DE102013223454A1 - Method for controlling a valve element - Google Patents

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Jochen Müller
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Ventilelements (11), mittels welchem ein Druckgasstrom von einer Druckgas-Speichereinrichtung (8) zu einem Frischluftkanal (3) eines Abgasturboladers (1), in welchem ein Verdichterrad (4) angeordnet ist, einstellbar ist, umfassend die folgenden Schritte: a) Prüfen, ob eine von einem Benutzer vorgegebene Drehmomentanforderung (Mext) für eine mit dem Abgasturbolader (1) zusammenwirkende Brennkraftmaschine einen vorbestimmten Drehmoment-Schwellwert (M0) überschreitet, b) Prüfen, ob eine Motor-Drehzahl (nBKM) der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Motor-Drehzahl-Schwellwert (nBKM 0) unterschreitet, c1) Umschalten des Ventilelements (11) in einen geöffneten Zustand, in welchem die Druckgas-Speichereinrichtung (8) fluidisch mit dem Frischluftkanal (3) des Abgasturboladers (1) kommuniziert, falls die in Schritt a) und b) genannten Bedingungen kumulativ erfüllt sind, c2) Umschalten des Ventilelements (11) in einen geschlossenen Zustand, in welchem das Ventilelement (11) die Druckgas-Speichereinrichtung (8) fluidisch vom Frischluftkanal (3) des Abgasturboladers (11) trennt, falls wenigstens eine der beiden in Schritt a) und b) genannten Bedingungen nicht erfüllt ist.The invention relates to a method for controlling a valve element (11), by means of which a compressed gas flow from a compressed gas storage device (8) to a fresh air duct (3) of an exhaust gas turbocharger (1), in which a compressor wheel (4) is arranged, is adjustable, comprising the steps of: a) checking whether a user-specified torque request (Mext) for an internal combustion engine cooperating with the exhaust gas turbocharger (1) exceeds a predetermined torque threshold (M0), b) checking whether an engine speed (nBKM c1) switching of the valve element (11) to an open state in which the compressed gas storage device (8) fluidly communicates with the fresh air channel (3) of the exhaust gas turbocharger (1) communicates, if the conditions mentioned in step a) and b) are met cumulatively, c2) switching the valve element (11) into a closed closed position was, in which the valve element (11) fluidly separates the compressed gas storage device (8) from the fresh air duct (3) of the exhaust gas turbocharger (11), if at least one of the two conditions mentioned in step a) and b) is not met.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern eines Ventilelements sowie einen Abgasturbolader mit einer Steuerungseinheit, die zur Durchführung dieses Verfahrens ausgebildet ist. Die Erfindung betrifft schließlich eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasturbolader.The invention relates to a method for controlling a valve element and an exhaust gas turbocharger with a control unit, which is designed to carry out this method. Finally, the invention relates to an internal combustion engine with such an exhaust gas turbocharger.

Abgasturbolader werden in modernen Kraftfahrzeugen zur Drehmoment-Steigerung und zur Reduzierung des Schadstoffausstoßes eingesetzt. Exhaust gas turbochargers are used in modern motor vehicles to increase torque and to reduce pollutant emissions.

Als problematisch erweist es sich in diesem Zusammenhang, den Abgasturbolader derart zu konstruieren, dass besagte Drehmoment-Steigerung gleichermaßen bei niedrigen und hohen Drehzahlen der mit dem Abgasturbolader zusammenwirkenden Brennkraftmaschine erzielt werden kann. In this context, it proves to be problematic to construct the exhaust-gas turbocharger such that said torque increase can be achieved equally at low and high rotational speeds of the internal combustion engine cooperating with the exhaust-gas turbocharger.

Vor diesem Hintergrund sind aus dem Stand der Technik, zu nennen sind sowohl die DE 42 13 047 A1 als auch die DE 54055 A , Abgasturbolader bekannt, welche um einen druckbeaufschlagten Druckgas-Speicher erweitert wurden, aus welchem zum Antrieb des Verdichterrads im Bedarfsfall gezielt ein Druckgas, typischerweise Luft, in den Frischluftkanal eingedüst werden kann, etwa wenn die Brennkraftmaschine momentan mit niedriger Drehzahl arbeitet, das von ihr zu erzeugende Drehmoment jedoch – etwa in Reaktion auf eine Drehmomentanforderung durch den Benutzer – schlagartig erhöht werden soll. In einer solchen Situation kann ein herkömmlicher Abgasturbolader – ohne besagten Druckspeicher – aufgrund des von der Brennkraftmaschine erzeugten, relativ geringen Abgasmassenstroms nur in geringem Maße zur geforderten Drehmoment-Erhöhung beitragen. Steht jedoch aus einem solchen Druckgas-Speicher Druckgas zur Verfügung, so lässt sich mittels des unter Druck in den Frischluftkanal eingedüsten Druckgases ein zusätzliches Antriebsmoment auf das Verdichterrad des Abgasturboladers erzeugen. In diesem Fall werden also sowohl Turbinenrad als auch Verdichterrad angetrieben, ersteres in herkömmlicher Weise durch die von der Brennkraftmaschine freigesetzten Abgase, letzteres durch besagtes, in den Frischluftkanal eingebrachtes Druckgas.Against this background are from the prior art, to name both the DE 42 13 047 A1 as well as the DE 54055 A , Exhaust gas turbocharger known which have been expanded by a pressurized gas pressure storage from which to drive the compressor in a targeted targeted compressed gas, typically air, can be injected into the fresh air duct, such as when the engine is currently operating at low speed, that of her However, generating torque should be increased abruptly - for example, in response to a torque request by the user. In such a situation, a conventional exhaust gas turbocharger - without said pressure accumulator - due to the relatively low exhaust gas mass flow generated by the internal combustion engine contribute only to a small extent to the required torque increase. However, if pressurized gas is available from such a pressurized gas reservoir, an additional drive torque to the compressor wheel of the exhaust gas turbocharger can be generated by means of the pressurized gas injected under pressure into the fresh air duct. In this case, both the turbine wheel and the compressor wheel are thus driven, the former in a conventional manner by the exhaust gases released by the internal combustion engine, the latter by means of said compressed gas introduced into the fresh air duct.

Entscheidend für eine effektive Leistungssteigerung des Abgasturboladers mit Hilfe von Druckgas ist eine Regelstrategie, mittels welcher zeitabhängig und in Abhängigkeit von verschiedenen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine bzw. des Abgasturboladers die in den Frischluftkanal einzudüsende Druckgas-Menge bestimmt werden kann. Die mit Hilfe eines solchen Verfahrens ermittelte, einzudüsende Druckgas-Menge lässt sich im Abgasturbolader dann durch Verwendung eines fluidisch zwischen Druckgas-Speicher und Frischluftkanal angeordneten Ventils steuern.Decisive for an effective increase in performance of the exhaust gas turbocharger with the aid of compressed gas is a control strategy, by means of which the amount of pressurized gas to be injected into the fresh air duct can be determined as a function of time and depending on various operating parameters of the internal combustion engine or of the exhaust gas turbocharger. The amount of pressurized gas to be injected, which is determined with the aid of such a method, can then be controlled in the exhaust gas turbocharger by using a valve arranged fluidically between the compressed gas reservoir and the fresh air passage.

Die Erfindung stellt sich daher die Aufgabe, ein verbessertes Verfahren zum Steuern eines Ventilelements zu schaffen, welches insbesondere eine Steuerungsstrategie zum Steuern eines Ventilelements beinhaltet, mittels welchem einem dem Frischluftkanal eines Abgasturbolader zuzuführende Druckgas-Menge eingestellt werden kann. Die Erfindung stellt sich ferner die zweite Aufgabe, einen Abgasturbolader mit einem solchen Ventilelement und einer Steuerungseinheit zu schaffen, die zur Durchführung eines solchen Verfahrens konfiguriert ist. Die Erfindung betrifft schließlich eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasturbolader.The invention therefore has the object to provide an improved method for controlling a valve element, which in particular includes a control strategy for controlling a valve element, by means of which a compressed gas amount to be supplied to the fresh air passage of an exhaust gas turbocharger can be adjusted. The invention also has the second object to provide an exhaust gas turbocharger with such a valve element and a control unit, which is configured to carry out such a method. Finally, the invention relates to an internal combustion engine with such an exhaust gas turbocharger.

Die genannten Aufgaben werden durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. The above objects are achieved by the subject matter of the independent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Grundgedanke des erfindungsgemäßen Verfahrens ist demnach, für ein zwischen Druckgas-Speicher und Frischluftkanal des Abgasturboladers angeordnetes Ventilelement in Abhängigkeit von wenigstens zweien – jeweils den Betriebszustand des Abgasturboladers bzw. der mit dem Abgasturbolader zusammenwirkenden Brennkraftmaschine charakterisierenden – Betriebszuständen zu ermitteln, ob dieses in einen geöffneten oder einen geschlossenen Zustand geschaltet werden soll. The basic idea of the method according to the invention is accordingly to determine, for a valve element arranged between compressed gas reservoir and fresh air duct of the exhaust gas turbocharger, in dependence on at least two operating states - in each case the operating state of the exhaust gas turbocharger or the internal combustion engine interacting with the exhaust gas turbocharger - whether this is in an open or closed position a closed state is to be switched.

Gemäß einem ersten Aspekt wird hierzu in einem ersten Schritt a) des erfindungsgemäßen Verfahrens als erster Betriebsparameter eine extern vorgegebene Drehmomentanforderung für die Brennkraftmaschine herangezogen; eine solche Drehmomentanforderung kann etwa vom Fahrer eines die Brennkraftmaschine nutzenden Kraftfahrzeugs durch eine entsprechende Betätigung des Gaspedals eingestellt und über eine geeignete Steuerleitung an das die Brennkraftmaschine steuernde Steuerungsgerät – in welchem übrigens auch das hier vorgestellte Verfahren zur Ausführung kommen kann – übermittelt werden. In Schritt a) des Verfahrens wird dabei überprüft, ob die externe Drehmomentanforderung einen vorbestimmten Drehmoment-Schwellwert überschreitet. In analoger Weise findet in Schritt b) eine entsprechende Prüfung statt, ob die Motor-Drehzahl der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Motor-Drehzahl-Schwellwert unterschreitet oder nicht. Erfindungsgemäß wird nun das Ventilelements in Schritt c1) in einen geöffneten Zustand geschaltet, in welchem die Druckgas-Speichereinrichtung fluidisch mit dem Frischluftkanal des Abgasturboladers kommuniziert, falls die in Schritt a) und b) genannten Bedingungen kumulativ erfüllt sind. Demgegenüber erfolgt – in alternativer Ausführung zu Schritt c1) – gemäß Schritt c2) ein Umschalten des Ventilelements in einen geschlossenen Zustand, in welchem das Ventilelement die Druckgas-Speichereinrichtung fluidisch vom Frischluftkanal des Abgasturboladers trennt, falls wenigstens eine der beiden in Schritt a) und b) genannten Bedingungen nicht erfüllt ist. According to a first aspect, in a first step a) of the method according to the invention, an externally predetermined torque request for the internal combustion engine is used as the first operating parameter; Such a torque request can be adjusted by the driver of a motor vehicle using the engine by a corresponding operation of the accelerator pedal and via a suitable control line to the control device controlling the engine - in which, incidentally, the method presented here can be executed - transmitted. In step a) of the method is thereby checked whether the external torque request exceeds a predetermined torque threshold. In an analogous manner, a corresponding test takes place in step b) as to whether the engine speed of the internal combustion engine falls below a predetermined engine speed threshold value or not. According to the invention, the valve element is then switched to an open state in step c1), in which the compressed gas storage device communicates fluidically with the fresh air duct of the exhaust gas turbocharger, if the conditions mentioned in step a) and b) are met cumulatively. On the other hand - in an alternative embodiment to step c1) - according to step c2), a switching of the Valve element in a closed state, in which the valve element fluidly separates the compressed gas storage device from the fresh air duct of the exhaust gas turbocharger, if at least one of the two conditions mentioned in step a) and b) is not met.

Erster Fall geht mit einer hohen externen Drehmomentanforderung einher, wobei sich die Brennkraftmaschine gleichzeitig in einem Betriebszustand mit relativ niedriger Motordrehzahl befindet, bei welcher sich die leistungssteigernde Wirkung des Abgasturboladers nur in eingeschränktem Maße zu entfalten vermag. Ein Öffnen des Ventilelements und ein daraus resultierendes Einleiten von Druckgas in den Frischluftkanal bewirkt in diesem Szenario ein zusätzliches Antriebsmoment auf das Verdichterrad des Abgasturboladers, was wiederum die Aufladung der Brennkraftmaschine begünstigt, so dass deren Motordrehzahl erhöht und folglich das gewünschte Drehmoment im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden kann. Liegt keine über besagtem Schwellwert liegende Drehmomentanforderung vor, so verbleibt das Ventilelement im geschlossenen Zustand oder wird in diesen umgeschaltet. Gleiches gilt, wenn die Motor-Drehzahl bereits oberhalb des vorgegebenen Schwellwerts liegt. The first case is associated with a high external torque requirement, wherein the internal combustion engine is simultaneously in an operating condition with a relatively low engine speed at which the performance-enhancing effect of the exhaust gas turbocharger is able to develop only to a limited extent. An opening of the valve element and a consequent introduction of pressurized gas into the fresh air channel causes in this scenario an additional drive torque to the compressor of the exhaust gas turbocharger, which in turn favors the charging of the internal combustion engine, so that their engine speed increases and consequently the desired torque in the drive train of the motor vehicle Can be made available. If there is no torque requirement lying above said threshold value, then the valve element remains in the closed state or is switched over to it. The same applies if the engine speed is already above the predetermined threshold.

In diesem Zusammenhang versteht sich, dass ein Umschalten in den geöffneten Zustand gemäß Schritt c1) bzw. in den geschlossenen Zustand gemäß Schritt c2) nur dann explizit erfolgen muss, wenn sich das Ventilelement zu diesem Zeitpunkt nicht ohnehin schon in dem jeweiligen Ziel-Zustand befindet. Dies mag insbesondere für den praxisrelevanten Fall gelten, dass das erfindungsgemäße Verfahren während des Betriebs der Brennkraftmaschine iterativ angewandt wird.In this context, it is understood that switching to the open state according to step c1) or into the closed state according to step c2) only has to be explicit if the valve element is not already in the respective target state at this time , This may apply in particular to the practice-relevant case that the method according to the invention is applied iteratively during operation of the internal combustion engine.

Das hier vorgestellte Verfahren kann in einem aus dem Stand der Technik bekannten Steuergerät zum Einsatz kommen, welches über einen Feldbus mit der Brennkraftmaschine, aber auch weiteren Feldgeräten des Fahrzeugs vernetzt sein mag, und in dessen Programmspeicher das erfindungsgemäße Verfahren als von der CPU des Steuergeräts ausführbarer Programmode abgelegt sein kann. Die beiden genannten Schwellwerte, also Drehmoment-Schwellwert und Motor-Drehzahl-Schwellwert, welche letztlich festlegen, bei welchen Parameter-Werten das Ventilelement letztlich geöffnet wird, lassen sich fallspezifisch an verschiedene Typen von Brennkraftmaschinen und Abgasturboladern anpassen. The method presented here can be used in a control device known from the prior art which may be networked via a field bus to the internal combustion engine, but also to other field devices of the vehicle, and in whose program memory the method according to the invention can be executed as executable by the CPU of the control device Program code can be stored. The two mentioned threshold values, ie torque threshold value and engine speed threshold value, which ultimately determine at which parameter values the valve element is ultimately opened, can be adapted to different types of internal combustion engines and exhaust gas turbochargers in a case-specific manner.

Bei einer bevorzugten Gestaltungsvariante kann das erfindungsgemäße Verfahren einen dem Schritt b) nachgeschalteten, zusätzlichen Verfahrensschritt b0) umfassen, gemäß welchem zusätzlich geprüft wird, ob ein von dem in der Druckgas-Speichereinrichtung aufgenommenen Druckgas erzeugter Gasdruck in der Druckgas-Speichereinrichtung einen vorbestimmten Schwelldruck überschreitet. Das Ventilelement wird in Schritt c1) des erfindungsgemäßen Verfahrens nur dann in den geöffneten Zustand geschaltet wird, wenn zusätzlich zu den bereits in Schritt a) und b) genannten und zu prüfenden Bedingungen kumulativ auch diese Bedingung erfüllt ist. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass das Ventilelement nur dann geöffnet wird, wenn im Druckgas-Speicher auch ein hinreichend druckbeaufschlagtes Druckgas vorhanden ist, so dass mit einem Öffnen des Ventilelements auch tatsächlich ein Eindüsen von Druckgas in den Frischluftkanal des Abgasturboladers einhergeht.In a preferred embodiment variant, the method according to the invention may comprise an additional step b) downstream of step b), according to which it is additionally checked whether a gas pressure generated by the compressed gas stored in the compressed gas storage device exceeds a predetermined threshold pressure in the compressed gas storage device. The valve element is only switched to the open state in step c1) of the method according to the invention if, in addition to the conditions already mentioned in step a) and b), this condition is cumulatively fulfilled. In this way it can be ensured that the valve element is only opened when in the compressed gas storage and a sufficiently pressurized gas pressure is present, so that an opening of the valve element is actually accompanied by an injection of compressed gas into the fresh air duct of the exhaust gas turbocharger.

Gemäß zweiten Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens wird im ersten Schritt a) des Verfahrens als erster zu untersuchender Betriebsparameter erneut die bereits oben erläuterte, extern vorgegebene Drehmomentanforderung für die Brennkraftmaschine herangezogen. Im zweiten Schritt b) wird nun jedoch anstelle der Motordrehzahl der Brennkraftmaschine eine Verdichterrad-Drehzahl des Verdichterrads des Abgasturboladers dahingehend geprüft, ob deren Wert einen vorgegebenen Verdichterrad-Drehzahl-Schwellwert unterschreitet. In analoger Weise zum oben diskutierten ersten Aspekt des Verfahrens erfolgt auch gemäß dem zweiten Aspekt in Schritt c1) eine Umschaltung des Ventilelements in seinen geöffneten Zustand, falls die in Schritt a) und b) genannten Bedingungen kumulativ erfüllt werden. Alternativ erfolgt entsprechend in Schritt c2) ein Umschalten des Ventilelements in einen geschlossenen Zustand, falls wenigstens eine der beiden in Schritt a) und b) genannten Bedingungen nicht erfüllt ist.According to the second aspect of the method according to the invention, in the first step a) of the method, the externally specified torque requirement for the internal combustion engine, which is already explained above, is used again as the first operating parameter to be investigated. In the second step b), however, instead of the engine speed of the internal combustion engine, a compressor wheel speed of the compressor wheel of the exhaust gas turbocharger is checked as to whether its value falls below a predetermined compressor wheel speed threshold value. In a manner analogous to the first aspect of the method discussed above, according to the second aspect in step c1), the valve element is switched to its open state if the conditions mentioned in steps a) and b) are met cumulatively. Alternatively, in step c2), the valve element is switched to a closed state if at least one of the two conditions mentioned in step a) and b) is not met.

Ersterer Fall bedeutet auch in diesem Szenario eine relativ hohe externe Drehmomentanforderung, wobei sich die Brennkraftmaschine gleichzeitig in einem Betriebszustand mit relativ niedriger Drehzahl des Verdichterrad befindet, bei welcher der Abgasturbolader nur limitiert zur Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine herangezogen werden kann. Auch beim hier vorgestellten zweiten Aspekt des erfindungsgemäßen Verfahrens bewirkt das Öffnen des Ventilelements und das damit verbundene Einleiten von Druckgas in den Frischluftkanal ein zusätzliches Antriebsmoment auf das Verdichterrad des Abgasturboladers, was wiederum die Aufladung der Brennkraftmaschine begünstigt. Folglich kann deren Motordrehzahl erhöht und das gewünschte Drehmoment im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden. Mit einer Erhöhung der Motordrehzahl geht jedoch eine Erhöhung der Menge an von der Brennkraftmaschine ausgestoßenem Abgas einher. Dadurch wiederum erfährt das Turbinenrad des Abgasturboladers ein erhöhtes Antriebsmoment, was über dessen Welle im Sinne einer positiven Rückkopplung erneut auf das Verdichterrad übertragen werden kann. Liegt hingegen keine, über besagtem Schwellwert liegende Drehmomentanforderung vor, so verbleibt das Ventilelement im geschlossenen Zustand oder wird in diesen umgeschaltet. Gleiches gilt, wenn die Verdichterrad-Drehzahl oberhalb des vorgegebenen Schwellwerts liegt. The first case also means in this scenario a relatively high external torque requirement, wherein the internal combustion engine is simultaneously in an operating state with relatively low speed of the compressor wheel, in which the exhaust gas turbocharger can be used only limited to increase the performance of the internal combustion engine. Also in the presented here second aspect of the method according to the invention causes the opening of the valve element and the associated introduction of compressed gas into the fresh air duct an additional drive torque to the compressor of the exhaust gas turbocharger, which in turn favors the charging of the internal combustion engine. Consequently, their engine speed can be increased and the desired torque in the drive train of the motor vehicle can be made available. However, an increase in the engine speed is accompanied by an increase in the amount of exhaust gas emitted by the internal combustion engine. As a result, in turn, the turbine wheel of the exhaust gas turbocharger experiences an increased drive torque, which can be transmitted via the shaft in the sense of a positive feedback again to the compressor wheel. On the other hand, there is no lying above said threshold value Torque request, the valve element remains in the closed state or is switched into this. The same applies if the compressor wheel speed is above the predetermined threshold.

Auch im obigen Zusammenhang versteht sich, dass ein Umschalten in den geöffneten Zustand gemäß Schritt c1) bzw. in den geschlossenen Zustand gemäß Schritt c2) nur dann explizit erfolgen muss, wenn sich das Ventilelement zu diesem Zeitpunkt nicht ohnehin schon in dem jeweiligen Zielzustand befindet. Dies mag insbesondere für den praxisrelevanten Fall gelten, dass das erfindungsgemäße Verfahren während des Betriebs der Brennkraftmaschine iterativ angewandt wird.It also goes without saying in the above context that switching to the open state according to step c1) or into the closed state according to step c2) only has to take place explicitly if the valve element is not already in the respective target state at this time. This may apply in particular to the practice-relevant case that the method according to the invention is applied iteratively during operation of the internal combustion engine.

Auch das hier in gemäß dem zweiten Aspekt vorgestellte Verfahren kann in einem herkömmlichen Steuergerät zum Einsatz kommen, indem in dessen Programmspeicher das erfindungsgemäße Verfahren als von der CPU des Steuergeräts ausführbarer Programmode abgelegt wird. Auch die beiden genannten Schwellwerte, also Drehmoment-Schwellwert und Verdichterrad-Drehzahl-Schwellwert, die letztlich festlegen, bei welchen Parameter-Werten das Ventilelement geöffnet wird. Somit können sie vom Fachmann fallspezifisch an verschiedene Typen von Brennkraftmaschinen und Abgasturboladern angepasst werden. The method presented here in accordance with the second aspect can also be used in a conventional control unit in that the method according to the invention is stored in its program memory as program code executable by the CPU of the control unit. Also, the two mentioned threshold values, ie torque threshold value and compressor wheel speed threshold value, which ultimately determine at which parameter values the valve element is opened. Thus, they can be adapted by the expert case-specific to different types of internal combustion engines and exhaust gas turbochargers.

Zur Erzielung einer besonders hohen Leistungssteigerung bei gleichzeitig verbrauchsarmem Betrieb der Brennkraftmaschine wird bei einer bevorzugten Gestaltungsvariante der Verdichterrad-Drehzahl-Schwellwert nGrenz gemäß folgendem Zusammenhang berechnet:

Figure DE102013223454A1_0002
To achieve a particularly high increase in output while at the same verbrauchsarmem operation of the internal combustion engine limit n is calculated according to the following relationship in a preferred design variant of the compressor speed-threshold:
Figure DE102013223454A1_0002

Dabei ist TE die Fluidtemperatur in der Druckgas-Speichereinrichtung, pD ist der Fluiddruck in der Druckgas-Speichereinrichtung, pATL der Fluiddruck im Abgasturbolader, cp die spezifische Wärmekapazität. Ferner ist κ der Isentropenexponent des Fluids in der Druckgas-Speichereinrichtung und D der Durchmesser der Düse. Der Faktor k dient als Anpassungsfaktor, welcher während der Applikation des Abgasturboladers in einem Kraftfahrzeug festgelegt werden kann.In this case, T E is the fluid temperature in the compressed gas storage device, p D is the fluid pressure in the compressed gas storage device, p ATL is the fluid pressure in the exhaust gas turbocharger, c p is the specific heat capacity. Further, κ is the isentropic exponent of the fluid in the compressed gas storage device and D is the diameter of the nozzle. The factor k serves as an adaptation factor, which can be determined during the application of the exhaust gas turbocharger in a motor vehicle.

Die Erfindung betrifft ferner einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, der mit einem Gehäuse sowie mit einem Frischluftkanal ausgestattet ist, in welchem ein drehbar am Gehäuse gelagertes Verdichterrad angeordnet ist. Der Abgasturbolader ist ferner mit einer Druckgas-Speichereinrichtung zur Aufnahme eines Druckgases sowie mit einer Druckgasleitung versehen, welche die Druckgas-Speichereinrichtung fluidisch mit dem Frischluftkanal verbindet. In der Druckgasleitung ist ein Ventilelement vorgesehen, welches zwischen einem geöffneten Zustand, in welchem die Druckgas-Speichereinrichtung fluidisch mit dem Frischluftkanal verbunden ist, und einem geschlossenen Zustand, in welchem das Ventilelement die Druckgas-Speichereinrichtung fluidisch vom Frischluftkanal trennt, verstellbar ist. Die Verstellung dieses Ventilelements erfolgt mit Hilfe einer Steuerungseinheit, welche zur Durchführung des oben vorgestellten Verfahrens konfiguriert ist. Besagte Steuerungseinheit kann mit einer CPU und einem Speicher ausgestattet sein, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren in Form von Programmcode abgelegt ist. Die beiden genannten Schwellwerte, also Drehmoment-Schwellwert und Motor-Drehzahl-Schwellwert, über welche festgelegt ist, bei welchen Parameter-Werten das Ventilelement letztlich geöffnet wird, können ebenfalls als Variable oder Konstante im Speicher des Steuergeräts abgelegt sein, so dass sie fallspezifisch an verschiedene Typen von Brennkraftmaschinen und Abgasturboladern angepasst werden können.The invention further relates to an exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine, which is equipped with a housing and with a fresh air passage in which a rotatably mounted on the housing compressor wheel is arranged. The exhaust gas turbocharger is further provided with a compressed gas storage device for receiving a compressed gas and with a compressed gas line, which fluidly connects the compressed gas storage device with the fresh air channel. In the compressed gas line, a valve element is provided which is adjustable between an open state in which the compressed gas storage device is fluidically connected to the fresh air channel, and a closed state in which the valve element fluidly separates the compressed gas storage device from the fresh air channel. The adjustment of this valve element is carried out by means of a control unit, which is configured to carry out the above-presented method. Said control unit may be equipped with a CPU and a memory in which the inventive method is stored in the form of program code. The two mentioned threshold values, ie torque threshold value and engine speed threshold value, via which the parameter values are finally opened at which the valve element is finally opened, can likewise be stored as a variable or constant in the memory of the control unit, so that they are case-specific different types of internal combustion engines and exhaust gas turbochargers can be adjusted.

Das Steuergerät kann über einen Feldbus mit der Brennkraftmaschine, aber auch mit weiteren Feldgeräten des den Abgasturbolader/die Brennkraftmaschine verwendenden Kraftfahrzeugs vernetzt sein.The control unit can be networked via a field bus with the internal combustion engine, but also with other field devices of the motor vehicle using the exhaust gas turbocharger / internal combustion engine.

Die Erfindung betrifft schließlich eine Brennkraftmaschine mit einer Brennkammer sowie einer fluidisch mit dieser verbundenen Frischluft-Zuführungsleitung zum Zuführen von Frischluft in die Brennkammer. Die erfindungsgemäße Frischluftanlage umfasst einen vorangehend vorgestellten Abgasturbolader, wobei dessen Frischluftkanal Teil der Frischluft-Zuführungsleitung ist. Finally, the invention relates to an internal combustion engine with a combustion chamber and a fluidly connected thereto fresh air supply line for supplying fresh air into the combustion chamber. The fresh air system according to the invention comprises a previously presented exhaust gas turbocharger, wherein the fresh air duct is part of the fresh air supply line.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch, Show, in each case schematically,

1 einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader, 1 an exhaust gas turbocharger according to the invention,

2 ein Ablaufdiagramm eines ersten Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens, 2 a flow chart of a first example of the method according to the invention,

3 ein Ablaufdiagramm eines zweiten Beispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. 3 a flowchart of a second example of the method according to the invention.

1 illustriert grobschematisch einen erfindungsgemäßen Abgasturbolader 1. Dieser besitzt ein ausreichend dimensioniertes Gehäuse 2, in welchem ein Frischluftkanal 3 vorgesehen ist. Im Frischluftkanal 3 ist ein Verdichterrad 4 vorgesehen, welches über eine Welle 5 mit einem Turbinenrad (nicht gezeigt) des Abgasturboladers verbunden und über die Drehwelle 5 auch drehbar am Gehäuse 2 gelagert ist. Das Verdichterrad 4 unterteilt den Frischluftkanal 3 in einen axialen Einlassbereich 6 und einen radialen Auslassbereich 7. Letzterer kommuniziert in bekannter Weise fluidisch mit einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine (nicht gezeigt), so dass die den Frischluftkanal 3 durchströmende Frischluft vor dem Einleiten in die Brennkammer zur Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine aufgeladen wird. 1 Schematically illustrates an exhaust gas turbocharger according to the invention 1 , This has a sufficiently large housing 2 in which a fresh air duct 3 is provided. In the fresh air channel 3 is a compressor wheel 4 provided, which has a shaft 5 connected to a turbine wheel (not shown) of the exhaust gas turbocharger and via the rotary shaft 5 also rotatable on the housing 2 is stored. The compressor wheel 4 divides the fresh air duct 3 in an axial inlet area 6 and a radial outlet area 7 , The latter communicates in a known manner fluidly with a combustion chamber of an internal combustion engine (not shown), so that the fresh air duct 3 flowing fresh air is charged before being introduced into the combustion chamber to increase the performance of the internal combustion engine.

Der Abgasturbolader 1 umfasst weiterhin eine Druckgas-Speichereinrichtung 8 zur Aufnahme eines Druckgases sowie eine Druckgasleitung 9, welche die Druckgas-Speichereinrichtung 8 fluidisch mit dem Frischluftkanal 3 verbindet, und zwar im Bereich eines zwischen Gehäuse 2 und Verdichterrad 4 ausgebildeten Durchgangsspalts 10, der wiederum für eine fluidische Verbindung des Einlassbereichs 6 mit dem Auslassbereich 7 sorgt. In der Druckgasleitung 9 ist zwischen Druckgas-Speichereinrichtung 8 und Frischluftkanal 3 ein Ventilelement 11 angeordnet, welches zwischen einem geöffneten Zustand, in welchem die Druckgas-Speichereinrichtung 8 fluidisch mit dem Frischluftkanal 3 verbunden ist, und einem geschlossenen Zustand, in welchem das Ventilelement 11 die Druckgas-Speichereinrichtung 8 fluidisch vom Frischluftkanal 3 trennt, verstellbar ist. Im geöffneten Zustand des Ventilelements 11 strömt Druckgas – typischerweise aus der Umgebung in die Druckgas-Speichereinrichtung 8 eingebrachte Luft – über die Druckgasleitung 9 in den Durchgangsspalt 10 des Frischluftkanals 3, in welchen es über eine am Gehäuse 2 vorgesehene und in 1 nur schematisch angedeutete Düse 13 eingedüst wird.The turbocharger 1 further comprises a compressed gas storage device 8th for receiving a compressed gas and a compressed gas line 9 , which the compressed gas storage device 8th fluidic with the fresh air duct 3 connects, in the area of a between housing 2 and compressor wheel 4 trained passage gaps 10 in turn, for a fluidic connection of the inlet area 6 with the outlet area 7 provides. In the compressed gas line 9 is between compressed gas storage device 8th and fresh air duct 3 a valve element 11 arranged, which between an open state, in which the compressed gas storage device 8th fluidic with the fresh air duct 3 is connected, and a closed state, in which the valve element 11 the compressed gas storage device 8th fluidly from the fresh air duct 3 separates, is adjustable. In the open state of the valve element 11 pressurized gas typically flows from the environment into the compressed gas storage device 8th introduced air - via the compressed gas line 9 in the passage gap 10 of the fresh air channel 3 in which there is one on the housing 2 provided and in 1 only schematically indicated nozzle 13 is injected.

Die Verstellung des Ventilelements 11 erfolgt mit Hilfe einer Steuerungseinheit 12. Hierzu kann die Steuerungseinheit 12 mit einer CPU und einem Speicher ausgestattet sein. Dies ermöglicht der Steuerungseinheit 12 zur Steuerung des Ventilelements 11 die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, welches in Form von Programmcode im Speicher der Steuerungseinheit 12 abgelegt sein kann. The adjustment of the valve element 11 done with the help of a control unit 12 , For this purpose, the control unit 12 be equipped with a CPU and a memory. This allows the control unit 12 for controlling the valve element 11 the implementation of the method according to the invention, which in the form of program code in the memory of the control unit 12 can be stored.

Ein erstes Beispiel für das erfindungsgemäße und von der Steuerungseinheit 12 durchführbare Verfahren nun anhand des in 2 schematisch gezeigten Ablaufdiagramms erläutert. Das Verfahren wird im Betrieb des Abgasturboladers 1 Brennkraftmaschine schleifenartig, also iterativ, abgearbeitet.A first example of the invention and of the control unit 12 feasible methods now based on the in 2 schematically illustrated flowchart explained. The method is in operation of the exhaust gas turbocharger 1 Internal combustion engine loop-like, ie iteratively, processed.

In einem ersten Schritt a) des Verfahrens wird als erster Betriebsparameter eine extern vorgegebene Drehmomentanforderung Mext für die Brennkraftmaschine herangezogen; eine solche Drehmomentanforderung Mext kann etwa vom Fahrer eines die Brennkraftmaschine nutzenden Kraftfahrzeugs durch eine entsprechende Betätigung des Gaspedals erzeugt wurde. Sie wird dann über eine geeignete Steuerleitung an das die Brennkraftmaschine steuernde Steuerungsgerät 12 – in welchem auch das hier vorgestellte Verfahren zur Ausführung kommt – übermittelt. In Schritt a) des Verfahrens wird überprüft, ob die externe Drehmomentanforderung Mext einen vorbestimmten Drehmoment-Schwellwert M0 überschreitet. In a first step a) of the method, an externally predetermined torque request M ext for the internal combustion engine is used as the first operating parameter; Such a torque request M ext can be generated by the driver of a motor vehicle using the internal combustion engine by a corresponding actuation of the accelerator pedal. It is then via a suitable control line to the internal combustion engine controlling control device 12 - in which also the method presented here comes to execution - transmitted. In step a) of the method, it is checked whether the external torque request M ext exceeds a predetermined torque threshold value M 0 .

In analoger Weise findet in dem dem Schritt a) nachfolgenden Schritt b) eine entsprechende Prüfung statt, ob die Motor-Drehzahl nBKM der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Motor-Drehzahl-Schwellwert nBKM 0 unterschreitet oder nicht.In an analogous manner, in the step a) following step b) a corresponding check takes place whether the engine speed n BKM of the internal combustion engine falls below a predetermined engine speed threshold value n BKM 0 or not.

In einem dem Schritt b) nachgeschalteten, optionalen Verfahrensschritt b0) kann geprüft werden, ob ein von dem in der Druckgas-Speichereinrichtung 8 aufgenommenen Druckgas erzeugter Gasdruck p einen vorbestimmten Schwelldruck p0 überschreitet. Das Ventilelement 11 wird in Schritt c1) des erfindungsgemäßen Verfahrens nur dann in den geöffneten Zustand geschaltet, wenn zusätzlich zu den bereits in Schritt a) und b) geprüften Bedingungen kumulativ auch diese, dritte Bedingung erfüllt ist. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass das Ventilelement 11 nur geöffnet wird, wenn im Druckgas-Speicher 8 auch ein hinreichend druckbeaufschlagtes Druckgas vorhanden ist.In an optional step b0) connected downstream of step b), it is possible to check whether one of them is in the compressed gas storage device 8th recorded compressed gas generated gas pressure p exceeds a predetermined threshold pressure p 0 . The valve element 11 is switched in step c1) of the method according to the invention only in the open state, if in addition to the already tested in step a) and b) conditions cumulatively, this third condition is met. In this way, you can make sure that the valve element 11 only opened when in compressed gas storage 8th Also a sufficiently pressurized compressed gas is present.

Demgegenüber erfolgt – in alternativer Ausführung zu Schritt c1) – in Schritt c2) ein Umschalten des Ventilelements 11 in einen geschlossenen Zustand, in welchem das Ventilelement 11 die Druckgas-Speichereinrichtung 8 fluidisch vom Frischluftkanal 3 des Abgasturboladers 1 trennt, falls wenigstens eine der beiden in Schritt a) und b) genannten Bedingungen nicht erfüllt ist. Erster Fall geht immer mit einer hohen externen Drehmomentanforderung Mext einher, wobei sich die Brennkraftmaschine gleichzeitig in einem Betriebszustand relativ niedriger Motordrehzahl nBKM befinden muss, bei welcher sich die leistungssteigernde Wirkung des Abgasturboladers 1 nur in eingeschränktem Maße entfalten kann. In contrast, there is - in an alternative embodiment to step c1) - in step c2) a switching of the valve element 11 in a closed state, in which the valve element 11 the compressed gas storage device 8th fluidly from the fresh air duct 3 the exhaust gas turbocharger 1 separates if at least one of the two conditions mentioned in step a) and b) is not met. The first case is always associated with a high external torque demand M ext , wherein the internal combustion engine must be simultaneously in an operating state of relatively low engine speed n BKM , in which the performance-enhancing effect of the exhaust gas turbocharger 1 can develop only to a limited extent.

Ein Öffnen des Ventilelements 11 und ein damit verbundenes Einleiten von Druckgas in den Frischluftkanal 3 bewirkt ein zusätzliches Antriebsmoment auf das Verdichterrad 4 des Abgasturboladers 1. Dies begünstigt die Aufladung der mit dem Abgasturbolader 1 zusammenwirkenden Brennkraftmaschine, so dass deren Motordrehzahl n erhöht und somit das gewünschte Drehmoment M im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zur Verfügung gestellt werden kann. Liegt keine über besagtem Schwellwert M0 liegende externe Drehmomentanforderung Mext vor, so verbleibt das Ventilelement 11 im geschlossenen Zustand oder wird in diesen umgeschaltet. Gleiches gilt, wenn die Motor-Drehzahl nBKM oberhalb des vorgegebenen Schwellwerts nBKM 0 liegt. An opening of the valve element 11 and an associated introduction of compressed gas into the fresh air duct 3 causes an additional drive torque on the compressor wheel 4 the exhaust gas turbocharger 1 , This favors the charging of the turbocharger 1 cooperating internal combustion engine, so that their engine speed n increases and thus the desired torque M in the drive train of the motor vehicle can be made available. If there is no external torque request M ext lying above said threshold value M 0 , then the valve element remains 11 in the closed state or is switched to this. The same applies if the engine speed n BKM is above the predetermined threshold value n BKM 0 .

Es ist klar, dass ein Umschalten in den geöffneten Zustand gemäß Schritt c1) bzw. in den geschlossenen Zustand gemäß Schritt c2) nur dann erfolgen muss, wenn sich das Ventilelement 11 zu diesem Zeitpunkt nicht ohnehin schon in dem gewünschten Zielzustand befindet. Die beiden genannten Schwellwerte, also Drehmoment-Schwellwert M0 und Motor-Drehzahl-Schwellwert nBKM 0, welche letztlich festlegen, bei welchen Parameter-Werten das Ventilelement 11 geöffnet wird, lassen sich fallspezifisch an verschiedene Typen von Brennkraftmaschinen und Abgasturboladern anpassen. It is clear that switching to the open state according to step c1) or into the closed state according to step c2) only has to take place when the valve element 11 at this time not already in the desired destination state. The two mentioned threshold values, ie torque threshold value M 0 and engine speed threshold value N BKM 0 , which ultimately determine at which parameter values the valve element 11 is opened, can be adapted case-specifically to different types of internal combustion engines and exhaust gas turbochargers.

3 illustriert nun in einem Ablaufdiagramm ein zweites, ebenfalls iterativ anwendbares Beispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens. Erneut wird in einem ersten Schritt a) des Verfahrens als erster Betriebsparameter die bereits oben erläuterte, extern vorgegebene Drehmomentanforderung Mext für die Brennkraftmaschine herangezogen. Im zweien Schritt b) wird nun jedoch anstelle der Motordrehzahl n der Brennkraftmaschine eine Verdichterrad-Drehzahl nV des Verdichterrads 4 daraufhin geprüft, ob deren Wert einen vorgegebenen Verdichterrad-Drehzahl-Schwellwert nV 0 unterschreitet. Der Verdichterrad-Drehzahl-Schwellwert nV 0 kann dabei etwa gemäß folgendem Zusammenhang berechnet werden:

Figure DE102013223454A1_0003
3 now illustrates in a flowchart a second, also iteratively applicable example of the method according to the invention. Once again, in a first step a) of the method, the externally specified torque request M ext for the internal combustion engine, already explained above, is used as the first operating parameter. In the second step b), however, instead of the engine speed n of the internal combustion engine, a compressor wheel speed n V of the compressor wheel is now used 4 then checked whether their value falls below a predetermined compressor wheel speed threshold n V 0 . The compressor wheel speed threshold n V 0 can be calculated approximately according to the following relationship:
Figure DE102013223454A1_0003

Dabei ist TE die Fluidtemperatur in der Druckgas-Speichereinrichtung 8, pD ist der Fluiddruck in der Druckgas-Speichereinrichtung 8, pATL der Fluiddruck im Abgasturbolader 1, unds cp die spezifische Wärmekapazität. Ferner ist κ der Isentropenexponent des Fluids in der Druckgas-Speichereinrichtung 8, und D der Durchmesser der Düse 13. Der Faktor k dient als Anpassungsfaktor, welcher während der Applikation des Abgasturboladers in einem Kraftfahrzeug festgelegt werden kann.In this case, T E is the fluid temperature in the compressed gas storage device 8th , p D is the fluid pressure in the compressed gas storage device 8th , p ATL the fluid pressure in the turbocharger 1 , and c p is the specific heat capacity. Furthermore, κ is the isentropic exponent of the fluid in the compressed gas storage device 8th , and D is the diameter of the nozzle 13 , The factor k serves as an adaptation factor, which can be determined during the application of the exhaust gas turbocharger in a motor vehicle.

In analoger Weise zum oben diskutierten Verfahren gemäß dem ersten Aspekt erfolgt auch in Schritt c1) des zweiten Beispiels eine Umschaltung des Ventilelements 11 in dessen geöffneten Zustand, falls die in Schritt a) und b) genannten Bedingungen kumulativ erfüllt sind. Alternativ wird in Schritt c2 ein Umschalten das Ventilelement 11 in einen geschlossenen Zustand durchgeführt, in welchem dieses die Druckgas-Speichereinrichtung 8 fluidisch vom Frischluftkanal 3 trennt, falls wenigstens eine der beiden in Schritt a) und b) genannten Bedingungen nicht erfüllt ist. In a manner analogous to the method according to the first aspect discussed above, the valve element is also switched over in step c1) of the second example 11 in its open state, if the conditions mentioned in step a) and b) are met cumulatively. Alternatively, in step c2, switching is the valve element 11 performed in a closed state, in which this the compressed gas storage device 8th fluidly from the fresh air duct 3 separates if at least one of the two conditions mentioned in step a) and b) is not met.

Ersterer Fall bedeutet eine relativ hohe externe Drehmomentanforderung Mext, wobei sich die Brennkraftmaschine gleichzeitig in einem Betriebszustand mit relativ niedriger Drehzahl nV des Verdichterrad 4 befindet, bei welcher der Abgasturbolader 1 nur limitiert zur Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine verwendet werden kann. In dieser Situation bewirkt das Öffnen des Ventilelements 11 und das damit verbundene Einleiten von Druckgas in den Frischluftkanal 3 ein zusätzliches Antriebsmoment M auf das Verdichterrad 4, was die Aufladung der Brennkraftmaschine begünstigt. In der Folge kann deren Motordrehzahl nBKM erhöht und folglich das gewünschte Drehmoment M im Antriebsstrang erzielt werden. The first case means a relatively high external torque demand M ext , wherein the internal combustion engine simultaneously in a relatively low speed operating state n V of the compressor wheel 4 located at which the turbocharger 1 only limited to the performance of the internal combustion engine can be used. In this situation, the opening of the valve element 11 and the associated introduction of compressed gas into the fresh air duct 3 an additional drive torque M on the compressor wheel 4 , which favors the charging of the internal combustion engine. As a result, their engine speed n BKM can be increased and consequently the desired torque M in the drive train can be achieved.

Mit einer Erhöhung der Motordrehzahl nBKM geht jedoch eine Erhöhung der Menge an von der Brennkraftmaschine ausgestoßenem Abgas einher, wodurch wiederum das Turbinenrad des Abgasturboladers ein erhöhtes Antriebsmoment erfährt, welches über dessen Welle 5 im Sinne einer positiven Rückkopplung erneut auf das Verdichterrad 4 übertragen werden kann. Liegt hingegen keine, über besagtem Schwellwert M0 liegende Drehmomentanforderung vor, so verbleibt das Ventilelement 11 im geschlossenen Zustand oder wird in diesen umgeschaltet. Gleiches gilt, wenn die Verdichterrad-Drehzahl nV oberhalb des vorgegebenen Schwellwerts nV 0 liegt. With an increase in the engine speed n BKM , however, an increase in the amount of exhaust gas emitted by the internal combustion engine is accompanied, which in turn causes the turbine wheel of the exhaust gas turbocharger to experience an increased drive torque, which is transmitted via its shaft 5 in the sense of a positive feedback again on the compressor wheel 4 can be transferred. If, on the other hand, there is no torque request lying above said threshold value M 0 , then the valve element remains 11 in the closed state or is switched to this. The same applies if the compressor wheel speed n V is above the predetermined threshold value nV 0 .

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 4213047 A1 [0004] DE 4213047 A1 [0004]
  • DE 54055 A [0004] DE 54055 A [0004]

Claims (6)

Verfahren zum Steuern eines Ventilelements (11), mittels welchem ein Druckgasstrom von einer Druckgas-Speichereinrichtung (8) zu einem Frischluftkanal (3) eines Abgasturboladers (1), in welchem ein Verdichterrad (4) angeordnet ist, einstellbar ist, umfassend die folgenden Schritte: a) Prüfen, ob eine von einem Benutzer vorgegebene Drehmomentanforderung (Mext) für eine mit dem Abgasturbolader (1) zusammenwirkende Brennkraftmaschine einen vorbestimmten Drehmoment-Schwellwert (M0) überschreitet, b) Prüfen, ob eine Motor-Drehzahl (nBKM) der Brennkraftmaschine einen vorgegebenen Motor-Drehzahl-Schwellwert (nBKM 0) unterschreitet, c1) Umschalten des Ventilelements (11) in einen geöffneten Zustand, in welchem die Druckgas-Speichereinrichtung (8) fluidisch mit dem Frischluftkanal (3) des Abgasturboladers (1) kommuniziert, falls die in Schritt a) und b) genannten Bedingungen kumulativ erfüllt sind, c2) Umschalten des Ventilelements (11) in einen geschlossenen Zustand, in welchem das Ventilelement (11) die Druckgas-Speichereinrichtung (8) fluidisch vom Frischluftkanal (3) des Abgasturboladers (11) trennt, falls wenigstens eine der beiden in Schritt a) und b) genannten Bedingungen nicht erfüllt ist.Method for controlling a valve element ( 11 ), by means of which a compressed gas stream from a compressed gas storage device ( 8th ) to a fresh air duct ( 3 ) of an exhaust gas turbocharger ( 1 ), in which a compressor wheel ( 4 a) is adjustable, comprising the following steps: a) checking whether a user-specified torque request (M ext ) for one with the exhaust gas turbocharger ( 1 ) Cooperating internal combustion engine exceeds a predetermined torque threshold value (M 0), b) checking whether an engine speed (n BKM) of the internal combustion engine, a predetermined engine speed threshold value (n BKM 0) below, c1) switching the valve element ( 11 ) in an opened state, in which the compressed gas storage device ( 8th ) fluidly with the fresh air channel ( 3 ) of the exhaust gas turbocharger ( 1 ) communicates, if the conditions mentioned in step a) and b) are met cumulatively, c2) switching the valve element ( 11 ) in a closed state, in which the valve element ( 11 ) the compressed gas storage device ( 8th ) fluidly from the fresh air channel ( 3 ) of the exhaust gas turbocharger ( 11 ) separates, if at least one of the two conditions mentioned in step a) and b) is not met. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den folgenden dem Schritt b) nachgeschalteten zusätzlichen Verfahrensschritt b0) umfasst: b0) Prüfen, ob ein von dem in der Druckgas-Speichereinrichtung (8) aufgenommenen Druckgas erzeugter Gasdruck (p) in der Druckgas-Speichereinrichtung 8 einen vorbestimmten Schwelldruck (p0) überschreitet, wobei das Ventilelement (11) in Schritt c) nur dann in den geöffneten Zustand geschaltet wird, wenn auch diese Bedingung erfüllt ist.Method according to Claim 1, characterized in that the method comprises the following additional step b0) following step b): b0) checking whether any of the steps in the compressed gas storage device ( 8th ) received compressed gas generated gas pressure (p) in the compressed gas storage device 8th exceeds a predetermined threshold pressure (p 0 ), wherein the valve element ( 11 ) in step c) is switched to the open state only if this condition is met. Verfahren zum Steuern eines Ventilelements (11), mittels welchem ein Druckgasstrom von einer Druckgas-Speichereinrichtung (8) zu einem Frischluftkanal (3) eines Abgasturboladers (1), in welchem ein Verdichterrad (4) angeordnet ist, einstellbar ist, umfassend die folgenden Schritte: a) Prüfen, ob eine von einem Benutzer vorgegebene Drehmomentanforderung (Mext) für eine mit dem Abgasturbolader (1) zusammenwirkende Brennkraftmaschine einen vorbestimmten Drehmoment-Schwellwert (M0) überschreitet, b) Prüfen, ob eine Verdichterrad-Drehzahl (nV) des Verdichterrads (4) des Abgasturboladers (1) einen vorgegebenen Verdichterrad-Drehzahl-Schwellwert (nV 0) unterschreitet, c1) Umschalten des Ventilelements (11) in einen geöffneten Zustand, in welchem die Druckgas-Speichereinrichtung (8) fluidisch mit dem Frischluftkanal (3) des Abgasturboladers (1) kommuniziert, falls die in Schritt a) und b) genannten Bedingungen kumulativ erfüllt sind, c2) Umschalten des Ventilelements (11) in einen geschlossenen Zustand, in welchem das Ventilelement (11) die Druckgas-Speichereinrichtung (8) fluidisch vom Frischluftkanal (3) des Abgasturboladers (1) trennt, falls wenigstens eine der beiden in Schritt a) und b) genannten Bedingungen nicht erfüllt ist.Method for controlling a valve element ( 11 ), by means of which a compressed gas stream from a compressed gas storage device ( 8th ) to a fresh air duct ( 3 ) of an exhaust gas turbocharger ( 1 ), in which a compressor wheel ( 4 a) is adjustable, comprising the following steps: a) checking whether a user-specified torque request (M ext ) for one with the exhaust gas turbocharger ( 1 ) cooperating internal combustion engine exceeds a predetermined torque threshold (M 0 ), b) checking whether a compressor wheel speed (n V ) of the compressor wheel ( 4 ) of the exhaust gas turbocharger ( 1 ) falls below a predetermined compressor wheel speed threshold value (n V 0 ), c1) switching the valve element ( 11 ) in an opened state, in which the compressed gas storage device ( 8th ) fluidly with the fresh air channel ( 3 ) of the exhaust gas turbocharger ( 1 ) communicates, if the conditions mentioned in step a) and b) are met cumulatively, c2) switching the valve element ( 11 ) in a closed state, in which the valve element ( 11 ) the compressed gas storage device ( 8th ) fluidly from the fresh air channel ( 3 ) of the exhaust gas turbocharger ( 1 ) separates, if at least one of the two conditions mentioned in step a) and b) is not met. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichterrad-Drehzahl-Schwellwert (nV 0) gemäß folgendem Zusammenhang berechnet wird:
Figure DE102013223454A1_0004
A method according to claim 3, characterized in that the Verdichterrad-speed threshold value (n V 0 ) is calculated according to the following relationship:
Figure DE102013223454A1_0004
 Abgasturbolader (1) für eine Brennkraftmaschine, – mit einem Gehäuse (2), – mit einem Frischluftkanal (3), in welchem ein drehbar am Gehäuse (2) gelagertes Verdichterrad (4) angeordnet ist, – mit einer Druckgas-Speichereinrichtung (8) zur Aufnahme eines Druckgases, – mit einer Druckgasleitung (9), welche die Druckgas-Speichereinrichtung (8) fluidisch mit dem Frischluftkanal (3) verbindet, – mit einem in der Druckgasleitung (9) vorgesehenen Ventilelement (11), welches zwischen einem geöffneten Zustand, in welchem die Druckgas-Speichereinrichtung (8) fluidisch mit dem Frischluftkanal (3) verbunden ist, und einem geschlossenen Zustand, in welchem das Ventilelement (11) die Druckgas-Speichereinrichtung (8) fluidisch vom Frischluftkanal (3) trennt, verstellbar ist, – mit einer Steuerungseinheit (12), welche zum Verstellen des Ventilelements (11) zwischen dem geöffneten und dem geschlossenen Zustand und zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche konfiguriert ist. Exhaust gas turbocharger ( 1 ) for an internal combustion engine, - with a housing ( 2 ), - with a fresh air duct ( 3 ), in which a rotatable on the housing ( 2 ) mounted compressor wheel ( 4 ) is arranged, - with a compressed gas storage device ( 8th ) for receiving a compressed gas, - with a compressed gas line ( 9 ), which the compressed gas storage device ( 8th ) fluidly with the fresh air channel ( 3 ), - with one in the compressed gas line ( 9 ) provided valve element ( 11 ), which between an open state, in which the compressed gas storage device ( 8th ) fluidly with the fresh air channel ( 3 ) and a closed state, in which the valve element ( 11 ) the compressed gas storage device ( 8th ) fluidly from the fresh air channel ( 3 ), is adjustable, - with a control unit ( 12 ), which for adjusting the valve element ( 11 ) is configured between the open and closed states and for performing the method of any one of the preceding claims. Brennkraftmaschine, – mit einer Brennkammer sowie einer fluidisch mit dieser verbundenen Frischluft-Zuführungsleitung zum Zuführen von Frischluft in die Brennkammer, – mit einem Abgasturbolader (1) nach Anspruch 5, wobei dessen Frischluftkanal (3) Teil der Frischluft-Zuführungsleitung ist. Internal combustion engine, - with a combustion chamber and a fluidly connected thereto fresh air supply line for supplying fresh air into the combustion chamber, - with an exhaust gas turbocharger ( 1 ) according to claim 5, wherein the fresh air channel ( 3 ) Is part of the fresh air supply line.
DE102013223454.6A 2013-11-18 2013-11-18 Method for controlling a valve element Withdrawn DE102013223454A1 (en)

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