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Die Erfindung betrifft eine Frischgasversorgungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit Abgasturbolader.
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Zur Füllungssteigerung von Verbrennungskraftmaschinen, wie zum Beispiel Dieselmotoren, mit dem Ziel einer Erhöhung von Drehmoment und abgegebener Leistung sind verschiedene Arten von Aufladesystemen bekannt. Häufig werden Abgasturbolader (ATL) eingesetzt, welche unter Ausnutzung der im Abgas der Verbrennungskraftmaschine verbliebene Energie in einer Abgasturbine mit der hier erzeugten mechanischen Energie einen unmittelbar gekoppelten Turboverdichter antreiben, wobei der so erzeugte Luftstrom mit Überdruck der Verbrennungskraftmaschine zugeführt wird.
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Ein bekannter Nachteil dieser Aufladeeinrichtungen ist deren träges Ansprechverhalten bei Beschleunigungsvorgängen. Eine Ursache ist zum Einen die Charakteristik der Strömungsmaschinen, d. h. des ATL, welche bei geringem Gasdurchsatz und damit bei geringen Motordrehzahlen nur sehr geringe Ladedrücke erzeugen. Zum Anderen ist eine Ursache die Tatsache, dass eine erhöhte Luftfüllung erst nach dem Durchlaufen der vier Arbeitstakte eines Viertaktmotors, also nach zwei Motorumdrehungen, als erhöhte Abgasmenge zum Antrieb des ATL zur Verfügung steht, wodurch der Hochlauf des ATL zusätzlich verzögert wird.
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Zur Beseitigung dieses Nachteils wird häufig der ATL mit einem mechanisch angetriebenen Verdrängerlader oder mit einem speziell auf die geringen Abgasströme der Anfahrphase ausgelegten kleineren ATL kombiniert. Beide Lösungen erfordern einen erheblichen baulichen Aufwand und Bauraum, insbesondere weil die Aggregate aufgrund des notwendigen mechanischen Antriebs oder der Kopplung mit dem Abgassystem unmittelbar am Motor angeordnet sind.
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Bei Fahrzeugen, welche zum Betrieb eines Luftfedersystems und/oder einer Druckluftbremsanlage mit einem Kompressor und einem Druckluftspeichersystem ausgestattet sind, bietet es sich an, gespeicherte Druckluft in der Beschleunigungsphase in die Verbrennungskraftmaschine einzublasen, wodurch in kürzester Zeit ein hohes Motordrehmoment und damit verbunden ein hoher Abgasstrom zur Verfügung stehen. Nach einer Anschubzeit von wenigen Sekunden kann der ATL ein stabiles hohes Druckniveau erreichen. Durch ein optimiertes elektronisches Steuerungssystem konnte solchen Einrichtungen, welche auch als PBS (Pneumatic Booster System) bezeichnet werden, ein sehr befriedigendes Betriebsverhalten verliehen werden.
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1 zeigt schematisch eine Verbrennungskraftmaschine 1, deren Abgasleitung 15 für Abgas 70 mit einer Abgasturbine 4 eines Abgasturboladers 2 verbunden ist. Das Abgas 70 treibt die Abgasturbine 4 an und wird als entspanntes Abgas 71 durch einen Abgasauslass 16 abgeleitet. Die Abgasturbine 4 ist mit einem Ladeluftverdichter 3 des Abgasturboladers 2 gekoppelt, z. B. mittels einer Abgasturboladerwelle 5. Der Ladeluftverdichter 3 verdichtet Frischluft 40 aus einem Frischgaseinlass 11 zur Erzeugung von komprimierter Ladeluft 41 zur Erhöhung eines Ansaugdrucks von Verbrennungsluft 60 in einer Ansaugleitung 14 für die Verbrennungskraftmaschine 1. Eine Frischgasversorgungsvorrichtung 10, welche zwischen dem Ladeluftverdichter 3 bzw. einem in Strömungsrichtung nachgeschalteten Ladeluftkühler 6 und der Ansaugleitung 14 angeordnet ist, dient zum gesteuerten Einblasen von Druckluft 51 in die Ansaugleitung 14 der Verbrennungskraftmaschine 1. Die Druckluft 51 wird von einem Hochdruckkompressor 7 aus durch einen Lufteinlass 17 zugeführter Zusatzluft 50 komprimiert und über eine Speiseleitung in einen Druckluftbehälter 8 eingeleitet, aus welchem die Druckluft 51 durch eine Druckluftleitung 19 der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 zur Verfügung gestellt wird.
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Eine herkömmliche Frischgasversorgungsvorrichtung
10 ist in
2 schematisch dargestellt. Sie ist mit einem Ladelufteinlass
12 mit dem Ladeluftkühler
6, mit einem Auslass
13 mit der Ansaugleitung
14 und mit einem Drucklufteinlass
29 mit der Druckluftleitung
19 verbunden. Zwischen dem Ladelufteinlass
12 und dem Auslass
13 befindet sich in einem Einlassabschnitt
100 eine um eine Klappendrehachse
25 verschwenkbare Rückstauklappe
24 zum Verschluss und zur Öffnung der Verbindung von Ladelufteinlass
12 zum Auslass
13. In einer Version, welche die Anmeldeschrift
WO 2006/089779 A1 in einer Einrichtung zur Frischluftversorgung einer turboaufgeladenen Kolbenbrennkraftmaschine und einem Verfahren zum Betrieb derselben beschreibt, wird die Rückstauklappe
24 von einer Verstelleinrichtung
26, zum Beispiel einem Verstellmotor, verstellt. Ferner ist die Druckluftleitung
19 mit dem Auslass
13 über eine Mengenregeleinrichtung
9, zum Beispiel mit einem Ventil, verbunden. Eine nicht gezeigte Steuereinrichtung dient zur Steuerung der Mengenregeleinrichtung
9 und der Verstelleinrichtung
26. Im Fall einer Drehmomentanforderung bei einem „Kick-Down” führt die Mengenregeleinrichtung
9 Druckluft
51 durch den Drucklufteinlass
29 zum Auslass
13 zu. Zuvor wird die Rückstauklappe
24 geschlossen, so dass die Druckluft
51 nicht über den Ladelufteinlass
12 in den Ladeluftverdichter
3 des Abgasturboladers
2 entgegen der Ansaugrichtung, sondern über den Auslass
13 gerichtet in die Ansaugleitung
14 strömt. Bei Beenden der Druckluftzufuhr wird die Rückstauklappe
24 wieder geöffnet und die Mengenregeleinrichtung
9 geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Druck der durch den Ladeluftverdichter
3 des Abgasturboladers
2 komprimierten Ladeluft
41 wieder ausreichend.
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Als nachteilig wird dabei gesehen, dass das PBS ein relativ großes Speichervolumen an Druckluft und Druckluft auf einem hohen Druckniveau von mehr als 10 bar benötigt. Dies ist etwa das vier- bis fünffache des zur Aufladung erforderlichen Druckniveaus, um das Speichervolumen vertretbar zu halten und ein schnelles Ansprechen des Systems zu erreichen. Hierzu ist ein Hochdruckkolbenverdichter mit einem relativ hohen Energieverbrauch zur Erzeugung der notwendigen Druckluft erforderlich. Beim Einblasen der Druckluft in die Verbrennungskraftmaschine und Entspannung derselben auf das Ladedruckniveau wird der überwiegende Teil der erzeugten Druckenergie durch Drosselung vernichtet.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Frischgasversorgungsvorrichtung bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch eine Frischgasversorgungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Demgemäß weist eine Frischgasversorgungsvorrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit Abgasturbolader Folgendes auf: einen Ladelufteinlass zum Einlass von komprimierter Ladeluft aus dem Abgasturbolader; einen Auslass, der mit dem Ladelufteinlass verbunden ist, wobei diese Verbindung über mindestens eine um eine Klappendrehachse verschwenkbare Rückstauklappe verschließbar ist; einen Drucklufteinlass zum Einlass von Druckluft in den Auslass; eine Verstelleinrichtung zur Verstellung der mindestens einen Rückstauklappe. Die Frischgasvorrichtung weist außerdem mindestens eine Zusatzturboladeeinrichtung mit einer Druckluftturbine und einem damit gekoppelten Verdichter auf. Die Druckluftturbine ist in Strömungsrichtung der Druckluft vor dem Drucklufteinlass angeordnet und von Druckluft durchströmbar. Der Verdichter ist zur Ansaugung und Verdichtung von Zusatzladeluft aus dem Ladelufteinlass und Förderung komprimierter Zusatzladeluft in den Auslass ausgebildet.
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Mit Hilfe der Zusatzturboladeeinrichtung wird eine Energieeffizienz der Frischgasversorgungsvorrichtung verbessert, indem überschüssige Druckenergie der zugeführten Druckluft nutzbar gemacht wird.
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Das Druckniveau der für den Betrieb der Frischgasversorgungsvorrichtung notwendigen Druckluft benötigt keine Erhöhung, und das erforderliche Speichervolumen für diese Druckluft kann verringert werden.
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Die Zusatzturboladeeinrichtung wird durch die eingeblasene Druckluft angetrieben und erzeugt einen zusätzlichen Ladeluftstrom. Dadurch wird die überschüssige Energie der Druckluft wirksam gemacht und die benötigte Luftmenge an Druckluft und ihr zugehöriges Speichervolumen erheblich verringert.
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Die in der Druckluft gespeicherte Energie wird in einer Druckluftturbine der Zusatzturboladeeinrichtung in mechanische Arbeit umgewandelt, welcher über eine gemeinsame Welle auf einen Verdichter übertragen wird. Der Verdichter erzeugt damit einen Zusatzladeluftstrom, der in der Ansaugleitung der zugehörigen Verbrennungskraftmaschine zusammen mit der teilentspannten Druckluft aus einem Auslass der Druckluftturbine den gewünschten Ladedruck bereitstellt. Da das Druckniveau des Abgasturboladers in dieser Phase geringer ist, wird zur Vermeidung von Rückströmung eine Rückstauklappe geschlossen. Die erhöhte Füllung der Verbrennungskraftmaschine und der infolge Leistungssteigerung eintretende Drehzahlanstieg der Verbrennungskraftmaschine bewirken einen starken Anstieg des Abgasstroms, so dass schon nach wenigen Sekunden der Abgasturbolader ein so hohes Druckniveau erreicht, dass die Anschubwirkung der Frischgasversorgungsvorrichtung nicht mehr erforderlich ist, diese abgeschaltet und die Rückstauklappe geöffnet werden kann.
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In bevorzugter Ausführung kann die Zusatzturboladeeinrichtung in ein Gehäuse der Frischgasversorgungsvorrichtung integriert sein. Dadurch ist eine vorteilhafte raumsparende Baueinheit möglich.
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Die Druckluftturbine und der Verdichter der mindestens einen Zusatzturboladeeinrichtung sind durch eine Welle gekoppelt. Diese Welle kann sich durch ein Gehäuse der Frischgasversorgungsvorrichtung erstrecken oder in einer alternativen Ausführung außerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
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Die Welle kann in Lagern, die als Luftlager ausgebildet sind, drehbar gelagert sein. Dadurch treten in den Lagern vernachlässigbare Reibungsverluste auf.
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Es ist besonders vorteilhaft, wenn eines der als Luftlager ausgebildeten Lager der Welle mit der Druckluft und ein anderes mit der komprimierten Zusatzladeluft beaufschlagt sind. So kann auf eine zusätzliche Luftversorgung der Luftlager verzichtet werden.
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Die Frischgasversorgungsvorrichtung kann weiterhin eine Mengenregeleinrichtung umfassen, die eine geschlossene Stellung und beliebig geöffnete Stellungen aufweist, in welchen die Mengenregeleinrichtung der Druckluftturbine der Zusatzturboladeeinrichtung Druckluft zuführt. Auf diese Weise kann in Zusammenwirkung mit einer geeigneten Steuerungseinrichtung eine besonders effektive Ausnutzung der in der Druckluft vorhandenen Energie möglich werden.
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Es ist außerdem vorgesehen, dass die Verstelleinrichtung zur Verstellung der mindestens einen Rückstauklappe derart ausgebildet ist, dass eine vollständig geöffnete Stellung der mindestens einen Rückstauklappe einer vollständig geschlossenen Stellung der Mengenregeleinrichtung zugeordnet ist. Somit ist sichergestellt, dass keine Rückwirkung der eingeblasenen Druckluft auf den Abgasturbolader auftritt.
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Eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Abgasturbolader, mindestens einem Druckluftbehälter und mindestens einem Hochdruckkompressor weist die oben beschriebene Frischgasversorgungsvorrichtung auf.
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Die Anwendung einer solchen Frischgasversorgungsvorrichtung ist besonders in schweren Nutzfahrzeugen von besonderer Bedeutung.
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Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
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1 eine schematische Blockdarstellung einer Verbrennungskraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Frischgasversorgungsvorrichtung nach dem Stand der Technik;
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2 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Frischgasversorgungsvorrichtung nach dem Stand der Technik;
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3 eine schematische Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Frischgasversorgungsvorrichtung;
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4 eine schematische Prinzipdarstellung einer ersten Variante des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Frischgasversorgungsvorrichtung nach 3; und
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5 eine schematische Prinzipdarstellung einer zweiten Variante des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Frischgasversorgungsvorrichtung nach 3.
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Gleiche Bauelemente bzw. Funktionseinheiten mit gleicher Funktion sind mit gleichen Bezugszeichen in den Figuren gekennzeichnet.
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1 und 2 sind bereits eingangs beschrieben worden.
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In 3 ist eine schematische Prinzipdarstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Frischgasversorgungsvorrichtung 10 gezeigt.
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Die Frischgasversorgungsvorrichtung 10 weist ein im Wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse (nur schematisch angedeutet) mit einem in der 3 unten angeordneten Ladelufteinlass 12 (siehe 1, 2) für komprimierte Ladeluft 41 vom Abgasturbolader 2 und einem in der 3 oben angeordneten Auslass 13 zu einer Ansaugleitung 14 (siehe 1) auf. An den Ladelufteinlass 12 schließt sich ein Einlassabschnitt 100 mit einer Rückstauklappe an, welche um eine Drehachse 25 verschwenkbar angeordnet ist. Die Rückstauklappe 24 kann in diesem Beispiel wie in 2 bereits gezeigt mit einer nicht näher dargestellten Stellvorrichtung verbunden sein.
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Im Gegensatz zum Stand der Technik (2) ist die erfindungsgemäße Frischgasversorgungsvorrichtung 10 mit einer Zusatzturboladeeinrichtung 30 versehen. Diese Zusatzturboladeeinrichtung 30 umfasst einen Antriebsabschnitt 31 mit einer Druckluftturbine 33, einen Verdichtungsabschnitt 32 mit einem Verdichter 34 und zugehörige Gehäuse- und Luftführungsteile. Die Druckluftturbine 33 ist mit dem Verdichter 34 über eine Welle 35 drehfest gekoppelt, wobei die Welle 35 in Lagern 36 drehbar gelagert ist. Diese Zusatzturboladeeinrichtung 30 wird auch als „kalter” Turbolader bezeichnet. Sie ist in die Frischgasversorgungsvorrichtung 10 integriert, weiter unten werden noch Varianten beschrieben.
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Der Antriebsabschnitt 31 ist mit einem Einlass der Druckluftturbine 33 über einen Druckluftanschluss 20 an eine Mengenregeleinrichtung 9 angeschlossen. Die Mengenregeleinrichtung 9 ist bereits im Zusammenhang mit 2 beschrieben. Sie steht mit ihrem Einlass über die Druckluftleitung 19 mit dem Druckluftbehälter 8 (siehe auch 1) in Verbindung. Die Erzeugung der Druckluft 51 erfolgt wie bereits im Zusammenhang mit 1 oben beschrieben und wird hier nicht wiederholt. Der Auslass der Druckluftturbine 33 ist an einem Drucklufteinlass 29 der Frischgasversorgungsvorrichtung 10, welcher in Strömungsrichtung hinter der Rückstauklappe 24 (in 3 auf der rechten Seite) angeordnet ist, über eine Drucklufteinlassleitung 21 verbunden.
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Auf der anderen Seite der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 ist der Verdichtungsabschnitt 32 der Zusatzturboladeeinrichtung 30 angeordnet. Ein Einlass des Verdichters 34 kommuniziert über eine Zusatzladeluftsaugleitung 22 durch einen Zusatzladeluftabzweig 27 mit dem Einlassabschnitt 100 der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 in Strömungsrichtung vor der Rückstauklappe 24. Ein Auslass des Verdichters 34 ist mit einer Zusatzladeluftdruckleitung 23 über einen Zusatzladelufteinlass 28 mit dem Auslassabschnitt 110 der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 in Strömungsrichtung hinter der Rückstauklappe 24 verbunden.
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Die aus dem Druckluftbehälter 8 zur Verengung gestellte Druckluft 51 weist ein relativ hohes Druckniveau von zum Beispiel 12 bar auf. Bei Feststellung eines Bedarfs für eine Füllungssteigerung der Verbrennungskraftmaschine 1 (siehe 1) durch eine (nicht gezeigte) geeignete Steuereinrichtung wird die Mengenregeleinrichtung 9 geöffnet und die Druckluft 51 strömt durch den Druckluftanschluss 20 zum Einlass der Druckluftturbine 33 der Zusatzturboladeeinrichtung 30. Gleichzeitig wird die Rückstauklappe 24 in der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 geschlossen, um eine Rückströmung von Verbrennungsluft 60 im Auslassabschnitt 110 in den Einlassabschnitt 100 und zum Abgasturbolader 2 bei dem nun folgenden Druckaufbau im Auslassabschnitt 110 und in der Ansaugleitung 14 zu vermeiden. Dieser Vorgang ist in 3 gezeigt.
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Die in die Druckluftturbine 34 einströmende Druckluft 51 wird in der Druckluftturbine 34 entspannt, wobei die enthaltene Druckenergie zunächst in kinetische Energie und dann in mechanische Arbeit umgewandelt wird, welche über die von der Druckluftturbine 34 in schnelle Drehbewegung versetzte Welle 35 an den an sie mechanisch gekoppelten Verdichter 34 weitergeleitet wird. Die aus der Druckluftturbine 34 ausströmende entspannte Druckluft 52 wird durch die Drucklufteinlassleitung 21 und den Drucklufteinlass 29 in den Auslassabschnitt 110 und somit in die Ansaugleitung 14 geleitet, wobei diese entspannte Druckluft 52 gegen den sich dort einstellenden Druck ausströmt. Im Verdichter 34 wird die über die Welle 35 zugeführte mechanische Arbeit wiederum in kinetische Energie und schließlich in Druckenergie umgewandelt, welche zur Verdichtung zusätzlich durch die Zusatzladeluftsaugleitung 22 angesaugter Zusatzladeluft 42 in komprimierte Zusatzladeluft 43 verwendet wird. Die so komprimierte Zusatzladeluft 43 strömt durch die Zusatzladeluftdruckleitung 23 und den Zusatzladelufteinlass 28 ebenfalls wie die entspannte Druckluft 52 in den Auslassabschnitt 110 der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 in Strömungsrichtung hinter der Rückstauklappe 24 und somit in die Ansaugleitung 14 und wird gegen den sich dort einstellenden Druck vom Verdichter 34 gefördert.
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In dem Auslassabschnitt 110 der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 wird die der Ansaugleitung 14 und somit der Verbrennungskraftmaschine 1 zugeführte Verbrennungsluft 60 aus der entspannten Druckluft 52 aus dem Antriebsabschnitt 31 und aus der komprimierten Zusatzladeluft 43 aus dem Verdichtungsabschnitt 32 der Zusatzturboladeeinrichtung 30 gebildet.
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Aufgrund der zunehmenden Füllung der Verbrennungskraftmaschine 1 wachsen Drehmoment und Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 1 und damit ihr Abgasvolumen zunehmend an, so dass schon nach wenigen Sekunden der Druck in der Ansaugleitung 14 und im Auslassabschnitt 110 und im Einlassabschnitt 100 der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 beiderseits der Rückstauklappe 24 ausgeglichen ist. Die Mengenregeleinrichtung 9 unterbricht nun die Druckluftzufuhr und die Rückstauklappe 24 wird geöffnet.
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Auf diese Weise wird überschüssige Druckenergie der Druckluft 51 in der Zusatzturboladeeinrichtung 30 zur Erzeugung eines zusätzlichen Ladeluftstroms aus komprimierter Ladeluft 43 verwendet, wodurch die überschüssige Energie der Druckluft 51 wirksam gemacht wird und somit die benötigte Luftmenge sowie das Speichervolumen im Hochdruckkreis der Druckluft 51 erheblich verringert werden kann.
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4 illustriert eine schematische Prinzipdarstellung einer ersten Variante des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Frischgasversorgungsvorrichtung 10 nach 3.
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In 4 ist die Zusatzturboladeeinrichtung 30 mit dem Antriebsabschnitt 31, dem Verdichtungsabschnitt 32 und den zugehörigen Luftführungsleitungen 20, 21, 22, 23 im Prinzip gezeigt. Es ist eine Ansicht in den Auslassabschnitt 110 der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 mit Blick auf die Rückstauklappe 24 gezeigt, wobei das Gehäuse der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 nicht mit dargestellt ist.
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In dieser Variante ist die Zusatzturboladeeinrichtung 30 in die Frischgasversorgungsvorrichtung 10 dergestalt in Strömungsrichtung hinter der Rückstauklappe 24 integriert, dass die Welle 35 das Gehäuse der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 mittig durchdringt. Diese Anordnung benötigt den geringsten zusätzlichen Einbauraum, wobei die Lager 36 der Welle 35 an den vom Gehäuse der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 abgewandten Seiten von Druckluftturbine 33 und Verdichter 34 angeordnet sind.
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In 5 ist das Gehäuse der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 wieder schematisch angedeutet, wobei 5 eine schematische Prinzipdarstellung einer zweiten Variante des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Frischgasversorgungsvorrichtung 10 nach 3 darstellt.
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Die Ansicht ist wie in 4 in den Auslassabschnitt 110 gerichtet und zeigt die Rückstauklappe 24 in Strömungsrichtung von hinten mit der im Gehäuse der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 gelagerten Klappendrehachse 25 und der nur schematisch angedeuteten Verstelleinrichtung 26.
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In dieser zweiten Variante wird eine innen liegende Lagerung mit Lager 36 der Welle 35 der Zusatzturboladeeinrichtung 30 mit parallel und überkreuzend zum Gehäuse der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 angeordneter Welle 35 ermöglicht. Die Welle 35 kann dabei mit dem Gehäuse der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 rechtwinklig kreuzend angeordnet sein, wie in 4 dargestellt ist. Sie kann aber auch parallel zur Längsachse (d. h. senkrecht auf der Zeichenebene der 4) des Gehäuses der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 oder in einem beliebigen Kreuzungswinkel liegen.
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Die Lager 36 der Welle 35 können besonders vorteilhaft als Luftlager ausgeführt sein. Dies bietet sich an, da keine funktionsbedingten Lagerquerkräfte auftreten, die benötigte Druckluft unmittelbar zur Verfügung steht und andererseits eine Druckölschmierung der Lager 36 wegen der Notwendigkeit einer Druckölzuführung und der sich ergebenden Abdichtproblematik aufwändiger zu gestalten ist. So ist aus 5 deutlich zu erkennen, dass ein Lager 36 der Welle 35 in dem Verdichterabschnitt 32 in der Wandung der Zusatzladeluftdruckleitung 23 so angeordnet ist, dass es von der komprimierten Zusatzladeluft 43 beaufschlagt wird. Das andere Lager 36 der Welle 35 befindet sich in der Wandung der Drucklufteinlassleitung 21 und wird von der entspannten Druckluft 52 beaufschlagt.
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Der mit dieser Frischgasversorgungsvorrichtung 10 mit Zusatzturboladeeinrichtung 30 erzielte Nutzen lässt sich an der von dem Verdichter 34 der Zusatzturboladeeinrichtung 30 zusätzlich zugeführten Menge komprimierter Zusatzladeluft 43 ermessen. Denn um diese Luftmenge kann bei gleichem Effekt die benötigte Menge an Druckluft 51 aus dem Hochdruckkreis verringert werden. Durch verringerte benötigte Leistung des Hochdruckkompressors 7 ergibt sich eine Energieeinsparung. Außerdem verbessert die mögliche Reduzierung des Druckluft-Speichervolumens die Einbaubedingungen und verringert das Gewicht des zugehörigen Fahrzeuges.
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Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie ist im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.
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Es ist zum Beispiel denkbar, dass die Welle 35 in der zweiten Variante nach 4 mit dem Gehäuse der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 rechtwinklig kreuzend angeordnet sein kann. Sie kann aber auch parallel zur Längsachse (d. h. senkrecht auf der Zeichenebene der 4) des Gehäuses der Frischgasversorgungsvorrichtung 10 oder in einem beliebigen Kreuzungswinkel liegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbrennungskraftmaschine
- 2
- Abgasturbolader
- 3
- Ladeluftverdichter
- 4
- Abgasturbine
- 5
- Abgasturboladerwelle
- 6
- Ladeluftkühler
- 7
- Hochdruckkompressor
- 8
- Druckluftbehälter
- 9
- Mengenregeleinrichtung
- 10
- Frischgasversorgungsvorrichtung
- 11
- Frischgaseinlass
- 12
- Ladelufteinlass
- 13
- Auslass
- 14
- Ansaugleitung
- 15
- Abgasleitung
- 16
- Abgasauslass
- 17
- Lufteinlass
- 18
- Speiseleitung
- 19
- Druckluftleitung
- 20
- Druckluftanschluss
- 21
- Drucklufteinlassleitung
- 22
- Zusatzladeluftsaugleitung
- 23
- Zusatzladeluftdruckleitung
- 24
- Rückstauklappe
- 25
- Klappendrehachse
- 26
- Verstelleinrichtung
- 27
- Zusatzladeluftabzweig
- 28
- Zusatzladelufteinlass
- 29
- Drucklufteinlass
- 30
- Zusatzturboladeeinrichtung
- 31
- Antriebsabschnitt
- 32
- Verdichtungsabschnitt
- 33
- Druckluftturbine
- 34
- Verdichter
- 35
- Welle
- 36
- Lager
- 40
- Frischluft
- 41
- Komprimierte Ladeluft
- 42
- Zusatzladeluft
- 43
- Komprimierte Zusatzladeluft
- 50
- Zusatzluft
- 51
- Druckluft
- 52
- Entspannte Druckluft
- 60
- Verbrennungsluft
- 70
- Abgas
- 71
- Entspanntes Abgas
- 100
- Einlassabschnitt
- 110
- Auslassabschnitt
