(57)【要約】本発明は、吸気のための空気回路を有し、この空気回路内に、コンプレッサ（１２）、排気ターボチャージャ（１８）及び絞り弁（２２）が配設されており、コンプレッサ（１２）の出力部が、排気ターボチャージャ（１８）の入力部と接続されており、コンプレッサ（１２）を架橋する空気通路（１４）が設けられており、そして排気ターボチャージャ（１８）の下流に絞り弁（２２）が配設されている特に自動車の内燃機関に関する。この場合、コンプレッサ（１２）を架橋する空気通路（１４）内に、専らコンプレッサ（１２）を架橋するこの空気通路（１４）を選択的に無段階に閉鎖してコンプレッサ（１２）の圧縮を制御する圧縮絞り弁（１６）が配設されている。この内燃機関の運転をするための方法においては、本発明によれば、排気ターボチャージャが排気ガス質量流ｍＡｂｇに基づいて送ることができる質量流がコンプレッサの押しのけ容積を上回ると直ぐに、コンプレッサは、圧縮絞り弁を完全に開放し、かつコンプレッサとクランクシャフトの間の連結を切ることによって遮断される。
2006515909.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気のための空気回路を有し、この空気回路内に、コンプレッサ（１２）、排気ターボチャージャ（１８）及び絞り弁（２２）が配設されており、コンプレッサ（１２）の出力部が、排気ターボチャージャ（１８）の入力部と接続されており、コンプレッサ（１２）を架橋する空気通路（１４）が設けられており、そして排気ターボチャージャ（１８）の下流に絞り弁（２２）が配設されている特に自動車の内燃機関において、
コンプレッサ（１２）を架橋する空気通路（１４）内に、専らコンプレッサ（１２）を架橋するこの空気通路（１４）を選択的に無段階に閉鎖してコンプレッサ（１２）の圧縮を制御する圧縮絞り弁（１６）が配設されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
請求項１により形成されている内燃機関の運転をするための方法において、
排気ターボチャージャが排気ガス質量流ｍＡｂｇに基づいて送ることができる質量流がコンプレッサの押しのけ容積を上回ると直ぐに、コンプレッサが、圧縮絞り弁を完全に開放し、かつコンプレッサとクランクシャフトの間の連結を切ることによって遮断されることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１による内燃機関の運転をするための方法において、
内燃機関が全負荷である場合、排気ターボチャージャがコンプレッサの後の容積を空にするように吸入し始めるまで、圧縮絞り弁が完全に閉鎖されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による、吸気のための空気回路を有し、この空気回路内に、コンプレッサ、排気ターボチャージャ及び絞り弁が配設されており、コンプレッサの出力部が、排気ターボチャージャの入力部と接続されており、コンプレッサを架橋する空気通路が設けられており、そして排気ターボチャージャの下流に絞り弁が配設されている特に自動車の内燃機関に関する。更に本発明は、請求項２の上位概念による、この様式の内燃機関の運転をするための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の運転をする場合、調整値の調整のための基盤を供給するため、充填の検出は、燃焼室内の空気質量をできるだけ正確かつ動的に正しく設定するという課題を有する。直接測定することはない。種々の公知の測定原理は、その間接的な測定方法のために多少正確である。最もよく使われているホットフィルムエアマスメータによる方法は、特に、過給されるエンジンの場合、燃焼室に対する不十分な近さによって動的に不正確である。何故なら、長い空気回路内の経路が、時間的な遅延と貯蔵効果に導くからである。加えて、例えば、チャージ移動弁（ＬＢＫ）、カムシャフト、タンクエア抜き装置、排気ガス再循環装置（ＡＧＲ）、並びに排気ターボチャージャ（ＡＴＬ）及びコンプレッサという構成要素のような充填に影響を与えるアクチュエータは、充填、従ってエンジンの調整値に対して強い影響を有する。
【０００３】
特許文献１から、排気ガスで駆動されターボチャージャも、その圧力側がターボチャージャの吸入側と接続されている機械的にエンジンで駆動されるコンプレッサも備える、過給されるピストン内燃機関が公知である。エンジンと機械的なコンプレッサの間には、解放可能なクラッチが、設けられている。エンジン回転数並びにエンジン負荷に依存して、エンジンと機械的なコンプレッサの間のクラッチは係合を保たれ、その際、クラッチは、エンジン負荷が所定の水準を上回った場合にブロックされる。排気ブレーキ装置が操作された場合、クラッチの係合は、エンジン負荷が所定の水準の下にあるかどうかに配慮せずに可能にされる。機械的なコンプレッサは回転数が低い場合にだけ運転されるべきであるので、切替え弁が設けられており、この切替え弁は、相応の空気経路を閉鎖もしくは接続することによって、運転様式の間で、両方のチャージャを稼動に切り替えるか、ターボチャージャだけを切り替える。この切替え弁は、コンプレッサを介して延在する空気回路と、コンプレッサを架橋する空気回路との間を切り替えるに過ぎない。従って、付加的に、機械式のチャージャを調整するために使用され通常は内規循環の調整を実現する第２の調整弁が必要となる。
【特許文献１】欧州特許第０  ８７９  ３４５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の基本にある課題は、前記様式の２重に過給される内燃機関を機械的な構造及び制御方法に関して改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、本発明によれば、請求項１で特徴付けられた特徴を有する前記様式の内燃機関と、請求項２で特徴付けられた特徴を有する前記様式の方法とによって解決される。本発明の有利な形成は、従属請求項に記載されている。
【０００６】
このため、前記様式の内燃機関においては、本発明によれば、コンプレッサを架橋する空気通路内に、専らコンプレッサを架橋するこの空気通路を選択的に無段階に閉鎖してコンプレッサの圧縮を制御する圧縮絞り弁が配設されている。
【０００７】
前記様式の方法においては、本発明によれば、排気ターボチャージャが排気ガス質量流ｍＡｂｇに基づいて送ることができる質量流がコンプレッサの押しのけ容積を上回ると直ぐに、コンプレッサが、圧縮絞り弁を完全に開放し、かつコンプレッサとクランクシャフトの間の連結を切ることによって遮断される。
【０００８】
これは、低い回転数領域内で、過給がコンプレッサによって実現され、排気ターボチャージャ十分な過給を保証する一定の回転数以降は、コンプレッサを遮断することができるという利点を有する。
【０００９】
内燃機関が全負荷である場合、排気ターボチャージャがコンプレッサの後の容積を空にするように吸入し始めるまで、圧縮絞り弁が完全に閉鎖されることが有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の更なる特徴、利点、及び有利な形成は、従属請求項並びに添付図を基にした本発明の以下の説明から分かる。本発明を、図１において、空気回路及び２重に過給される内燃機関の排気側の概略図が示す。
【００１１】
図１から明らかなように、内燃機関は、空気回路を有し、この空気回路内に、エアフィルタ１０と、コンプレッサ１２と、このコンプレッサ１２を架橋する空気通路１４と、この空気通路１４を選択的に閉鎖する圧縮絞り弁１６と、排気ターボチャージャ１８と、インタクーラ２０と、絞り弁２２と、内燃機関のクランクケース２６内のそれぞれの燃焼室内に合流するサクションパイプ２４とが配設されている。排気ガスチャンバ２８に、排気ターボチャージャ１８のタービン３２に排気ガス流の影響を与えるウェイストゲート３０が配設されている。排気ターボチャージャ１８は、更に圧縮機３３を有する。コンプレッサ１２の出力部は、排気ターボチャージャ１８の入力部に合流する。コンプレッサ１２は、ベルト３４を介して内燃機関のクランクシャフトによって駆動される。この場合、コンプレッサ１２の駆動は、クラッチ３６、例えば電磁クラッチ、によって選択的にクランクシャフトから分離可能である。この配設のコンセプトは、低い回転数領域では、過給をコンプレッサ１２によって実現し、排気ターボチャージャ１８が十分な過給を保証する一定の回転数以降は、コンプレッサ１２を遮断するという点にある。それぞれのセンサ３８，４０，４２及び４４は、それぞれ排気ターボチャージャ１８の前の圧力ｐｖＡＴＬ、絞り弁２２の前の圧力ｐｖＤＫ、サクションパイプ２４内の圧力ｐｓ及び外気圧ｐｕを測定する。
【００１２】
排気ターボチャージャだけが、所望の充填圧を調達することができないような負荷もしくは回転数領域では、コンプレッサ１２が接続される。このコンプレッサの圧縮は、圧縮絞り弁１６によって制御される。この領域で、ウェイストゲート３０は、排気ターボチャージャ１８の最大圧縮に調整する。この場合、絞り弁２２は、サクションパイプ圧ｐｓの調整成分として作用する。両方の弁１６及び２２の調整は、前記の質量流モデルでは逆算によって計算され、互いに同調されるように制御される。排気ターボチャージャ１８が排気ガス質量流ｍＡｂｇに基づいて送ることができる質量流がコンプレッサの押しのけ容積を上回るか、排気ターボチャージャ１８の所望の充填圧だけが調整可能となると直ぐに、コンプレッサ１２が遮断される。圧縮絞り弁１６は、排気ターボチャージャ１８を絞らないようにするために、完全に開放される。排気ターボチャージャの圧縮の調整は、この時点からウェイストゲート弁３０の調整を介して行なわれる。全負荷の場合は、絞り弁２２が完全に開放され（ブースト運転）、コンプレッサ１２が接続され、そして圧縮搾り弁１６が完全に閉鎖される。排気ターボチャージャ１８がコンプレッサ１２の後の容積を空にするように吸入し始めると直ぐに、ウェイストゲート調整は、基準充填が得られるまで、基準充填の調整を引き継ぐ。この時点まで、絞り弁２２は完全に開放されている。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】空気回路及び２重に過給される内燃機関の排気側の概略図を示す。
【符号の説明】
【００１４】
１０    エアフィルタ
１２    コンプレッサ
１４    空気通路
１６    圧縮絞り弁
１８    排気ターボチャージャ
２０    インタクーラ
２２    絞り弁
２４    サクションパイプ
２６    クランクケース
２８    排気ガスチャンバ
３０    ウェイストゲート
３２    タービン
３３    圧縮機
３４    ベルト
３６    クラッチ
３８    センサ
４０    センサ
４２    センサ
４４    センサ
2006515909.tif 000003
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月15日(2004.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気のための空気回路を有し、この空気回路内に、コンプレッサ（１２）、排気ターボチャージャ（１８）、この排気ターボチャージャ（１８）のタービン（３２）に排気ガス流の作用を与えるウェイストゲート（３０）、及び絞り弁（２２）が配設されており、コンプレッサ（１２）の出力部が、排気ターボチャージャ（１８）の入力部と接続されており、コンプレッサ（１２）を架橋する空気通路（１４）が設けられており、そして排気ターボチャージャ（１８）の下流に絞り弁（２２）が配設されており、コンプレッサ（１２）を架橋する空気通路（１４）内に、専らコンプレッサ（１２）を架橋するこの空気通路（１４）を選択的に無段階に閉鎖してコンプレッサ（１２）の圧縮を制御する圧縮絞り弁（１６）が配設されており、排気ターボチャージャ（１８）だけが、所望の充填圧を調達することができない負荷もしくは回転数領域で、コンプレッサ（１２）が接続される特に自動車の内燃機関の運転をするための方法において、
排気ターボチャージャ（１８）だけが、所望の充填圧を調達することができないこの負荷もしくは回転数領域で、コンプレッサの圧縮が、圧縮絞り弁（１６）によって制御され、ウェイストゲート（３０）が、排気ターボチャージャ（１８）の最大圧縮に調整されることを特徴とする方法。
【請求項２】
排気ターボチャージャ（１８）がエンジンによって供給される排気ガス質量流ｍＡｂｇに基づいて送ることができる質量流がコンプレッサの押しのけ容積を上回ると直ぐに、コンプレッサが遮断されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念による、吸気のための空気回路を有し、この空気回路内に、コンプレッサ、排気ターボチャージャ、この排気ターボチャージャのタービンに排気ガス流の作用を与えるウェイストゲート、及び絞り弁が配設されており、コンプレッサの出力部が、排気ターボチャージャの入力部と接続されており、コンプレッサを架橋する空気通路が設けられており、そして排気ターボチャージャの下流に絞り弁が配設されており、コンプレッサを架橋する空気通路内に、専らコンプレッサを架橋するこの空気通路を選択的に無段階に閉鎖してコンプレッサの圧縮を制御する圧縮絞り弁が配設されており、排気ターボチャージャだけが、所望の充填圧を調達することができない負荷もしくは回転数領域で、コンプレッサが接続される特に自動車の内燃機関の運転をするための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の運転をする場合、調整値の調整のための基盤を供給するため、充填の検出は、燃焼室内の空気質量をできるだけ正確かつ動的に正しく設定するという課題を有する。直接測定することはない。種々の公知の測定原理は、その間接的な測定方法のために多少正確である。最もよく使われているホットフィルムエアマスメータによる方法は、特に、過給されるエンジンの場合、燃焼室に対する不十分な近さによって動的に不正確である。何故なら、長い空気回路内の経路が、時間的な遅延と貯蔵効果に導くからである。加えて、例えば、チャージ移動弁（ＬＢＫ）、カムシャフト、タンクエア抜き装置、排気ガス再循環装置（ＡＧＲ）、並びに排気ターボチャージャ（ＡＴＬ）及びコンプレッサという構成要素のような充填に影響を与えるアクチュエータは、充填、従ってエンジンの調整値に対して強い影響を有する。
【０００３】
特許文献１から、排気ガスで駆動されターボチャージャも、その圧力側がターボチャージャの吸入側と接続されている機械的にエンジンで駆動されるコンプレッサも備える、過給されるピストン内燃機関が公知である。エンジンと機械的なコンプレッサの間には、解放可能なクラッチが、設けられている。エンジン回転数並びにエンジン負荷に依存して、エンジンと機械的なコンプレッサの間のクラッチは係合を保たれ、その際、クラッチは、エンジン負荷が所定の水準を上回った場合にブロックされる。排気ブレーキ装置が操作された場合、クラッチの係合は、エンジン負荷が所定の水準の下にあるかどうかに配慮せずに可能にされる。機械的なコンプレッサは回転数が低い場合にだけ運転されるべきであるので、切替え弁が設けられており、この切替え弁は、相応の空気経路を閉鎖もしくは接続することによって、運転様式の間で、両方のチャージャを稼動に切り替えるか、ターボチャージャだけを切り替える。この切替え弁は、コンプレッサを介して延在する空気回路と、コンプレッサを架橋する空気回路との間を切り替えるに過ぎない。従って、付加的に、機械式のチャージャを調整するために使用され通常は内規循環の調整を実現する第２の調整弁が必要となる。
【０００４】
特許文献２には、吸気のための空気回路を有する内燃機関が開示されており、この空気回路内には、コンプレッサ、排気ターボチャージャ及び絞り弁が配設されており、コンプレッサの出力部は、排気ターボチャージャの入力部と接続されており、排気ターボチャージャの下流に、絞り弁が配設されている。コンプレッサを架橋する空気通路内には、もっぱらコンプレッサを架橋するこの空気通路を選択的に閉鎖する圧縮絞り弁が配設されている。
【０００５】
特許文献３には、コンプレッサと、付加的に電動モータと接続された排気ターボチャージャとを有する内燃機関のための空気充填システムが開示されている。排気ターボチャージャ内の電動モータによって、内燃機関を加速するために、充填空気の圧縮は、内燃機関の回転数が低い場合でも短時間だけ高めることができる。しかしながら排気ターボチャージャが十分な充填圧を発生させると直ぐに、電動モータ及びコンプレッサは遮断される。加速段階の間又は回転数及び負荷が高い場合、排気ターボチャージャのこのブースト機能は、同時にコンプレッサと共に使用することができる。コンプレッサを架橋する空気導管内の逆止弁は、各運転状態で排気ターボチャージャを絞ることを防止する。
【特許文献１】欧州特許第０  ８７９  ３４５号明細書
【特許文献２】米国特許第４  ９０３  ４８８号明細書
【特許文献３】米国特許第６  ２０５  ７８７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の基本にある課題は、２重に過給される内燃機関を制御方法に関して改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は、本発明によれば、請求項１で特徴付けられた特徴を有する前記様式の方法によって解決される。本発明の有利な形成は、従属請求項に記載されている。
【０００８】
このため、前記様式の方法においては、本発明によれば、排気ターボチャージャだけが、所望の充填圧を調達することができないこの負荷もしくは回転数領域で、コンプレッサの圧縮が、圧縮絞り弁によって制御され、ウェイストゲートが、排気ターボチャージャの最大圧縮に調整される。
【０００９】
これは、排気ターボチャージャだけが所望の充填圧を調達できない負荷もしくは回転数領域で、排気ターボチャージャ及びコンプレッサによって全体的に送るべき空気量が、もっぱらコンプレッサを介して圧縮絞り弁によって、従って応答が迅速に制御されるという利点を有する。
【００１０】
排気ターボチャージャがエンジンによって供給される排気ガス質量流ｍＡｂｇに基づいて送ることができる質量流がコンプレッサの押しのけ容積を上回ると直ぐに、コンプレッサが遮断されることが有効である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の更なる特徴、利点、及び有利な形成は、従属請求項並びに添付図を基にした本発明の以下の説明から分かる。本発明を、図１において、空気回路及び２重に過給される内燃機関の排気側の概略図が示す。
【００１２】
図１から明らかなように、内燃機関は、空気回路を有し、この空気回路内に、エアフィルタ１０と、コンプレッサ１２と、このコンプレッサ１２を架橋する空気通路１４と、この空気通路１４を選択的に閉鎖する圧縮絞り弁１６と、排気ターボチャージャ１８と、インタクーラ２０と、絞り弁２２と、内燃機関のクランクケース２６内のそれぞれの燃焼室内に合流するサクションパイプ２４とが配設されている。排気ガスチャンバ２８に、排気ターボチャージャ１８のタービン３２に排気ガス流の影響を与えるウェイストゲート３０が配設されている。排気ターボチャージャ１８は、更に圧縮機３３を有する。コンプレッサ１２の出力部は、排気ターボチャージャ１８の入力部に合流する。コンプレッサ１２は、ベルト３４を介して内燃機関のクランクシャフトによって駆動される。この場合、コンプレッサ１２の駆動は、クラッチ３６、例えば電磁クラッチ、によって選択的にクランクシャフトから分離可能である。この配設のコンセプトは、低い回転数領域では、過給をコンプレッサ１２によって実現し、排気ターボチャージャ１８が十分な過給を保証する一定の回転数以降は、コンプレッサ１２を遮断するという点にある。それぞれのセンサ３８，４０，４２及び４４は、それぞれ排気ターボチャージャ１８の前の圧力ｐｖＡＴＬ、絞り弁２２の前の圧力ｐｖＤＫ、サクションパイプ２４内の圧力ｐｓ及び外気圧ｐｕを測定する。
【００１３】
排気ターボチャージャだけが、所望の充填圧を調達することができないような負荷もしくは回転数領域では、コンプレッサ１２が接続される。このコンプレッサの圧縮は、圧縮絞り弁１６によって制御される。この領域で、ウェイストゲート３０は、排気ターボチャージャ１８の最大圧縮に調整する。この場合、絞り弁２２は、サクションパイプ圧ｐｓの調整成分として作用する。両方の弁１６及び２２の調整は、前記の質量流モデルでは逆算によって計算され、互いに同調されるように制御される。排気ターボチャージャ１８が排気ガス質量流ｍＡｂｇに基づいて送ることができる質量流がコンプレッサの押しのけ容積を上回るか、排気ターボチャージャ１８の所望の充填圧だけが調整可能となると直ぐに、コンプレッサ１２が遮断される。圧縮絞り弁１６は、排気ターボチャージャ１８を絞らないようにするために、完全に開放される。排気ターボチャージャの圧縮の調整は、この時点からウェイストゲート弁３０の調整を介して行なわれる。全負荷の場合は、絞り弁２２が完全に開放され、コンプレッサ１２が接続され、そして圧縮搾り弁１６が完全に閉鎖される。排気ターボチャージャ１８がコンプレッサ１２の後の容積を空にするように吸入し始めると直ぐに、ウェイストゲート調整は、基準充填が得られるまで、基準充填の調整を引き継ぐ。この時点まで、絞り弁２２は完全に開放されている。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】空気回路及び２重に過給される内燃機関の排気側の概略図を示す。
【符号の説明】
【００１５】
１０    エアフィルタ
１２    コンプレッサ
１４    空気通路
１６    圧縮絞り弁
１８    排気ターボチャージャ
２０    インタクーラ
２２    絞り弁
２４    サクションパイプ
２６    クランクケース
２８    排気ガスチャンバ
３０    ウェイストゲート
３２    タービン
３３    圧縮機
３４    ベルト
３６    クラッチ
３８    センサ
４０    センサ
４２    センサ
４４    センサ
【国際調査報告】
2006515909.tif 000004
2006515909.tif 000005
2006515909.tif 000006
2006515909.tif 000007
2006515909.tif 000008
2006515909.tif 000009