DE102009016522A1 - Exhaust gas turbocharger arrangement with integrated exhaust flap, thus equipped drive system and method for operating such a drive system - Google Patents

Exhaust gas turbocharger arrangement with integrated exhaust flap, thus equipped drive system and method for operating such a drive system Download PDF

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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 DE 43 16 202 A1 ist es bekannt, Verdichter von Abgasturboladern mit variabel einstellbarer Verdichtergeometrie auszubilden.Out DE 43 16 202 A1 It is known to form compressors of exhaust gas turbochargers with variably adjustable compressor geometry.

Aus DE 196 28 852 A1 ist es bekannt, Verbrennungsmotoren mit einer Abgasrezirkulations-Einrichtung auszustatten. Der Betrieb einer solchen Abgasrezirkulations-Einrichtung kann jedoch den Betrieb des Verbrennungsmotors in unkontrollierter Weise erheblich beeinträchtigen, wie z. B. den Kraftstoffverbrauch des Verbrennungsmotors erheblich steigern und die Antriebsleistung des Verbrennungsmotors erheblich reduzieren.Out DE 196 28 852 A1 It is known to provide internal combustion engines with an exhaust gas recirculation device. However, the operation of such Abgasrezirkulationseinrichtung can significantly affect the operation of the engine in an uncontrolled manner, such. B. significantly increase the fuel consumption of the engine and significantly reduce the drive power of the engine.

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 1 und 2 detaillierter beschrieben.In the following, the invention will be described with reference to preferred embodiments and with reference to the attached 1 and 2 described in more detail.

1 zeigt eine schematische Ansicht eines Antriebssystems gemäß Ausführungsformen der Erfindung; 1 shows a schematic view of a drive system according to embodiments of the invention;

2 zeigt eine schematische Ansicht eines Verdichtergehäuses mit integrierter Abblaseklappe. 2 shows a schematic view of a compressor housing with integrated Ablasseklappe.

1 zeigt in schematischer Ansicht ein Antriebssystem 1 gemäß Ausführungsformen der Erfindung. 1 shows a schematic view of a drive system 1 according to embodiments of the invention.

Das Antriebsystem 1 weist eine Abgasturbolader-Anordnung 10 und einen z. B. als Dieselmotor und/oder z. B. Gasmotor ausgebildeten und mit der Abgasturbolader-Anordnung 10 verbundenen Verbrennungsmotor 10 auf.The drive system 1 has an exhaust gas turbocharger arrangement 10 and a z. B. as a diesel engine and / or z. B. gas engine trained and with the exhaust gas turbocharger arrangement 10 connected internal combustion engine 10 on.

Die Abgasturbolader-Anordnung 10 weist einen Abgasturbolader 100, erste Steuermittel 200, zweite Steuermittel 300, eine Abgasrezirkuiations-Einrichtung 400 und eine Steuervorrichtung 500 auf.The turbocharger arrangement 10 has an exhaust gas turbocharger 100 , first control means 200 second control means 300 , an exhaust gas recirculation device 400 and a control device 500 on.

Der Abgasturbolader 100 weist eine Abgasturbine 110 mit einem Turbineneingang 111 und einem Turbinenausgang 112 sowie einen über eine Verbindungswelle 130 mit der Abgasturbine 110 drehantriebsverbundenen Verdichter 120 mit einem Verdichtereingang 121 und einem Verdichterausgang 122 auf.The turbocharger 100 has an exhaust gas turbine 110 with a turbine inlet 111 and a turbine outlet 112 and one via a connecting shaft 130 with the exhaust gas turbine 110 rotary drive connected compressor 120 with a compressor inlet 121 and a compressor outlet 122 on.

Der Turbineneingang 111 steht über eine Abgasleitung 21 mit einem Abgasausgang 20a des Verbrennungsmotors 20 in Fluidverbindung, so dass die Abgasturbine 110 über die Energie des Abgases des Verbrennungsmotors 20 drehangetrieben werden kann. Der Turbinenausgang 112 steht mit einer Auslassleitung 113 in Fluidverbindung, so dass aus der Abgasturbine 110 austretendes Abgas z. B. in die Atmosphäre ableitbar ist.The turbine entrance 111 stands over an exhaust pipe 21 with an exhaust outlet 20a of the internal combustion engine 20 in fluid communication, so that the exhaust gas turbine 110 about the energy of the exhaust gas of the internal combustion engine 20 can be rotated. The turbine output 112 stands with an outlet pipe 113 in fluid communication, so that from the exhaust gas turbine 110 exiting exhaust gas z. B. is derivable into the atmosphere.

Der Verdichtereingang 121 steht mit einer Frischluftleitung 123 in Fluidverbindung, so dass dem Verdichter 120 über die Frischluftleitung 123 Frischluft z. B. aus der Atmosphäre zuführbar ist. Der Verdichterausgang 122 steht über eine Zuluftleitung 22 mit einem Lufteingang 20e des Verbrennungsmotors 20 in Fluidverbindung, so dass dem Verbrennungsmotor 20 über die Zuluftleitung 22 von dem Verdichter 120 verdichtete Luft zuführbar ist.The compressor inlet 121 stands with a fresh air line 123 in fluid communication, allowing the compressor 120 over the fresh air line 123 Fresh air z. B. from the atmosphere can be supplied. The compressor output 122 is via an air supply line 22 with an air inlet 20e of the internal combustion engine 20 in fluid communication, allowing the internal combustion engine 20 over the supply air line 22 from the compressor 120 compressed air can be supplied.

Die Auslassleitung 113 und die Frischluftleitung 123 stehen über eine in 1 doppelpfeilig endende Verbindungsleitung 202 in steuerbarer Fluidverbindung.The outlet pipe 113 and the fresh air line 123 stand over one in 1 double-ended connection 202 in controllable fluid connection.

Die Abgasrezirkulations-Einrichtung 400 ist mit einer Abgasreinigungs-Vorrichtung 401 versehen und weist einen Eingang 400e, der mit der Abgasleitung 21 und damit mit dem Turbineneingang 111 und dem Abgasausgang 20a fluidverbunden ist, und einen Ausgang 400a auf, der mit der Zuluftleitung 22 und damit mit dem Verdichterausgang 122 und dem Lufteingang 20e fluidverbunden ist.The exhaust gas recirculation device 400 is with an emission control device 401 provided and has an entrance 400e that with the exhaust pipe 21 and thus with the turbine inlet 111 and the exhaust outlet 20a fluidly connected, and an output 400a on, with the supply air line 22 and thus with the compressor output 122 and the air inlet 20e fluidly connected.

Die ersten Steuermittel 200 sind eingerichtet zum Steuern wenigstens eines Antriebsparameters, wie z. B. einer Drehzahl und/oder eines Antriebsdrehmoments, der Abgasturbine 110. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die ersten Steuermittel 200 eine variabel einstellbare Turbinengeometrie, wie z. B. verstellbare Leitschaufeln (nicht gezeigt), für die Abgasturbine 110 auf.The first control means 200 are arranged to control at least one drive parameter, such. B. a speed and / or a drive torque, the exhaust gas turbine 110 , According to one embodiment of the invention, the first control means 200 a variably adjustable turbine geometry, such. B. adjustable vanes (not shown), for the exhaust gas turbine 110 on.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die ersten Steuermittel 200 zusätzlich oder alternativ eine Umblaseklappe 201 auf zum gesteuerten Umleiten einer bestimmten Abgasmenge oder einer bestimmten Luftmenge, wie durch die in 1 doppelpfeilige Ausführung der Verbindungsleitung 202 angedeutet.According to a further embodiment of the invention, the first control means 200 additionally or alternatively a Umblaseklappe 201 to controllably divert a certain amount of exhaust gas or a certain amount of air, such as by the in 1 Double-headed version of the connecting cable 202 indicated.

Die zweiten Steuermittel 300 sind eingerichtet zum Steuern wenigstens eines Luftzuführparameters, wie z. B. der Größe und/oder des Drucks eines Volumenstroms an Frischluft zu dem Verdichtereingang 121 hin und/oder z. B. der Größe und/oder des Druck eines Volumenstroms an verdichteter Luft am Verdichterausgang 122, des Verdichters 120. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen die zweiten Steuermittel 300 eine variabel einstellbare Verdichtergeometrie für den Verdichter 120 auf. Bevorzugt weisen die zweiten Steuermittel 300 einen variabel einstellbaren Vorleitapparat 120a für den Verdichter 120 und/oder einen variabel einstellbaren Nachleitapparat 120b für den Verdichter 120 auf.The second control means 300 are arranged to control at least one air supply parameter, such. B. the size and / or pressure of a volume flow of fresh air to the compressor inlet 121 towards and / or z. As the size and / or pressure of a volume flow of compressed air at the compressor outlet 122 , the compressor 120 , According to one embodiment of the invention, the second control means 300 a variably adjustable compressor geometry for the compressor 120 on. Preferably, the second control means 300 a variably adjustable Vorleitapparat 120a for the compressor 120 and / or a variably adjustable Nachleitapparat 120b for the compressor 120 on.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung weisen die zweiten Steuermittel zusätzlich oder alternativ eine Abblaseklappe 301 auf zum gesteuerten Abblasen einer bestimmten Menge an verdichteter Luft. Gemäß noch einer Ausführungsform der Erfindung weisen die zweiten Steuermittel 300 zusätzlich oder alternativ eine Drossel 302 auf zum Steuern einer dem Verdichter 120 zuführbaren Menge an Frischluft.According to a further embodiment of the invention, the second control means additionally or alternatively a Abblaseklappe 301 on for the controlled blowing off of a certain amount of compressed air. According to yet another embodiment of the invention, the second control means 300 additionally or alternatively a throttle 302 to control a compressor 120 deliverable amount of fresh air.

In Bezug auf 1 ist zu erwähnen, dass in 1 alle im Obigen aufgezählten Komponenten der ersten Steuermittel 200 und der zweiten Steuermittel 300 in Kombination dargestellt sind. Für den Fachmann ist verständlich, dass gemäß Ausführungsformen der Erfindung, auch wenn nicht so dargestellt, die eine oder die andere dieser Komponenten oder mehrere dieser Komponenten weggelassen sein können.In relation to 1 is to mention that in 1 all components of the first control means listed in the above 200 and the second control means 300 are shown in combination. It will be understood by those skilled in the art that, although not shown, embodiments of the invention may omit one or the other of these or more of these components.

Die Steuervorrichtung 500 ist über nicht dargestellte Signalleitungen mit jeweiligen Stellgliedern (nicht gezeigt) der ersten Steuermittel 200, mit jeweiligen Stellgliedern (nicht gezeigt) der zweiten Steuermittel 300 und mit jeweiligen Stellgliedern (nicht gezeigt) der Abgasrezirkulations-Einrichtung 400 verbunden zum Ansteuern der ersten Steuermittel 200, der zweiten Steuermittel 300 und der Abgasrezirkulations-Einrichtung 400.The control device 500 is not shown signal lines with respective actuators (not shown) of the first control means 200 with respective actuators (not shown) of the second control means 300 and with respective actuators (not shown) of the exhaust gas recirculation device 400 connected to drive the first control means 200 , the second control means 300 and the exhaust gas recirculation device 400 ,

Die Steuervorrichtung 500 ist eingerichtet, die ersten Steuermittel 200 und die zweiten Steuermittel 300 in Abhängigkeit von einem Betriebszustand bzw. auf Basis eines Betriebszustands, wie z. B. einem Außerbetriebszustand oder einem Inbetriebszustand, der Abgasrezirkulations-Einrichtung 400 zu steuern.The control device 500 is set up, the first control means 200 and the second control means 300 depending on an operating condition or on the basis of an operating condition, such. B. an inoperative state or a commissioning state, the exhaust gas recirculation device 400 to control.

Zu diesem Zweck verfügt die Steuervorrichtung 500 über geeignete Software, Hardware oder eine Kombination davon.For this purpose, the control device has 500 via suitable software, hardware or a combination thereof.

Die Steuervorrichtung 500 ist insbesondere eingerichtet, den wenigstens einen Antriebsparameter der Abgasturbine 110 und/oder den wenigstens einen Luftzuführparameter des Verdichters 120 auf Basis des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung 400 und auf Basis eines Betriebszustandes, wie z. B. der Motorlast, der Motordrehzahl usw., des Verbrennungsmotors 20 zu steuern. Zu diesem Zweck können in einem Speicher (nicht gezeigt) der Steuervorrichtung 500 z. B. gewünschte Motorkennlinien für den Verbrennungsmotor 20 hinterlegt sein.The control device 500 is in particular arranged, the at least one drive parameter of the exhaust gas turbine 110 and / or the at least one air supply parameter of the compressor 120 based on the operating state of the exhaust gas recirculation device 400 and based on an operating condition, such. As the engine load, the engine speed, etc., of the engine 20 to control. For this purpose, in a memory (not shown) of the control device 500 z. B. desired engine characteristics for the internal combustion engine 20 be deposited.

Bei einer allgemeinsten Form eines Verfahrens zum Betreiben des Antriebssystems 1 werden zumindest die folgenden Schritte ausgeführt: mittels nicht dargestellter und mit der Steuervorrichtung 500 signalgekoppelter Sensoren Bestimmen des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung 400 (eingeschaltet, inklusive der jeweiligen Intensität bzw. des Grades der Abgasrezirkulation, oder ausgeschaltet), mittels nicht dargestellter und mit der Steuervorrichtung 500 signalgekoppelter Sensoren Bestimmen des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors (Motorlast und/oder Motordrehzahl und/oder Kraftstoffverbrauch und/oder Betriebstemperatur usw.) und mit der Steuervorrichtung 500 Steuern des wenigstens einen Antriebsparameters der Abgasturbine 110 und/oder des wenigstens eines Luftzuführparameters des Verdichters 120 über die ersten Steuermittel 200 und/oder die zweiten Steuermittel 300 und auf Basis des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung 400 und des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors 20, so dass der Verbrennungsmotor 20 für einen jeweiligen Betriebsfall (Betrieb mit oder ohne Abgasrezirkulation) in einem optimalen Leistungsbereich und/oder optimalen Kraftstoffverbrauchsbereich und/oder optimalen Schadstoffausstoßbereich betrieben wird.In a most general form of a method of operating the drive system 1 At least the following steps are carried out: by means not shown and with the control device 500 signal-coupled sensors determining the operating state of the exhaust gas recirculation device 400 (switched on, including the respective intensity or the degree of exhaust gas recirculation, or off), by means not shown and with the control device 500 signal-coupled sensors determining the operating condition of the internal combustion engine (engine load and / or engine speed and / or fuel consumption and / or operating temperature, etc.) and with the control device 500 Controlling the at least one drive parameter of the exhaust gas turbine 110 and / or the at least one air supply parameter of the compressor 120 about the first control means 200 and / or the second control means 300 and based on the operating state of the exhaust gas recirculation device 400 and the operating state of the internal combustion engine 20 so that the internal combustion engine 20 for a respective operating case (operation with or without exhaust gas recirculation) in an optimal power range and / or optimum fuel consumption range and / or optimal Pollutant emissions range is operated.

2 zeigt eine schematische Ansicht eines Verdichtergehäuses mit integrierter Abblaseklappe. Die Umgebungsluft wird über die Frischluftleitung 123 dem Verdichter 120 zugeführt und dort komprimiert. Die komprimierte Luft wird im Spiralgehäuse 700 gesammelt und zum Ladeluftkühler (nicht gezeigt) weitergeleitet. Ein Teil, circa bis zu 25%, des gesamten Luftmassenstromes wird als vorgewärmte Luft dem Abgasturbolader erneut wieder zugeführt. 2 shows a schematic view of a compressor housing with integrated Ablasseklappe. The ambient air is supplied via the fresh air line 123 the compressor 120 supplied and compressed there. The compressed air is in the spiral housing 700 collected and forwarded to the intercooler (not shown). A portion, approximately up to 25%, of the total air mass flow is fed back into the exhaust gas turbocharger as preheated air.

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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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 4316202 A1 [0003] - DE 4316202 A1 [0003]
  • - DE 19628852 A1 [0004] - DE 19628852 A1 [0004]

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Abgasturbolader-Anordnung (10) für einen Verbrennungsmotor (20), aufweisend: einen Abgasturbolader (100), der eine Abgasturbine (110) mit einem Turbineneingang (111) und einem Turbinenausgang (112) sowie einen Verdichter (120) mit einem Verdichtereingang (121) und einem Verdichterausgang (122) aufweist, wobei der Turbineneingang (111) mit einem Abgasausgang (20a) des Verbrennungsmotors (20) in Fluidverbindung zu bringen ist zum Drehantreiben der Abgasturbine (110), wobei der Verdichterausgang (122) mit einem Lufteingang (20e) des Verbrennungsmotors (20) in Fluidverbindung zu bringen ist zum Zuführen von verdichteter Luft zu dem Verbrennungsmotor (20), erste Steuermittel (200) zum Steuern wenigstens eines Antriebsparameters der Abgasturbine (110), eine Abgasrezirkulations-Einrichtung (400) mit einem Eingang (400e), der mit dem Turbineneingang (111) fluidverbunden ist, und einem Ausgang (400a), der mit dem Verdichterausgang (122) fluidverbunden ist, und eine Steuervorrichtung (500), die mit den ersten Steuermitteln (200) und der Abgasrezirkulations-Einrichtung (400) verbunden ist, zum Ansteuern der ersten Steuermittel (200) und der Abgasrezirkulations-Einrichtung (400), wobei die Steuervorrichtung (500) eingerichtet ist, die ersten Steuermittel (200) auf Basis eines Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung (400) zu steuern.Exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) for an internal combustion engine ( 20 ), comprising: an exhaust gas turbocharger ( 100 ), which has an exhaust gas turbine ( 110 ) with a turbine inlet ( 111 ) and a turbine outlet ( 112 ) and a compressor ( 120 ) with a compressor inlet ( 121 ) and a compressor outlet ( 122 ), wherein the turbine inlet ( 111 ) with an exhaust outlet ( 20a ) of the internal combustion engine ( 20 ) in fluid communication is for Drehantreiben the exhaust gas turbine ( 110 ), the compressor output ( 122 ) with an air inlet ( 20e ) of the internal combustion engine ( 20 ) is in fluid communication for supplying compressed air to the internal combustion engine ( 20 ), first control means ( 200 ) for controlling at least one drive parameter of the exhaust gas turbine ( 110 ), an exhaust gas recirculation device ( 400 ) with an input ( 400e ) connected to the turbine inlet ( 111 ) is fluidly connected, and an output ( 400a ) connected to the compressor outlet ( 122 ) is fluidly connected, and a control device ( 500 ), with the first means of taxation ( 200 ) and the exhaust gas recirculation device ( 400 ), for driving the first control means ( 200 ) and the exhaust gas recirculation device ( 400 ), wherein the control device ( 500 ), the first control means ( 200 ) based on an operating state of the exhaust gas recirculation device ( 400 ) to control. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäß Anspruch 1, wobei die Abgasrezirkulations-Einrichtung (400) eine Abgasreinigungs-Vorrichtung (401) aufweist.Exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) according to claim 1, wherein the exhaust gas recirculation device ( 400 ) an exhaust gas purification device ( 401 ) having. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die ersten Steuermittel (200) eine variabel einstellbare Turbinengeometrie für die Abgasturbine (110) aufweisen.Exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) according to claim 1 or 2, wherein the first control means ( 200 ) a variably adjustable turbine geometry for the exhaust gas turbine ( 110 ) exhibit. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die ersten Steuermittel (200) eine Umblaseklappe (201) aufweisen zum gesteuerten Umleiten einer bestimmten Abgasmenge.Exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 to 3, wherein the first control means ( 200 ) a Umblaseklappe ( 201 ) for controlled diversion of a certain amount of exhaust gas. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, ferner mit zweiten Steuermitteln (300) zum Steuern wenigstens eines Luftzuführparameters des Verdichters (120), wobei die Steuervorrichtung (500) mit den zweiten Steuermitteln (300) verbunden ist zum Ansteuern der zweiten Steuermittel (300), und wobei die Steuervorrichtung (500) eingerichtet ist, die ersten Steuermittel (200) und die zweiten Steuermittel (300) auf Basis des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung (400) zu steuern.Exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 to 4, further comprising second control means ( 300 ) for controlling at least one air supply parameter of the compressor ( 120 ), wherein the control device ( 500 ) with the second control means ( 300 ) is connected for driving the second control means ( 300 ), and wherein the control device ( 500 ), the first control means ( 200 ) and the second control means ( 300 ) based on the operating state of the exhaust gas recirculation device ( 400 ) to control. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäß Anspruch 5, wobei die zweiten Steuermittel (300) eine variabel einstellbare Verdichtergeometrie für den Verdichter (120) aufweisen.Exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) according to claim 5, wherein the second control means ( 300 ) a variably adjustable compressor geometry for the compressor ( 120 ) exhibit. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei die zweiten Steuermittel (300) einen variabel einstellbaren Vorleitapparat (120a) für den Verdichter (120) aufweisen.Exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) according to claim 5 or 6, wherein the second control means ( 300 ) a variably adjustable Vorleitapparat ( 120a ) for the compressor ( 120 ) exhibit. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die zweiten Steuermittel (300) einen variabel einstellbaren Nachleitapparat (120b) für den Verdichter (120) aufweisen.Exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) according to one of claims 5 to 7, wherein the second control means ( 300 ) a variably adjustable Nachleitapparat ( 120b ) for the compressor ( 120 ) exhibit. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 8, wobei die zweiten Steuermittel (300) eine Abblaseklappe (301) aufweisen zum gesteuerten Abblasen einer bestimmten Menge an verdichteter Luft.Exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) according to one of claims 5 to 8, wherein the second control means ( 300 ) a blow-off flap ( 301 ) for the controlled blowing off of a certain amount of compressed air. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 9, wobei die Abblaseklappe (301) im Inneren des Abgasturboladers (100) integriert ist.Exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) according to one of claims 5 to 9, wherein the blow-off flap ( 301 ) in the interior of the exhaust gas turbocharger ( 100 ) is integrated. Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 5 bis 10, wobei die zweiten Steuermittel (300) eine Drossel (302) aufweisen zum Steuern einer dem Verdichter (120) zuführbaren Menge an Luft.Exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) according to one of claims 5 to 10, wherein the second control means ( 300 ) a throttle ( 302 ) for controlling a compressor ( 120 ) deliverable amount of air. Abblaseklappe (301) eines Abgasturboladers (100), dadurch gekennzeichnet dass die Abblaseklappe (301) im Inneren des Abgasturboladers (100) integriert ist und eine Verrohrung zur Zuleitung der verdichteten Luft zum Frischluftmassenstrom ausschließlich innerhalb des Gehäuses (700) des Verdichters (120) angeordnet ist.Blow-off flap ( 301 ) of an exhaust gas turbocharger ( 100 ), characterized in that the blow-off flap ( 301 ) in the interior of the exhaust gas turbocharger ( 100 ) and a piping for supplying the compressed air to the fresh air mass flow only within the housing ( 700 ) of the compressor ( 120 ) is arranged. Antriebssystem (1) mit einer Abgasturbolader-Anordnung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 11 und einem mit der Abgasturbolader-Anordnung (10) verbundenen Verbrennungsmotor (20), wobei die Steuervorrichtung (500) eingerichtet ist, wenigstens einen Antriebsparameter der Abgasturbine (110) und/oder wenigstens einen Luftzuführparameter des Verdichters (120) auf Basis des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung (400) und auf Basis eines Betriebszustandes des Verbrennungsmotors (20) zu steuern.Drive system ( 1 ) with an exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) according to one of claims 1 to 11 and one with the exhaust gas turbocharger arrangement ( 10 ) connected internal combustion engine ( 20 ), wherein the control device ( 500 ) is set up, at least one drive parameter of the exhaust gas turbine ( 110 ) and / or at least one air supply parameter of the compressor ( 120 ) based on the operating state of the exhaust gas recirculation device ( 400 ) and based on an operating state of the internal combustion engine ( 20 ) to control. Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems (1) gemäß Anspruch 13, aufweisend: Bestimmen des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung (400), Bestimmen des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors (20), und Steuern wenigstens eines Antriebsparameters der Abgasturbine (110) und/oder wenigstens eines Luftzuführparameters des Verdichters (120) auf Basis des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung (400) und des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors (20).Method for operating a drive system ( 1 ) according to claim 13, comprising: determining the operating state of the exhaust gas recirculation device ( 400 ), Determining the operating state of the internal combustion engine ( 20 ), and Controlling at least one drive parameter of the exhaust gas turbine ( 110 ) and / or at least one air supply parameter of the compressor ( 120 ) based on the operating state of the exhaust gas recirculation device ( 400 ) and the operating state of the internal combustion engine ( 20 ). Verfahren zum Betreiben eines Antriebssystems (1) gemäß Anspruch 12, aufweisend: Bestimmen des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung (400), Bestimmen des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors (20), und Steuern wenigstens eines Antriebsparameters der Abgasturbine (110) und/oder wenigstens eines Luftzuführparameters des Verdichters (120) auf Basis des Betriebszustandes der Abgasrezirkulations-Einrichtung (400) und des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors (20), wobei nach Verdichtung der Luft im Abgasturbolader (100) über eine integrierte Abblaseklappe (301) heiße Luft direkt dem Frischluftmassenstrom des Abgasturbolader (100) zugeführt wird.Method for operating a drive system ( 1 ) according to claim 12, comprising: determining the operating state of the exhaust gas recirculation device ( 400 ), Determining the operating state of the internal combustion engine ( 20 ), and controlling at least one drive parameter of the exhaust gas turbine ( 110 ) and / or at least one air supply parameter of the compressor ( 120 ) based on the operating state of the exhaust gas recirculation device ( 400 ) and the operating state of the internal combustion engine ( 20 ), wherein after compression of the air in the exhaust gas turbocharger ( 100 ) via an integrated blow-off flap ( 301 ) hot air directly to the fresh air mass flow of the exhaust gas turbocharger ( 100 ) is supplied.
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