DE10156704A1

DE10156704A1 - Method and appliance for operating exhaust gas turbocharger for IC engines with electrically assisted drive based on comparison of actual operating conditions and family of operating characteristics

Info

Publication number: DE10156704A1
Application number: DE10156704A
Authority: DE
Inventors: Thomas Huke; Achim Mueller
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-22

Abstract

The exhaust gas turbine (4) has an electric motor (5) to assist it. Cooled supercharged air drawn from the downstream of the air cooler (8) through a valve (10) cools the motor. The difference between the set value for the supercharged air pressure and the actual value (measured by a sensor (11)), and the turbine speed together with reference to a family of operating characteristics determines when the motor is started. A temperature sensor (16) monitors motor temperature to control the supply of cooling air.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Betreiben eines Abgasturboladers für eine Verbrennungskraftmaschine, wobei der Abgasturbolader zusätzlich zum Antrieb von einer Abgasturbine durch einem Elektromotor, vorzugsweise einer Synchronmaschine, angetrieben wird. The invention relates to a method and a device for operating a Exhaust gas turbocharger for an internal combustion engine, the exhaust gas turbocharger in addition to driving an exhaust gas turbine by an electric motor, preferably a synchronous machine is driven.

Vom Abgas einer Verbrennungskraftmaschine angetriebene Turbolader weisen den Nachteil auf, dass in Betriebsbereichen niedriger Motordrehzahl die Abgasenergie zum Erbringen des geforderten Ladedrucks nicht ausreicht. Die Abgasturbolader müssen, um in Bereichen niedriger Drehzahl anforderungsgemäßen Ladedruck liefern zu können entsprechend groß dimensioniert werden. In Betriebsbereichen höherer Motordrehzahl liefert der, hinsichtlich eines ausreichenden Ladedrucks im unteren Drehzahlbereich dimensionierte, Abgasturbolader mehr Ladeluft als gefordert. Die Abgase werden über ein Waste-Gate abgeleitet und der Ladedruck wird durch die Abgasmenge anforderungsgemäß gesteuert. Die Auslegung des Abgasturboladers erfolgt demzufolge als Kompromiss zugunsten ausreichenden Ladedrucks bei niedrigen Drehzahlen. Weiterhin nachteilig ist, dass der Antrieb des Abgasturboladers durch die Verbrennungsabgase ein nacheilendes Ansprechen des Abgasturboladers, z. B. bei Beschleunigungsvorgängen, bedingt. Diese Nachteile des Abgasturboladers werden durch einen zusätzlichen Elektroantrieb und dessen, an die Betriebsbedingungen des Motors angepasste Ansteuerung beseitigt. Für einen kompakten Aufbau einer solchen Kombination aus elektrischem Antrieb und Abgasantrieb ist es notwendig die Elektromaschine in den Abgasturbolader zu integrieren. Der kompakte Aufbau der Anordnung und die damit verbundene Nähe des Elektroantriebs zu den heiße Verbrennungsabgase führenden Kanälen, die geforderte hohe Drehzahl des Abgasturboladers sowie die bauraumsparende Dimensionierung des Elektromotors erfordern Sicherheitsfunktionen, insbesondere um die Elektromaschine vor Überhitzung zu schützen. Turbochargers driven by exhaust gas from an internal combustion engine have the disadvantage on that in operating areas of low engine speed, the exhaust gas energy to provide the required boost pressure is not sufficient. The exhaust gas turbochargers need to be in areas to be able to deliver low engine speed as required be dimensioned. In operating areas with a higher engine speed, the delivers with regard to a sufficient boost pressure in the lower speed range, Exhaust gas turbocharger more charge air than required. The exhaust gases are through a waste gate derived and the boost pressure is controlled by the amount of exhaust gas as required. The exhaust gas turbocharger is therefore designed as a compromise in favor sufficient boost pressure at low engine speeds. Another disadvantage is that the Driving the exhaust gas turbocharger through the combustion exhaust gases a lagging response the exhaust gas turbocharger, e.g. B. in acceleration processes. These disadvantages of Exhaust gas turbochargers are powered by an additional electric drive and its Control adapted to the operating conditions of the motor eliminated. For a compact It is the construction of such a combination of electric drive and exhaust gas drive necessary to integrate the electric machine into the exhaust gas turbocharger. The compact structure the arrangement and the associated proximity of the electric drive to the hot Combustion gases leading channels, the required high speed of the Exhaust gas turbocharger and the space-saving dimensioning of the electric motor require Safety functions, in particular to protect the electrical machine from overheating.

Vorbekannt ist aus der Schrift DE 35 39 782 A1 ein mit einem Elektromotor unterstützter Abgasturbolader sowie ein Verfahren zu dessen Betreiben. Der Abgasturbolader besteht aus einer von den Abgasen einer Brennkraftmaschine getriebenen Abgasturbine, wobei der Rotor der Abgasturbine durch eine Welle mit dem Rotor eines Verdichters verbunden ist. Die Welle überträgt das von der Turbine abgegebene Drehmoment an den Rotor des Verdichters. Der Verdichter saugt über einen Luftfilter Umgebungsluft an und führt diese verdichtet über einen Ladeluftkühler der Ansauganlage eines Verbrennungsmotors zu. Zwischen Abgasturbine und Verdichter ist auf der diese verbindenden Welle der Rotor einer Elektromaschine angeordnet. Diese ist, gesteuert von einer Steuereinheit, sowohl im Motor- als auch im Generatorbetrieb betreibbar. Die Elektromaschine arbeitet insbesondere im unteren Drehzahlbereich im Motorbetrieb und beschleunigt den Verdichter, da bei niedriger Drehzahl des Motors die Abgasenergie nicht ausreicht, um den geforderten Ladedruck am Verdichter bereitzustellen. Bei hoher Drehzahl wird die Elektromaschine im Generatorbetrieb betrieben und die Abgasenergie, die nicht zum Antrieb des Verdichters benötigt wird, kann zum Aufladen der extremen Energieversorgung der Elektromaschine dienen. Der Sollwert des Ladedrucks wird aus der Motordrehzahl und der Drosselklappenstellung errechnet. Der Istwert des Ladedrucks wird nach dem Ladeluftkühler gemessen und ein Regler stellt, gemäß der Regelabweichung, die Antriebsleistung der Elektromaschine. Das die Stellung der Drosselklappe repräsentierende Signal dient insbesondere zur Erkennung von Beschleunigungs- und Verzögerungsvorgängen. Diese wirken sich zeitverzögert auf die vom Motor abgegebene Abgasenergie aus. Bei Beschleunigungsvorgängen besteht jedoch ein höherer Bedarf an Ladeluft, so dass bis zur Bereitstellung einer entsprechenden Antriebsleistung durch die Abgasturbine der Antrieb des Verdichter von der Elektromaschine unterstützt wird. Known from the document DE 35 39 782 A1 is one supported by an electric motor Exhaust gas turbocharger and a method for operating it. The exhaust gas turbocharger consists of an exhaust gas turbine driven by the exhaust gases of an internal combustion engine, the Rotor of the exhaust gas turbine is connected to the rotor of a compressor by a shaft. The The shaft transmits the torque delivered by the turbine to the rotor of the Compressor. The compressor sucks in ambient air via an air filter and guides it compresses the intake system of an internal combustion engine via a charge air cooler. Between the exhaust gas turbine and the compressor there is a rotor on the shaft connecting them Electric machine arranged. This is controlled by a control unit, both in the engine can also be operated in generator mode. The electric machine works in particular in lower speed range in engine operation and accelerates the compressor since at lower Speed of the engine the exhaust gas energy is not sufficient to the required boost pressure at To provide compressors. At high speed, the electric machine is in generator mode operated and the exhaust gas energy that is not required to drive the compressor serve to charge the extreme power supply of the electric machine. The setpoint of the boost pressure is calculated from the engine speed and the throttle valve position. The The actual value of the boost pressure is measured after the charge air cooler and a controller provides according to the control deviation, the drive power of the electric machine. That the position the signal representing the throttle valve is used in particular for the detection of Acceleration and deceleration processes. These have a delayed effect on that of Exhaust gas energy emitted from the engine. However, when accelerating there is a higher demand for charge air, so that until the provision of a corresponding Drive power through the exhaust gas turbine driving the compressor from the electric machine is supported.

Ein plötzliches Schließen der Drosselklappe kann durch die zeitverzögert mit unverminderter Drehzahl nachlaufende Abgasturbine Druckspitzen im Ansaugkanal hervorrufen. Mittels des Signals des Drosselklappensensors kann das plötzliche Schließen der Drosselklappe erkannt werden und durch eine Ansteuerung der Elektromaschine als Generator erfolgt ein Abbremsen der den Verdichter antreibenden Welle. Der Ladedruck wird damit vermindert und Druckspitzen im Ansaugkanal werden vermieden. Weiterhin ist es vorgesehen, dass ein Temperatursensor für die Ladeluft mit der Steuereinrichtung verbunden ist, um den Ladedruck temperaturabhängig zu begrenzen, sowie eine bei Warm- und Kaltstart geforderte Ladeluftmenge bereitzustellen. Ein Klopfsensor kann der Steuerung angeschlossen sein um bei auftretendem Klopfen den Ladedruck entsprechend zu begrenzen. Eine Regelung gemäß dem Wert eines zusätzlich angeschlossenen Lambdasensors ist ebenfalls vorgesehen. Detaillierte Angaben zur Regelung bzw. zur Einbindung der Parameter in die Regelung sind der Schrift nicht zu entnehmen. A sudden closing of the throttle valve can be delayed with undiminished Exhaust gas turbine following speed cause pressure peaks in the intake duct. By means of the Throttle position sensor signal may cause the throttle valve to close suddenly can be recognized and by activating the electric machine as a generator Braking the shaft driving the compressor. The boost pressure is reduced and pressure peaks in the intake duct are avoided. It is also provided that a Temperature sensor for the charge air is connected to the control device to the Limit boost pressure depending on temperature, as well as a required for warm and cold starts To provide charge air quantity. A knock sensor can be connected to the controller limit the boost pressure accordingly if knocking occurs. A regulation according to the value of an additionally connected lambda sensor intended. Detailed information on the control or the integration of the parameters in the Regulations are not to be found in the writing.

Vorbekannt ist aus der Schrift WO 98/16728 ein Abgasturbolader mit integriertem Motor/Generator. Der Motor/Generator wird durch auf dem Rotor angeordnete Magnete und gegenüberliegende Wicklungen im Turboladergehäuse gebildet. Die so gebildete Elektromaschine dient im Motorbetrieb zum Antrieb des Turboladers im unteren Drehzahlbereich, in dem die Abgasturbine nicht genug Energie für den benötigten Ladedruck liefert und im Generatorbetrieb zum Abbremsen des Abgasturboladers. Die beim Abbremsen des Turboladers im Generatorbetrieb der Elektromaschine erzeugte Energie wird zum Laden deren extemer Stromversorgung genutzt bzw. gegen einen Widerstand abgeleitet. Die Steuerung des Turboladers erfolgt damit ohne ein zusätzliches Waste-Gate. Die Elektromaschine des Turboladers wird entsprechend der Drehzahl bzw. dem dort notwendigen Ladedruck gesteuert. Weitere Einflussgrößen wie Lastsignal, Motordrehmoment und Gangwahl können berücksichtigt werden. Genaue Angaben zum Ansteuerverfahren sind der Schrift nicht zu entnehmen. Weiterhin ist ein Sensor zum Ermitteln der Turboladerdrehzahl vorgesehen, der in das Steuerkonzept eingebunden werden kann. Beschrieben ist die Nutzung des Drehzahlsensors zum Überwachen der Maximal - und Minimaldrehzahl. Der Abgasturbolader wird bei einer maximalen Laderdrehzahl abgebremst bzw. bei Unterschreiten einer minimalen Drehzahl auf einem vorbestimmten Wert gehalten, um bei einem nachfolgenden Beschleunigungsvorgang mit möglichst geringer Zeitverzögerung anzusprechen. Zur Erkennung von Beschleunigungsvorgängen wird das Drosselklappensignal oder das Signal des Gaspedals ausgewertet, wobei ein zweiter Energiespeicher vorgesehen ist, der in Abhängigkeit des Drosselklappensignals Energie für den elektrischen Antrieb des Turboladers liefert. Zum Schutz des elektrischen Hilfsantriebs ist ein thermischer Sensor vorgesehen der die Temperatur der Elektromaschine überwacht und bei Überschreiten eines vordefinierten Schwellwertes die Elektromaschine abschaltet. Die Kühlung des Turboladers erfolgt mittels einer Wasser und/oder Luftkühlung, die an die jeweiligen Kreisläufe eines Verbrennungsmotors angeschlossen sein kann. From WO 98/16728 is known an exhaust gas turbocharger with an integrated Motor / generator. The motor / generator is arranged by magnets and opposite windings formed in the turbocharger housing. The so educated The electric machine is used to drive the turbocharger in the lower engine Speed range in which the exhaust gas turbine does not have enough energy for the required boost pressure delivers and in generator mode to brake the exhaust gas turbocharger. The one braking The energy generated by the turbocharger in generator mode of the electric machine becomes charging their external power supply used or derived against a resistor. The The turbocharger is thus controlled without an additional waste gate. The Electric machine of the turbocharger is according to the speed or there necessary boost pressure controlled. Other influencing variables such as load signal, Engine torque and gear selection can be taken into account. Precise information on Control procedures are not to be found in the document. Furthermore, a sensor for Determination of the turbocharger speed provided, which is integrated into the control concept can be. The use of the speed sensor for monitoring the is described Maximum and minimum speed. The exhaust gas turbocharger is at a maximum Charger speed braked or when the speed falls below a minimum on one predetermined value held to in a subsequent acceleration process address as little time delay as possible. To detect Accelerating becomes the throttle signal or the accelerator pedal signal evaluated, a second energy store being provided depending on the Throttle valve signal provides energy for the electrical drive of the turbocharger. A thermal sensor is provided to protect the auxiliary electric drive Temperature of the electrical machine is monitored and if a predefined one is exceeded Threshold switches off the electric machine. The turbocharger is cooled by means of a water and / or air cooling system connected to the respective circuits of a Internal combustion engine can be connected.

Vorbekannt ist aus der US 4,901,530 ein Steuergerät für einen elektrisch unterstützten Abgasturbolader, wobei zusätzlich zur Regelung des elektrischen Hilfsantriebes der Abgasstrom steuerbar ist. Der Abgasstrom wird gemäß einem Schwellwert der Motordrehzahl gesteuert. A control device for an electrically assisted device is previously known from US Pat. No. 4,901,530 Exhaust gas turbocharger, in addition to the control of the electrical auxiliary drive Exhaust gas flow is controllable. The exhaust gas flow is determined according to a threshold value Motor speed controlled.

Der elektrische Hilfsantrieb wird in einem Regelkreis entsprechend dem Ladedruck geregelt. Ausgehend von der Motordrehzahl sowie dem Signal eines "Beschleunigungssensors" wird der Sollwert für den Ladedruck berechnet. Es wird die Differenz zwischen dem Istwert des Ladedrucks und dem von einem Ladedrucksensor gemessenen Sollwert gebildet. Überschreitet die Differenz einen vorgegebenen Schwellwert wird der Abgasturbolader beschleunigt. Die Ansteuerung des elektrischen Hilfsantriebs erfolgt über das Tastverhältnis, wobei das neue Tastverhältnis aus einem Anteil der aus dem Istwert der Turbinendrehzahl und einem Anteil aus der Ladedruckdifferenz errechnet wird. In einem Bereich, indem die Ladedruckdifferenz Soll- Minus Istwert positiv ist und unterhalb des vordefinierten Schwellwertes liegt wird durch Variation des Tastverhältnisses die Regelabweichung gegen 0 geregelt. Der Ansteuerwert für die elektrische Unterstützung des Turboladers wird entsprechend der Änderung der Turboladerdrehzahl verändert. The electric auxiliary drive is regulated in a control loop in accordance with the boost pressure. Based on the engine speed and the signal from an "acceleration sensor" the target value for the boost pressure is calculated. The difference between the actual value of the Boost pressure and the setpoint measured by a boost pressure sensor. If the difference exceeds a predetermined threshold value, the exhaust gas turbocharger is activated accelerated. The electrical auxiliary drive is controlled via the duty cycle, where the new duty cycle from a portion of the actual value of the turbine speed and a proportion is calculated from the boost pressure difference. In an area by the Boost pressure difference target minus actual value is positive and below the predefined The control deviation is offset by varying the duty cycle 0 regulated. The control value for the electrical support of the turbocharger is changed according to the change in the turbocharger speed.

Der Elektrische Hilfsantrieb wird zum Bremsen des Turboladers im Generatorbetrieb betrieben, wenn die Ladedruckdifferenz negativ ist, der Ladedruck-Istwert also dessen Sollwert überschritten hat. Sicherheitsfunktionen, insbesondere die thermische Überwachung des elektrischen Hilfsantriebes, sind nicht vorgesehen. The electric auxiliary drive is used to brake the turbocharger in generator mode operated when the boost pressure difference is negative, i.e. the actual boost pressure value Has exceeded the setpoint. Safety functions, especially thermal monitoring of the electric auxiliary drive are not provided.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein einfaches Regelverfahren zum Betreiben eines von einem elektrischen Hilfsantrieb unterstützten Abgasturboladers zu schaffen, bei dem die elektrische Unterstützung des Turboladers optimal eingesetzt wird und eine Überlastung des Hilfsantriebes vermieden wird, sowie einen Abgasturbolader mit steuerbarem luftgekühltem Elektroantrieb und ein Verfahren zu dessen Betreiben zu schaffen. The invention has for its object a simple control method for operating a created by an electric auxiliary drive assisted turbocharger, in which the electrical support of the turbocharger is used optimally and overloading the Auxiliary drive is avoided, as well as an exhaust gas turbocharger with controllable air-cooled To create an electric drive and a method for its operation.

Diese Aufgabe wird bei gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 6 und 8 gelöst. This object is achieved according to the invention in the generic method by characterizing features of independent claims 1, 6 and 8 solved.

Erfindungsgemäß vorteilhaft erfolgt die Ansteuerung des elektrischen Hilfsantriebes Turboladers über ein Kennfeld, dessen Eingangsgrößen Ladedruckdifferenz und Motordrehzahl sind. Der aus dem Kennfeld erzeugte Ansteuerwert wird durch einen maximalen Ansteuerwert, der aus der Turboladerdrehzahl ermittelt wird, begrenzt. Der so ermittelte Ansteuerwert ist mit einer Schaltbedingung UND-Verknüpft, wird also nur bei Vorliegen der Schaltbedingung an den Ausgang A durchgeschaltet. Die Schaltbedingung wird mittels einer Logik gesetzt, in welcher Sicherheitsfunktionen für die Elektromaschine und den Turbolader, Schalthysterese sowie Überlastbedingungen und Motorparameter berücksichtigt werden. Diese Trennung ist vorteilhaft, da somit eine einfach applizierbare Struktur entsteht, in welcher der Ansteuerwert aus einem Kennfeld direkt auslesbar ist und die Schaltlogik, mit Sicherheits- und Hysteresefunktion getrennt ausgeführt wird. Das Kennfeld kann dementsprechend einzeln am Prüfstand oder im Fahrbetrieb gemäß der Betriebsbedingungen des Motors appliziert werden, wobei die Schaltlogik davon vorerst unberührt ist. Die Ansteuerverfahren für den elektrischen Hilfsantriebs des Turboladers bildet einen adaptiven Zweipunktregler. Der elektrischen Hilfsantriebs des Turboladers wird gemäß der Anschaltbedingung aus- bzw. eingeschalten, wobei der Ansteuerwert, als adaptive Komponente gemäß dem Betriebspunkt aus der Ladedruckdifferenz und der Motordrehzahl bestimmt wird. Die Anschaltbedingung verbindet damit die Regelfunktion für den Ladedruck durch zyklisches An- bzw. Ausschalten des elektrischen Hilfsantriebes mit Sicherheitsfunktionen der Elektromaschine und des Turboladers. According to the invention, the electrical auxiliary drive is advantageously controlled Turbocharger via a map, the input variables boost pressure difference and Engine speed are. The control value generated from the map is indicated by a maximum control value, which is determined from the turbocharger speed, limited. The way The control value determined is AND-linked to a switching condition, so it is only used for The switching condition is switched through to output A. The switching condition is set by means of a logic in which safety functions for the electric machine and the turbocharger, switching hysteresis as well as overload conditions and engine parameters be taken into account. This separation is advantageous because it is easy to apply Structure arises in which the control value can be read out directly from a map and the switching logic, with safety and hysteresis functions, is carried out separately. The Accordingly, the map can be carried out individually on the test bench or while driving according to the Operating conditions of the engine are applied, the switching logic of which for the time being is untouched. The control methods for the auxiliary electric drive of the turbocharger forms an adaptive two-point controller. The turbocharger's electric auxiliary drive switched on or off according to the switch-on condition, the control value being as adaptive component according to the operating point from the boost pressure difference and the Engine speed is determined. The connection condition connects the control function for the boost pressure by cyclically switching the electrical auxiliary drive on and off Safety functions of the electrical machine and the turbocharger.

Werden Änderungen des Ansteuerregimes oder der Sicherheitsfunktionen notwendig können diese Funktion durch Änderung der Schaltlogik einfach eingebracht werden ohne dass eine Veränderung des Kennfeldes erfolgen muß. Die Portierbarkeit so erstellter Algorithmen beispielsweise bei Modelländerungen wird damit gewährleistet. If changes to the control regime or the safety functions are necessary this function can be easily implemented by changing the switching logic without that the map has to be changed. The portability so created This guarantees algorithms, for example in the event of model changes.

Erfindungsgemäß vorteilhaft ist die Elektromaschine luftgekühlt, wobei die Luft stromab eines Ladeluftkühlers entnommen und dem Abgasturbolader vor dessen Verdichter wieder zugeführt wird. Es entsteht ein geschlossener Kühlkreislauf für die Elektromaschine. Die Kühlluftrückführung ist über ein Ventil steuerbar, so daß bei nicht benötigter Kühlung die gesamte angesaugte Luftmenge dem Verbrennungsmotor zugeführt wird. According to the invention, the electric machine is advantageously air-cooled, the air downstream of one Charge air cooler removed and the exhaust gas turbocharger before its compressor again is fed. A closed cooling circuit for the electric machine is created. The Cooling air return can be controlled via a valve, so that when cooling is not required the total amount of air sucked is fed to the internal combustion engine.

Erfindungsgemäß vorteilhaft wird die Luftkühlung für die Elektromaschine nur dann durch das Ventil unterbrochen, wenn ein vordefinierter Temperaturschwellwert für die Elektromaschine unterschritten ist. Damit wird eine thermische Überbeanspruchung des Turboladers zuerst durch die Luftkühlung vermieden, bevor zum Schutz der Elektromaschine der elektrische Antrieb stillgesetzt wird. According to the invention, the air cooling for the electric machine is only advantageous by the valve is interrupted when a predefined temperature threshold for the Electrical machine is below. Thereby, a thermal overload of the Turbocharger first avoided by air cooling before protecting the electric machine the electric drive is stopped.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand von schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Further details of the invention are shown schematically in the drawing with reference to FIG illustrated embodiments described.

Hierbei zeigt: Here shows:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a schematic representation of the device according to the invention,

Fig. 2 das erfindungsgemäße Verfahren in einem Blockschaltbild, Fig. 2 A method in a block diagram according to the invention,

Fig. 3 das Verfahren zum Ermitteln des Ansteuerwertes in einem Blockschaltbild, Fig. 3, the method for determining the drive value in a block diagram,

Fig. 4 das Verfahren zum Ermitteln der Anschaltbedingung in einem Blockschaltbild. Fig. 4 shows the method for determining the connection condition in a block diagram.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Prinzipdarstellung. Einem Motor 1 ist über eine Kanal 7 ein Abgasturbolader 2, bestehend aus einem Verdichter 3 und einer Abgasturbine 4 angeschlossen. Der Verdichter 3 und Abgasturbine 4 sind auf einer gemeinsamen Welle 15 angeordnet, wobei der Verdichter 3 von der Abgasturbine 4, die über eine Abgasleitung 14 mit Verbrennungsabgasen des Motors 1 beaufschlagt wird, angetrieben ist. Auf der gemeinsamen Welle 15 ist zum Antrieb des Turboladers 2 eine luftgekühlte Elektromaschine 5 vorgesehen, die sowohl im Motor als auch im Generatorbetrieb betrieben werden kann. Die Elektromaschine wird über eine Ansteuereinheit 17 von einem Motorsteuergerät 13 gesteuert. An der Elektromaschine 5 ist ein Temperatursensor 16 vorgesehen, dessen Signal an die Motorsteuerung 13 angeschlossen ist. Fig. 1 shows the device according to the invention in a schematic diagram. An exhaust gas turbocharger 2 consisting of a compressor 3 and an exhaust gas turbine 4 is connected to an engine 1 via a duct 7 . The compressor 3 and exhaust gas turbine 4 are arranged on a common shaft 15 , the compressor 3 being driven by the exhaust gas turbine 4 , which is supplied with combustion exhaust gases from the engine 1 via an exhaust gas line 14 . On the common shaft 15 , an air-cooled electric machine 5 is provided for driving the turbocharger 2 , which can be operated both in the engine and in generator operation. The electric machine is controlled by a motor control device 13 via a control unit 17 . A temperature sensor 16 is provided on the electric machine 5 , the signal of which is connected to the motor controller 13 .

Die vom Verdichter 3 verdichtetet Luft wird, von einem Ansaugkanal 6 kommend, der Ansauganlage des Motors 1 über einen Ladeluftkühler 9 zugeführt. In der Ansauganlage des Motors 1 befindet sich ein Ladedrucksensor 1, dessen Signal dem Motorsteuergerät 13 angeschlossen ist. Weiterhin ist ein Drehzahlsensor 30 zum Messen der Drehzahl des Abgasturboladers 2 der Motorsteuerung 13 angeschlossen. Coming from an intake duct 6 , the air compressed by the compressor 3 is supplied to the intake system of the engine 1 via a charge air cooler 9 . In the intake system of the engine 1 there is a boost pressure sensor 1 , the signal of which is connected to the engine control unit 13 . Furthermore, a speed sensor 30 for measuring the speed of the exhaust gas turbocharger 2 of the engine control 13 is connected.

Die Elektromaschine 5 wird mit Luft gekühlt, die über eine Kühlluftleitung 8 nach dem Ladeluftkühler 9 aus der Ansauganlage des Motors 1 abgezweigt wird, wobei die zur Kühlung abgezweigte Luftmenge über ein von der Motorsteuerung 13 steuerbares Ventil 10 gesteuert wird. Die zur Kühlung der Elektromaschine 5 abgezweigte Luftmenge wird anschliessend über eine Kühlluftrückführung 12 dem Abgasturbolader 2 vor dem Verdichter 3 wieder zugeführt. The electric machine 5 is cooled with air, which is branched off from the intake system of the engine 1 via a cooling air line 8 after the charge air cooler 9 , the air quantity branched off for cooling being controlled via a valve 10 which can be controlled by the engine control 13 . The amount of air that is branched off to cool the electric machine 5 is then fed back to the exhaust gas turbocharger 2 upstream of the compressor 3 via a cooling air return 12 .

Dem Motorsteuergerät 13 liegen Motorparameter P_{Motor1- x} (Drehzahl, Last, Beschleunigungsanforderung, AGR etc.) an, wobei die Elektromaschine 5 und das Ventil 10 gemäß der Motorparameter P_{Motor1- x} sowie der Signale von Ladedrucksensor 11, Temperatursensor 16 und Drehzahlsensor 30 der Abgasturbine geregelt wird. The engine control unit 13 has engine parameters P _Motor1-x (speed, load, acceleration _request , EGR etc.), the electric machine 5 and the valve 10 in accordance with the engine parameters P _Motor1-x and the signals from the boost pressure sensor 11 , temperature sensor 16 and speed sensor 30 Exhaust gas turbine is regulated.

Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße Verfahren zur Ansteuerung sowie zur Steuerung der Kühlung der den Abgasturbolader treibenden Elektromaschine. Einer Recheneinheit RE1 zum Ermitteln des Ansteuerwertes TL_anst für die Elektromaschine sind die Eingangssignale Motordrehzahl DZ_M, Turboladerdrehzahl DZ_TL sowie der Istwert LD_ist und der Sollwert LD_soll des Ladedrucks angeschlossen. Weitere Motorparameter P_{Motor_1-x} können zum Ermitteln eines Ansteuerwertes TL_anst herangezogen werden. Der Ansteuerwert TL_anst für die den Abgasturbolader treibende Elektromaschine wird kennfeldbasiert (detailliert siehe Fig. 3) aus diesen Werten berechnet. In einer zweiten Recheneinheit RE2 werden mittels einer Schaltlogik die Signale Temperatur der Elektromaschine T_E, Einschaltzeit der Elektromaschine t_on, Abgasrückführung aktivinaktiv AGR, Motordrehzahl DZ_M, Turboladerdrehzahl DZ_TL sowie der Istwert LD_ist und der Sollwert LD_soll des Ladedrucks zu einem Startsignal für den Abgasturbolader TL_start_1/0 verknüpft (detailliert siehe Fig. 4). Ausgehend vom Ergebnis der Verknüpfung wird der Ansteuerwert TL_anst am Ausgang A durchgeschaltet und die Elektromaschine gemäß diesem Wert angesteuert. Fig. 2, the inventive method for driving and for controlling the cooling of the exhaust gas turbocharger driving electric machine shows, in a block diagram. A computing unit RE1 for determining the control value TL_anst for the electric machine is connected to the input signals engine speed DZ_M, turbocharger speed DZ_TL as well as the actual value LD_act and the target value LD_soll of the boost pressure. Further motor parameters P _{Motor_1-x} can be used to determine a control value TL_anst. The control value TL_anst for the electric machine driving the exhaust gas turbocharger is calculated on the basis of a map (for details see FIG. 3) from these values. In a second arithmetic unit RE2, the signals temperature of the electrical machine T_E, switch-on time of the electrical machine t_on, exhaust gas recirculation active inactive EGR, engine speed DZ_M, turbocharger speed DZ_TL as well as the actual value LD_act and the target value LD_soll of the boost pressure are linked to a start signal for the exhaust gas turbocharger TL_ by means of a switching logic (see Fig. 4 for details). Based on the result of the linkage, the control value TL_anst is switched through at output A and the electric machine is controlled according to this value.

In einer dritten Recheneinheit RE3 ist die Ventilansteuerung für die Kühlluftrückführung realisiert. Der Recheneiheit liegen eingangsseitig die Signale Abgasturbolader gestartet TL_start1/0 und das Signal Temperatur der Elektromaschine T_E an. Ausgangsseitig der Recheneinheit RE3 wird das Signal zum Öffnen bzw. Schließen des Ventils V_on/off generiert. Das Ventil wird geschlossen, wenn das Startsignal für den Abgasturbolader TL_start im Zustand "Ein" ist und eine vordefinierte minimale Temperaturschwelle T_E_min für die Elektromaschine unterschritten ist. Sind diese Bedingungen nicht erfüllt wird der Turbolader durch die Kühlluftrückführung mit nach dem Ladeluftkühler abgezweigter Luft gekühlt. The valve control for the cooling air return is in a third computing unit RE3 realized. The exhaust gas turbocharger signals are started on the input side of the computing unit TL_start1 / 0 and the signal temperature of the electrical machine T_E on. Output side of the Computing unit RE3 becomes the signal for opening or closing the valve V_on / off generated. The valve is closed when the start signal for the exhaust gas turbocharger TL_start is in the "On" state and a predefined minimum temperature threshold T_E_min for the electrical machine. If these conditions are not met, the Turbocharger through the cooling air return with air branched off after the charge air cooler cooled.

Fig. 3 zeigt in einem Blockschaltbild das erfindungsgemäße Verfahren zum Generieren des Ansteuerwertes für die Elektromaschine des Abgasturboladers. Einer Subtraktionseinheit 18 liegen eingangsseitig die Signale Sollwert LD_soll und Istwert LD_ist des Ladedrucks an. Die Subtraktionseinheit 18 bildet aus der Differenz der Signale daraus die Ladedruckdifferenz LD_Diff, welche eingangsseitig einem Kennfeldspeicher 19 anliegt. Der zweite Eingang des Kennfeldspeichers 19 ist mit der Motordrehzahl DZ_M belegt und entsprechend dieser beiden Signale wird aus dem Kennfeld ein Ansteuerwert TL_anst' für die Elektromaschine ausgelesen, der ausgangsseitig des Kennfeldspeichers 19 anliegt. Der Ansteuerwert TL_anst' entspricht einer Stellgröße für die Ansteuerung der Elektromaschine, beispielsweise ein Spannungspegel oder ein Tastverhältnis, das ein äquivalentes Antriebsmoment für den Turbolader hervorruft. Die Turboladerdrehzahl DZ_TL liegt eingangsseitig einer Recheneinheit 21 an, die entsprechend dieser Drehzahl, gemäß einer Kennlinie, einen maximalen Ansteuerwert TL_anst_lim für die Elektromaschine berechnet. In einem Begrenzer 20 wird der aus dem Kennfeldspeicher 19 ausgelesene Ansteuerwert TL_anst' auf den maximalen Antsteuerwert TL_anst_lim begrenzt, sobald dieser überschritten wird. Fig. 3 shows a block diagram of the inventive method for generating the drive value for the electric motor of the turbocharger. The signals setpoint LD_soll and actual value LD_ist of the boost pressure are present on the input side of a subtraction unit 18 . From the difference in the signals, the subtraction unit 18 forms the boost pressure difference LD_Diff, which is applied to a map memory 19 on the input side. The second input of the map memory 19 is occupied by the engine speed DZ_M and, in accordance with these two signals, a control value TL_anst 'for the electric machine is read from the map, which is present on the output side of the map memory 19 . The control value TL_anst 'corresponds to a manipulated variable for the control of the electric machine, for example a voltage level or a pulse duty factor, which produces an equivalent drive torque for the turbocharger. The turbocharger speed DZ_TL is present on the input side of a computing unit 21 , which calculates a maximum control value TL_anst_lim for the electric machine according to this speed, in accordance with a characteristic curve. In a limiter 20 of the read-out from the map memory 19 control value TL_anst 'is limited to the maximum Antsteuerwert TL_anst_lim when this is exceeded.

Fig. 4 zeigt das Verfahren zum Ermitteln der Anschaltbedingung TL_start_1/0 für den Ansteuerwert der den Abgasturbolader treibenden Elektromaschine in einem Blockschaltbild. Die Motordrehzahl DZ_M ist der Recheneinheit RE2 eingangsseitig angeschlossen und verzweigt innerhalb dieser auf zwei Vergleicher mit Schalthysterese 22, 23. Der Vergleicher 22 vergleicht die Motordrehzahl DZ_M mit einer vordefinierten Konstante maximaler Motordrehzahl DZ_M_max_K, wobei in Abhängigkeit von der Motordrehzahl DZ_M zur Konstante DZ_M_max_K und der zusätzlichen Schalthysterese, ausgangsseitig des Vergleichers 22, ein Signal DZ_M_max_1/0 generiert wird. Das Signal DZ_M_max_1/0 wird 1 gesetzt, wenn der Wert der Motordrehzahl DZ_M unterhalb der Konstante maximaler Motordrehzahl DZ_M_max_K und dem Bereich der vordefinierten Schalthysterese liegt. Dieses Signal ist am Eingang einer Logikeinheit 29 angeschlossen. Analog zum Vergleicher 22 wird im Vergleicher 23 das Signal der Motordrehzahl DZ_M mit einer Konstante verglichen. In Abhängigkeit der Relation der Motordrehzahl DZ_M zur Konstante DZ_M_min_K und der zusätzlichen Schalthysterese wird ausgangsseitig des Vergleichers 23 ein Signal DZ_M_min_1/0 generiert. Das Signal DZM_min_1/0 wird 1 gesetzt, wenn der Wert der Motordrehzahl DZ_M oberhalb der Konstante minimaler Motordrehzahl DZ_M_min_K und dem Bereich der vordefinierten Schalthysterese liegt. Das Signal DZ_M_min_1/0 ist dem Eingang der Logikeinheit 29 eingangsseitig angeschlossen. FIG. 4 shows the method for determining the activation condition TL_start_1 / 0 for the activation value of the electric machine driving the exhaust gas turbocharger in a block diagram. The engine speed DZ_M is connected to the computing unit RE2 on the input side and branches within it to two comparators with switching hysteresis 22 , 23 . The comparator 22 compares the engine speed DZ_M with a predefined constant maximum engine speed DZ_M_max_K, a signal DZ_M_max_1 / 0 being generated depending on the engine speed DZ_M for the constant DZ_M_max_K and the additional switching hysteresis on the output side of the comparator 22 . The signal DZ_M_max_1 / 0 is set 1 if the value of the motor speed DZ_M is below the constant of the maximum motor speed DZ_M_max_K and the range of the predefined switching hysteresis. This signal is connected to the input of a logic unit 29 . Analog to the comparator 22 , the signal of the engine speed DZ_M is compared with a constant in the comparator 23 . Depending on the relation of the engine speed DZ_M to the constant DZ_M_min_K and the additional switching hysteresis, a signal DZ_M_min_1 / 0 is generated on the output side of the comparator 23 . The signal DZM_min_1 / 0 is set 1 if the value of the engine speed DZ_M is above the constant of the minimum engine speed DZ_M_min_K and the range of the predefined switching hysteresis. The signal DZ_M_min_1 / 0 is connected to the input of the logic unit 29 .

In einer Einheit 28 wird das Signal der Abgasrückführung AGR ausgewertet. Ausgangsseitig der Einheit 28 wird das Signal AGR_1/0 generiert. Das Signal AGR_1/0 wird 1 gesetzt, wenn keine Abgasrückführung aktiv ist. Das Signal ist der Logikeinheit 29 eingangsseitig angeschlossen. The exhaust gas recirculation EGR signal is evaluated in a unit 28 . The signal AGR_1 / 0 is generated on the output side of the unit 28 . The signal AGR_1 / 0 is set 1 if no exhaust gas recirculation is active. The signal is connected to the logic unit 29 on the input side.

Einem Vergleicher 26 liegt eingangsseitig das Signal für die Einschaltzeit der Elektromaschine t_on an. An einem zweiten Eingang des Vergleichers 26 ist eine vordefinierte Konstante für die maximale Einschaltzeit der Elektromaschine t_on_max angeschlossen. In Abhängigkeit vom Vergleich von t_on mit t_on_max wird am Ausgang das Signal t_on_1/0 generiert. Das Signal t_on_1/0 wird 1 gesetzt, wenn t_on < t_on_max. Dieses Signal ist der Logikeinheit 29 und einer Recheneinheit 31 eingangsseitig angeschlossen. Wird das Signal t_on_1/0 = 0 gesetzt, so wird gleichzeitig t_off, die maximale Ausschaltzeit = 0 gesetzt. Bei einem Abschalten des elektrischen Hilfsantriebes des Turboladers, aufgrund des Überschreitens der maximalen Anschaltzeit t_on_max, beginnt die Abschaltzeit t_off zu laufen. Der elektrische Hilfsantrieb des Turboladers kann erst dann wieder zugeschaltet werden, wenn die Abschaltzeit t_off größer als ein vordefinierter Wert t_off_K ist. In diesem Fall wird das Signal t_off_1/0 = 1 gesetzt. Das Signal t_off_1/0 ist der Logikeinheit 29 eingangsseitig angeschalten. The signal for the switch-on time of the electric machine t_on is present on the input side of a comparator 26 . A predefined constant for the maximum switch-on time of the electrical machine t_on_max is connected to a second input of the comparator 26 . Depending on the comparison of t_on with t_on_max, the signal t_on_1 / 0 is generated at the output. The signal t_on_1 / 0 is set 1 if t_on <t_on_max. This signal is connected to the logic unit 29 and a computing unit 31 on the input side. If the signal t_on_1 / 0 = 0 is set, t_off, the maximum switch-off time = 0 is set at the same time. When the electrical auxiliary drive of the turbocharger is switched off because the maximum switch-on time t_on_max has been exceeded, the switch-off time t_off begins to run. The electrical auxiliary drive of the turbocharger can only be switched on again when the switch-off time t_off is greater than a predefined value t_off_K. In this case the signal t_off_1 / 0 = 1 is set. The signal t_off_1 / 0 is connected to the logic unit 29 on the input side.

In der Subtraktionseinheit 18 wird aus der Differenz des Ladedruckistwertes LD ist zum Ladedrucksollwert LD_soll (LD_diff = LD_soll - LD_ist) die Ladedruckdiferenz LD_diff berechnet, die eingangsseitig einem Vergleicher 27 anliegt. Am zweiten Eingang des Vergleichers 27 liegt eine Konstante LD_diff_K für die minimale Ladedruckdifferenz an, wobei diese einen negativen Wert aufweist. In Abhängigkeit vom Vergleich von LD_diff mit LD_diff_K wird am Ausgang das Signal LD_diff_1/0 generiert. Das Signal LD_diff_1/0 wird 1 gesetzt, wenn LD_diff < LD_diff_K, also eine minimale negative Ladedruckdifferenz nicht überschritten ist. Das heisst konkret bei einem steigenden Sollwert des Ladedrucks LD_soll folgt der Istwert LD_ist zeitverzögert nach und LD_diff = LD_soll - LD_ist ist positiv. Erfolgt ein Überschwingen des Istwerts LD_ist des Ladedrucks, so wird die Ladedruckdiferenz LD_diff negativ. Unterschreitet die Ladedruckdifferenz LD_diff die minimale Ladedruckdifferenz LD_diff_K, so wird das Signal LD_diff_1/0 = 0 gesetzt und dadurch der elektrische Hilfsantrieb des Turboladers abgeschaltet. dDs Signal LD_diff_1/0 ist der Logikeinheit 29 eingangsseitig angeschlossen. In the subtraction unit 18 , the boost pressure difference LD_diff is calculated from the difference between the boost pressure actual value LD and the boost pressure target value LD_soll (LD_diff = LD_soll-LD_ist), which is applied to a comparator 27 on the input side. At the second input of the comparator 27 there is a constant LD_diff_K for the minimum boost pressure difference, which has a negative value. Depending on the comparison of LD_diff with LD_diff_K, the signal LD_diff_1 / 0 is generated at the output. The signal LD_diff_1 / 0 is set to 1 if LD_diff <LD_diff_K, ie a minimum negative boost pressure difference has not been exceeded. In concrete terms, this means that when the charge pressure LD_soll increases, the actual value LD_ist follows with a time delay and LD_diff = LD_soll - LD_ist is positive. If the actual value LD_ist of the charge pressure overshoots, the charge pressure difference LD_diff becomes negative. If the boost pressure difference LD_diff falls below the minimum boost pressure difference LD_diff_K, the signal LD_diff_1 / 0 = 0 is set and the electrical auxiliary drive of the turbocharger is thereby switched off. The LD_diff_1 / 0 signal is connected to the logic unit 29 on the input side.

Einem Vergleicher mit Schalthysterese 24 sind die Signale der Turboladerdrehzahl DZ_TL und eine Konstante maximaler Turboladerdrehzahl DZ_TL_max_K angeschlossen. In Abhängigkeit von der Relation der Turboladerdrehzahl DZ_TL zur Konstante DZ_TL_max_K und der Schalthysterese wird ausgangsseitig des Vergleichers 24 ein Signal DZ_TL_max_1/0 generiert. Das Signal DZ_TL_max1/0 wird 1 gesetzt, wenn der Wert der Turboladerdrehzahl DZ_TL unterhalb der Konstante maximaler Turboladerdrehzahl DZ_TL_max_K und dem Bereich der vordefinierten Schalthysterese liegt. Das Signal DZ_TL_max1/0 ist dem Eingang der Logikeinheit 29 eingangsseitig angeschlossen. The signals of the turbocharger speed DZ_TL and a constant of the maximum turbocharger speed DZ_TL_max_K are connected to a comparator with switching hysteresis 24 . Depending on the relationship of the turbocharger speed DZ_TL to the constant DZ_TL_max_K and the switching hysteresis, a signal DZ_TL_max_1 / 0 is generated on the output side of the comparator 24 . The signal DZ_TL_max1 / 0 is set 1 if the value of the turbocharger speed DZ_TL is below the constant of the maximum turbocharger speed DZ_TL_max_K and the range of the predefined switching hysteresis. The signal DZ_TL_max1 / 0 is connected to the input of the logic unit 29 .

Einem Vergleicher 25 sind die Signale Mengenbegrenzung-Drehmoment D_Beg und Rauchmengenbegrenzung R_Beg angeschlossen. Diese Begrenzungsmengen resultieren aus Steuergerätefunktionen, die eine maximale Einspritzmenge aufgrund des maximalen Drehmoments und eine maximale Einspritzmenge aufgrund der Abgaswerte berechnen. Übersteigt die Rauchmengenbegrenzung R_Beg die Mengenbegrenzung-Drehmoment DM_Beg wird ein Begrenzungssignal BEG_1/0 auf 0 gesetzt. Aus der Relation der beiden Begrenzungsmengen wird mittelbar auf den Ladedrucksollwert geschlossen. Übersteigt die Rauchmengenbegrenzung R_Beg die Mengenbegrenzung-Drehmoment DM_Beg wird bereits ein hoher Ladedruckwert erzeugt. Die elektrische Unterstützung des Abgasturboladers wird durch setzen des Signal BEG_1/0 = 0 abgeschalten. Das Begrenzungssignal BEG_1/0 ist der Logikeinheit 29 eingangsseitig angeschlossen. Das Signal F_sys ist der Logikeinheit 29 eingangsseitig angeschlossen. Das Signal wird 1 gesetzt, wenn im System keine Fehlerzustände erkannt worden sind. Die Logikeinheit 29 ist als UND-Glied ausgeführt, wobei das Signal TL_start1/0 zu 1 generiert wird, d. h. die den Abgasturbolader treibende Elektromaschine mit dem Ansteuerwert TL_anst beaufschlagt wird (siehe Fig. 2), wenn sämtliche Eingangssignale der Logikeinheit 29 auf 1 gesetzt sind, d. h.:

- DZ_M_max_1/0 = 1 - Motordrehzahl kleiner als die vordefiniert maximale Motordrehzahl + Schalthysterese -,
- DZ_M_min_1/0 = 1 Motordrehzahl größer als die vordefiniert minimale Motordrehzahl + Schalthysterese -,
- AGR_1/0 = 1 keine Abgasrückführung aktiv,
- t_on_1/0 = 1 Einschaltzeit der Elektromaschine t_on kleiner als die maximal definierte Einschaltzeit t_on_max,
- t_off_1/0 = 1 Ausschaltzeit der Elektromaschine t_off größer als die minimal definierte Ausschaltzeit t_off_K,
- LD_diff_1/0 = 1 die Ladedruckdifferenz LD_diff ist größer als der vordefinierte negativer Schwellwert LD_diff_K,
- DZ_TL_max_1/0 = 1 die Turboladerdrehzahl DZ_TL kleiner als die vordefiniert maximale Turboladerdrehzahl DZ_TL_max_K + Schalthysterese -
- BEG_1/0 = 1 Rauchmengenbegrenzung R_Beg ist kleiner als die Mengenbegrenzung- Drehmoment D_Beg,
- F_Sys = 1 es sind keine Systemfehler erkannt worden.

The signals quantity limit torque D_Beg and smoke quantity limit R_Beg are connected to a comparator 25 . These limited quantities result from control unit functions that calculate a maximum injection quantity based on the maximum torque and a maximum injection quantity based on the exhaust gas values. If the smoke quantity limit R_Beg exceeds the quantity limit torque DM_Beg, a limit signal BEG_1 / 0 is set to 0. The relationship between the two limiting quantities is an indirect conclusion about the boost pressure setpoint. If the smoke quantity limit R_Beg exceeds the quantity limit torque DM_Beg, a high boost pressure value is already generated. The electrical support of the exhaust gas turbocharger is switched off by setting the signal BEG_1 / 0 = 0. The limit signal BEG_1 / 0 is connected to the logic unit 29 on the input side. The signal F_sys is connected to the logic unit 29 on the input side. The signal is set to 1 if no error states have been detected in the system. The logic unit 29 is designed as an AND gate, the signal TL_start1 / 0 to 1 being generated, that is to say the drive value TL_anst is applied to the electric machine driving the exhaust gas turbocharger (see FIG. 2) when all the input signals of the logic unit 29 are set to 1 , ie:

- DZ_M_max_1 / 0 = 1 - engine speed less than the predefined maximum engine speed + switching hysteresis -,
- DZ_M_min_1 / 0 = 1 engine speed greater than the predefined minimum engine speed + switching hysteresis -,
- EGR_1 / 0 = 1 no exhaust gas recirculation active,
- t_on_1 / 0 = 1 switch-on time of the electrical machine t_on less than the maximum defined switch-on time t_on_max,
- t_off_1 / 0 = 1 switch-off time of the electrical machine t_off greater than the minimally defined switch-off time t_off_K,
- LD_diff_1 / 0 = 1 the boost pressure difference LD_diff is greater than the predefined negative threshold value LD_diff_K,
- DZ_TL_max_1 / 0 = 1 the turbocharger speed DZ_TL less than the predefined maximum turbocharger speed DZ_TL_max_K + switching hysteresis -
- BEG_1 / 0 = 1 smoke quantity limit R_Beg is smaller than the quantity limit- torque D_Beg,
- F_Sys = 1 no system errors have been detected.

Die beschriebene Erfindung sollte nicht auf die vorstehend ausgeführten Ausführungsbeispiele beschränkt werden, sondern kann in viele andere Richtungen modifiziert werden, ohne dass vom Geist der Erfindung abgewichen wird. Bezugszeichenliste 1 Motor
2 Abgasturbolader
3 Verdichter
4 Abgasturbine
5 Elektromaschine
6 Ansaugkanal
7 Kanal
8 Kühlluftleitung
9 Ladeluftkühler
10 Ventil
11 Ladedrucksensor
12 Kühlluftrückführung
13 Motorsteuerung
14 Abgasleitung
15 Welle
16 Temperatursensor
17 Ansteuereinheit
18 Subtraktionseinheit
19 Kennfeld
20 Begrenzer
21 Recheneinheit
22-24 Vergleicher mit Schalthysterese
25, 26 u. 27 Vergleicher
29 Logik-Einheit (UND)
30 Drehzahlsensor Abgasturbolader
31 Recheneinheit
P_Motor_1-x Motorparameter
TL_start_1/0 Startbedingung für die Elektromaschine
DZ_M Motordrehzahl
DZ_M_max_K Maximale Motordrehzahl
DZ_M_min_K Minimale Motordrehzahl
DZ_M_max_1/0 Maximale Motordrehzahl und Schalthysterese unterschritten
DZ_M_min_1/0 Minimale Motordrehzahl und Schalthysterese unterschritten
LD_ist Istwert Ladedruck
LD_soll Sollwert Ladedruck
LD_diff Ladedruckdifferenz
LD_diff_K minimale Ladedruckdifferenz (negativ)
LD_diff_1/0 binäre Bedingung Ladedruckdifferenz
DZ_TL Drehzahl Abgasturbolader
DZ_TL_max_K Maximale Turboladerdrehzahl
DZ_TL_max_1/0 binäre Bedingung Turboladerdrehzahl
T_E Temperatur Elektromaschine
T_E_min Minimale Temperatur der Elektromaschine
T_E_max_1/0 binäre Bedingung Temperatur der Elektromaschine und Schalthysterese
t_on Anschaltzeit
t_on_max Maximale Anschaltzeit
t_on_1/0 binäre Bedingung Maximale Anschaltzeit
t_off Ausschaltzeit
t_off_K Minimale Ausschaltzeit
t_off_1/0 binäre Bedingung Maximale Ausschaltzeit
TL_anst Ansteuerwert für die Elektromaschine
TL_anst_lim Obergrenze des Ansteuerwerts für die Elektromaschine
AGR Abgasrückführung
AGR_1/0 Abgasrückführung aktiv/inaktiv
A Ausgang zur Ansteuereinheit der Elektromaschine
V_on/off Ventil öffnen/schließen
F_Sys Systemfehler aufgetreten
DM_Beg Mengenbegrenzung-Drehmoment
R_Beg Rauchmengenbegrenzung R_Beg die
BEG_1/0 Begrenzungssignal
RE1-3 Recheneinheiten
The described invention should not be limited to the exemplary embodiments set out above, but can be modified in many other directions without departing from the spirit of the invention. LIST OF REFERENCE NUMERALS 1 Motor
2 turbochargers
3 compressors
4 exhaust gas turbine
5 electric machine
6 intake duct
7 channel
8 cooling air line
9 intercooler
10 valve
11 Boost pressure sensor
12 Cooling air return
13 Engine control
14 exhaust pipe
15 wave
16 temperature sensor
17 control unit
18 subtraction unit
19 map
20 delimiters
21 computing unit
22-24 comparator with switching hysteresis
25, 26 u. 27 comparators
29 logic unit (AND)
30 Exhaust gas turbocharger speed sensor
31 arithmetic unit
P_Motor_1-x motor parameters
TL_start_1 / 0 start condition for the electric machine
DZ_M engine speed
DZ_M_max_K Maximum engine speed
DZ_M_min_K Minimum engine speed
DZ_M_max_1 / 0 Maximum engine speed and switching hysteresis not reached
DZ_M_min_1 / 0 Engine speed and switching hysteresis are below the minimum
LD_actual value of boost pressure
LD_setpoint setpoint boost pressure
LD_diff boost pressure difference
LD_diff_K minimal boost pressure difference (negative)
LD_diff_1 / 0 binary condition boost pressure difference
DZ_TL turbocharger speed
DZ_TL_max_K Maximum turbocharger speed
DZ_TL_max_1 / 0 binary condition turbocharger speed
T_E temperature electric machine
T_E_min Minimum temperature of the electrical machine
T_E_max_1 / 0 binary condition temperature of the electrical machine and switching hysteresis
t_on switch-on time
t_on_max Maximum switch-on time
t_on_1 / 0 binary condition Maximum switch-on time
t_off switch-off time
t_off_K Minimum switch-off time
t_off_1 / 0 binary condition Maximum switch-off time
TL_anst control value for the electric machine
TL_anst_lim Upper limit of the control value for the electric machine
EGR exhaust gas recirculation
EGR_1 / 0 Exhaust gas recirculation active / inactive
A Output to the control unit of the electrical machine
V_on / off open / close valve
F_Sys system error occurred
DM_Beg quantity limitation torque
R_Beg smoke quantity limit R_Beg die
BEG_1 / 0 limit signal
RE1-3 computing units

Claims

1. A method for operating an exhaust gas turbocharger ( 2 ) for internal combustion engines with an electrically assisted drive, in which the actual value of the boost pressure (LD_actual), an engine speed (DZ_M), a turbocharger speed (DZ_TL) and a temperature of the driving electric machine (TE) are determined by following process steps,

- A boost pressure difference (LD_diff) is calculated from a measured setpoint of the boost pressure (LD_set) and the boost pressure actual value (LD_act),

- depending on the boost pressure difference (LD_diff) and the engine speed (DZ_M), a control value (TL_anst) for the electrical support of the exhaust gas turbocharger ( 2 ) is read from a map memory ( 18 ),

- The determined control value (TL_Anst) is switched on as a function of a complex switch-on condition (TL_start_1 / 0), which is formed taking into account the operating conditions of the exhaust gas turbocharger ( 2 ) and the operating conditions of the electric machine ( 5 ), of the electric machine ( 5 ).

2. The method according to claim 1, characterized in that the connection condition (TL_start_1 / 0) for controlling the electric machine ( 5 ) of the exhaust gas turbocharger ( 2 ) with the determined control value (TL_Anst) according to specific operating conditions of the engine such as engine speed (DZ_M) and exhaust gas recirculation active / inactive (EGR), the exhaust gas turbocharger speed (DZ_TL) and the switch-on time (t_on) of the electric machine ( 5 ) is set.

3. The method according to claim 1 or 2 characterized, that the control value (TL_Anst) by a predetermined maximum value, which in Dependence on the exhaust gas turbocharger speed (DZ_TL) is determined on a maximum control value (TL_Anst_lim) is limited.

4. The method according to claim 1 or 2 characterized, that at least one signal for setting the switch-on condition (TL_start_1 / 0) Has switching hysteresis.

5. A method for operating an exhaust gas turbocharger ( 2 ) for internal combustion engines with an electrically assisted drive, in which the actual value of the boost pressure (LD_ist), an engine speed (DZ_M), a turbocharger speed (DZ_TL) and a temperature of the driving electric machine (T_E) are determined characterized in that a cooling device for the electrical drive of the turbocharger is controlled as a function of the temperature of the driving electrical machine (T_E).

6. The method according to claim 5, characterized in that for cooling the electric machine ( 5 ), a valve ( 10 ) is activated, that in the open state a portion of charge air which is branched off after a charge air cooler ( 9 ), the electric machine ( 5 ) to the latter Cooling supplies.

7. The method according to claim 6, characterized in that the valve ( 10 ) is closed when the temperature of the electric machine (T_E) falls below a predefined temperature threshold (T_E_max_K).

8. exhaust gas turbocharger ( 2 ) with electrical support by an air-cooled electric machine ( 5 ) with a sensor ( 16 ) for measuring the temperature of the electric machine ( 5 ), a cooling air line ( 8 ), the cooled charge air downstream of an intercooler ( 9 ) for cooling the Electric machine ( 5 ) feeds the latter, characterized in that the cooling air line ( 8 ) can be shut off by means of a valve ( 10 ) and can be opened and closed in a controlled manner by a control device.

9. The method according to claim 8, characterized in that the control device for the valve ( 10 ) is controlled by the engine control ( 13 ).