, thermodynamischen und/oder kinematischen Eigenschaften der angesaugten Frischluft verwendet.Furthermore, the substance-specific, thermodynamic and / or kinematic properties of the intake fresh air are preferably used as parameters for the controlled system.

Weiterhin bevorzugt wird als Parameter für die Regelstrecke die druckwellenrelevante Länge des Druckwellenladers verwendet. Hierbei handelt es sich um die akustische Länge des Druckwellenladers, also die Länge, die die Druckwellen selbst zur Ausbreitung und somit zur Überwindung eines Längenabschnittes benötigen. Weiterhin bevorzugt wird in dem Regler selber ein Prozessmodel genutzt, das nach dem Prinzip einer Fuzzylogik arbeitet.Furthermore, the pressure wave-relevant length of the pressure wave charger is preferably used as the parameter for the controlled system. This is the acoustic length of the pressure wave loader, ie the length that the pressure waves themselves require to spread and thus to overcome a length section. Further preferably, a process model is used in the controller itself, which operates on the principle of fuzzy logic.

Weiterhin bevorzugt wird zur Beobachtung der Regelstrecke ein Parallelmodel genutzt, wobei in dem Parallelmodel die Störgröße geschätzt wird. Vorzugsweise weist das Parallelmodel einen linear-quadratischen Regulator und/oder ein linear-quadratischen Estimator auf. Insbesondere erfolgt in diesem Zusammenhang die Schätzung der Störgrößen Druck und/oder Temperatur wahlweise in einem der Kanäle 1 bis 4 mittels eines Kalman-Filters. Der Regler und das Stellglied in dem Aktuatorregelkreis werden dem Regelungs- und/oder Steuerungskreis unterlagert. Bei den Aktuatoren kann es sich wiederum um elektrische, pneumatische und/oder hydraulische Stellelemente an oder in dem Druckwellenlader und/oder mit dem Druckwellenprozess verbundene handeln. Insbesondere handelt es sich um entsprechend unabhängig voneinander und eigenständig ansteuer- und betätigbare Ventile. Der Aktuatorregelkreis zur Betätigung dieser Ventile kann daher auch als modellbasierter Regler oder auch als klassischer PID-Regler mit der Einstellung gemäß einem symmetrischen Optimum entworfen sein. In diesem Fall ist die Phasenreserve der Ortskurve des unterlagerten Aktuatorregelkreises größer gleich Pi/8 und kleiner gleich Pi/4.Further preferably, a parallel model is used to observe the controlled system, wherein in the parallel model the disturbance is estimated. The parallel model preferably has a linear-quadratic regulator and / or a linear-quadratic estimator. In particular, in this context, the estimation of the interference variables pressure and / or temperature takes place optionally in one of the channels 1 to 4 by means of a Kalman filter. The controller and the actuator in the Aktuatorregelkreis be subordinated to the control and / or control circuit. The actuators may in turn be electrical, pneumatic and / or hydraulic adjusting elements on or in the pressure wave supercharger and / or connected to the pressure wave process. In particular, it is correspondingly independently and independently controllable and operable valves. The Aktuatorregelkreis to operate these valves can therefore be designed as a model-based controller or as a classic PID controller with the setting according to a symmetrical optimum. In this case, the phase reserve of the locus of the subordinate Aktuatorregelkreises greater than Pi / 8 and less than Pi / 4.

Im Rahmen der Erfindung ist es insbesondere möglich, den Druckwellenlader mit einzeln voneinander zu betätigenden Ventilen zu regeln und/oder zu steuern, wobei jedem der Kanäle 1 bis 4 ein Ventil zugeordnet ist, bei dem eine jeweilige Schließzeit und Öffnungszeit eingestellt wird. Die Ventile sind dabei erfindungsgemäß, wie bereits zuvor erwähnt, entsprechend unabhängig und einzeln voneinander ansteuerbar, so dass sich hierüber eine entsprechend zusätzliche Möglichkeit gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ergibt, bei der die stofflichen Größen der Fluide bisher in keinem der bekannten Regel- oder Steuerungsverfahren zum Auslösen und Führen des Druckwellenvorgangs oder zum Betreiben der Druckwellenmaschine selbst berücksichtigt sind.In the context of the invention, it is particularly possible to regulate the pressure wave supercharger with individually operable valves and / or to control, each of the channels 1 to 4, a valve is assigned, in which a respective closing time and opening time is set. The valves are according to the invention, as already mentioned, correspondingly independent and individually controllable from each other, so that there is a correspondingly additional possibility compared to known from the prior art method in which the physical quantities of the fluids in any of the known control or control method for triggering and guiding the pressure wave process or for operating the pressure wave machine itself are taken into account.

Weiterhin bevorzugt wird als Ersatzmodel für den Druckwellenprozess ein linearer Feder-Masse-Schwinger genutzt. Hierdurch wird vermieden, dass eine Änderung der Betriebsparameter des Druckwellenladers, der Brennkraftmaschine oder eine Änderung einer relevanten stofflichen Eigenschaft bereits eines der Fluide auf einen unbestimmten Steuerungszustand führt. Es wird in Analogie zur periodischen Anregung ein linear gekoppelter Feder-Masse-Schwinger der Druckwellenvorgang anhand der kinematikrelevanten Eigenschaften der beteiligten kompressiven Fluide beschrieben, welche durch die physikalischen Größen Kompressionsmodul, Massen-Dichte-Belag und Viskosität gegeben sind.Further preferably, a linear spring-mass oscillator is used as a replacement model for the pressure wave process. This avoids a change in the operating parameters of the Pressure wave supercharger, the internal combustion engine or a change of a relevant material property already one of the fluids leads to an indeterminate control state. In analogy to the periodic excitation, a linearly coupled spring-mass oscillator of the pressure wave process is described on the basis of the kinematically relevant properties of the compressive fluids involved, which are given by the physical parameters of the compression modulus, mass-density coating and viscosity.

Die Periodendauer bzw. die Frequenz der periodischen Ventilschaltfolge wird dabei in Abhängigkeit der sich aus den, kinematikrelevanten stofflichen Eigenschaften der Fluide ergebenden, thermoakustischen Kreisfrequenz geregelt. Die Öffnungszeiten und die Schließzeiten der in periodischer Abfolge zu betätigenden Ventile sind in Abhängigkeit der Fluiddrücke in den speisenden und sammelnden Kanälen zu regeln. Die Öffnungsweite bzw. der Durchflussquerschnitt der Kanalöffnungen, welcher durch die Ventile freigegeben wird, ist in Abhängigkeit der dynamikrelevanten stofflichen Eigenschaften der Fluide selbst zu regeln. Als Ursprung der Periode der Kreisfrequenz ist der Zeitpunkt zu definieren, in dem das Ventil des druckreicheren speisenden Kanals zum Laden der Verbrennungskraftmaschine öffnet.The period duration or the frequency of the periodic valve switching sequence is regulated as a function of the thermoacoustic angular frequency resulting from the kinematic-relevant material properties of the fluids. The opening times and the closing times of the valves to be operated in periodic sequence are to be regulated as a function of the fluid pressures in the feeding and collecting channels. The opening width or the flow cross-section of the channel openings, which is released by the valves, is to be regulated as a function of the dynamics-relevant material properties of the fluids themselves. The origin of the period of the angular frequency is defined as the point in time when the valve of the higher-pressure feeding channel for charging the internal combustion engine opens.

Im Rahmen der Erfindung ist es möglich, die Öffnungszeiten und die Schließzeiten der Ventile in Abhängigkeit zumindest eines Druckes in einem Kanal zu regeln.In the context of the invention, it is possible to regulate the opening times and the closing times of the valves as a function of at least one pressure in a channel.

Im Rahmen der Erfindung ist es daher möglich, mit dem Regelungs- und/oder Steuerungsverfahren auf die Regelgröße der Druckerhöhung des Druckes von Kanal 1 zu Kanal 2 bzw. des Absolutdruckes im Kanal 2 ein thermodynamisches begründetes und mathematisch geschlossenes Druckwellenverfahren abzubilden, das als Regelalgorithmus auf beliebige 4-Kanal-Druckwellenlader anwendbar ist. Der Betrieb des Druckwellenladers ist dabei mit beliebigen Fluiden bei zeitlich veränderlichen und transienten thermodynamischen Betriebszustände der jeweiligen Fluide anwendbar, ohne stark iterative und/oder in sonstiger Weise rechenlastige Berechnungsschritte zu beinhalten.In the context of the invention, it is therefore possible with the control and / or control method on the controlled variable of the pressure increase of the pressure of channel 1 to channel 2 and the absolute pressure in the channel 2 to represent a thermodynamic reasoned and mathematically closed pressure wave method that as a control algorithm on Any 4-channel pressure wave loader is applicable. The operation of the pressure wave supercharger can be used with any fluids in temporally variable and transient thermodynamic operating states of the respective fluids, without involving strongly iterative and / or otherwise computation-intensive calculation steps.

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

1 einen erfindungsgemäßen Regelkreis von den Eingangsgrößen bis zu den Aktuatoren; 1 a control loop according to the invention from the input variables to the actuators;

2 einen erfindungsgemäßen Regelkreis von den Eingangsgrößen bis zu den Stellgliedern; 2 a control circuit according to the invention from the input variables to the actuators;

3 ein Federmasseschwingerersatzsystem und 3 a spring mass oscillator replacement system and

4 eine Darstellung einer periodischen _Ventilschaltfolge_für einen Druckwellenlader. 4 a representation of a periodic _Valilschaltfolge_für a pressure wave loader.

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.

In 1 werden auf die Bildebene bezogen auf der linken Seite die Eingangssignale in einem erfindungsgemäßen Regelkreis zur Regelung eines Druckwellenladers dargestellt. Diese sind die Führungsgröße 1, die Regelgröße 2 sowie verschiedene Absolutdrücke p2, p3, p4. Die Absolutdrücke werden von Differenzdruckmesswandlern 3 erfasst und als Differenzdrucksignal weitergegeben. Die Eingangssignale werden dann über verschiedene Regler bzw. Rechentableaus 4 weiterverarbeitet und in Parameter 5V 1, 5V 2, 5V 3, 5V 4 für die einzelnen Ventile und/oder Öffnungszeiten von Kanaleinlass bzw. Kanalauslass des Druckwellenladers umgewandelt. Diese Parameter 5V 1, 5V 2, 5V 3, 5V 4 werden dann in eine Steuereinheit 6 weitergeleitet, wobei in der Steuereinheit 6 selber Aktuatorregler in Form eines Phasen- bzw. Winkelversatzreglers 7, eines Kreisfrequenz- bzw. Drehzahlreglers 8 und/oder eines Amplituden- bzw. Hubreglers 9 vorhanden sind. Die Aktuatorregler erzeugen dann ein Steuerungssignal 10, 11, 12, welches dann wiederum an verschiedene Aktuatoren 13a, 13b, 13c weitergegeben wird, wobei die Aktuatoren unter Berücksichtigung des Steuerungssignals einstellbar sind.In 1 are referred to the image plane on the left side of the input signals in a control circuit according to the invention for controlling a pressure wave supercharger. These are the reference variable 1 , the controlled variable 2 as well as different absolute pressures p2, p3, p4. Absolute pressures are measured by differential pressure transducers 3 detected and passed as a differential pressure signal. The input signals are then passed through various controllers or computation boards 4 further processed and in parameters 5V 1 , 5V 2 , 5V 3 , 5V 4 converted for the individual valves and / or opening times of the channel inlet or duct outlet of the pressure wave supercharger. These parameters 5V 1 , 5V 2 , 5V 3 , 5V 4 are then in a control unit 6 forwarded, wherein in the control unit 6 itself actuator controller in the form of a phase or angle offset controller 7 , an angular frequency or speed controller 8th and / or an amplitude or stroke regulator 9 available. The actuator controllers then generate a control signal 10 . 11 . 12 , which then in turn to different actuators 13a . 13b . 13c is passed, wherein the actuators are adjustable in consideration of the control signal.

2 zeigt ebenfalls einen Regelkreis für einen Druckwellenlader 14, wobei der gesamte Regelkreis des Druckwellenladers 14 gezeigt ist. Auf die Bildebene bezogen ist im linken unteren Teil des Blattes eine Blockdarstellung eines Druckwellenladers 14 gezeigt, mit den einzelnen Stellgliedern, Steuerscheibe 15, Kanalventil 16 und Gastaschenventil 17. Bei der Steuerscheibe 15 kann es sich auch um einen Kantenschieber 13a, ein Kaltgasdrehgehäuse oder aber ein Luftdrehgehäuse handeln. Die Kanalventile selbst können aktiv steuerbar sein, beispielsweise durch rotierende oder reversierende Ventile oder aber es können die Öffnungszeiten der jeweiligen Zellen eines rotierenden Zellrotors sein. Das Gastaschenventil 17 ist auch als Ableitventil bzw. Wastegate bekannt. Die Stellglieder selbst sind bevorzugt über elektrische oder elektromechanische Stellglieder ansteuerbar. Bei den Stellaktuatoren 13a, 13b, 13c handelt es sich um einen Kantenschieber bzw. Schwenkantrieb 13a, um ein Kanalventil bzw. Zellenradantrieb 13b und ein Gastaschenventilantrieb 13c. Weiterhin dargestellt ist ein Steuergerät 18 der Verbrennungskraftmaschine, das in Abhängigkeit des Arbeitspunktes der Verbrennungskraftmaschine den Ladedrucksollwert, also den Druck in Kanal 2 K2 für den Druckwellenlader 14 vorgibt. Dieser wird wiederum über die Regelstrecke entsprechend derart verwertet, dass die Aktuatoren 13a, 13b, 13c eine jeweilige Einstellung vornehmen. 2 also shows a control circuit for a pressure wave supercharger 14 , where the entire control loop of the pressure wave supercharger 14 is shown. Related to the image plane is in the lower left part of the sheet a block diagram of a pressure wave loader 14 shown, with the individual actuators, control disc 15 , Channel valve 16 and gas pocket valve 17 , At the control disc 15 It can also be an edge slider 13a , a cold gas rotary housing or an air rotary housing act. The channel valves themselves may be actively controllable, for example by rotating or reversing valves or it may be the opening times of the respective cells of a rotating cell rotor. The gas pocket valve 17 is also known as a drain valve or wastegate. The actuators themselves are preferably controlled via electrical or electromechanical actuators. At the actuator actuators 13a . 13b . 13c it is an edge slider or rotary actuator 13a to a channel valve or cellular wheel drive 13b and a gas pocket valve drive 13c , Also shown is a control unit 18 the internal combustion engine, the function of the operating point of the internal combustion engine Boost pressure setpoint, ie the pressure in duct 2 K2 for the pressure wave loader 14 pretends. This is in turn used in accordance with the controlled system such that the actuators 13a . 13b . 13c make a respective setting.

3 zeigt weiterhin ein Ersatzschaltbild nach dem Prinzip eines gekoppelten Federmasseschwingers sowie der daraus folgenden resultierenden, periodischen Ventilschaltfolge bzw. dem zyklischen Wechsel der Kanäle 1 bis 4 K1, K2, K3, K4 aus Sicht einer Zelle eines rotierenden Zellrotors. Die in der jeweiligen Zelle des Zellrotors schwingende Gassäule, die sich bei Eintritt in Kanal 1 K1 aus angesaugter Frischluft, bei Austritt in Kanal 2 K2 aus komprimierter Frischluft, bei Eintritt in Kanal 3 K3 aus Abgas nach der Verbrennung und vor der Verdichtung sowie aus Kanal 4 K4 aus Abgas nach der Verdichtung zusammensetzt, wird durch das Federmasseschwingersatzsystem abgebildet. so ergeben sich durch das Federmasseschwingerersatzsystem für den Druckwellenlader 14 folgende drei charakteristische Systemgrößen:

  • – der Zeit- bzw. Phasenversatz (φ zwischen dem Abgas und dem Frischluftdruck), aus dem sich ein Stellwinkel α für den Kantenschieber bzw. die Steuerscheibe ergibt, nachdem der Aktuator des Kantenschiebers 13a eingestellt wird.
  • – die für beide in dem Zellrad befindlichen Gassäulen, also Frischluft und Abgas, eine identische Zykluszeit bzw. Kreisfrequenz (ω), abgebildet auf die Drehzahl n des Zellrotors selber
  • – das Verhältnis der Druckamplituden r von Abgas zu Frischluft, abgebildet auf die Stellung γ des Gastaschenventils 17.
3 shows an equivalent circuit diagram according to the principle of a coupled Federmasseschwingers and the resulting resulting, periodic valve switching sequence or the cyclic change of the channels 1 to 4 K1, K2, K3, K4 from the perspective of a cell of a rotating cell rotor. The gas column oscillating in the respective cell of the cell rotor, which, when entering channel 1 K1, consists of fresh air drawn in, leaving channel 2 K2 from compressed fresh air, entering channel 3 K3, exhaust gas after combustion and before compression and channel 4 K4 composed of exhaust after compression is mapped by the spring mass swinging replacement system. This is the result of the spring mass oscillator replacement system for the pressure wave loader 14 following three characteristic system sizes:
  • - The time or phase offset (φ between the exhaust gas and the fresh air pressure), from which results in a setting angle α for the edge slider or the control disk, after the actuator of the edge slider 13a is set.
  • - For both located in the cell wheel gas columns, ie fresh air and exhaust gas, an identical cycle time or angular frequency (ω), mapped to the speed n of the cell rotor itself
  • - The ratio of the pressure amplitudes r of exhaust gas to fresh air, shown in the position γ of the gas pocket valve 17 ,

Ein Vorteil des beschriebenen Verfahrens unter Einbeziehung eines modellbasierten Reglers nach dem Prinzip der Fuzzylogik gemäß 2 ist die Herleitung des Druckwellenladersystemverhaltens aus physikalischen, gasdynamischen Größen, die im Gegensatz zu der auf empirisch ermittelten Parametern beruhenden Kennfeldsteuerung ein kontinuierliches und stabiles Regeln der einzelnen Stellglieder des Druckwellenladers 14 bei vergleichbarer Rechenleistung ermöglichen. Die Stellgliedvorgaben interpolieren bzw. springen nicht von Kennfeldelement zu Kennfeldelement, sondern folgen kontinuierlich dem tendenziellen Verlauf der Druckführungsgröße unter Berücksichtung der Störgröße.An advantage of the method described with the inclusion of a model-based controller according to the principle of fuzzy logic according to 2 is the derivation of the Druckwellenladersystemverhaltens from physical gas-dynamic variables, which in contrast to the empirically determined parameters based map control, a continuous and stable control of the individual actuators of the pressure wave supercharger 14 allow for comparable computing power. The actuator specifications do not interpolate or jump from map element to map element, but continuously follow the tendency course of the pressure command, taking into account the disturbance.

4 zeigt weiterhin ein Kreisdiagramm mit den jeweiligen Öffnungs- bzw. Schließzeiten to1, ts1, to2, ts2, to3, ts3, to4, ts4 der einzelnen Ventile eines jeden Kanals. Abgebildet ist die Kreisfrequenz Ω bei einer vollen Umdrehung einer Zelle des Zellrotors. 4 further shows a pie chart with the respective opening and closing times t o1 , t s1 , t o2 , t s2 , t o3 , t s3 , t o4 , t s4 of the individual valves of each channel. Shown is the angular frequency Ω in a full revolution of a cell of the cell rotor.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Führungsgrößecommand variable
22
Regelgrößecontrolled variable
33
DifferenzdruckmesswandlerDifferential pressure transducer
44
Regler/RechentableauController / computing Tableau
5V1 5V 1
Parameterventil 1Parameter valve 1
5V2 5V 2
Parameterventil 2Parameter valve 2
5V3 5V 3
Parameterventil 3Parameter valve 3
5V4 5V 4
Parameterventil 4Parameter valve 4
66
Steuereinheitcontrol unit
77
Phasenreglerphase controller
88th
KreisfrequenzreglerAngular frequency regulator
99
Amplitudenregleramplitude controller
1010
Steuersignal ZeitversatzControl signal time offset
1111
Steuersignal KreisfrequenzControl signal angular frequency
1212
Steuersignal DruckamplitudeControl signal pressure amplitude
13a13a
Stellaktuator KantenschieberAdjusting actuator edge slider
13b13b
Stellaktuator KanalventilActuator channel valve
13c13c
Stellaktuator GastaschenventilActuator Gastaschenventil
1414
DruckwellenladerPressure wave supercharger
1515
Steuerscheibecontrol disc
1616
Kanalventilchannel valve
1717
GastaschenventilGas pocket valve
1818
Steuergerät VerbrennungskraftmaschineControl unit internal combustion engine
FF
Kraftforce
mm
MasseDimensions
cc
Federkonstantespring constant
dd
Dämpfungskonstantedamping constant
to1 t o1
Öffnungszeit Kanal 1 bzw. Ventil 1Opening time channel 1 or valve 1
ts1 t s1
Schließzeit Kanal 1 bzw. Ventil 1Closing time channel 1 or valve 1
to2 t o2
Öffnungszeit Kanal 2 bzw. Ventil 2Opening time channel 2 or valve 2
ts2 t s2
Schließzeit Kanal 2 bzw. Ventil 2Closing time channel 2 or valve 2
to3 t o3
Öffnungszeit Kanal 3 bzw. Ventil 3Opening time channel 3 or valve 3
ts3 t s3
Schließzeit Kanal 3 bzw. Ventil 3Closing time channel 3 or valve 3
to4 t o4
Öffnungszeit Kanal 4 bzw. Ventil 4Opening time channel 4 or valve 4
ts4 t s4
Schließzeit Kanal 4 bzw. Ventil 4Closing time channel 4 or valve 4
p1p1
Druckkanal 1 Kanal 1Pressure channel 1 channel 1
p2p2
Druckkanal 2 Kanal 2Pressure channel 2 channel 2
p3p3
Druckkanal 3 Kanal 3Pressure channel 3 channel 3
p4p4
Druckkanal 4 Kanal 4Pressure channel 4 channel 4
K1K1
Kanal 1Channel 1
K2K2
Kanal 2Channel 2
K3K3
Kanal 3Channel 3
K4K4
Kanal 4Channel 4
φφ
Zeitversatz bzw. PhasenversatzTime offset or phase offset
αα
Stellwinkel der Steuerscheibe bzw. des KantenschiebersSetting angle of the control disk or the edge slider
nn
Drehzahl des ZellrotorsSpeed of the cell rotor
rr
Druckamplitudepressure amplitude
γγ
Stellung des GastaschenventilsPosition of the gas pocket valve
ωω
Zykluszeit bzw. KreisfrequenzCycle time or angular frequency

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102006020522 A1 [0008] DE 102006020522 A1 [0008]

Claims (16)

Verfahren zur Einstellung eines Ladedruckes einer Verbrennungskraftmaschine, wobei der Ladedruck durch einen Druckwellenlader aufgebaut wird und an den Druckwellenlader ein Kanal 1 zum Ansaugen von Frischluft, ein Kanal 2 zum Abführen der komprimierten Frischluft, ein Kanal 3 zum Zuführen von Abgas und ein Kanal 4 zum Abführen von Abgas angeschlossen sind und der Druckwellenlader ein Kaltgasgehäuse, an dem Kanal 1 und Kanal 2 angeschlossen sind, und ein Heißgasgehäuse, an dem Kanal 3 und Kanal 4 angeschlossen sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellung des Ladedruckes über einen Regelungskreis und/oder Steuerungskreis erfolgt, wobei der Regelungskreis und/oder Steuerungskreis einen Regler, ein Stellglied, eine Regelstrecke und eine Messglied aufweist und eine Führungsgröße und eine Störgröße eingebracht werden.A method for adjusting a boost pressure of an internal combustion engine, wherein the boost pressure is built up by a pressure wave supercharger and the pressure wave supercharger a channel 1 for sucking fresh air, a channel 2 for discharging the compressed fresh air, a channel 3 for supplying exhaust gas and a channel 4 for discharging are connected by exhaust gas and the pressure wave supercharger a cold gas housing, are connected to the channel 1 and 2 channel, and a hot gas housing, are connected to the channel 3 and 4 channel, characterized in that the adjustment of the boost pressure via a control circuit and / or Control circuit takes place, wherein the control circuit and / or control circuit comprises a controller, an actuator, a controlled system and a measuring element and a reference variable and a disturbance variable are introduced. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladedruck im Kanal 2 als Regelgröße erfasst wird und auf die Führungsgröße rückgeführt wird, wobei als Führungsgröße ein Ladedrucksollwert vorgegeben wird.A method according to claim 1, characterized in that the boost pressure in the channel 2 is detected as a control variable and is fed back to the reference variable, wherein as a reference variable a boost pressure setpoint is specified. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Stellglied mindestens die Öffnungszeit und/oder Verschlusszeit einer Kanalöffnung der Kanäle 1 bis 4 genutzt wird, vorzugsweise werden die Öffnungszeiten der vier Kanäle 1 bis 4 und die Verschlusszeiten der vier Kanäle 1 bis 4 als Stellgrößen genutzt, besonders bevorzugt werden die Stellgrößen unabhängig voneinander angesteuert.A method according to claim 1 or 2, characterized in that at least the opening time and / or shutter speed of a channel opening of the channels 1 to 4 is used as an actuator, preferably the opening times of the four channels 1 to 4 and the shutter speeds of the four channels 1 to 4 as Used manipulated variables, particularly preferably the manipulated variables are controlled independently. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Störgröße ein Druck in einem der Kanäle 1 bis 4 und/oder eine Temperatur in einem der Kanäle 1 bis 4 und/oder ein Differenzdruck zwischen zwei Kanälen verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that as a disturbance variable, a pressure in one of the channels 1 to 4 and / or a temperature in one of the channels 1 to 4 and / or a differential pressure between two channels is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter für die Regelstrecke die stoffspezifischen, thermodynamischen und/oder kinematischen Eigenschaften der angesaugten Frischluft verwendet werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that the substance-specific, thermodynamic and / or kinematic properties of the fresh air sucked in are used as parameters for the controlled system. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass als Parameter für die Regelstrecke die druckwellenrelevante Länge des Druckwellenladers verwendet wird.Method according to one of claims 1 to 5, characterized in that the pressure wave relevant length of the pressure wave supercharger is used as a parameter for the controlled system. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Regler ein Prozessmodel genutzt wird, das nach dem Prinzip einer Fuzzylogik arbeitet.Method according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the controller, a process model is used, which operates on the principle of fuzzy logic. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Beobachtung der Regelstrecke ein Parallelmodell genutzt wird, wobei in dem Parallelmodel die Störgröße geschätzt wird, vorzugsweise weist das Parallelmodel einen Linear-Quadratischen Regulator und/oder einen Linear-Quadratischen Estimator auf.Method according to one of claims 1 to 7, characterized in that for the observation of the controlled system a parallel model is used, wherein in the parallel model the disturbance is estimated, preferably, the parallel model has a linear-quadratic regulator and / or a linear-quadratic estimator. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schätzungen der Störgrößen durch ein Kalman-Filter durchgeführt wird.A method according to claim 8, characterized in that the estimates of the disturbances are performed by a Kalman filter. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler und das Stellglied in einem Aktuatorregelkreis dem Regelungs- und Steuerungskreislauf unterlagert werden.Method according to one of claims 1 to 9, characterized in that the controller and the actuator are subordinated in an actuator control loop the control and control circuit. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der unterlagerte Aktuatorregelkreis als modelbasierter Regler oder als PID Regler betrieben wird.A method according to claim 10, characterized in that the subordinate Aktuatorregelkreis is operated as a model-based controller or as a PID controller. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der unterlagerte Aktuatorregelkreis eine Ortskurve aufweist, wobei die Phasenreserve größer gleich Pi/8 und kleiner gleich Pi/4 ist.A method according to claim 10 or 11, characterized in that the subordinate Aktuatorregelkreis has a locus, wherein the phase reserve is greater than or equal Pi / 8 and less than Pi / 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druckwellenlader mit einzeln voneinander zu betätigenden Ventile geregelt und/oder gesteuert wird, wobei jedem der Kanäle 1 bis 4 ein Ventil zugeordnet ist und eine jeweilige Schließzeit und Öffnungszeit eingestellt wird.Method according to one of claims 1 to 12, characterized in that a pressure wave supercharger is controlled with individually operable valves and / or controlled, wherein each of the channels 1 to 4, a valve is associated and a respective closing time and opening time is set. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Ersatzmodel für den Druckwellenprozess ein linearer Feder Masse Schwinger genutzt wird.Method according to one of claims 1 to 13, characterized in that a linear spring mass oscillator is used as a replacement model for the pressure wave process. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile in einer periodischen Ventilschaltfolge angesteuert werden, wobei die Periodendauer in Abhängigkeit der sich aus den kinematikrelevanten Eigenschaften der Fluide ergebenden akustischen Kreisfrequenz geregelt wird.Method according to one of claims 13 or 14, characterized in that the valves are controlled in a periodic valve switching sequence, wherein the period is controlled in dependence on the resulting from the kinematic relevant properties of the fluids acoustic angular frequency. Verfahren nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungszeiten und Schließzeiten der Ventile in Abhängigkeit zumindest eines Druckes in einem Kanal geregelt werden.Method according to one of claims 13 to 15, characterized in that the opening times and closing times of the valves are regulated as a function of at least one pressure in a channel.
DE102011055452A 2011-11-17 2011-11-17 Method for adjusting boost pressure of e.g. single-level internal combustion engine of motor car, involves adjusting boost pressure by regulating and/or control circuits, which provide reference variable and disturbance variable Ceased DE102011055452A1 (en)

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