DE102009016522A1 - Exhaust gas turbocharger arrangement with integrated exhaust flap, thus equipped drive system and method for operating such a drive system - Google Patents
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Abstract
Abgasturbolader-Anordnung, damit ausgerüstetes Antriebssystem und Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebssystems, wobei die Abgasturbolader-Anordnung aufweist: einen Abgasturbolader, der eine Abgasturbine mit einem Turbineneingang und einem Turbinenausgang sowie einen Verdichter mit einem Verdichtereingang und einem Verdichterausgang hat, wobei der Turbineneingang mit einem Abgasausgang und der Verdichterausgang mit einem Lufteingang des Verbrennungsmotors in Fluidverbindung zu bringen sind, erste Steuermittel zum Steuern eines Antriebsparameters der Abgasturbine, eine Abgasrezirkulations-Einrichtung mit einem Eingang, der mit dem Turbineneingang fluidverbunden ist, und einem Ausgang, der mit dem Verdichterausgang fluidverbunden ist, und eine Steuervorrichtung, die mit den ersten Steuermitteln und der Abgasrezirkulations-Einrichtung verbunden ist und die eingerichtet ist, die ersten Steuermittel auf Basis eines Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung anzusteuern. Die Steuervorrichtung umfasst eine integrierte Abblaseklappe.Exhaust gas turbocharger assembly, equipped therewith drive system and method of operating such a drive system, the exhaust gas turbocharger assembly comprising: an exhaust gas turbocharger having an exhaust turbine with a turbine inlet and a turbine outlet and a compressor with a compressor inlet and a compressor outlet, wherein the turbine inlet with a Exhaust gas output and the compressor output to be brought into fluid communication with an air inlet of the internal combustion engine, first control means for controlling a drive parameter of the exhaust gas turbine, an exhaust gas recirculation device with an input which is fluidly connected to the turbine inlet, and an output which is fluidly connected to the compressor output, and a controller connected to the first control means and the exhaust gas recirculation means and configured to drive the first control means based on an operating state of the exhaust gas recirculation means. The control device comprises an integrated blow-off flap.
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasturbolader-Anordnung für einen Verbrennungsmotor, ein mit einer solchen Abgasturbolader-Anordnung ausgerüstetes Antriebssystem und ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Antriebssystems.The The invention relates to an exhaust gas turbocharger arrangement for a Internal combustion engine, one with such an exhaust gas turbocharger arrangement equipped drive system and a method of operation such a drive system.
Aus dem Presseartikel ”VTA Turbocharger” der MAN Diesel SE vom 18.04.2007 ist es bekannt, Abgasturbinen von Abgasturboladern mit variabel einstellbarer Turbinengeometrie auszubilden.Out the press article "VTA Turbocharger" of MAN Diesel SE from 18.04.2007 it is known exhaust gas turbines of exhaust gas turbochargers form with variably adjustable turbine geometry.
Aus
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Abgasturbolader-Anordnung bereitzustellen, welche einen stets optimalen Betrieb eines mit der Abgasturbolader-Anordnung ausgerüsteten Verbrennungsmotors gewährleisten kann. Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde, ein mit einer solchen Abgasturbolader-Anordnung ausgerüstetes Antriebssystem und ein Verfahren zum Betrieben eines solchen Antriebssystem bereitzustellen.Of the Invention is based on the object, an exhaust gas turbocharger arrangement to provide an always optimal operation of a the exhaust gas turbocharger arrangement equipped internal combustion engine can guarantee. The invention is also the task basis, equipped with such an exhaust gas turbocharger arrangement Drive system and a method for operating such a drive system provide.
Die oben genannten Aufgaben werden mit einer Abgasturbolader-Anordnung gemäß Anspruch 1, mit einer integrierten Abblaseklappe gemäß Anspruch 12, mit einem Antriebssystem gemäß Anspruch 13 bzw. einem Verfahren gemäß Anspruch 14 gelöst. Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.The The above objects are achieved with an exhaust gas turbocharger arrangement according to claim 1, with an integrated Abblaseklappe according to claim 12, with a drive system according to claim 13 or a method according to claim 14 solved. Further developments of the invention are in the dependent claims Are defined.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Abgasturbolader-Anordnung für einen Verbrennungsmotor bereitgestellt, wobei die Abgasturbolader-Anordnung aufweist: einen Abgasturbolader, der eine Abgasturbine mit einem Turbineneingang und einem Turbinenausgang sowie einen Verdichter mit einem Verdichtereingang und einem Verdichterausgang aufweist, wobei der Turbineneingang mit einem Abgasausgang des Verbrennungsmotors in Fluidverbindung zu bringen ist zum Drehantreiben der Abgasturbine, wobei der Verdichterausgang mit einem Lufteingang des Verbrennungsmotors in Fluidverbindung zu bringen ist zum Zuführen von verdichteter Luft zu dem Verbrennungsmotor, erste Steuermittel zum Steuern wenigstens eines Antriebsparameters der Abgasturbine, eine Abgasrezirkulations-Einrichtung mit einem Eingang, der mit dem Turbineneingang fluidverbunden ist, und einem Ausgang, der mit dem Verdichterausgang fluidverbunden ist, und eine Steuervorrichtung, die mit den ersten Steuermitteln und der Abgasrezirkulations-Einrichtung verbunden ist, zum Ansteuern der ersten Steuermittel und der Abgasrezirkulations-Einrichtung, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, die ersten Steuermittel auf Basis eines Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung zu steuern.According to one The first aspect of the invention is an exhaust gas turbocharger arrangement provided for an internal combustion engine, wherein the exhaust gas turbocharger arrangement comprising: an exhaust gas turbocharger having an exhaust gas turbine with a Turbine input and a turbine output and a compressor with a compressor inlet and a compressor outlet, wherein the turbine inlet with an exhaust gas outlet of the internal combustion engine to bring in fluid communication for Drehantreiben the exhaust gas turbine, wherein the compressor output with an air inlet of the internal combustion engine To bring in fluid communication is for feeding of compressed Air to the internal combustion engine, first control means for controlling at least a drive parameter of the exhaust gas turbine, an exhaust gas recirculation device with an inlet fluidly connected to the turbine inlet, and an output fluidly connected to the compressor output, and a control device connected to the first control means and the exhaust gas recirculation device is connected, for driving the first control means and the exhaust gas recirculation means, wherein the control device is set up, the first control means based on an operating condition of the exhaust gas recirculation device to control.
Mit der erfindungsgemäßen Lösung für eine Abgasturbolader-Anordnung kann ein stets optimaler Betrieb eines mit einer solchen Abgasturbolader-Anordnung ausgerüsteten Verbrennungsmotors gewährleistet werden. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Steuervorrichtung mit der Abgasrezirkulations-Einrichtung und den ersten Steuermitteln verbunden ist, so dass die ersten Steuermittel auf Basis des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung gesteuert werden können.With the solution according to the invention for An exhaust gas turbocharger arrangement can always be an optimal operation one equipped with such an exhaust gas turbocharger arrangement Internal combustion engine can be ensured. This will be particular achieved in that the control device with the exhaust gas recirculation device and the first control means, so that the first control means based on the operating state of the exhaust gas recirculation device can be controlled.
Diese Verbindung kann z. B. durch hardwaremäßige und/oder softwaremäßige Kopplung der Steuervorrichtung mit der Abgasrezirkulations-Einrichtung und den ersten Steuermitteln realisiert sein, so dass eine logische und steuerungstechnische (wie z. B. regelungstechnische) Abhängigkeit des Betriebs der ersten Steuermittel und damit des Betriebs der Abgasturbine von dem Betriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung erzielt wird.These Connection can z. B. by hardware and / or software-based coupling of the control device with the exhaust gas recirculation device and the first control means be realized, so that a logical and control technology (such as regulatory technical) dependence of the operation the first control means and thus the operation of the exhaust gas turbine achieved from the operating state of the exhaust gas recirculation device becomes.
Damit kann von der Steuervorrichtung bei einem Außerbetriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung ein für diesen Außerbetriebszustand optimiertes Steuerregime für die Abgasturbine verwendet werden, welches z. B. den im Außerbetriebszustand höheren Abgaszufluss von einem mit der Abgasturbolader-Anordnung auszurüstenden Verbrennungsmotor zur Abgasturbine hin berücksichtigt.In order to may be from the control device in an inoperative state the exhaust gas recirculation device optimized for this non-operating state Control regime can be used for the exhaust gas turbine, which z. B. in the inoperative state higher exhaust gas flow from one to be equipped with the exhaust gas turbocharger assembly Internal combustion engine to the exhaust gas turbine considered.
Andererseits kann von der Steuervorrichtung bei einem Inbetriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung ein für diesen Inbetriebszustand optimiertes Steuerregime für die Abgasturbine verwendet werden, welches z. B. den im Inbetriebszustand geringeren Abgaszufluss von einem mit der Abgasturbolader-Anordnung auszurüstenden Verbrennungsmotor zur Abgasturbine hin berücksichtigt.on the other hand can from the control device at a start-up state of the exhaust gas recirculation device a control regime optimized for this commissioning state be used for the exhaust gas turbine, which z. B. the in commissioning lower exhaust gas flow from one with the exhaust gas turbocharger assembly considered to be equipped internal combustion engine to the exhaust turbine.
Ferner ist es mit der erfindungsgemäßen Lösung auch möglich, das Steuerregime der Steuervorrichtung an einen Grad der Abgasrezirkulation anzupassen, so dass das Steuerregime fließend bzw. analog oder auch stufenweise von der Optimierung für den Außerbetriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung zu der Optimierung für den Inbetriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung und umgekehrt übergehen kann.Further it is with the solution according to the invention also possible, the control regime of the control device to adjust a degree of exhaust gas recirculation, so that the tax regime fluent or analog or even step by step from the optimization for the inoperative state of the exhaust gas recirculation device to the optimization for the commissioning state of the exhaust gas recirculation device and vice versa can pass.
Bevorzugt ist die Steuervorrichtung derart eingerichtet, dass sie die ersten Steuermittel und damit den Betrieb der Abgasturbine zusätzlich auf Basis eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors steuert. D. h., das Steuerregime der Steuervorrichtung wird zusätzlich von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors beeinflusst, wobei z. B. die Motorlast, die Betriebstemperatur, die Motordrehzahl usw. mit einfließen können.Prefers the control device is set up to be the first Control means and thus the operation of the exhaust gas turbine in addition controls based on an operating condition of the internal combustion engine. That is, the control regime of the control device becomes additional influenced by the operating condition of the internal combustion engine, wherein z. As the engine load, the operating temperature, the engine speed, etc. can be included.
Damit kann ein stets optimaler Betrieb eines mit einer erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung ausgerüsteten Verbrennungsmotors gewährleistet werden.In order to can always be an optimal operation with an inventive Exhaust gas turbocharger arrangement equipped internal combustion engine be guaranteed.
Gemäß einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung weist die Abgasrezirkulations-Einrichtung eine Abgasreinigungs-Vorrichtung auf.According to one Embodiment of the invention Exhaust gas turbocharger arrangement has the exhaust gas recirculation device an exhaust gas purification device.
Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann die Abgasrezirkulations-Einrichtung z. B. in Beschränkungs-Zonen (wie z. B. Schiffshäfen) mit gesetzlich vorgeschrieben reduzierter Schadstoffbelastung eingeschaltet bzw. in den Inbetriebszustand versetzt werden, um den Schadstoffausstoß eines Verbrennungsmotors auf die geforderten Parameter reduzieren, womit die Einsetzbarkeit eines mit der erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung ausgerüsteten Verbrennungsmotors bzw. einer mit einem solchen Verbrennungsmotor ausgerüsteten Maschine, wie z. B. eines Schiffes, entscheidend verbessert werden kann.With this embodiment of the invention, the exhaust gas recirculation device z. In restriction zones (such as ship harbors) with legally prescribed reduced pollutant load turned on or put into the commissioning state to the pollutant emissions of a Reduce internal combustion engine to the required parameters, which the applicability of a with the invention Exhaust gas turbocharger arrangement equipped internal combustion engine or one equipped with such an internal combustion engine Machine, such as B. a ship to be significantly improved can.
Andererseits kann die Abgasrezirkulations-Einrichtung in Unbeschränkt-Zonen (wie z. B. auf dem offenen Meer), in denen keine verschärften Vorgaben für eine Reduzierung des Schadstoffausstoßes eines Verbrennungsmotors existieren, ausgeschaltet werden bzw. in den Außerbetriebszustand versetzt werden, um den Betrieb des Verbrennungsmotors z. B. hinsichtlich maximaler Leistung oder minimalen Kraftstoffverbrauchs des Verbrennungsmotors zu optimieren.on the other hand The exhaust gas recirculation facility can operate in unlimited zones (such as on the open sea), where no more stringent specifications for a reduction of pollutant emissions Internal combustion engine exist, be turned off or in the Be put out of order to stop the operation of the Internal combustion engine z. B. in terms of maximum power or minimum Optimize fuel consumption of the internal combustion engine.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung weisen die ersten Steuermittel eine variabel einstellbare Turbinengeometrie für die Abgasturbine auf.According to one another embodiment of the invention Exhaust gas turbocharger arrangement, the first control means a variable adjustable turbine geometry for the exhaust gas turbine on.
Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann die Abgasturbine effektiv und steuerungstechnisch sicher an einen veränderten Abgaszustrom (z. B. Druck und/oder Menge) angepasst werden, so dass der wenigstens eine Antriebsparameter der Abgasturbine, z. B. über eine Verstellung von Leitschaufeln der Abgasturbine, in Abhängigkeit von dem Abgaszustrom bzw. in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung und/oder von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors gesteuert wird. Der wenigstens eine Antriebsparameter der Abgasturbine kann z. B. von einer Antriebsdrehzahl und/oder z. B. von einem Antriebsdrehmoment der Abgasturbine gebildet sein.With This embodiment of the invention can the exhaust gas turbine effectively and control technology safely to a changed exhaust gas flow (eg pressure and / or quantity), so that the at least a drive parameter of the exhaust gas turbine, z. B. over a Adjustment of guide vanes of the exhaust gas turbine, depending from the exhaust gas flow or depending on the operating state of Exhaust gas recirculation device and / or from the operating state the internal combustion engine is controlled. The at least one drive parameter of Exhaust gas turbine can z. B. from a drive speed and / or z. B. be formed by a driving torque of the exhaust gas turbine.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung weisen die ersten Steuermittel eine Umblaseklappe auf zum gesteuerten Umleiten einer bestimmten Abgasmenge.According to a further embodiment of the invention Exhaust gas turbocharger arrangement, the first control means a Umblaseklappe on to the controlled diverting a certain amount of exhaust gas.
Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann zusätzlich oder alternativ zum Verändern der Turbinengeometrie der Abgasstrom in die und/oder aus der Abgasturbine beeinflusst werden, um den wenigstens einen Antriebsparameter der Abgasturbine zu steuern bzw. zu verändern.With this embodiment of the invention may additionally or Alternatively, to change the turbine geometry of the exhaust stream into and / or out of the exhaust gas turbine are influenced to the to control at least one drive parameter of the exhaust gas turbine or to change.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung weist diese ferner zweite Steuermittel auf zum Steuern wenigstens eines Luftzuführparameters des Verdichters, wobei die Steuervorrichtung mit den zweiten Steuermitteln verbunden ist zum Ansteuern der zweiten Steuermittel, und wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, die ersten Steuermittel und die zweiten Steuermittel in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung zu steuern.According to a further embodiment of the invention Exhaust gas turbocharger arrangement further has this second control means for controlling at least one air supply parameter of the Compressor, wherein the control device with the second control means is connected to drive the second control means, and wherein the control device is set up, the first control means and the second control means in response to the operating condition control the exhaust gas recirculation device.
Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann auf noch variablere und erhöht betriebssichere Weise ein konstant optimaler Betrieb eines mit einer solchen Abgasturbolader-Anordnung ausgerüsteten Verbrennungsmotors gewährleistet werden. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass die Steuervorrichtung mit der Abgasrezirkulations-Einrichtung sowie den ersten Steuermitteln und den zweiten Steuermitteln verbunden ist, so dass die ersten Steuermittel und die zweiten Steuermittel auf Basis des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung gesteuert werden können.With This embodiment of the invention can be even more variable and increases operationally reliable way a constantly optimal operation one equipped with such an exhaust gas turbocharger arrangement Internal combustion engine can be ensured. This will be particular achieved in that the control device with the exhaust gas recirculation device and the first control means and the second control means is, so that the first control means and the second control means based on the operating state of the exhaust gas recirculation device can be controlled.
Diese Verbindung kann z. B. durch hardwaremäßige und/oder softwaremäßige Kopplung der Steuervorrichtung mit der Abgasrezirkulations-Einrichtung und den ersten und den zweiten Steuermitteln realisiert sein, so dass eine logische und steuerungstechnische (wie z. B. regelungstechnische) Abhängigkeit des Betriebs der ersten und der zweiten Steuermittel und damit des Betriebs der Abgasturbine und des Betriebs des Verdichters von dem Betriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung erzielt wird.These Connection can z. B. by hardware and / or software-based coupling of the control device with the exhaust gas recirculation device and the first and the second Be implemented control means, so that a logical and control technology (such as regulatory technical) dependence of the operation the first and the second control means and thus the operation of the Exhaust gas turbine and the operation of the compressor from the operating condition the exhaust gas recirculation device is achieved.
Damit kann von der Steuervorrichtung im Außerbetriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung ein für diesen Außerbetriebszustand optimiertes Steuerregime für die Abgasturbine und/oder den Verdichter verwendet werden, welches z. B. den im Außerbetriebszustand höheren Abgaszufluss von einem mit der Abgasturbolader-Anordnung auszurüstenden Verbrennungsmotor zur Abgasturbine und/oder z. B. den im Außerbetriebszustand nicht vorhandenen Abgaszufluss zum Lufteingang des Verbrennungsmotors berücksichtigt.This can be used by the control device in the inoperative state of the exhaust gas recirculation device optimized for this non-operating state control regime for the exhaust turbine and / or the compressor, which z. B. the outside erbetriebszustand higher exhaust gas flow from a to be equipped with the exhaust gas turbocharger assembly internal combustion engine to the exhaust turbine and / or z. B. takes into account the non-existing in the off-state exhaust gas flow to the air inlet of the engine.
Andererseits kann von der Steuervorrichtung im Inbetriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung ein für diesen Inbetriebszustand optimiertes Steuerregime für die Abgasturbine und/oder den Verdichter verwendet werden, welches z. B. den im Inbetriebszustand geringeren Abgaszufluss von einem mit der Abgasturbolader-Anordnung auszurüstenden Verbrennungsmotor zur Abgasturbine und/oder z. B. den im Inbetriebszustand vorhandenen Abgaszufluss zum Lufteingang des Verbrennungsmotors berücksichtigt.on the other hand can by the control device in the start-up state of the exhaust gas recirculation device a control regime optimized for this commissioning state used for the exhaust gas turbine and / or the compressor be, which z. B. the lower in the commissioning state exhaust gas from an internal combustion engine to be equipped with the exhaust gas turbocharger arrangement to the exhaust gas turbine and / or z. B. existing in the commissioning state Considered exhaust gas flow to the air inlet of the internal combustion engine.
Ferner ist es mit der erfindungsgemäßen Lösung auch möglich, das Steuerregime der Steuervorrichtung an einen Grad der Abgasrezirkulation anzupassen, so dass das Steuerregime fließend bzw. analog oder auch stufenweise von der Optimierung für den Außerbetriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung zu der Optimierung für den Inbetriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung und umgekehrt übergehen kann.Further it is with the solution according to the invention also possible, the control regime of the control device to adjust a degree of exhaust gas recirculation, so that the tax regime fluent or analog or even step by step from the optimization for the inoperative state of the exhaust gas recirculation device to the optimization for the commissioning state of the exhaust gas recirculation device and vice versa can pass.
Bevorzugt ist die Steuervorrichtung derart eingerichtet, dass sie die ersten und die zweiten Steuermittel und damit den Betrieb der Abgasturbine und/oder des Verdichters zusätzlich auf Basis des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors steuert. D. h., das Steuerregime der Steuervorrichtung wird zusätzlich von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors beeinflusst, wobei z. B. die Motorlast, die Betriebstemperatur, die Motordrehzahl usw. mit einfließen können.Prefers the control device is set up to be the first and the second control means and thus the operation of the exhaust gas turbine and / or of the compressor additionally based on the operating condition of the internal combustion engine controls. That is, the control regime of the control device in addition to the operating condition of the internal combustion engine influenced, wherein z. B. the engine load, the operating temperature, the engine speed, etc. can be included.
Damit kann auf noch zuverlässigere und variablere Weise ein stets optimaler Betrieb eines mit einer erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung ausgerüsteten Verbrennungsmotors gewährleistet werden.In order to can always be more reliable and variable optimal operation of one with an inventive Exhaust gas turbocharger arrangement equipped internal combustion engine be guaranteed.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung weisen die zweiten Steuermittel eine variabel einstellbare Verdichtergeometrie für den Verdichter auf.According to one another embodiment of the invention Exhaust gas turbocharger arrangement, the second control means a variable adjustable compressor geometry for the compressor.
Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann auch der Verdichter effektiv und steuerungstechnisch sicher an einen veränderten Abgaszustrom (z. B. Druck und/oder Menge) zu der Abgasturbine und den ggf. vorhandenen Abgaszufluss zum Lufteingang des Verbrennungsmotors angepasst werden, indem der wenigstens eine Luftzuführparameter des Verdichters, z. B. durch Verstellen von Leitschaufeln des Verdichters, in Abhängigkeit von dem Betriebszustand der Abgasrezirkulations-Einrichtung gesteuert wird.With This embodiment of the invention can also be effective for the compressor and control technology safely to a changed exhaust gas flow (eg, pressure and / or amount) to the exhaust turbine and any existing Exhaust gas flow to be adapted to the air inlet of the internal combustion engine, in that the at least one air feed parameter of the compressor, z. B. by adjusting guide vanes of the compressor, depending controlled by the operating state of the exhaust gas recirculation device becomes.
Der wenigstens eine Luftzuführparameter des Verdichters kann z. B. von der Größe und/oder dem Druck eines Volumenstroms an Frischluft zu dem Verdichtereingang hin und/oder z. B. von der Größe und/oder dem Druck eines Volumenstroms an verdichteter Luft am Verdichterausgang gebildet sein.Of the at least one air supply parameter of the compressor can z. B. on the size and / or pressure of a flow on fresh air to the compressor inlet and / or z. B. of the size and / or the pressure of a volumetric flow of compressed air at the compressor outlet be formed.
Gemäß noch einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung weisen die zweiten Steuermittel einen variabel einstellbaren Vorleitapparat für den Verdichter auf.According to an embodiment of the invention Exhaust gas turbocharger arrangement, the second control means a variably adjustable Vorleitapparat for the compressor on.
Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann die Verdichtergeometrie am Verdichtereingang beeinflusst werden, um den wenigstens einen Luftzuführparameter des Verdichters zu steuern bzw. zu verändern.With this embodiment of the invention, the compressor geometry be influenced at the compressor input to the at least one To control or change the air supply parameters of the compressor.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung weisen die zweiten Steuermittel einen variabel einstellbaren Nachleitapparat für den Verdichter auf.According to a further embodiment of the invention Exhaust gas turbocharger arrangement, the second control means a variably adjustable Nachleitapparat for the compressor on.
Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann die Verdichtergeometrie am Verdichterausgang beeinflusst werden, um den wenigstens einen Luftzuführparameter des Verdichters zu steuern bzw. zu verändern.With this embodiment of the invention, the compressor geometry be influenced at the compressor output to the at least one To control or change the air supply parameters of the compressor.
Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung weisen die zweiten Steuermittel eine Abblaseklappe auf zum gesteuerten Abblasen einer bestimmten Menge an verdichteter Luft.According to a further embodiment of the invention Exhaust gas turbocharger arrangement, the second control means have a Abblaseklappe on to controlled blowing off a certain amount of compressed Air.
Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann zusätzlich oder alternativ zum Verändern der Verdichtergeometrie der Luftstrom (Menge und/oder Druck) am Verdichterausgang beeinflusst werden, um den wenigstens einen Luftzuführparameter des Verdichters zu steuern bzw. zu verändern.With this embodiment of the invention may additionally or alternatively, to alter the compressor geometry, the airflow (Amount and / or pressure) at the compressor outlet to the at least one air supply parameter of the compressor to control or change.
Dabei kann die Abblaseklappe vorzugsweise im Inneren des Abgasturboladers integriert sein. Die durch das Verdichterrad verdichtete und erhitze Luft kann direkt dem Frischluft-Massenstrom zugeführt werden. Dadurch wird die mittlere Temperatur der Frischluft angehoben. Hierdurch kann eine Vorwärmung des Frischluftmassenstromes entfallen. Durch die integrierte Bauweise kann eine aufwendige Verrohrung bzw. Isolierung außerhalb des Verdichtergehäuses entfallen.there For example, the blow-off flap may preferably be located inside the exhaust-gas turbocharger be integrated. The compacted by the compressor and heated Air can be fed directly to the fresh air mass flow. As a result, the average temperature of the fresh air is raised. hereby a preheating of the fresh air mass flow can be omitted. Due to the integrated design can be a costly piping or Isolation outside the compressor housing accounts.
Durch die integrierte Abblaseklappe kann die abgeblasene und verdichtete Luftmenge reduziert bzw. besser gesteuert werden. Weiterhin wird der anlagenseitige Aufwand für Verrohrung und Isolierung reduziert. Ein weiterer besonderer Vorteil ist, dass die bisher verwendeten Vorwärmsysteme, die die dem Verdichter zugeführte Luft erwärmen, entfallen können.The blow-off and compressed air volume can be reduced or better controlled by the integrated blow-off flap. Furthermore, the on reduced overhead costs for piping and insulation. Another particular advantage is that the previously used preheating, which heat the air supplied to the compressor, can be omitted.
Gemäß noch einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung weisen die zweiten Steuermittel eine Drossel auf zum Steuern einer dem Verdichter zuführbaren Menge an Luft.According to an embodiment of the invention Exhaust gas turbocharger arrangement, the second control means, a throttle for controlling an amount that can be supplied to the compressor in air.
Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung kann zusätzlich oder alternativ zum Verändern der Verdichtergeometrie und/oder des Luftstroms am Verdichterausgang der Luftstrom (Menge und/oder Druck) am Verdichtereingang beeinflusst werden, um den wenigstens einen Luftzuführparameter des Verdichters zu steuern bzw. zu verändern.With this embodiment of the invention may additionally or alternatively to changing the compressor geometry and / or the air flow at the compressor outlet the air flow (quantity and / or pressure) be influenced at the compressor input to the at least one To control or supply the air supply parameters of the compressor change.
Durch Nutzung einer, mehrerer oder aller zuvor genannten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung in jeder denkbaren Kombination für einen Verbrennungsmotor ist eine äußerst flexibel und sicher optimierte Betriebsweise eines Verbrennungsmotors möglich.By Use of one, several or all of the aforementioned embodiments the exhaust gas turbocharger arrangement according to the invention in every conceivable combination for an internal combustion engine is a very flexible and secure optimized Operation of an internal combustion engine possible.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Antriebssystem mit einer Abgasturbolader-Anordnung gemäß einer, mehreren oder jeder der zuvor beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen in jeder denkbaren Kombination und einem mit der Abgasturbolader-Anordnung verbundenen Verbrennungsmotor bereitgestellt, wobei die Steuervorrichtung eingerichtet ist, wenigstens einen Antriebsparameter der Abgasturbine und/oder wenigstens einen Luftzuführparameter des Verdichters auf Basis des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung und auf Basis eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors zu steuern.According to one second aspect of the invention is a drive system with an exhaust gas turbocharger assembly according to one, several or any of those previously described Embodiments of the invention in every conceivable combination and one with the turbocharger arrangement connected internal combustion engine, wherein the control device is set up, at least one drive parameter of the exhaust gas turbine and / or at least one air supply parameter of the compressor Basis of the operating state of the exhaust gas recirculation device and on the basis of an operating condition of the internal combustion engine Taxes.
Wie oben bereits erwähnt, ist der mit einer, mehreren oder allen zuvor genannten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Abgasturbolader-Anordnung in jeder denkbaren Kombination ausgerüstete Verbrennungsmotor äußerst flexibel und sicher optimiert betreibbar.As already mentioned above, the one, several or All the aforementioned embodiments of the invention Exhaust gas turbocharger arrangement equipped in every conceivable combination Internal combustion engine extremely flexible and safe Optimally operable.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Antriebssystems bereitgestellt, wobei das Verfahren aufweist: Bestimmen eines Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung, Bestimmen eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors und Steuern wenigstens eines Antriebsparameters der Abgasturbine und/oder wenigstens eines Luftzuführparameters des Verdichters auf Basis des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung und des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors.According to one Third aspect of the invention is a method for operating a provided drive system according to the invention, the method comprising: determining an operating condition the exhaust gas recirculation device, determining an operating condition the internal combustion engine and controlling at least one drive parameter the exhaust gas turbine and / or at least one Luftzuführparameters the compressor based on the operating state of the exhaust gas recirculation device and the operating state of the internal combustion engine.
Im
Folgenden wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen
und unter Bezugnahme auf die beigefügten
Das
Antriebsystem
Die
Abgasturbolader-Anordnung
Der
Abgasturbolader
Der
Turbineneingang
Der
Verdichtereingang
Die
Auslassleitung
Die
Abgasrezirkulations-Einrichtung
Die
ersten Steuermittel
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die ersten
Steuermittel
Die
zweiten Steuermittel
Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die zweiten
Steuermittel zusätzlich oder alternativ eine Abblaseklappe
In
Bezug auf
Die
Steuervorrichtung
Die
Steuervorrichtung
Zu
diesem Zweck verfügt die Steuervorrichtung
Die
Steuervorrichtung
Bei
einer allgemeinsten Form eines Verfahrens zum Betreiben des Antriebssystems
- 11
- Antriebssystemdrive system
- 1010
- Abgasturbolader-AnordnungTurbocharger arrangement
- 2020
- Verbrennungsmotorinternal combustion engine
- 20a20a
- Abgasausgangexhaust outlet
- 20e20e
- Lufteingangair inlet
- 2121
- Abgasleitungexhaust pipe
- 2222
- Zuluftleitungair supply
- 100100
- Abgasturboladerturbocharger
- 110110
- Abgasturbineexhaust turbine
- 111111
- Turbineneingangturbine inlet
- 112112
- Turbinenausgangturbine output
- 113113
- Auslassleitungoutlet pipe
- 120120
- Verdichtercompressor
- 120a120a
- VorleitapparatVorleitapparat
- 120b120b
- Nachleitapparatguide vane
- 121121
- Verdichtereingangcompressor inlet
- 122122
- Verdichterausgangcompressor output
- 123123
- FrischluftleitungFresh air line
- 130130
- Verbindungswelleconnecting shaft
- 200200
- erste Steuermittelfirst control means
- 201201
- UmblaseklappeUmblaseklappe
- 202202
- Verbindungsleitungconnecting line
- 300300
- zweite Steuermittelsecond control means
- 301301
- AbblaseklappeAbblaseklappe
- 302302
- Drosselthrottle
- 400400
- Abgasrezirkulations-EinrichtungExhaust gas recirculation device
- 400a400a
- Ausgangoutput
- 400e400e
- Eingangentrance
- 401401
- Abgasreinigungs-VorrichtungExhaust-gas purifying device
- 500500
- Steuervorrichtungcontrol device
- 600600
- Turboladergehäuseturbocharger housing
- 700700
- Spiralgehäusevolute
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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