DE102011018570A1 - Arrangement with internal combustion engine and turbocharger and method for operating a turbocharger - Google Patents

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Thomas Reuss
Dipl.-Ing. Feßler Marc
Johannes Dawidziak
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Abstract

Damit in einer Anordnung mit Brennkraftmaschine (10) und Turbolader (18) der Verdichter (16) des Turboladers (18) nicht seine Pumpgrenze erreicht, wird etwas mehr Luft über den Verdichter (16) geleitet, als die Brennkraftmaschine benötigt. Die überschüssige Luft wird über einen Auslass (26) zwischen dem Verdichter (16) und der Brennkraftmaschine (10) abgeführt, wobei durch eine Einrichtung zum Steuern, die ein Regelventil (30) umfassen kann, dieser zusätzliche Massenstrom (mL2) einstellbar ist. Der zusätzliche Massenstrom (mL2) kann dem Verdichter (16) nochmals zugeführt werden, und insbesondere zum Betreiben einer Expansionsmaschine (34) eingesetzt werden, durch die elektrische Energie gewinnbar ist.So that the compressor (16) of the turbocharger (18) does not reach its surge limit in an arrangement with an internal combustion engine (10) and turbocharger (18), slightly more air is passed through the compressor (16) than the internal combustion engine needs. The excess air is discharged via an outlet (26) between the compressor (16) and the internal combustion engine (10), this additional mass flow (mL2) being adjustable by means of a control device, which can include a regulating valve (30). The additional mass flow (mL2) can be fed again to the compressor (16) and, in particular, used to operate an expansion machine (34) through which electrical energy can be obtained.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie sie beispielsweise aus der DE 10 2008 060 024 A1 bekannt ist. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.The invention relates to an arrangement according to the preamble of patent claim 1, as for example from the DE 10 2008 060 024 A1 is known. The invention also relates to a method according to the preamble of patent claim 10.

Es wird somit von einer Brennkraftmaschine ausgegangen, der mit Hilfe eines Verdichters (Turboladers) im Betrieb verdichtete Luft zugeführt wird. Der Verdichter wird als Turbolader von aus der Brennkraftmaschine austretendem Abgas angetrieben.It is thus assumed that an internal combustion engine is supplied with the aid of a compressor (turbocharger) during operation compressed air. The compressor is driven as a turbocharger exiting from the engine exhaust gas.

Mit Hilfe des Turboladers ist es möglich, den Betrieb einer Brennkraftmaschine effizienter zu gestalten. Daher kann die Leistungsbereitstellung durch die Brennkraftmaschine pro Kubikzentimeter Hubraum erhöht werden, was bedeutet, dass eine bestimmte Leistung durch weniger Hubraum bereitgestellt werden kann. Es gibt hier Folgendes zu beachten: Wird der Luftmassenstrom über den Verdichter zu gering, kann der Verdichter nicht mehr ordnungsgemäß arbeiten und man erreicht eine Pumpgrenze. Je höher die gewünschten Ladedrücke sind, zu desto höheren Massenströmen verschiebt sich diese Pumpgrenze. Dadurch muss man bisher den Turbolader in ein ausgewogenes Verhältnis zum Hubraum der Brennkraftmaschine bringen. Der Turbolader muss daher bei einer Vielzahl von Betriebspunkten arbeiten und kann daher nicht auf alle Betriebspunkte optimal ausgelegt sein.With the help of the turbocharger, it is possible to make the operation of an internal combustion engine more efficient. Therefore, the power output by the engine per cubic centimeter of displacement can be increased, which means that a certain power can be provided by less displacement. The following should be noted here: If the air mass flow through the compressor is too low, the compressor can no longer work properly and a surge limit is reached. The higher the desired boost pressures, the higher the mass flow, this surge limit shifts. So far, you have to bring the turbocharger in a balanced ratio to the displacement of the engine. The turbocharger must therefore operate at a variety of operating points and therefore can not be optimally designed for all operating points.

Es wäre wünschenswert, könnte man die Pumpgrenze weiter zu niedrigen Massenströmen verschieben.It would be desirable to be able to further shift the surge line to low mass flows.

Die DE 10 2008 060 024 A1 beschreibt, dass die verdichtete (aufgeladene) Luft, die den Verdichter verlässt, nicht vollständig der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Sie wird vielmehr einem Injektorsystem zugeführt, das sich stromaufwärts vor dem Verdichter befindet. Die verdichtete Luft sorgt hierbei in einer Düse dafür, dass in ausreichendem Maße weiter Luft angesogen wird. Dadurch sollen die Turbomaschinen unter optimalen Verhältnissen betreibbar sein. Hier muss der Injektor bzw. die Düse spezifisch ausgestaltet sein. Es versteht sich von selbst, dass dies nicht für alle Bedingungen gleichermaßen gilt. Zudem kann nicht ein und dasselbe Injektorsystem in variablen Anordnungen eingesetzt werden.The DE 10 2008 060 024 A1 describes that the compressed (charged) air exiting the compressor is not completely supplied to the engine. Rather, it is fed to an injector system upstream of the compressor. The compressed air ensures that a sufficient amount of air is sucked in a nozzle. This should allow the turbomachinery to operate under optimal conditions. Here, the injector or the nozzle must be specifically designed. It goes without saying that this does not apply equally to all conditions. In addition, one and the same injector system can not be used in variable arrangements.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Effizienz einer Brennkraftmaschine, der ein Verdichter (Turbolader) zugeordnet ist, weiter zu verbessern.It is the object of the present invention to further improve the efficiency of an internal combustion engine associated with a compressor (turbocharger).

Die Aufgabe wird durch eine Anordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst, durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 9 mit einer solchen Anordnung, sowie schließlich durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 10.The object is achieved by an arrangement having the features according to claim 1, by a motor vehicle having the features according to claim 9 with such an arrangement, and finally by a method having the features according to claim 10.

Erfindungsgemäß ist somit eine Einrichtung zum Steuern des Massenstroms der aus dem Auslaß geführten Luft vorgesehen.The invention thus provides a device for controlling the mass flow of the guided out of the outlet air.

Dadurch, dass der Massenstrom von außen, z. B. durch ein geeignetes Steuergerät, vorgegeben werden kann, und dass der Massenstrom zudem die Druckverhältnisse hinter dem Verdichter bestimmt, kann wirksam die Pumpgrenze verschoben werden: Insbesondere bei von der Brennkraftmaschine benötigtem niedrigem Massenstrom kann durch Erhöhung des Massenstroms der aus dem Auslass geführten Luft gleichwohl der Verdichter so betrieben werden, dass der gesamte Massenstrom noch auf der Betriebsseite der Pumpgrenze liegt, wohingegen der zur Brennkraftmaschine führende Massenstrom an sich jenseits dieser Pumpgrenze liegen würde. Durch die Einrichtung zum Steuern des Massenstroms kann insbesondere auch ein kurzfristiger Eingriff zu jeder Art von Manipulation erfolgen, so dass die erfindungsgemäße Anordnung nicht davon abhängig ist, dass sich bestimmte Gegebenheiten, wie z. B. Druckverhältnisse, von selbst einstellen, wie es etwa bei der DE 10 2008 060 024 A1 vorausgesetzt ist.Due to the fact that the mass flow from the outside, z. B. by a suitable control unit, can be specified, and that the mass flow also determines the pressure conditions behind the compressor, the pumping limit can be effectively shifted: In particular when required by the internal combustion engine low mass flow can increase the mass flow of the air guided from the outlet nonetheless the compressor are operated so that the entire mass flow is still on the operating side of the surge line, whereas the leading to the engine mass flow would be beyond this surge limit. By the means for controlling the mass flow can in particular also be a short-term intervention for any type of manipulation, so that the arrangement according to the invention is not dependent on certain conditions, such. B. pressure conditions, set by itself, as it is in the case of DE 10 2008 060 024 A1 is required.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Einrichtung zum Steuern ein Regelventil. Bei einem solchen Regelventil ist mit Hilfe von elektrischen Steuersignalen der Massenstrom der Luft besonders leicht einstellbar.In a preferred embodiment of the invention, the means for controlling comprises a control valve. In such a control valve, the mass flow of the air is particularly easily adjustable by means of electrical control signals.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Auslass mit einem Einlass stromaufwärts des Verdichters gekoppelt. Mit anderen Worten wird die abgeführte Luft dem Verdichter sogleich wieder zugeführt. Dies kann schon aus Bauraumgründen im Kraftfahrzeug effizient sein, insbesondere ist es aber vorteilhaft dafür, dass sich besonders günstige Druckverhältnisse einstellen.In another preferred embodiment of the invention, the outlet is coupled to an inlet upstream of the compressor. In other words, the discharged air is fed back to the compressor immediately. This can be efficient even for space reasons in the motor vehicle, but in particular it is advantageous for the fact that adjust to particularly favorable pressure conditions.

Die überschüssig verdichtete Luft kann im Übrigen weiter genutzt werden: So kann hinter dem Auslass eine Expansionsmaschine vorgesehen sein, durch die elektrische Energie gewinnbar ist. Eine Expansionsmaschine kehrt das Verdichten um, so dass die durch das Verdichten in die Luft eingetragene Energie wieder zurückgewonnen wird. Dies ist besonders sinnvoll dann, wenn die Luft dem Verdichter wieder zugeführt wird, denn es ist nicht notwendig, dass einem Verdichter schon vorher verdichtete Luft zugeführt wird.Incidentally, the excessively compressed air can continue to be used: For example, an expansion machine can be provided behind the outlet, by means of which electrical energy can be obtained. An expansion machine reverses the compression so that the energy introduced by the compression into the air is recovered. This is particularly useful when the air is supplied to the compressor again, because it is not necessary that already compressed air is supplied to a compressor.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die verdichtete Luft stromaufwärts von der Brennkraftmaschine durch einen Ladeluftkühler gekühlt. Der Auslass kann stromaufwärts des Ladeluftkühlers angeordnet sein, so dass man dann ein besonders hohes Enthalpie-Gefälle hat, das für eine Expansion mit einer Expansionsmaschine besonders geeignet ist. Das Vorsehen einer elektrische Energie gewinnenden Expansionsmaschine ist in besonderem Maße sinnvoll, wenn der Verdichter zusätzlich mittels einer elektrischen Maschine angetrieben wird („elektrischer Turbo”), denn dann kann die von der elektrischen Maschine zugeführte Energie sogleich wieder, zumindest teilweise, zurückgewonnen werden.In another preferred embodiment, the compressed air is cooled upstream of the engine by a charge air cooler. The outlet may be upstream of the Intercooler be arranged so that one then has a particularly high enthalpy gradient, which is particularly suitable for expansion with an expansion machine. The provision of an electric energy winning expansion machine is particularly useful if the compressor is additionally driven by an electric machine ("electric turbo"), because then the energy supplied by the electric machine can be immediately recovered, at least partially.

Genauso kann es aber auch vorteilhaft sein, den Auslass hinter dem Ladeluftkühler vorzusehen, also stromabwärts von diesem. Beispielsweise wenn die aus dem Auslass ausgeführte Luft wieder dem Verdichter zugeführt wird, ist es vorteilhaft, wenn die zugeführte Luft nicht zu sehr erwärmt ist. Durch das Anordnen des Auslasses hinter dem Ladeluftkühler kommt es somit zu einer Absenkung der Verdichtereintrittstemperatur.Equally, however, it may also be advantageous to provide the outlet behind the intercooler, ie downstream of it. For example, when the air discharged from the outlet is returned to the compressor, it is advantageous if the supplied air is not overheated. By arranging the outlet behind the charge air cooler, there is thus a lowering of the compressor inlet temperature.

Bevorzugt ist die Einrichtung zum Steuern ausgelegt, bei Drehzahlen (die auf die Brennkraftmaschine bezogen sind, z. B. eine Kurbelwelle o. ä. betreffend) unterhalb eines Grenzwerts, Luft aus dem Auslass gelangen zu lassen und bei Drehzahlen oberhalb des Grenzwerts nicht (also keine Luft) oder mit geringerem Massenstrom als unterhalb des Grenzwerts. Diese Ausführungsform beruht auf der Erkenntnis, dass es ja der Effekt des Auslasses sein soll, dass mehr Luft über den Verdichter läuft, als die Brennkraftmaschine anfordert; dies ist aber insbesondere dann relevant, wenn ansonsten die Pumpgrenze für Einschränkungen sorgen würde. Ist die Einrichtung zum Steuern derart ausgelegt, kann die Brennkraftmaschine bei gleicher gewünschter Leistung deutlich kleiner gebaut werden als ohne diese Maßnahme. Außerdem kann der Turbolader für den Betrieb bei einem optimalen Betriebspunkt ausgelegt werden.Preferably, the device is designed to control, at speeds (which are related to the internal combustion engine, eg, a crankshaft or the like.) Below a threshold value to allow air from the outlet and at speeds above the limit not (ie no air) or with lower mass flow than below the limit. This embodiment is based on the recognition that it should indeed be the effect of the outlet that more air passes over the compressor than the internal combustion engine requests; but this is particularly relevant if otherwise the surge limit would provide for restrictions. If the device for controlling designed in such a way, the internal combustion engine can be built significantly smaller for the same desired performance than without this measure. In addition, the turbocharger can be designed for operation at an optimum operating point.

Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Anordnung, so dass die Brennkraftmaschine effizienter betrieben wird und das Kraftfahrzeug Kraftstoff spart.The motor vehicle according to the invention comprises an arrangement according to the invention, so that the internal combustion engine is operated more efficiently and the motor vehicle saves fuel.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Turboladers, der Luft für eine Brennkraftmaschine verdichtet, ist dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer der Brennkraftmaschine zugeordneten Drehzahl ein Anteil an der von dem Turbolader verdichteten Luft bestimmt wird, der der Brennkraftmaschine nicht zugeführt wird, also insbesondere von ihr weg geleitet wird. Auch hier wird wieder die Maßnahme getroffen, dass der Turbolader Luft verdichtet, die gar nicht der Brennkraftmaschine zugeführt wird, damit der Turbolader effizient arbeiten kann, und das beruht auf einer besonderen Erkenntnis, dass dies in Abhängigkeit der Drehzahl der Brennkraftmaschine besonders sinnvoll variiert wird.The method according to the invention for operating a turbocharger which compresses air for an internal combustion engine is characterized in that a proportion of the air compressed by the turbocharger, which is not supplied to the internal combustion engine, is determined as a function of a rotational speed assigned to the internal combustion engine you are led away. Again, the measure is taken that the turbocharger compresses air that is not supplied to the internal combustion engine, so that the turbocharger can work efficiently, and that is based on a special finding that this is varied particularly useful depending on the speed of the engine.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Anteil bei Drehzahlen unterhalb eines Grenzwerts endlich und bei Drehzahlen oberhalb des Grenzwerts entweder Null oder zumindest kleiner als oberhalb des Grenzwerts. Wie bereits oben ausgeführt, ist das Wegleiten der Luft von der Brennkraftmaschine insbesondere bei niedrigen Drehzahlen vorteilhaft, bei denen man sich sonst unterhalb der Pumpgrenze befinden würde. Auch hier wird bevorzugt der Anteil an der von dem Turbolader verdichteten Luft, der der Brennkraftmaschine nicht zugeführt wird, wieder dem Turbolader zum Verdichtetwerden zugeführt, und auch hier kann dieser Anteil wieder zum Generieren von elektrischer Energie eingesetzt werden. Diese bevorzugten Ausführungsformen wurden bereits oben unter Bezug auf die Anordnung erläutert, so dass die dort genannten Vorteile auch für das Verfahren gelten.In a preferred embodiment, the fraction is finite at speeds below a threshold, and either zero at speeds above the threshold, or at least less than above the threshold. As already stated above, the routing of the air from the internal combustion engine is advantageous in particular at low rotational speeds, which would otherwise be below the surge line. Again, preferably, the proportion of the compressed air from the turbocharger, which is not supplied to the internal combustion engine, again supplied to the turbocharger for compression, and again, this proportion can be used again for generating electrical energy. These preferred embodiments have already been explained above with reference to the arrangement, so that the advantages mentioned there are also valid for the method.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezug auf die Zeichnung näher beschrieben, in derHereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the drawing, in which

1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung mit Brennkraftmaschine und Turbolader veranschaulicht; 1 illustrates a first embodiment of an inventive arrangement with internal combustion engine and turbocharger;

2 eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung mit Brennkraftmaschine und Turbolader veranschaulicht; 2 illustrates a second embodiment of an inventive arrangement with internal combustion engine and turbocharger;

3 eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung mit Brennkraftmaschine und Turbolader veranschaulicht; 3 illustrates a third embodiment of an inventive arrangement with internal combustion engine and turbocharger;

4 eine vierte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung mit Brennkraftmaschine und Turbolader veranschaulicht; 4 illustrates a fourth embodiment of an inventive arrangement with internal combustion engine and turbocharger;

5 eine fünfte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung mit Brennkraftmaschine und Turbolader veranschaulicht; und 5 illustrates a fifth embodiment of an inventive arrangement with internal combustion engine and turbocharger; and

6 eine sechste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung mit Brennkraftmaschine und Turbolader veranschaulicht. 6 illustrates a sixth embodiment of an inventive arrangement with internal combustion engine and turbocharger.

Es wird zunächst die erste Ausführungsform der Erfindung unter Bezug auf 1 beschrieben:
Eine Brennkraftmaschine 10 verbrennt Kraftstoff mit Luftsauerstoff. Ihr wird Luft zugeführt, die über einen Einlass 12 in einen Leitung 14 gelangt, durch die sie einem Verdichter 16 zugeführt wird, der Teil eines Turboladers 18 ist: Der Verdichter 16 wird durch eine Turbine 20 angetrieben, über die aus der Brennkraftmaschine 10 abgeführtes Abgas geleitet wird. Hinter dem Verdichter wird die verdichtete Luft in einem Ladeluftkühler 22 gekühlt, bevor sie der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Vorliegend gibt es die Möglichkeit einer Rückführung eines Teils des Massenstroms an Luft: In einer Leitung 24 zwischen dem Verdichter 16 und dem Ladeluftkühler 22 ist ein Auslass 26 vorgesehen, der über ein Leitungsstück 28 zu einem Regelventil 30 führt. Dem Regelventil 30 nachgeordnet ist eine Leitung 32, die zu eine Expansionsmaschine 34 führt, und dieser nachgeordnet ist dann eine Leitung 36, die über einen Einlass 37 in die Leitung 14 mündet.First, the first embodiment of the invention will be described with reference to FIG 1 described:
An internal combustion engine 10 burns fuel with atmospheric oxygen. It is supplied with air via an inlet 12 into a pipe 14 passes through a compressor 16 is fed, the part of a turbocharger 18 is: the compressor 16 is through a turbine 20 driven, over from the internal combustion engine 10 discharged exhaust gas is passed. Behind the compressor, the compressed air is in one Intercooler 22 cooled before being fed to the internal combustion engine. In the present case, there is the possibility of recycling part of the mass flow of air: in one line 24 between the compressor 16 and the intercooler 22 is an outlet 26 provided, via a pipe section 28 to a control valve 30 leads. The control valve 30 downstream is a line 32 that became an expansion machine 34 leads, and this is followed by a line 36 that have an inlet 37 into the pipe 14 empties.

Ist das Regelventil 30 geöffnet, wird somit ein Massenstrom mL2 zurückgeführt. Wird über den Einlass 12 ein Massenstrom mL1 zugeführt, dann bedeutet dies, dass der Verdichter 16 einen Massenstrom mL1 + mL2 empfängt. Zur Brennkraftmaschine gelangt lediglich der Massenstrom mL1. Die entsprechenden Drücke sind in 1 dargestellt. Das Öffnen des Regelventils 30 ist dann vorteilhaft, wenn ansonsten der Massenstrom mL1 zu gering wäre, der durch den Betrieb der Brennkraftmaschine 10 bestimmt wird. Bei zu geringem Massenstrom mL1 würde nämlich der Turbolader 18 an seine Pumpgrenze geraten, d. h. der Verdichter könnte nicht mehr ausreichend Druck aufbauen, wenn der Massenstrom zu klein ist. Dadurch aber, dass über den Verdichter zusätzlich der Massenstrom mL2 geführt wird, wird die Pumpgrenze nicht unterschritten bzw. virtuell verschoben.Is the control valve 30 opened, thus a mass flow m L2 is returned. Will over the inlet 12 fed a mass flow m L1 , then this means that the compressor 16 receives a mass flow m L1 + m L2 . For the internal combustion engine only reaches the mass flow m L1 . The corresponding pressures are in 1 shown. Opening the control valve 30 is then advantageous if otherwise the mass flow m L1 would be too low, due to the operation of the internal combustion engine 10 is determined. At too low a mass flow m L1 would namely the turbocharger 18 get to its surge limit, ie the compressor could not build up enough pressure if the mass flow is too small. As a result, however, that the mass flow m L2 is additionally guided via the compressor, the pumping limit is not undershot or virtually shifted.

Es wird etwas mehr Luft verdichtet, als sie von der Brennkraftmaschine benötigt wird. Die in dem Verdichten dieser überschüssigen Luft mL2 steckende Energie wird durch die Expansionsmaschine 34 in Form von elektrischer Energie zumindest teilweise wieder zurückgewonnen.It is compressed slightly more air than it is needed by the internal combustion engine. The energy stuck in the compression of this excess air m L2 is passed through the expansion machine 34 at least partially recovered in the form of electrical energy.

In Abwandlung der Ausführungsform gemäß 1 kann auch auf die Expansionsmaschine 34 verzichtet werden, so dass die Leitung 32 gemäß 2 hinter dem Regelventil 30 unmittelbar in die Leitung 14 mündet. Dies kann sogar dahingehend gesteigert werden, dass gemäß 3 hinter dem Regelventil 30 die Leitung 32 in einem Luftauslass mündet, die Luft also gar nicht zurückgeführt wird.In a modification of the embodiment according to 1 also on the expansion machine 34 be omitted, so that the line 32 according to 2 behind the control valve 30 directly into the line 14 empties. This can even be increased to that according to 3 behind the control valve 30 The administration 32 in an air outlet, so the air is not returned.

Unter Variationen der Ausführungsformen gemäß 1 kann zudem eine Bypass-Leitung 40 gemäß 4 vorgesehen sein, damit nicht die gesamte verdichtete Luft über die Expansionsmaschine läuft. Dies kann vorteilhaft sein, damit sich bestimmte Druckverhältnisse einstellen bzw. der Luftmassendurchsatz mL2 von der Expansionsmaschine unabhängig festgelegt werden kann.Among variations of the embodiments according to 1 can also have a bypass line 40 according to 4 be provided so that not all the compressed air on the expander machine runs. This can be advantageous so that certain pressure conditions can be established or the air mass throughput m L2 can be set independently by the expansion machine.

Im Falle der 1 ist der Auslass 26 vor dem Ladeluftkühler 22 vorgesehen. Unter Abwandlung dieser Ausführungsform kann ein Auslass 26' jedoch gemäß 5 auch an der Leitung 42 zwischen dem Ladeluftkühler 22 der Brennkraftmaschine 10 vorgesehen sein, bei ansonsten gleichem Aufbau. Die Varianten gemäß 2, 3 und 4 können auch bei der Ausführungsform gemäß 5 verwirklicht sein. Zusätzlich zu den vorliegend genannten Einrichtungen kann der Turbolader 18 noch mit einem elektrischen Antrieb 44 versehen sein, wie er in 6 gezeigt ist.In case of 1 is the outlet 26 in front of the intercooler 22 intended. In a modification of this embodiment, an outlet 26 ' however according to 5 also on the line 42 between the intercooler 22 the internal combustion engine 10 be provided, with otherwise the same structure. The variants according to 2 . 3 and 4 can also according to the embodiment 5 be realized. In addition to the facilities mentioned here, the turbocharger 18 still with an electric drive 44 be provided as he is in 6 is shown.

Die 6 zeigt auch eine Steuereinrichtung 46 für das Regelventil 30, die Brennkraftmaschine 10 sowie den elektrischen Antrieb 44 sowie einen Energiespeicher 48, dem die durch die Expansionsmaschine 34 erzeugte elektrische Energie zugeführt wird. Statt eines Energiespeichers 48 kann auch das Bordnetz die elektrische Energie aufnehmen.The 6 also shows a control device 46 for the control valve 30 , the internal combustion engine 10 as well as the electric drive 44 as well as an energy storage 48 to whom the expansion machine 34 generated electrical energy is supplied. Instead of an energy store 48 The electrical system can also absorb the electrical energy.

Bei allen Ausführungsformen, bei denen die Luft zurückgeführt wird, kann im Bereich des Einlasses 37 auch eine Düse vorgesehen sein (Venturi oder Laval).In all embodiments in which the air is recirculated, in the region of the inlet 37 also a nozzle may be provided (Venturi or Laval).

Es ist Aufgabe der Steuereinrichtung 46, das Regelventil 30 passend zur Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 so zu öffnen, dass die Pumpgrenze des Verdichters 16 nicht erreicht wird. Auf diese Weise kann die Brennkraftmaschine 10 kleiner ausgelegt werden, als in Ausführungsformen, bei denen es das Regelventil 30 nicht gibt, bei denen der Luftmassenstrom mL2 also nicht einstellbar ist. Somit kann Kraftstoff beim Betrieb der Brennkraftmaschine 10 eingespart werden.It is the task of the control device 46 , the control valve 30 suitable for the speed of the internal combustion engine 10 so open that the surge line of the compressor 16 is not achieved. In this way, the internal combustion engine 10 be designed smaller than in embodiments where there is the control valve 30 does not exist, in which the air mass flow m L2 is therefore not adjustable. Thus, fuel during operation of the internal combustion engine 10 be saved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102008060024 A1 [0001, 0005, 0009] DE 102008060024 A1 [0001, 0005, 0009]

Claims (13)

Anordnung mit einer Brennkraftmaschine (10), wobei der Brennkraftmaschine (10) über einen Lufteinlass (12) in die Anordnung eintretende Luft zugeführt wird, die durch einen Verdichter (16) verdichtet wird, welcher von aus der Brennkraftmaschine (10) austretendem Abgas angetrieben wird, wobei zwischen Verdichter (16) und Brennkraftmaschine (10) ein Auslass (26, 26') für verdichtete Luft zum Wegführen selbiger von der Brennkraftmaschine (10) angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (30; 46) zum Steuern des Massenstroms der aus dem Auslass geführten Luft.Arrangement with an internal combustion engine ( 10 ), wherein the internal combustion engine ( 10 ) via an air inlet ( 12 ) is fed into the arrangement entering air, which by a compressor ( 16 ) is compressed, which from the internal combustion engine ( 10 ) exiting exhaust gas, wherein between compressor ( 16 ) and internal combustion engine ( 10 ) an outlet ( 26 . 26 ' ) for compressed air for discharging the same from the internal combustion engine ( 10 ), characterized by a device ( 30 ; 46 ) for controlling the mass flow of the air guided out of the outlet. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Steuern ein Regelventil (30) umfasst.Arrangement according to claim 1, characterized in that the means for controlling a control valve ( 30 ). Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (26; 26') mit einem Einlass (37) stromaufwärts des Verdichters (16) gekoppelt ist.Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the outlet ( 26 ; 26 ' ) with an inlet ( 37 ) upstream of the compressor ( 16 ) is coupled. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Expansionsmaschine (34) hinter dem Auslass (26; 26'), durch die elektrische Energie gewinnbar ist.Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized by an expansion machine ( 34 ) behind the outlet ( 26 ; 26 ' ), through which electrical energy is recoverable. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter zusätzlich mittels einer elektrischen Maschine (44) angetrieben wird.Arrangement according to claim 4, characterized in that the compressor additionally by means of an electric machine ( 44 ) is driven. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichtete Luft stromaufwärts von der Brennkraftmaschine durch einen Ladeluftkühler (22) gekühlt wird, wobei der Auslass (26) stromaufwärts des Ladeluftkühlers (22) angeordnet ist.Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the compressed air upstream of the internal combustion engine by a charge air cooler ( 22 ) is cooled, the outlet ( 26 ) upstream of the intercooler ( 22 ) is arranged. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichtete Luft stromaufwärts von der Brennkraftmaschine durch einen Ladeluftkühler (22) gekühlt wird, wobei der Auslass (26') stromabwärts des Ladeluftkühlers (22) angeordnet ist.Arrangement according to one of claims 1 to 6, characterized in that the compressed air upstream of the internal combustion engine by a charge air cooler ( 22 ) is cooled, the outlet ( 26 ' ) downstream of the intercooler ( 22 ) is arranged. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung (46) zum Steuern ausgelegt ist, bei Drehzahlen unterhalb eines Grenzwerts Luft aus dem Auslass gelangen zu lassen und bei Drehzahlen oberhalb des Grenzwerts nicht oder mit geringerem Massenstrom, also unterhalb des Grenzwerts.Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the device ( 46 ) is designed to control at speeds below a limit air from the outlet and at speeds above the limit not or with lower mass flow, ie below the limit. Kraftfahrzeug mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8.Motor vehicle with an arrangement according to one of claims 1 to 8. Verfahren zum Betreiben eines Turboladers (18), der Luft für eine Brennkraftmaschine (10) verdichtet, dadurch gekennzeichnet, dass in Abhängigkeit von einer der Brennkraftmaschine (10) zugeordneten Drehzahl ein Anteil (mL2) an der von dem Turbolader verdichteten Luft bestimmt wird, der der Brennkraftmaschine (10) nicht zugeführt wird.Method for operating a turbocharger ( 18 ), the air for an internal combustion engine ( 10 ), characterized in that depending on one of the internal combustion engine ( 10 ) a proportion (m L2 ) is determined at the compressed by the turbocharger air of the internal combustion engine ( 10 ) is not supplied. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil (mL2) bei Drehzahlen unterhalb eines Grenzwerts endlich ist und bei Drehzahlen oberhalb des Grenzwerts Null oder kleiner als unterhalb des Grenzwerts ist.A method according to claim 10, characterized in that the proportion (m L2 ) is finite at speeds below a threshold and at speeds above the threshold is zero or less than below the threshold. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil (mL2) wieder dem Turbolader zum Verdichtetwerden zugeführt wird.A method according to claim 10 or 11, characterized in that the portion (m L2 ) is fed back to the turbocharger for compression. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil (mL2) zum Generieren elektrischer Energie eingesetzt wird.Method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the proportion (m L2 ) is used for generating electrical energy.
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