DE19711307C2 - Elektronischer Regler für ein Turbolader-Wastegate - Google Patents
Elektronischer Regler für ein Turbolader-WastegateInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Systeme
zum Regeln eines Verbrennungsmotors mit einem Turbolader und
insbesondere auf Systeme zum Regeln des Ladedrucks.
Verbrennungsmotoren mit Turbolader sind in der Kraftfahrzeug-
und Schwerlastwagenindustrie alltäglich. Typische Turbolader
nutzen Abgasenergie, um Ansaugluft in den Verbrennungsmotor
aufzuladen. Eine solche Vorverdichtung bzw. Aufladung hat den
zweifachen Effekt, daß die Ladekapazität für Ansaugluft und die
Kraftstoffeinspritzmenge erhöht werden, was beides eine erhöhte
Motorleistung zur Folge hat.
Ein mit Abgasturboladern verbundenes übliches Problem ist, daß
das Turboladesystem sowie der Verbrennungsmotor beschädigt wer
den können, falls man den Ladedruck zu groß werden läßt. Viele
Turboladesysteme enthalten deshalb eine Abgas-Bypassleitung,
die den Abgaseinlaß des Turboladers mit, dem Abgasauslaß verbin
det. Ein sogenanntes Wastegate-Ventil ist typischerweise in der
Abgas-Bypassleitung angeordnet und wird entsprechend dem durch
den Verdichter des Turboladers gelieferten Ladedruck reguliert.
In Fig. 1 ist nun ein Beispiel eines bekannten Turboladesystems
10 eines Verbrennungsmotors dargestellt, das eine Abgas-Bypass
leitung und einen zugeordneten Wastegate-Mechanismus enthält.
Der Turbolader 12 wird durch den Strom von Abgasen mechanisch
betätigt. Abgase treten durch den Abgaseinlaß 14 des Turbola
ders ein und treffen auf das Turbinenrad 16, so daß sich dieses
dreht. Die Abgase verlassen den Turbolader 12 durch den Abgas
auslaß 18 des Turboladers. Die durch das durch das Turbinenrad
16 strömende Abgas erzeugten Drehkräfte werden über eine Turbi
nenantriebswelle 20 auf das Verdichterrad 22 des Turboladers
übertragen. Das Verdichterrad 22 des Turboladers verdichtet die
vom Frischlufteinlaß 24 kommende Luft und gibt die verdichtete
Luft an den Auslaß 26 für Ansaugluft ab.
Die verdichtete Luft im Auslaß 26 wird mit von einer (nicht
dargestellten) Kraftstoffquelle geliefertem Kraftstoff ge
mischt, und das Gemisch gelangt durch eine Leitung in eine
Brennkammer 28, die durch einen Kolben 30 und einen Zylinder 35
definiert ist. Das Luft-Kraftstoffgemisch wird über eine Ein
laßöffnung 32 an die Brennkammer 28 abgegeben. Das Luft-
Kraftstoffgemisch wird dann in bekannter Weise durch den Kolben
30 verdichtet und anschließend gezündet.
Nach dem Verbrennungszyklus werden die Abgase durch eine Abgas
öffnung 34 ausgestoßen und gelangen in den Auspuffkrümmer bzw.
in die Abgasleitung 36. Die Abgasleitung 36 ist mit dem Abga
seinlaß 14 des Turboladers so verbunden, daß Abgase über das
Turbinenrad 16 des Turboladers strömen können. Eine Abgas-
Bypassleitung 38 verbindet den Abgaseinlaß 14 des Turboladers
mit dem Abgasauslaß 18 des Turboladers. Die Abgas-Bypassleitung
38 dient dazu, zumindest einen Teil des Motorabgases um den
Turbolader 12 herum zu leiten, wodurch die Antriebskraft auf
den Turbolader 12 verringert und der Luftdruck im Auslaß 26 für
Ansaugluft entsprechend begrenzt wird.
Ein Abgas-Bypassventil 40, das üblicherweise als Wastegate-
Ventil bezeichnet wird, befindet sich innerhalb der Abgas-
Bypassleitung 38. Das Wastegate-Ventil 40 wird durch ein Waste
gate-Ventil-Stellglied 42 entsprechend dem Luftdruck im Auslaß
26 für Ansaugluft geregelt, der üblicherweise als Ladedruck be
zeichnet wird. Der Auslaß 26 für Ansaugluft weist insbesondere
eine Öffnung 54 auf, die über eine Leitung 56 mit einer Ein
gangsöffnung 52 des Wastegate-Ventil-Stellglieds 42 verbunden
ist. Das Wastegate-Ventil-Stellglied 42 enthält einen Kolben
44, der an einem Ende mit dem Wastegate-Ventil 40 und an einem
gegenüberliegenden Ende mit einem auf Druck ansprechenden Glied
46 verbunden ist. Das auf Druck ansprechende Glied 46 ist typi
scherweise eine biegsame Membran. Zwischen dem biegsamen Glied
46 und dem Gehäuse des Wastegate-Ventil-Stellglieds 42 ist eine
Feder 48 angeordnet und auf Druck beansprucht, um so den Kolben
44 vom Wastegate-Ventil 40 weg vorzuspannen. Wenn der Turbola
der 12 nicht in Betrieb ist, spannt die Feder 48 den Kolben vom
Wastegate-Ventil 40 ausreichend weg, um zu veranlassen, daß das
Wastegate-Ventil 40 schließt und dadurch ein Luftstrom durch
die Abgas-Bypassleitung 38 unterbunden wird.
Die Eingangsöffnung 52 des Wastegate-Ventil-Stellglieds 42
steht mit einer durch das Gehäuse des Wastegate-Ventil-
Stellglieds 42 und das biegsame Glied 46 definierten Kammer 50
in Fluidverbindung. Der die Feder 48 enthaltende Teil des
Wastegate-Ventil-Stellglieds 42 wird üblicherweise in die Atmo
sphäre entlüftet, so daß jegliche Druckzunahme innerhalb der
Kammer 50, die einer Zunahme des Ladedrucks im Auslaß 26 für
Ansaugluft entspricht, das druckempfindliche Glied 46 zur Feder
48 hin zwingt. Da der Druck innerhalb der Kammer 50 genügend
zunimmt, um die Vorspannkraft der Feder 48 zu überwinden, be
wegt sich der Kolben 44 auf das Wastegate-Ventil 40 zu, wodurch
das Wastegate-Ventil 40 etwas geöffnet wird und gestattet, daß
ein Teil des Abgases von der Abgasleitung 36 vom Abgaseinlaß 14
umgeleitet wird und direkt über die Abgas-Bypassleitung 38 zum
Abgasauslaß 18 strömt. Falls das Verdichterrad 22 des Turbola
ders den Ladedruck innerhalb des Auslasses 26 für Ansaugluft
weiter ansteigen läßt, veranlaßt ein entsprechend erhöhter
Luftdruck innerhalb der Kammer 50 des Wastegate-Ventil-
Stellglieds 42 den Kolben 44, das Wastegate-Ventil 40 weiter zu
öffnen, wodurch die in den Abgasauslaß 18 strömende Abgasmenge
erhöht wird, die den Turbolader 12 umgeht. Weil Abgas in die
Abgas-Bypassleitung 38 geleitet wird, wird die Antriebskraft
auf den Turbinenventilator 16 entsprechend verringert, was ei
nen entsprechenden Ladedruckabfall im Auslaß 26 für Ansaugluft
und somit einen Druckabfall in der Kammer 50 des Wastegate-
Ventil-Stellglieds 42 bewirkt. Der Druckabfall in der Kammer 50
gestattet, daß die Vorspannkraft der Feder 48 den Kolben 44 vom
Wastegate-Ventil 40 weg bewegt, wodurch das Ventil 40 veranlaßt
wird, einen Abgasstrom durch die Abgas-Bypassleitung 38 zuneh
mend zu beschränken bzw. zu drosseln. Auf diese Weise wird die
Stellung des Wastegate-Ventils 40 reguliert, um den durch das
Verdichterrad 22 des Turboladers gelieferten Ladeldruck im Aus
laß 26 für Ansaugluft zu regeln.
Obwohl sich der in Fig. 1 dargestellte und beschriebene Wa
stegate-Mechanismus nach dem Stand der Technik als wirksam
erwiesen hat, um den durch das Verdichterrad 22 des Turboladers
dem Auslaß 26 für Ansaugluft zugeführten Ladedruck zu regulie
ren, haben Konstrukteure solcher Systeme versucht, die Funktion
des Wastegate-Ventils 40 besser zu steuern bzw. zu regeln.
Aus der US 4 483 146 ist ein Druckregelmechanismus bekannt, der
den an das Wastegate-Ventil-Stellglied gelieferten Ladedruck
entsprechend einem Zylinderdruck ändern kann, um dadurch unab
hängig von Änderungen des Atmosphärendrucks aufgrund von
Höhenänderungen eine konstante Turboladerleistung sicherzustel
len. Das System gemäß der US 4 483 146 verhindert insbesondere,
daß der Ladedruck das Wastegate-Ventil-Stellglied erreicht, bis
der Zylinderdruck über einen vorbestimmten Pegel ansteigt.
Danach öffnet und schließt eine Regelschaltung ein Ladedruck
ventil gemäß einem vorbestimmten Arbeitszyklus, der durch eine
Nachschlag-tabelle bereitgestellt wird, was dann bewirkt, daß
das Wastegate-Ventil beim gleichen Arbeitszyklus durch das
Wastegate-Ventil-Stellglied intermittierend geöffnet und ge
schlossen wird.
Obwohl der aus der US 4 483 146 bekannte Druckregelmechanismus
ein mit nicht konstantem Turboladerbetrieb bei verschiedenen
Atmosphärendrücken verbundenes Problem zu lösen scheint, hat
der Druckregelmechanismus zum Ändern des Luftdrucks am Wastega
te-Ventil-Stellglied mehrere Nachteile. Erstens sperrt das
Druckregelsolenoid in seinem nicht erregten Zustand den Lade
luftstrom zum Wastegate-Ventil-Stellglied. Somit scheint die
Vorrichtung von Morikawa keinen Abgas-Bypassstrom in dem Fall
zu liefern, daß der elektronische Druckregelmechanismus ver
sagt. Wie vorher diskutiert wurde, könnte solch ein Zustand
einen zu hohen Aufladedruck zur Folge haben und zu einer Beschä
digung des Turboladers und/oder Motors führen. Zweitens erfor
dert der aus der US 4 483 146 bekannte Druckregelmechanismus,
daß das elektronisch geregelte Druckventil sowie das Wastegate-
Ventil-Stellglied und das Wastegate-Ventil selbst schnell und
ständig ein- und ausgeschaltet werden. Eine solche ständige
Betätigung kann eine vorzeitige mechanische Ermüdung und ein
Versagen von Komponenten zur Folge haben, was daher häufige
Wartungsarbeiten und ein an sich unzuverlässiges System zur
Folge hat. Demzufolge wird ein einfacher und zuverlässiger
Druckregelmechanismus benötigt, um eine verbesserte Kontrolle
über die Funktion des Wastegate-Ventils zu liefern, das einen
Abgas-Bypassbetrieb als Standardbetrieb gestattet, wie er oben
im Zusammenhang mit Fig. 1 diskutiert wurde.
Aus der US 5 090 202 ist ein Ansaugsystem für einen Verbren
nungsmotor mit Turbolader bekannt. Das Ansaugsystem umfaßt
dabei Regelelemente zur Regelung des Ansaugluftstromes des
Verbrennungsmotors.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung und
ein Verfahren zum Regeln des Turboladedrucks anzugeben, welche
eine zuverlässige und einfach Regelung des Turboladedruckes
gestatten.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung zum
Regeln des Turboladedrucks nach Anspruch 1 und ein Verfahren
zum Regeln des Wastegate-Luftdrucks nach Anspruch 19 gelöst.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor mit
einem Turboladersystem mit einem Abgaseinlaß, einem Abgasauslaß
und einem Auslaß für Ansaugluft, der einen aufgeladenen Ansaug
luftstrom an den Verbrennungsmotor liefert. Zwischen den Abgas
einlaß und den Abgasauslaß des Turboladers ist eine Abgas-
Bypassleitung gekoppelt, die einen Abgasluftstrom vom Abgasein
laß zum Abgasauslaß umleiten kann, wie im Stand der Technik
beschrieben wurde. Zu diesem Zweck ist ein Stromregelglied in
der Abgas-Bypassleitung angeordnet und durch ein Stromregel
stellglied steuerbar, das auf den Ladedruck im Auslaß für
Ansaugluft anspricht, um einen Luftstrom dort hindurch zu
regulieren.
Die Vorrichtung umfaßt weiterhin eine Einrichtung zur Bereit
stellung eines ersten Stromregelsignales, welches einen von
zwei diskreten Pegeln aufweist, sowie eine diskret geregelte
Luftdruckregeleinrichtung. Die Luftdruckregeleinrichtung ist
zwischen dem Verdichterauslaß und dem Stromregelstellglied
angeordnet und weist einen zweistufigen Luftstromschalter auf,
der auf die zwei Pegel des ersten Stromregelsignales anspricht,
um einen Luftstrom dort hindurch zu gestatten bzw. zu unterbin
den. Die Luftdruckregeleinrichtung "empfängt" also den Lade
druck und liefert einen beliebigen von mehreren gewünschten
Luftdruckpegeln an das Stromregelstellglied, um dadurch eine
verbesserte Kontrolle über das in der Abgas-Bypassleitung
angeordnete Stromregelglied zu erreichen.
In einer Ausführungsform enthält die Luftdruckregeleinrichtung
eine mit dem Auslaß für Ansaugluft des Turboladers verbundene
Einlaßöffnung für Ladeluft, eine mit dem Stromregelstellglied
verbundene Luftdruckauslaßöffnung und eine Entlüftungsöffnung
in die Atmosphäre. Die Luftdruckauslaßöffnung steht vorzugswei
se mit sowohl der Einlaßöffnung für Ladeluft als auch der
Entlüftungsöffnung in ständiger Strömungsverbindung. Zwischen
die Einlaßöffnung für Ladeluft und die Luftdruckauslaßöffnung
ist ein erster Luftstromregelschalter angeordnet und spricht
auf ein erstes Regelsignal an, um dazwischen einen zusätzlichen
Luftstromweg zu schaffen. Ein zweiter Luftstromschalter ist
gleichfalls zwischen der Luftdruckauslaßöffnung und der Entlüf
tungsöffnung angeordnet und spricht auf ein zweites Regelsignal
an, um dazwischen einen zusätzlichen Luftstromweg zu schaffen.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist folglich die Luft
druckregeleinrichtung steuerbar, um einen von vier möglichen
diskreten Luftdruckpegeln an das Stromregelstellglied bereitzu
stellen.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung
spricht ein Fahrzeug-Steuercomputer auf mehrere, Fahrzeugbe
triebsparametern entsprechende Eingabedatensignale an, um die
ersten und zweiten Regelsignale an die Luftdruckregeleinrich
tung zu liefern. Die Eingabedatensignale gestatten dem Fahr
zeug-Steuercomputer, die Abgasansaugtemperatur des Turboladers
und die Turboladergeschwindigkeit entweder zu ermitteln oder zu
schätzen. Der Fahrzeug-Steuercomputer liefert wiederum demgemäß
die ersten und zweiten Regelsignale.
Gemäß noch einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfin
dung sind die Luftdruckregeleinrichtung und das Stromregel
stellglied durch ein elektronisch regelbares Stromregelstell
glied ersetzt. In einer Ausführungsform ist das elektronisch
regelbare Stromregelstellglied in den meisten Punkten dem im
Abschnitt über den Stand der Technik beschriebenen Stromregel
stellglied identisch mit dem Zusatz einer elektrisch steuerba
ren Spule, die um eine Verlängerung des Kolbens angeordnet ist,
der aus einem magnetischen Material gebildet ist. Die Spule
weist vorzugsweise ein Paar Regelsignaleingänge auf, um dort
ein differentielles Regelsignal zu empfangen. Als Antwort auf
das differentielle Regelsignal wird der Kolben in Abhängigkeit
von der Polarität des Regelsignals entweder weiter ausgefahren
oder zurückgezogen. Das elektrisch regelbare Stromregelstell
glied ist folglich elektrisch so regelbar, daß eine "wirksame"
Druckregeleinstellung geliefert wird, welche die tatsächliche
Druckregeleinstellung infolge des Ladedrucks +/- die Stellung
des Kolbens aufgrund der magnetischen Wechselwirkung zwischen
der Spule und dem Kolben ist.
Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung
anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Motors mit einem
Turbolader und einer entsprechenden Abgas-
Bypasstromanordnung nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Motors mit einem
Turbolader und eine Ausführungsform eines entsprechen
den Regelsystems für einen Bypass-Abgasstrom;
Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform einer
Luftstromsteuereinrichtung zur Verwendung beim Regeln
des Luftdrucks, die für das Wastegate-Stellglied im Re
gelsystem von Fig. 2 vorgesehen ist;
Fig. 4 ein schematisches Luftstromdiagramm der Luftstromsteu
ereinrichtung von Fig. 3;
Fig. 5 eine Darstellung des Drucks, der durch die Luftstrom
steuereinrichtung von Fig. 3 an das Wastegate-
Stellglied geliefert wird, gegen den dorthin geliefer
ten Ladedruck des Turboladers für vier gesonderte Be
triebsmodi, wie sie im Regelsystem von Fig. 2 verwendet
werden;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Motors mit einem
Turbolader und eine anderen Ausführungsform eines ent
sprechenden Regelsystems für einen Bypass-Abgasstrom;
Fig. 7 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform eines
Wastegate-Stellglieds zur Verwendung beim Regeln des
Wastegate-Ventils im Regelsystem von Fig. 6; und
Fig. 8 eine Darstellung eines effektiven Drucks, der an das
Wastegate-Stellglied von Fig. 7 geliefert wird, gegen
eine dort angelegte Spulensteuerspannung ist, wie sie
in dem Regelsystem von Fig. 6 verwendet wird.
In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform eines Turbolade
systems 100 für einen Verbrennungsmotor gemäß einem Gesichts
punkt der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das System 100
ist in vielerlei Hinsicht dem in Fig. 1 veranschaulichten und
im Abschnitt über den Stand der Technik beschriebenen Turbola
desystem 10 identisch. Daher werden gleiche Zahlen verwendet,
um gleiche Komponenten zu identifizieren. Zusätzlich zu den be
züglich Fig. 1 dargestellten und beschriebenen Komponenten ent
hält das System 100 ferner eine zwischen dem Auslaß 26 für
Ansaugluft und dem Wastegate-Ventil-Stellglied 42 angeordnete
Luftdruckregeleinrichtung 102. Die Luftdruckregeleinrichtung
102 hat eine mit einer Öffnung 54 über eine Leitung 106 verbun
dene Einlaßöffnung 104, um dadurch dazwischen eine Strömungs
verbindung einzurichten, und eine mit der Eingangsöffnung 52
des Wastegate-Stellglieds 42 über eine Leitung 110 verbundene
Auslaßöffnung 108, um dadurch dazwischen eine Strömungsverbin
dung einzurichten. Die Luftdruckregeleinrichtung 102 enthält
ferner eine freie Entlüftungsöffnung 112, die mit der die Ein
richtung 102 umgebenden Atmosphäre in Strömungsverbindung
steht, deren Zweck im folgenden ausführlicher beschrieben wird.
Das System 100 enthält ferner einen elektronischen Motorcompu
ter 114 (EEC), der vorzugsweise eine auf einem Mikroprozessor
basierende Einheit mit (nicht dargestellten) ROM, RAM, einer
analogen I/O und digitalen I/O ist. Der EEC 114 wird in der
Kraftfahrzeugindustrie gewöhnlich als Motorsteuermodul (ECM),
Fahrzeug-Steuercomputer (VCC) oder dergleichen bezeichnet, und
er steuert typischerweise mehrere Motor- und Fahrzeugbetriebs
parameter. Der EEC 114 hat mehrere Eingänge 116, welche mit
verschiedenen (nicht dargestellten) Überwachungseinrichtungen
und Sensoren für den Betriebszustand des Fahrzeugs gekoppelt
sind. Der EEC 114 empfängt über die Eingänge 116 wichtige Be
triebszustandsdaten des Fahrzeugs und Motors. Solche Daten
schließen erfindungsgemäß vorzugsweise entweder Daten ein, die
sich auf die Drehzahl des Turboladers 12 und die Temperatur von
in den Einlaß 14 eintretendem Abgas beziehen, oder Daten, aus
denen die Turboladerdrehzahl und die Temperatur des Einlasses
14 berechnet oder abgeleitet werden können.
Der EEC 114 enthält ferner mehrere elektrische Signalausgänge
118 1, 118 2, . . ., 118 n, die mit entsprechenden elektrischen Si
gnaleingängen 120 1, 120 2, . . ., 120 n der Luftdruckregeleinrich
tung 102 verbunden sind. Wie im folgenden ausführlicher
diskutiert wird, liefert der EEC 114 elektrische Signale an den
Ausgängen 118 1-118 n gemäß Fahrzeugbetriebszuständen, um den
Luftdruck zu regeln, der durch die Luftdruckregeleinrichtung
102 an das Wastegate-Stellglied 42 geliefert wird.
In Fig. 3 ist nun eine bevorzugte Ausführungsform der Luft
druckregeleinrichtung 102 dargestellt. Die Einrichtung 102 um
faßt einen Körper 130, der mehrere Luftdurchgänge durch sie
hindurch und ein Paar elektrisch gesteuerte Luftstromschalter
132 und 134 enthält, die diesen zugeordnete elektrische Signal
eingänge 120 1 bzw. 120 2 aufweisen. Die Einlaßöffnung 104 steht
mit einer ersten Kammer 136 in Strömungsverbindung, und die
Auslaßöffnung 108 steht mit einer zweiten Kammer 140 in Strö
mungsverbindung. Die erste Kammer 136 ist mit der zweiten Kam
mer 140 durch einen Luftstromweg mit einem darin angeordneten
bekannten Luftstrom-Drosselglied 138 verbunden. Die Einlaßöff
nung 104 steht folglich mit der Auslaßöffnung 108 in ständiger
Strömungsverbindung.
Die zweite Kammer 140 ist durch einen zweiten Stromweg mit ei
nem darin angeordneten, anderen bekannten Luftstrom-
Drosselglied 142 mit einer Entlüftungsöffnung 112 verbunden.
Die Entlüftungsöffnung 112 steht daher ebenfalls mit der Aus
laßöffnung 108 in ständiger Strömungsverbindung. Folglich er
kennt man daß die Auslaßöffnung 108 ungeachtet der Wirkung
irgendeines der Luftstromschalter 132 und 134 mit der Einlaß
öffnung 104 und der Entlüftungsöffnung 112 in ständiger Strö
mungsverbindung steht.
Eine dritte Kammer 148 ist mit der zweiten Kammer 140 durch ei
nen dritten Stromweg mit noch einem anderen, darin angeordneten
bekannten Luftstrom-Drosselglied 150 verbunden. Die dritte Kam
mer 148 ist von der ersten Kammer 136 durch einen Luftstrom
schalter 132 steuerbar getrennt. Der Schalter 132 enthält ein
Dichtungsglied 144, das an einer Oberfläche 146 des Körpers 130
eine luftdichte Dichtung bildet, um dadurch die dritte Kammer
148 von der ersten Kammer 136 zu trennen. vorzugsweise trennt
der Schalter 132 in seinem nicht erregten Zustand, oder
"Standard"-Zustand ("default"-Zustand), über das Dichtungsglied
144 die dritte Kammer 148 von der ersten Kammer 136. Erfin
dungsgemäß kann der Schalter 132 allerdings auch in seinem er
regten Zustand die dritte Kammer 148 von der ersten Kammer 136
trennen. In seinem anderen Zustand, vorzugsweise seinem erreg
ten Zustand, zieht der Schalter 132 das Dichtungsglied 144 von
der Oberfläche 146 zurück, um dadurch eine Strömungsverbindung
zwischen der ersten Kammer 136 und der dritten Kammer 148 her
zustellen. Der Schalter 132 spricht vorzugsweise auf ein Signal
mit hohem Pegel am elektrischen Eingang 120 1 an, um den Schal
ter 132 zu erregen, und auf ein Signal mit niedrigem Pegel am
elektrischen Eingang 120 1, um den Schalter 132 zu entregen, al
lerdings kann dies auch umgekehrt sein.
Eine vierte Kammer 156 ist mit der Entlüftungsöffnung 112 durch
einen vierten Stromweg mit noch einem anderen, darin angeordne
ten bekannten Luftstrom-Drosselglied 158 verbunden. Die vierte
Kammer 156 ist von der zweiten Kammer 140 durch einen Luft
stromschalter 134 steuerbar getrennt. Der Schalter 134 enthält
ein Dichtungsglied 152, das an einer Oberfläche 154 des Körpers
130 eine luftdichte Dichtung bildet, um dadurch die vierte Kam
mer 156 von der zweiten Kammer 140 zu trennen. Wie beim Schal
ter 132 trennt der Schalter 134 vorzugsweise in seinem nicht
erregten Zustand oder "Standard"-Zustand über das Dichtungs
glied 152 die vierte Kammer 156 von der zweiten Kammer 140, al
lerdings kann der Schalter 134 auch in seinem erregten Zustand
die vierte Kammer 156 von der zweiten Kammer 140 trennen. In
seinem anderen Zustand, vorzugsweise seinem erregten Zustand,
zieht der Schalter 134 das Dichtungsglied 152 von der Oberflä
che 154 zurück, um dadurch zwischen der zweiten Kammer 140 und
der vierten Kammer 156 eine Strömungsverbindung herzustellen.
Wie beim Schalter 132 spricht ferner der Schalter 154 vorzugs
weise auf ein Signal mit hohem Pegel am elektrischen Eingang
120 2 an, um den Schalter 134 zu erregen, und auf ein Signal mit
niedrigem Pegel am elektrischen Eingang 120 2, um den Schalter
134 zu entregen, jedoch kann dies auch umgekehrt gelöst sein.
Die Schalter 132 und 134 sind vorzugsweise elektrische so
lenoidgesteuerte Ventile des Typs, die typischerweise in der
Kraftfahrzeugindustrie als Kraftstoffabsperrventile verwendet
werden, sie können aber beliebige bekannte Luftstromregelschal
ter sein.
Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 werden nun verschiedene
Betriebsmodi der Luftstromsteuereinrichtung 102 ausführlich be
schrieben. Im ersten Betriebsmodus sind die Schalter 132 und
134 entregt, so daß die erste Kammer 136 von der dritten Kammer
148 und die zweite Kammer 140 von der vierten Kammer 156 ge
trennt sind und in die Einlaßöffnung 104 strömende Ladeluft
durch das Stromdrosselglied 138 zur zweiten Kammer 140 geleitet
wird, um dort einen ersten Luftdruck zu definieren. Ein Teil
des ersten Luftdrucks innerhalb der Kammer 140 wird durch das
Luftstrom-Drosselglied 142 zur Entlüftungsöffnung 112 geleitet,
die mit der die Einrichtung 102 umgebenden Atmosphäre in Strö
mungsverbindung steht, um dadurch einen resultierenden Wastega
te-Luftdruck innerhalb der zweiten Kammer 140 zu definieren,
der an der Auslaßöffnung 108 bereitgestellt wird. In diesem er
sten "Standard"-Betriebsmodus ist somit der Wastegate-Luftdruck
innerhalb der zweiten Kammer 140 als der Teil des Ladedrucks,
der durch das Stromdrosselglied 138 über die Einlaßöffnung 104
geliefert wird, minus der Teil des ersten Luftdrucks definiert,
der über das Stromdrosselglied 142 zur Entlüftungsöffnung 112
geleitet und in die Atmosphäre entlüftet wird.
In einem zweiten Betriebsmodus der Luftstromsteuereinrichtung
102 ist der Schalter 132 entregt und der Schalter 134 erregt,
so daß die zweite Kammer 140 mit der vierten Kammer 156 in
Strömungsverbindung steht und die erste Kammer 136 von der
dritten Kammer 148 getrennt ist. Im Vergleich zum ersten Be
triebsmodus wird folglich ein zusätzlicher Betrag des ersten
Luftdrucks innerhalb der zweiten Kammer 140 durch das Luft
strom-Drosselglied 158 zur Entlüftungsöffnung 112 geleitet, so
daß der resultierende Wastegate-Luftdruck innerhalb der zweiten
Kammer 140 als der Teil des durch das Stromdrosselglied 138
über die Einlaßöffnung 104 gelieferten Ladedrucks minus die
Summe der Teile des ersten Luftdrucks ist, die über die Strom
drosselglieder 142 und 158 in die Atmosphäre entlüftet werden.
Im zweiten Betriebsmodus ist somit der an der Auslaßöffnung 108
bereitgestellte Wastegate-Luftdruck entsprechend geringer als
im ersten Betriebsmodus.
In einem dritten Betriebsmodus der Luftstromsteuereinrichtung
102 sind beide Schalter 132 und 134 erregt, so daß die erste
Kammer 136 und die dritte Kammer 148 bzw. die zweite Kammer 140
und die vierte Kammer 156 in Strömungsverbindung stehen. Im
Vergleich zu den ersten und zweiten Betriebsmodi wird folglich
ein zusätzlicher Teil des Ladedrucks von der Einlaßöffnung 104
über das Stromdrosselglied 150 an die zweite Kammer 140 gelie
fert, so daß der resultierende erste Luftdruck darin entspre
chend erhöht ist. Der in der zweiten Kammer 140 herrschende und
am Auslaß 108 bereitgestellte Wastegate-Luftdruck ist somit als
die Summe der Teile des Ladedrucks definiert, die durch die
Stromdrosselglieder 138 und 150 über die Einlaßöffnung 104 ge
liefert werden, minus die Summe der Teile des ersten Luft
drucks, die über die Stromdrosselglieder 142 und 158 in die
Atmosphäre entlüftet werden. Im dritten Betriebsmodus ist der
an der Auslaßöffnung 108 bereitgestellte Wastegate-Luftdruck
vorzugsweise höher als in jedem der ersten und zweiten Be
triebsmodi.
In einem vierten Betriebsmodus der Luftstromsteuereinrichtung
102 ist der Schalter 132 erregt und der Schalter 134 entregt,
so daß die erste Kammer 136 und die dritte Kammer 148 in Strö
mungsverbindung stehen, während die zweite Kammer 140 von der
vierten Kammer 156 getrennt ist. Im Vergleich zum dritten Be
triebsmodus wird ein geringerer Teil des ersten Luftdrucks von
der zweiten Kammer 140 entlüftet, so daß der resultierende
Wastegate-Luftdruck in der zweiten Kammer 140 als die Summe der
Teile des Ladedrucks definiert ist, die durch die Stromdrossel
glieder 138 und 150 über die Einlaßöffnung 104 geliefert wer
den, minus der Teil des ersten Luftdrucks, der über das
Stromdrosselglied 142 zur Entlüftungsöffnung 112 geleitet wird.
Im vierten Betriebsmodus ist folglich der an der Auslaßöffnung
108 bereitgestellte Wastegate-Luftdruck höher als in jedem der
vorher beschriebenen drei Betriebsmodi.
In Fig. 5 ist nun eine Darstellung des Wastegate-Luftdrucks ge
gen den Ladedruck (oder aber der Luftdruck an der Auslaßöffnung
108 gegen den Luftdruck an der Einlaßöffnung 104 der Einrich
tung 102) dargestellt, welche die vier beschriebenen Betriebs
modi der Luftdruckregeleinrichtung 102 im Regelsystem 100 von
Fig. 2 veranschaulicht. Im ersten oder "Standard"-Betriebsmodus
nimmt der Wastegate-Luftdruck 170 von einem niedrigen Druck von
etwa 10,1 cm-Hg (4 In-Hg) bei einem Ladedruck von 25,4 cm-Hg
(10 In-Hg) annähernd linear auf einen hohen Druck von etwa
106,7 cm-Hg (42 In-HG) bei einem Ladedruck von 152,4 cm-Hg (60
In-Hg) zu. Im zweiten Betriebsmodus nimmt der Wastegate-
Luftdruck 172 von einem niedrigen Druck von etwa 5,1 cm-Hg
(2 In-Hg) bei einen Ladedruck von 25,4 cm-Hg (10 In-HG) annähernd
linear auf einen hohen Druck von etwa 53,3 cm-Hg (21 In-HG) bei
einem Ladedruck von 152,4 cm-Hg (60 In-HG) zu. Im dritten Be
triebsmodus nimmt der Wastegate-Ladedruck 174 von einem niedri
gen Druck von ungefähr 17,8 cm-Hg (7 In-HG) bei einem Ladedruck
von 25,4 cm-Hg (10 In-HG) annähernd linear auf einen hohen
Druck von ungefähr 132,1 cm-Hg (52 In-HG) bei einem Ladedruck
von 152,4 cm-Hg (60 In-HG) zu. Im vierten Betriebsmodus nimmt
schließlich der Wastegate-Luftdruck 176 von einem niedrigen
Druck von etwa 20,3 cm-Hg (8 In-HG) bei einem Ladedruck von
25,4 cm-Hg (10 In-HG) annähernd linear auf einen hohen Druck
von etwa 140,3 cm-Hg (58 In-HG) bei einem Ladedruck von 152,4 cm-Hg
(60 In-HG) zu.
Man erkennt nun, daß die Luftdruckregeleinrichtung 102 der vor
liegenden Erfindung vier diskrete Einstellungen des Wastegate-
Luftdrucks für jeden gegebenen Ladedruck bereitstellt. Der
Fachmann erkennt, daß die Luftdruckregeleinrichtung 102 mit ei
ner beliebigen Anzahl Kammern und entsprechenden Luftstrom
schaltern ausgestattet werden kann, so daß jede gewünschte
Anzahl diskreter Einstellungen des Wastegate-Luftdrucks mit je
der gewünschten Steigung erreicht werden kann, ohne von den
Lehren der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es versteht sich
außerdem, daß die "Standard"-Einstellung des Wastegate-
Luftdrucks vorzugsweise irgendwo zwischen den niedrigen und ho
hen Druckeinstellungen der Einrichtung 102 eingestellt wird.
Erfindungsgemäß kann die Standardeinstellung jede beliebige der
verfügbaren Druckeinstellungen der Einrichtung 102 sein.
In Fig. 6 ist nun eine andere Ausführungsform eines Turbolade
systems 200 für einen Verbrennungsmotor gemäß einem anderen Ge
sichtspunkt der vorliegenden Erfindung dargestellt. In
vielerlei Hinsicht ist das System 200 dem bezüglich Fig. 2 be
schriebenen System 100 identisch. Daher werden gleiche Zahlen
verwendet, um gleiche Elemente zu identifizieren. Das System
200 ersetzt die Luftdruckregeleinrichtung 102 und das Wastega
te-Stellglied 42 durch ein regelbares Wastegate-Stellglied 202.
Das Wastegate-Stellglied 202 enthält eine Luftdruck-
Eingangsöffnung 204, die mit der Öffnung 54 über eine Leitung
56 in Fluidverbindung steht, und einen sich von dort in eine
funktionsmäßige Verbindung mit dem Wastegate-Ventil 40 erstrec
kenden Kolben 206. Ein EEC 208, der alle bezüglich des EEC 114
beschriebenen Merkmale aufweist, empfängt Fahrzeug- und Motor
betriebsdaten über mehrere Dateneingänge 210 und stellt ein da
zu entsprechendes Regelsignal an Ausgängen 212 1 und 212 2
bereit. Das Wastegate-Stellglied 202 enthält ferner entspre
chende elektrische Signaleingänge 214 1 und 214 2, die mit Aus
gängen 212 1 und 212 2 verbunden sind, und spricht auf ein
solches, dort bereitgestelltes Regelsignal an, um das Wastega
te-Ventil 40 in einer im folgenden zu beschreibenden Weise zu
betätigen.
In Fig. 7 ist nun eine bevorzugte Ausführungsform eines regel
baren Wastegate-Stellglieds 202 gemäß noch einem anderen Ge
sichtspunkt der vorliegenden Erfindung dargestellt. Das
Stellglied 202 umfaßt ein unteres Gehäuse 220 und ein oberes
Gehäuse 222, die durch ein druckempfindliches Glied 224 ge
trennt sind. Das druckempfindliche Glied 224 ist vorzugsweise
eine Membran oder ein anderes biegsames Glied. Gemäß der vor
liegenden Erfindung kann das druckempfindliche Glied 224 ein
Kolben oder ein ähnliches, innerhalb der und zwischen den Ge
häusen 220 und 222 verschiebbar angeordnetes Glied sein.
Das untere Gehäuse 220 enthält eine offene Öffnung 226 in einem
Ende von ihm mit einem darin verschiebbar angeordneten Kolben
206. Einer Unterseite des druckempfindlichen Glieds 224 benach
bart ist eine Platte oder Unterlegscheibe 232 am Kolben 206 an
gebracht. Ein Befestigungsglied 235 ist am Kolben 206 der
Oberseite des druckempfindlichen Glieds 224 benachbart ange
bracht und vorzugsweise verstellbar, um dadurch zu gestatten,
daß das druckempfindliche Glied 224 zwischen dem Befestigungs
glied 235 und der Unterlegscheibe 232 luftdicht zusammenge
drückt wird.
Ein Halteglied 230 ist über der Öffnung 226 angeordnet und hat
eine dort durchgehende Bohrung, die den Kolben 206 verschiebbar
aufnimmt. Ein elastisches Glied 228 ist zwischen dem Halteglied
230 und der Unterlegscheibe 232 angeordnet und betreibbar, um
das druckempfindliche Glied 224 vom Halteglied 230 weg vorzu
spannen. Das elastische Glied 228 ist vorzugsweise eine Spiral
feder, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Gemäß der vorliegenden
Erfindung kann das elastische Glied 228 als eine beliebige be
kannte Struktur vorgesehen werden, die betreibbar ist, um das
druckempfindliche Glied 224 mit einer vorbestimmten linearen
oder nicht linearen Kraft vom Halteglied 230 weg vorzuspannen.
Das obere Gehäuse 222 umfaßt eine obere Wand 205 mit einer dort
hindurch definierten Bohrung. Eine obere Kappe 236 mit einem
darin definierten Fach 238 ist oben an der oberen Wand 205
luftdicht angebracht. Eine Verlängerung 240 des Kolbens 206 er
streckt sich in das Fach 238 der oberen Kappe 236, und zwischen
der oberen Wand 205 und der die Verlängerung 240 des Kolbens
206 umgebenden oberen Kappe 236 ist eine elektrische Spule 234
angeordnet. Elektrische Signaleingänge 214 1 und 214 2 erstrecken
sich durch die obere Kappe 236 und sind mit der Spule 234 funk
tionsmäßig verbunden. Die Verlängerung 240 ist vorzugsweise aus
einem bekannten magnetischen Material hergestellt, so daß ein
über die elektrischen Signaleingänge 214 1 und 214 2 an die Spule
234 angelegtes Spulensteuersignal den Kolben 206 veranlaßt,
sich in Abhängigkeit von der Polarität des Spulensteuersignals
demgemäß entweder zum Halteglied 230 hin oder von ihm weg zu
bewegen.
Das druckempfindliche Glied 224, das obere Gehäuse 222 und die
obere Kappe 236 definieren dazwischen eine erste Kammer 225,
welche im System 200 von Fig. 6 aufgrund der Verbindung der
Einlaßöffnung 204 mit der Öffnung 54 über die Leitung 56 beim
Ladedruck gehalten wird. Das druckempfindliche Glied 224 und
das untere Gehäuse 220 definieren dazwischen eine zweite Kammer
245, die aufgrund der offenen Öffnung 226 beim Druck der das
Wastegate-Stellglied 202 umgebenden Atmosphäre gehalten wird.
Wenn die Spule 234 entregt ist (was vorzugsweise keinem Signal
oder einem Signal mit niedrigem Pegel auf den elektrischen Si
gnalleitungen 214 1 und 214 2 entspricht), betätigt das Wastega
te-Stellglied 202 in identischer Weise wie das Wastegate-
Stellglied 42, das in Fig. 1 dargestellt und diesbezüglich be
schrieben wurde. Gemäß der vorliegenden Erfindung erregt jedoch
ein durch den EEC 208 an elektrische Signalleitungen 214 1 und
214 2 geliefertes Spulensteuersignal die Spule 234, was im Ver
hältnis zur Stärke des Spulensteuersignals eine weitere Bewe
gung des Kolbens 206 entweder zum Halteglied 230 hin oder von
ihm weg zur Folge hat.
In Fig. 8 ist nun ein Beispiel der Funktion des Wastegate-
Stellglieds 202 im System 200 von Fig. 6 graphisch veranschau
licht. Der effektive Wastegate-Druck gegen die Spulensteuer
spannung 250 ist für Spulensteuerspannungen zwischen
-12 Volt und 12 Volt dargestellt. Wie durch den Datenpunkt 252
gezeigt ist, beträgt der effektive Wastegate-Druck bei einer
Spulensteuerspannung von Null annähernd 127 cm-Hg (50 In-HG).
Es versteht sich, daß ohne Spulensteuerspannung der "effektive"
Wastegate-Druck 252 von 127 cm-Hg (50 In-HG) dem tatsächlichen
Ladedruck innerhalb der ersten Kammer 225 entspricht.
Wenn an die Spule 234 zunehmend negative Spulensteuerspannungen
angelegt werden, veranlassen die zwischen der Spule 234 und der
Verlängerung 240 des Kolbens 206 entwickelten entsprechenden
magnetischen Kräfte den Kolben 206, sich in eine Richtung vom
Halteglied 230 weg zu bewegen. Der vorerwähnte Einfluß der er
regten Spule 234 auf die Verlängerung 240 des Kolbens 206 wirkt
dahingehend, die Vorspannkraft des elastischen Glieds 228 und
dadurch den "effektiven" Druck des Ladedrucks innerhalb der er
sten Kammer 225 zu ändern. Für eine Spulensteuerspannung von -
12 Volt wird somit der Kolben 206 durch die magnetische Wirkung
in eine Stellung entsprechend einem Ladedruck innerhalb der er
sten Kammer 225 von annähernd 88,9 cm-Hg (35 In-HG) gezwungen,
selbst wenn der tatsächliche Ladedruck innerhalb der ersten
Kammer 225 etwa 127 cm-Hg (50 In-HG) beträgt.
Wenn zunehmend positive Spulensteuerspannungen an die Spule 234
angelegt werden, veranlassen ähnlich die entsprechenden, zwi
schen der Spule 234 und der Verlängerung 240 des Kolbens 206
entwickelten magnetischen Kräfte den Kolben 206, sich in eine
Richtung zum Halteglied 230 hin zu bewegen. Der vorerwähnte
Einfluß der erregten Spule 234 auf die Verlängerung 240 des
Kolbens 206 wirkt, um die Vorspannkraft des elastischen Glieds
228 und dadurch den "effektiven" Druck des Ladedrucks innerhalb
der ersten Kammer 225 so zu ändern, daß für eine Spulensteuer
spannung von 12 Volt der Kolben 206 durch die magnetische Wir
kung in eine einem Ladedruck innerhalb der ersten Kammer 225
von annähernd 165,1 cm-Hg (65 In-HG) entsprechende Stellung ge
zwungen wird, selbst wenn der tatsächliche Ladedruck innerhalb
der ersten Kammer 225 annährend 127 cm-Hg (50 In-HG) beträgt.
Mit der vorliegenden Erfindung wird die Wahlmöglichkeit unter
mehreren Einstellungen des Wastegate-Luftdrucks für eine zu
sätzliche Kontrolle über das bekannte Turboladesystem 10 von
Fig. 1 geschaffen. Falls der EEC 114 mit Daten in bezug auf die
Abgastemperatur im Abgaseinlaß 14 und die Drehgeschwindigkeit
des Turboladers 12 versorgt wird oder diese berechnen oder an
derweitig schätzen kann, kann speziell die Einstellung des
Wastegate-Luftdrucks demgemäß modifiziert werden, um die Motor
leistung und den Fahrzeugbetrieb zu verbessern. Insbesondere
können die Effizienz und die Emissionswerte des Motors sowie
die Motorbremsleistung verbessert werden, während Wärmeemissio
nen, das Motorbremsgeräusch und die Turboladerbeanspruchung
verringert werden. Weil eine Regelung der verschiedenen Waste
gate-Druckeinstellungen durch den EEC 114 ausgeführt wird, muß
der Fahrzeugbetreiber den Fahrstil oder seine Fahrgewohnheiten
nicht ändern, um die erwähnten Vorteile zu verwirklichen.
Claims (21)
1. Turboladersteuervorrichtung für einen Verbrennungsmotor,
welche einen Turbolader (12) mit einem Verdichter (22) auf
weist, der von einer Turbine (16) angetrieben wird, die durch
die Motorabgase betätigt wird, wobei der Turbolader (12) einen
Turbineneinlaß (14), einen Turbinenauslaß (18) und einen Ver
dichterauslaß (26) aufweist, und wobei die Vorrichtung enthält:
- - eine Abgas-Bypaßleitung (38), welche den Turbineneinlaß (14) mit dem Turbinenauslaß (18) verbindet und die Turbine (16) umgeht;
- - ein innerhalb der Abgas-Bypaßleitung (38) angeordnetes Strom regelglied (40) zum Regeln des hindurch fließenden Abgasluft stromes;
- - ein Stromregelstellglied (42), das auf den Bypaß-Luftdruck anspricht, um das Stromregelglied (40) zu betätigen;
- - eine Einrichtung (114) zur Bereitstellung eines ersten Strom regelsignales, welches einen von zwei diskreten Pegeln auf weist; und
- - eine diskret geregelte, variierbare Luftdruckregeleinrichtung (102), welcher in der Leitung zwischen dem Verdichterauslaß (54) und dem Stromregelstellglied (42) angeordnet ist und einen ersten zweistufigen Luftstromschalter (132) aufweist, der auf die zwei Pegel des ersten Stromregelsignales anspricht, um einen Luftstrom dort hindurch zu gestatten bzw. zu unterbinden.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdruckregeleinrichtung (102)
eine Einlaßöffnung (104) in Strömungsverbindung mit dem Ver
dichterauslaß (26) und eine Auslaßöffnung (108) aufweist, die
den Bypaß-Luftdruck an das Stromregelstellglied (42) liefert,
wobei die Luftdruckregeleinrichtung (102) mehrere Luftstromwege
zwischen der Einlaßöffnung (104) und der Auslaßöffnung (108)
definiert, wobei zumindest einer der Luftstromwege einen konti
nuierlichen Luftstrom hindurch fließen läßt und zumindest ein
anderer der Luftstromwege steuerbar ist, um einen Luftstrom
dort hindurch zu unterbinden.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Verbrennungsmotor einen Teil
eines Motorfahrzeuges ist, wobei die Einrichtung (114) zur
Bereitstellung des ersten Stromregelsignales innerhalb eines
Fahrzeug-Steuercomputers (114) enthalten ist und auf einen
Fahrzeugsbetriebszustand anspricht, und daß der erste Luft
stromschalter (132) innerhalb des zumindest einen anderen der
Luftstromwege zwischen der Einlaßöffnung (104) der Luftdruckre
geleinrichtung (102) und der Auslaßöffnung (108) der Luftdruck
regeleinrichtung (102) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdruckregeleinrichtung (102)
eine Entlüftungsöffnung (112) in Strömungsverbindung mit der
Außenatmosphäre aufweist und mehrere Luftstromwege zwischen der
Entlüftungsöffnung (112) und der Auslaßöffnung (108) definiert,
wobei zumindest einer der Luftstromwege zwischen der Entlüf
tungsöffnung (112) und der Auslaßöffnung (108) für einen konti
nuierlichen Luftstrom dort hindurch sorgt und zumindest ein
anderer der Luftstromwege zwischen der Entlüftungsöffnung (112)
und der Auslaßöffnung (108) steuerbar ist, um einen Luftstrom
dort hindurch zu sperren.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Fahrzeug-Steuercomputer (114)
Mittel umfaßt, welche auf einen Fahrzeugbetriebszustand anspre
chen, um ein zweites Stromregelsignal zu liefern, und daß die
Luftdruckregeleinrichtung (102) einen zweiten Luftstromschalter
(134) aufweist, der in dem zumindest einen anderen der Luft
stromwege zwischen der Entlüftungsöffnung (112) und der Auslaß
öffnung (108) der Luftdruckregeleinrichtung (102) angeordnet
ist, wobei der zweite Luftstromschalter (134) auf erste und
zweite entgegengesetzte Pegel des zweiten Stromregelsignales
anspricht, um jeweils einen Luftstrom dort hindurch zu erlauben
oder zu sperren.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß jeder der mehreren Luftstromwege
zwischen der Einlaßöffnung (104) und der Auslaßöffnung (108)
der Luftdruckregeleinrichtung (102) und zwischen der Entlüf
tungsöffnung (112) und der Auslaßöffnung (108) der Luftdruckre
geleinrichtung (102) ein Luftstrom-Drosselglied (138, 142)
enthält, das betreibbar ist, um einen Luftstrom dort hindurch
zu drosseln.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß das Stromregelglied (40) ein Wa
stegate-Ventil (40) eines Turboladers (12) ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß das Stromregelstellglied (42) ein
Wastegate-Ventil-Stellglied (42) ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Luftdruckregeleinrichtung (102)
bei Abwesenheit des ersten Pegels des ersten Stromregelsignales
einen festgesetzten Anteil vom Luftdruck innerhalb des Verdich
terauslasses (26) an das Stromregelstellglied (42) liefert.
10. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Stromregelglied (40) ein Wastegate-Ventil ist und das Stromregelstellglied (42) ein Wastegate-Stellglied (40) ist, das auf den Luftdruck anspricht, um das Wastegate-Ventil (40) zu regeln;
- - die Luftdruckregeleinrichtung (102) eine erste Kammer (136) in Strömungsverbindung mit dem Verdichterauslaß (26), eine zweite Kammer (140) in Strömungsverbindung mit dem Wastegate- Stellglied (42), einen ersten Luftstromweg für eine kontinuier liche Strömungsverbindung zwischen der ersten (136) und zweiten (140) Kammer, und eine dritte Kammer aufweist, welche einen zweiten Luftstromweg von dort zu der zweiten Kammer (140) definiert; und daß
- - der erste Luftstromschalter (132) steuerbar die dritte Kammer (148) von der ersten Kammer (136) trennt, um dadurch steuerbar den Luftdruck in der zweiten Kammer (140) zu ändern.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Luftstromweg ein Strom
drosselglied (138) enthält, das betreibbar ist, um einen Luft
strom dort hindurch zu drosseln.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Luftstromweg
jeweils ein Stromdrosselglied (138, 142) enthält, das betreib
bar ist, um einen Luftstrom dort hindurch zu drosseln.
13. Vorrichtung nach Anspruch 10,
gekennzeichnet durch
- - einen Entlüftungsauslaß (112); und
- - einen dritten Luftstromweg für eine kontinuierliche Strö mungsverbindung zwischen der zweiten Kammer (140) und dem Entlüftungsauslaß (112).
14. Vorrichtung nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß dritte Luftstromweg ein Stromdros
selglied (150) enthält, das betreibbar ist, um einen Luftstrom
dort hindurch zu drosseln.
15. Vorrichtung nach Anspruch 13,
gekennzeichnet durch
- - eine vierte Kammer (156), die einen vierten Stromweg von dort zum Entlüftungsauslaß (112) definiert; und
- - Mittel (152, 134), um die vierte Kammer (156) steuerbar von der zweiten Kammer (140) zu trennen und dadurch den Luftdruck in der zweiten Kammer (140) weiter steuerbar zu ändern.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (152, 134) zum steuerba
ren Trennen der vierten Kammer (156) vom Entlüftungsauslaß
(112) einen zweiten Luftstromschalter (134) umfaßt, der auf
einen ersten Pegel eines Steuersignals anspricht, um eine
Strömungsverbindung zwischen der zweiten Kammer (140) und
vierten Kammer (150) zu gestatten, und auf einen zweiten Pegel
eines Steuersignals anspricht, um die zweite Kammer (140) von
der vierten Kammer (156) zu trennen.
17. Vorrichtung nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der dritte und vierte Luftstromweg
jeweils ein Stromdrosselglied (150, 158) enthält, das betreib
bar ist, um einen Luftstrom dort hindurch zu drosseln.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste (132) und zweite (134)
Luftstromregelschalter elektronisch geregelte Ventile sind.
19. Verfahren zum Regeln eines Wastegate-Luftdruckes, der von
einem Ladeluftdruck an ein Wastegate-Stellglied (42) geliefert
wird, in einem Turboladesystem eines Verbrennungmotors entspre
chend dem Luftdruck innerhalb eines Verdichterauslasses (26)
des Turboladers (12), wobei das Verfahren die Schritte auf
weist:
- - Zuführung von Ladeluft von dem Verdichterauslaß (26) an einen Einlaß einer variierbaren Luftdruckregeleinrichtung (102); und
- - diskretes Regeln der variierbaren Luftdruckregeleinrichtung (102), um einen einer Mehrzahl von diskreten Wastegate- Luftdruckpegeln an einem Einlaß des Wastegate-Stellgliedes zur Verfügung zu stellen.
20. Verfahren nach Anspruch 19,
gekennzeichnet durch den Schritt:
- - Führen der Ladeluft durch ein erstes Stromdrosselglied (138) innerhalb der Luftdruckregeleinrichtung (102), um einen ersten Luftdruck zur Verfügung zu stellen.
21. Verfahren nach Anspruch 20,
gekennzeichnet durch den Schritt:
- - Entlüften eines Teils der Ladeluft aus der Luftdruckregelein richtung (102) heraus durch ein zweites Stromdrosselglied (142).
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