DE10061847A1 - Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betrieb eines Abgasturboladers - Google Patents

Abstract

Ein Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine weist eine im Abgasstrang angeordnete Abgasturbine und einen im Ansaugtrakt angeordneten Verdichter auf, in dessen Einströmbereich ein Verdichterrad mit Verdichterradschaufeln vorgesehen ist, wobei das Verdichterrad drehfest mit der Abgasturbine verbunden ist. DOLLAR A Dem Verdichterrad ist ein separat ausgebildeter und koaxial angeordneter Vorsatzläufer mit Vorsatzläuferschaufeln vorgelagert, wobei der Austrittswinkel der Vorsatzläuferschaufeln größer ist als der Eintrittswinkel der Verdichterradschaufeln.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betrieb eines Abgas­ turboladers nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. 7.

In der Druckschrift US 6 029 452 ist ein Abgasturbolader mit einer Abgasturbine im Abgasstrang einer Brennkraftmaschine und einem Verdichter im Ansaugtrakt offenbart, wobei der Verdichter über eine Welle von der Abgasturbine angetrieben wird. Zur Un­ terstützung des Verdichters insbesondere bei niedrigen Drehzah­ len, bei denen ein nur geringes Druckniveau im Abgasstrang herrscht, mit dem nur vergleichsweise wenig Turbinenleistung erzeugt werden kann, die auf den Verdichter übertragbar ist, ist ein Elektromotor vorgesehen, der zwischen Verdichter und Turbine auf der Welle angeordnet und drehfest mit der Welle verbunden ist. Bei einer Bestromung des Elektromotors wird die Welle und somit auch der Verdichter mit zusätzlicher Antriebs­ leistung versorgt, wodurch unabhängig von dem im Abgasstrang anstehenden Druckniveau ein erhöhter Ladedruck im Ansaugtrakt aufgebaut werden kann, der dem Motor zur Steigerung der Motor­ leistung zugeführt wird.

Dieser Abgasturbolader ermöglicht zwar eine Steigerung der La­ derleistung durch Zuschaltung des Elektromotors. Da jedoch der Läufer des Elektromotors drehfest mit der Welle verbunden ist, wird die zu beschleunigende Masse signifikant erhöht, wodurch insbesondere im transienten Bereich aufgrund des gesteigerten Massenträgheitsmoments mit einer Verzögerung im Drehzahlaufbau und dementsprechend mit einem verzögerten Ladedruckaufbau ge­ rechnet werden muss. Das hohe Massenträgheitsmoment erfordert außerdem einen vergleichsweise groß dimensionierten Elektromo­ tor mit hoher Leistungsaufnahme.

Über einen zusätzlichen Ladedruckaufbau hinausgehend können ü­ ber den Elektromotor keine weiteren Funktionen ausgeübt werden. Es ist insbesondere nicht möglich, das Verhalten des Verdich­ ters in Grenzbereichen bei einem Betrieb nahe der Pumpgrenze o­ der nahe der Stopfgrenze positiv zu beeinflussen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, das Betriebsverhalten für einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine zu verbessern. Es soll insbesondere der Ladedruckaufbau im niede­ ren Drehzahlbereich verbessert werden. Darüber hinaus soll zweckmäßig der Einsatzbereich des Abgasturboladers sowohl in Richtung großer zu fördernder Volumenströme als auch in Rich­ tung kleiner zu fördernder Volumenströme ausgeweitet werden.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruches 1 bzw. 7 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.

Der erfindungsgemäße Abgasturbolader weist einen Verdichter mit einem Verdichterrad sowie einem zusätzlichen, separat vom Ver­ dichterrad ausgebildeten Vorsatzläufer auf, der koaxial zum Verdichterrad angeordnet ist und sich in Strömungsrichtung der angesaugten Verbrennungsluft gesehen stromauf des Verdichterra­ des befindet. Mit Hilfe des Vorsatzläufers kann das Betriebs­ verhalten des Verdichters in gezielter, gewünschter Weise be­ einflusst werden. Es ist insbesondere möglich, in Abhängigkeit des gewünschten Einsatzzweckes ein Standardverdichterrad mit einem zusätzlichen Vorsatzläufer auszurüsten, der eine Ver­ schiebung der Pumpgrenze in Richtung kleinerer Volumenströme o­ der aber eine Verschiebung der Stopfgrenze des Verdichters in Richtung größerer Volumenströme bzw. eine Kombination von bei­ dem erlaubt. Der Vorsatzläufer als Zusatzausrüstung zum Ver­ dichterrad stellt eine einfache, kostengünstige und schnell durchzuführende Maßnahme zur Verbesserung des Betriebsverhal­ tens des Verdichters dar.

Weiterhin ist vorgesehen, das die Vorsatzläuferschaufeln des Vorsatzläufers und die Verdichterradschaufeln des Verdichterra­ des in einem bestimmten Winkel zueinander ausgerichtet sind. Zur Festlegung der Winkellage zwischen den Schaufeln des Vor­ satzläufers und den Schaufeln des Verdichterrades werden vor­ teilhaft Absolutwinkel herangezogen, welche die jeweilige Schaufelausrichtung an einer bestimmten Position des Vorsatz­ läufers und des Verdichterrades in Bezug auf die Drehebene von Vorsatzläuferrad bzw. Verdichterrad bestimmen. Hierfür werden der Austrittswinkel der Vorsatzläuferschaufeln sowie der Ein­ trittswinkel der Verdichterradschaufeln herangezogen, wobei der Austrittswinkel der Vorsatzläuferschaufeln größer ist als der Eintrittswinkel der Verdichterradschaufeln, jeweils bezogen auf die Drehebene des Vorsatzläufers bzw. des Verdichterrades. Da der Austrittswinkel der Vorsatzläuferschaufeln größer ist als der Eintrittswinkel der Verdichterradschaufeln, wird die Pump­ grenze im Verdichterkennfeld zu Gunsten kleinerer Volumen- bzw. Massenströme verschoben. Außerdem kann insbesondere bereits bei niedrigen Laderdrehzahlen ein erhöhter Massenstromdurchsatz mit einem einhergehenden Ladedruckaufbau erzielt werden.

Eine positive Beeinflussung des Ladedruckaufbaus wird insbeson­ dere durch einen zusätzlichen Antrieb des Vorsatzläufers er­ reicht, was vorteilhaft mittels eines Elektromotors durchführ­ bar ist, indem beispielsweise der Vorsatzläufer den Rotor bzw. einen Teil des Rotors des Elektromotors bildet. Weitere Beein­ flussungsmöglichkeiten werden dadurch erzielt, dass der Vor­ satzläufer unabhängig vom Verdichterrad drehbar gelagert ist, so dass Vorsatzläufer und Verdichterrad mit unterschiedlichen Drehzahlen umlaufen können. Auf diese Weise können durch eine entsprechende Drehbeaufschlagung des Vorsatzläufers verschie­ denartige aerodynamische Effekte ausgenutzt werden, indem je nach aktuellem Einsatzgebiet ein Mitdrall oder ein Gegendrall durch eine größere oder kleinere Drehzahl des Vorsatzläufers gegenüber der Verdichterraddrehzahl oder durch eine Umkehr der Drehrichtung eingestellt wird.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung liegt der Austrittswin­ kel der Vorsatzläuferschaufeln, welcher definiert ist als Win­ kel der Tangente an die Vorsatzläuferschaufeln im Bereich der dem Verdichterrad zugewandten Seite des Vorsatzläufers, in ei­ nem Winkelbereich zwischen 75° und 100°, insbesondere bei etwa 85°. Der Eintrittswinkel der Verdichterradschaufeln - definiert als Winkel der Tangente an die Verdichterradschaufeln auf der dem Vorsatzläufer zugewandten Seite - ist kleiner als der Aus­ trittswinkel der Vorsatzläuferschaufeln und liegt bevorzugt in einem Winkelbereich zwischen 30° und 45°. Bei einem derartigen Verhältnis von Austrittswinkel der Vorsatzläuferschaufeln zu Eintrittswinkel der Verdichterradschaufeln wird insbesondere im transienten Übergangsbereich bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, die ein nur geringes Abgasdruckniveau zur Folge haben, ein schneller Ladedruckaufbau bei einem zusätzli­ chen Antrieb des Vorsatzläufers erzielt. Zudem wird eine Pump­ grenzenverschiebung zu Gunsten kleinerer Massenströme im Falle einer herabgesetzten Vorsatzläuferdrehzahl erreicht, insbeson­ dere bei einer die Verdichterraddrehzahl unterschreitenden Vor­ satzläuferdrehzahl.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren, welches bevorzugt auf den erfindungsgemäßen Abgasturbolader angewendet wird, wird eine Falschanströmung auf das Verdichterrad eingestellt, die in ei­ nem Winkelbereich zwischen -5° und +30° liegt. Die Falschan­ strömung, welche definiert ist als der Winkel zwischen dem Ge­ schwindigkeitsvektor der Gasströmung auf das Verdichterrad und der Tangente an die Verdichterradschaufeln auf der dem Vorsatz­ läufer zugewandten Seite, wobei eine positive Falschanströmung einen Rückenstoß auf das Verdichterrad und eine negative Falschanströmung einen Bauchstoß auf das Verdichterrad bedeu­ ten, kann durch ein abgestimmtes Drehzahlverhalten von Vorsatz­ läufer und Verdichterrad beeinflusst werden. Bevorzugt wird zur Ladedrucksteigerung im niedrigen Drehzahlbereich eine positive Falschanströmung, welche einen Rückenstoß auf das Verdichterrad zur Folge hat, eingestellt, indem die Drehzahl des Vorsatzläu­ fers auf einen höheren Wert beschleunigt wird als die Verdich­ terdrehzahl.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu ent­ nehmen. Es zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer aufgeladenen Brenn­ kraftmaschine mit einem Verdichter, der ein Verdichter­ rad und einen vorgeschalteten Vorsatzläufer aufweist,

Fig. 2 der Verdichter in einer Schnittdarstellung,

Fig. 3 eine vergrößerte Ansicht auf Vorsatzläufer und Verdich­ terrad,

Fig. 4 ein Vektordiagramm mit Strömungsvektoren an verschiede­ nen Positionen des Verdichters,

Fig. 5 ein Auslegungsdiagramm mit dem Verlauf der Schaufelwin­ keldifferenz von Austrittswinkel der Vorsatzläufer­ schaufeln und Eintrittswinkel der Verdichterradschau­ feln in Abhängigkeit der Umfangsgeschwindigkeitsdiffe­ renz von Vorsatzläufer und Verdichterrad, bezogen auf einen mittleren Strömungsgeschwindigkeitsvektor.

In den folgenden Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Be­ zugszeichen versehen.

Der in Fig. 1 dargestellten Brennkraftmaschine 1 ist ein Abgas­ turbolader 2 mit einer Abgasturbine 3, welche mit einer varia­ bel einstellbaren Turbinengeometrie 4 ausgestattet ist, und mit einem Verdichter 6 zugeordnet, der über eine Welle 8 von der Abgasturbine 3 angetrieben wird. Die Abgasturbine 3 ist im Ab­ gasstrang 5 der Brennkraftmaschine angeordnet und wird von den unter Druck stehenden Abgasen angetrieben. Die Turbinenleistung der Abgasturbine 3 wird über die Welle 8 in eine entsprechende Verdichterleistung des Verdichters 6 umgesetzt, wodurch vom Verdichter 6 angesaugte Verbrennungsluft auf einen erhöhten La­ dedruck verdichtet wird, mit dem Ladeluft über den Ansaugtrakt 7 der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird.

Der Verdichter 6 ist zweiteilig aufgebaut und umfasst ein Ver­ dichterrad 9 sowie ein dem Verdichterrad 9 vorgelagerter, ko­ axial angeordneter Vorsatzläufer 10, der von einem Elektromotor 11 angetrieben wird. Das Verdichterrad 9 und der Vorsatzläufer 10 können zweckmäßig unabhängig voneinander umlaufen. Der Vor­ satzläufer 10 ist in Strömungsrichtung der angesaugten Verbren­ nungsluft gesehen dem Verdichterrad 9 vorgelagert, so dass die mit Atmosphärendruck angesaugte Verbrennungsluft zunächst den Vorsatzläufer 10 und anschließend das Verdichterrad 9 passieren muss und stromab des Verdichterrades in den Ansaugtrakt 7 ge­ leitet wird. Nach der Komprimierung im Verdichter 6 wird die Ladeluft zunächst in einem Ladeluftkühler 12, welcher stromab des Verdichters 6 im Ansaugtrakt 7 angeordnet ist, gekühlt und anschließend der Brennkraftmaschine 1 zugeführt.

Die Brennkraftmaschine 1 ist weiterhin mit einer Abgasrückfüh­ rung 13 ausgestattet, über die ein einstellbarer Abgasmassen­ strom aus dem Abgasstrang 5 stromauf der Abgasturbine 3 in den Ansaugtrakt 7 stromab des Ladeluftkühlers 12 geführt werden kann. Die Abgasrückführung 13 umfasst eine Abgasrückführungs­ leitung 14 mit einem einstellbaren Ventil 15 und einem Abgas­ rückführungskühler 16.

Über eine Regel- und Steuereinheit 17 kann die Funktion der einstellbaren Bauelemente der Brennkraftmaschine in Abhängig­ keit von aktuellen Zustands- und Betriebsgrößen der Brennkraft­ maschine sowie der zugeordneten Aggregate eingestellt werden. Über die Regel- und Steuereinheit 17 werden insbesondere die variable Turbinengeometrie 4 der Abgasturbine 3, der den Vor­ satzläufer 10 antreibende Elektromotor 11 und das Ventil 15 der Abgasrückführung 13 eingestellt.

Der Elektromotor 11 wird über eine Stromleitung 19 mit Strom aus einem Generator 18 versorgt, welcher von der Brennkraftma­ schine 1 angetrieben wird.

Fig. 2 zeigt einen Verdichter 6 mit einem Verdichterrad 9, be­ stehend aus einer Verdichterradnabe 20 und Verdichterradschau­ feln 21, und einem koaxial zum Verdichterrad 9 angeordnetem, stromauf des Verdichterrades plazierten Vorsatzläufer 10, be­ stehend aus einer Vorsatzläufernabe 22 und Vorsatzläuferschau­ feln 23. Die Vorsatzläufernabe 22 ist drehfest mit dem Rotor des Elektromotors 11 verbunden. Verdichterrad 9 und Vorsatzläu­ fer 10 sind mechanisch entkoppelt und können unabhängig vonein­ ander umlaufen. Dem Vorsatzläufer 10 kann durch eine entspre­ chende Beaufschlagung des Elektromotors 11 eine Drehzahl aufge­ prägt werden, welche sich von der Verdichterraddrehzahl unter­ scheidet. Es kann insbesondere in niedrigen Motordrehzahlberei­ chen, in welchen ein lediglich geringer Abgasgegendruck zum An­ trieb des Laders zur Verfügung steht und dementsprechend auch nur ein vergleichsweise geringer Ladedruck aufgebaut werden kann, der Vorsatzläufer 10 mit einer signifikant höheren Dreh­ zahl umlaufen als das Verdichterrad 9, wodurch in Pfeilrichtung 24 angesaugte Verbrennungsluft vom Vorsatzläufer 10 bereits auf einen erhöhten Ladedruck verdichtet wird und/oder durch die Ro­ tation des Vorsatzläufers 10 ein auf das Verdichterrad aerody­ namisch zu übertragender Drall erzeugt wird, welcher das Ver­ dichterrad auf eine erhöhte Drehzahl beschleunigt.

Es kann gegebenenfalls zweckmäßig sein, zwischen Vorsatzläufer 10 und Verdichterrad 9 eine mechanische Kopplung vorzusehen, welche insbesondere als schaltbare Kupplung ausgebildet sein kann, um bedarfsweise eine drehstarre Verbindung zwischen Vor­ satzläufer und Verdichterrad zu schaffen, die insbesondere bei höheren Drehzahlen des Verdichterrades auch wieder freigegeben werden kann.

Der vergrößerten Darstellung von Verdichterrad 9 und Vorsatz­ läufer 10 gemäß Fig. 3 ist zu entnehmen, dass der Austrittswin­ kel β_V,A der Vorsatzläuferschaufeln 23 einen größeren Wert ein­ nimmt als der Eintrittswinkel β_R,E der Verdichterradschaufeln 21. Der Austrittswinkel β_V,A der Vorsatzläuferschaufeln 23 wird hierbei als Winkel der Tangente an die Vorsatzläuferschaufeln 23 auf der dem Verdichterrad 9 zugewandten Seite - gekennzeich­ net mit "A" - relativ zur Drehebene des Vorsatzläufers 10 defi­ niert. Der Eintrittswinkel β_R,E ist in entsprechender Weise als Winkel der Tangente an die Verdichterradschaufeln 21 auf der dem Vorsatzläufer zugewandten Seite "E" relativ zur Drehebene des Verdichterrades 9 definiert. Der Austrittswinkel β_V,A der Vorsatzläuferschaufeln 23 übersteigt den Eintrittswinkel β_R,E der Verdichterradschaufeln 21, wobei zweckmäßig der Austritts­ winkel β_V,A in einem Wertebereich zwischen 75° und 100°, insbe­ sondere bei etwa 85°, und der Verdichterradschaufel- Eintrittswinkel β_R,E in einem Wertebereich zwischen 30° und 45°, beispielsweise bei etwa 35° liegt. Es kann vorteilhaft sein, den Austrittswinkel β_V,A doppelt so groß zu gestalten wie den Eintrittswinkel β_R,E.

Wie dem Vektordiagramm nach Fig. 4 in Verbindung mit der Dar­ stellung der Fig. 3 zu entnehmen, entsteht in Abhängigkeit des Austrittswinkels β_V,A der Vorsatzläuferschaufeln 23, des Ein­ trittswinkels β_R,E der Verdichterradschaufeln 21, der Umfangsge­ schwindigkeit U_V des Vorsatzläufers 10, der Umfangsgeschwindig­ keit U_R des Verdichterrades 9 sowie eines in Strömungsrichtung 24 weisenden Vektors c_m, mit dem die mittlere Strömungsge­ schwindigkeit der das Verdichterrad 9 passierenden Verbren­ nungsluft bezeichnet wird, eine Falschanströmung i auf das Ver­ dichterrad 9, welche definiert wird als Winkel zwischen dem tatsächlichen Geschwindigkeitsvektor w_R,E der auf das Verdich­ terrad treffenden Gasströmung und der Tangente 25 an die Ver­ dichterradschaufeln 21 auf der dem Vorsatzläufer 10 zugewandten Seite des Verdichterrades, wobei die Tangente 25 den hintritts­ winkel β_R,E der Verdichterradschaufeln 21 festlegt. Der tatsäch­ liche Geschwindigkeitsvektor w_R,E der auf das Verdichterrad auf­ treffenden Gasströmung setzt sich vektoriell zusammen aus der Umfangsgeschwindigkeit u_R des Verdichterrades und einem Vektor c_R,E der Absolutgeschwindigkeit der Gasströmung, welcher paral­ lel verläuft zu und die gleiche Länge aufweist wie ein Vektor c_V,A der Absolutgeschwindigkeit am Austritt des Vorsatzläufers 10 (gestrichelt dargestellt), der wiederum vektoriell aus der Umfangsgeschwindigkeit u_V des Vorsatzläufers 10 und einem tat­ sächlichen Geschwindigkeitsvektor w_V,A im Bereich des Austritts "A" aus dem Vorsatzläufer 10 ermittelbar ist, wobei der Ge­ schwindigkeitsvektor w_V,A gegenüber der Drehebene des Vorsatz­ läufers den geometrisch festgelegten Austrittswinkel β_V,A ein­ schließt. Der tatsächliche Geschwindigkeitsvektor w_V,A und der Vektor der absoluten Geschwindigkeit c_V,A weisen beide in Strö­ mungsrichtung 24 eine Komponente auf, die der mittleren Strö­ mungsgeschwindigkeit c_m entspricht. Der Vektor der tatsächli­ chen Geschwindigkeit w_R,E am Eintritt "E" des Verdichterrades 9 schließt gegenüber der Drehebene des Verdichterrades den Winkel β_R,E ein.

Die Falschanströmung i liegt bevorzugt in einem Winkelbereich von -5° bis +30°, wobei ein positiver Wert der Falschanströmung i - wie in Fig. 4 dargestellt - einen Rückenstoß auf die Rück­ seite der Verdichterradschaufeln 21 und ein negativer Wert von i einen Bauchstoß auf die Vorderseite der Verdichterradschau­ feln 21 zur Folge hat.

Fig. 5 zeigt ein Auslegungsdiagramm mit einem Bereich der Schaufelwinkeldifferenz β_V,A - β_R,E zwischen zwei Grenzlinien, die eine Falschanströmung i = -5° und i = +30° markieren, in Abhängigkeit der Differenz der Umfangsgeschwindigkeiten u_V - u_R bezogen auf die mittlere Geschwindigkeit c_m der Gasströmung. Die beiden Kurven für die Falschanströmung i = -5° (Bauchstoß) und i = 30° (Rückenstoß) begrenzen einen zwischenliegenden be­ vorzugten Bereich für den Betrieb des Verdichters und kenn­ zeichnen sowohl eine bevorzugte Schaufeldifferenz von Aus­ trittswinkel β_V,A der Vorsatzläuferschaufeln und Eintrittswinkel β_R,E der Verdichterradschaufeln als auch eine bevorzugte Um­ fangsgeschwindigkeitsdifferenz von Umfangsgeschwindigkeit u_V des Vorsatzläufers und Umfangsgeschwindigkeit u_R des Verdich­ terrades. Bereiche, in denen eine kleinere Falschanströmung als i = -5° herrscht, sollten vermieden werden, da in diesem Be­ reich außerhalb des gekennzeichneten Gebietes Pumpgefahr im Verdichter herrscht. Andererseits kann es im transienten Be­ reich des Verdichters insbesondere bei niedrigen Motordrehzah­ len vorteilhaft sein, die Falschanströmung in Richtung der Grenzlinie i = 30° oder gegebenenfalls auch auf einen noch grö­ ßeren Wert einzustellen, da in diesem Bereich ein starker Mit­ drall zwischen Vorsatzläufer und Verdichterrad herrscht, wel­ cher zu einer Drehzahlsteigerung des Verdichterrades und mithin zu einer Ladedrucksteigerung genutzt werden kann.

In Fig. 5 ist als bevorzugte Auslegung für die Vorsatzläufer­ schaufeln ein Austrittswinkel β_V,A = 85° eingetragen, wobei die­ se Winkelwahl des Austrittswinkels der Vorsatzläuferschaufeln insbesondere bei einem motorisch angetriebenen Vorsatzläufer ein schnelles Hochlaufen des Laderrotors unterstützt. Anderer­ seits kann bei stillstehendem Vorsatzläufer bei einem Aus­ trittswinkel β_V,A = 85° ein Gegendrall erzeugt werden, der eine Sperrwirkung im Verdichtereintritt bewirken kann, wodurch der einzustellende Druckbereich der Ladeluft stromab des Verdich­ ters insbesondere in Richtung kleinerer Druckwerte vergrößert werden kann. Die Sperrwirkung kann durch ein gegenläufiges Um­ drehen des Vorsatzläufers gegenüber dem Verdichterrad noch ver­ größert werden.

Der von den Falschanströmungen i = -5° und i = 30° begrenzte, bevorzugte Auslegungsbereich liegt bei einem Differenzwinkel β_V,A - β_R,E = 0 (Austrittswinkel β_V,A identisch mit dem Eintritts­ winkel β_R,E) zu einem größeren Teil im Bereich der positiven Ab­ szisse. Mit zunehmendem Differenzwinkel verlagert sich der Aus­ legungsbereich in Richtung der negativen Abszisse und steigt zugleich stark an. Mit abnehmendem Differenzwinkel nimmt auch die Steigung des Auslegungsbereichs ab.

Claims (8)

1. Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine, mit einer im Abgasstrang (5) der Brennkraftmaschine (1) angeordneten Abgas­ turbine (3) und einem im Ansaugtrakt (7) angeordneten Verdich­ ter (6), in dessen Einströmbereich ein Verdichterrad (9), das Verdichterradschaufeln (21) aufweist, angeordnet ist, wobei das Verdichterrad (9) drehfest mit der Abgasturbine (3) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet,
dass dem Verdichterrad (9) ein separat ausgebildeter, koaxial angeordneter Vorsatzläufer (10) mit Vorsatzläuferschaufeln (23) vorgelagert ist, und dass der Austrittswinkel (β_V,A) der Vor­ satzläuferschaufeln (23) größer ist als der Eintrittswinkel (β_R,E) der Verdichterradschaufeln (21), wobei
der Austrittswinkel (β_V,A) der Vorsatzläuferschaufeln (23) als Winkel der Tangente an die Vorsatzläuferschaufeln (23) auf der dem Verdichterrad (9) zugewandten Seite relativ zur Drehebene des Vorsatzläufers (10) und
der Eintrittswinkel (β_R,E) der Verdichterradschaufeln (21) als Winkel der Tangente an die Verdichterradschaufeln (21) auf der dem Vorsatzläufer (10) zugewandten Seite relativ zur Drehebene des Verdichterrades (9)
definiert ist.

2. Abgasturbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsatzläuferschaufel-Austrittswinkel (β_V,A) in einem Winkelbereich zwischen 75° und 100° liegt.

3. Abgasturbolader nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsatzläuferschaufel-Austrittswinkel (β_V,A) 85° be­ trägt.

4. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, dass der Verdichterradschaufel-Eintrittswinkel (β_R,E) in einem Winkelbereich zwischen 30° und 45° liegt.

5. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehbewegung des Vorsatzläufers (10) unabhängig von der Drehbewegung des Verdichterrades (9) einstellbar ist.

6. Abgasturbolader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsatzläufer (10) von einem Elektromotor (11) antreibbar ist.

7. Verfahren zum Betrieb eines Abgasturboladers für eine Brenn­ kraftmaschine, insbesondere eines Abgasturboladers nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem eine im Abgasstrang (5) der Brennkraftmaschine (1) angeordnete Abgasturbine (3) ein Ver­ dichterrad (9) mit Verdichterradschaufeln (21) eines im Ansaug­ trakt (7) angeordneten Verdichters (6) antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass ein dem Verdichterrad (9) vorgelagerter und separat ausge­ bildeter, koaxial angeordneter Vorsatzläufer (10) in der Weise angetrieben wird, dass eine Falschanströmung (i) auf das Ver­ dichterrad (9) in einem Winkelbereich zwischen -5° und 30° liegt, wobei die Falschanströmung (i) definiert ist als Winkel zwischen dem Geschwindigkeitsvektor (w_R,E) der Luftströmung auf das Verdichterrad (9) und der Tangente an die Verdichterrad­ schaufeln (21) auf der dem Vorsatzläufer (10) zugewandten Sei­ te, wobei eine positive Falschanströmung (i) einen Rückenstoß auf das Verdichterrad (9) und eine negative Falschanströmung (i) einen Bauchstoß auf das Verdichterrad (9) zur Folge hat.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ladedrucksteigerung im niedrigen Drehzahlbereich zur Einstellung einer positiven Falschanströmung (i) der Vorsatz­ läufer (10) auf eine Drehzahl beschleunigt wird, die höher ist als die Verdichterraddrehzahl.