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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einem elektrisch betriebenen Verdichter sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine.
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Zur Leistungssteigerung von Brennkraftmaschinen können Ladesysteme eingesetzt werden, die durch eine Druckerhöhung im Ansaugsystem der Brennkraftmaschine für eine erhöhte Füllung der Brennräume mit Ladeluft sorgen. Häufig werden dabei sogenannte Abgasturbolader verwendet, die aus einer Turbine sowie einem damit über eine Welle verbundenen Verdichter bestehen. Die Turbine ist dabei in das Abgassystem der Brennkraftmaschine integriert und wird somit von dem aus einem Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine austretenden Abgas durchströmt, wobei dieses entspannt wird und einen Teil seiner Strömungsenergie auf die Turbine übertragt. Dies führt zu einer Drehbewegung eines Rotors der Turbine, die über eine Welle auf den Verdichter übertragen wird. Der Verdichter ist in das Ladeluftsystem der Brennkraftmaschine integriert und sorgt für eine Verdichtung der dem Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine zugeführten Ladeluft.
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Ein prinzipieller Nachteil von Abgasturboladern liegt darin, dass diese für ihre Funktion einen ausreichend großen Abgasmassenstrom benötigen, ohne den keine relevante Verdichtungsleistung und somit auch nicht die gewünschte Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine erreicht werden kann. Wird beispielsweise aus einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, bei der diese mit einer niedrigen Last und somit auch mit einem niedrigen Abgasmassenstrom betrieben wird, plötzlich eine hohe Last angefordert, so vergehen zunächst einige Arbeitsspiele, bevor der durch die erhöhte Last erzeugte größere Abgasstrom den Abgasturbolader beschleunigt hat und dadurch die gewünschte Verdichtungsleistung bereitstellt. Diese Verzögerung bei der Leistungsentfaltung wird häufig auch als „Turboloch” bezeichnet.
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Um dieses Turboloch ausreichend klein zu halten, d. h. ein gutes Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine zu erreichen, werden die Turbinen von Abgasturboladern. die eine feste Turbinengeometrie haben, daher regelmäßig so ausgelegt, dass sie auch bei einem geringen Abgasmassenstrom eine relativ hohe Verdichterleistung erzeugen. Dies erfordert jedoch eine Geometrie der Turbinenschaufeln, die eine relativ hohe Drosselwirkung bewirkt. Diese relativ hohe Drosselwirkung ermöglicht zwar die hohe Leistung der Turbine, verhindert jedoch gleichzeitig einen ausreichend hohen Durchsatz des Abgases, sofern bei hohen Drehzahlen und Lasten der Brennkraftmaschine ein großer Abgasmassenstrom erzeugt wird. Dadurch steigt der Abgasgegendruck, der die Verbrennungsprozesse in der Brennkraftmaschine negativ beeinflusst. In der Regel werden Abgasturbolader mit fester Turbinengeometrie daher mit einem Bypass (ein sogenanntes „Wastegate”) versehen, über den ein Teil des Abgasmassenstroms geleitet werden kann, um einen ausreichend hohen Durchsatz sicher zu stellen.
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Um die Ausbildung eines Turbolochs möglichst zu vermeiden, wurden Abgasturbolader entwickelt, bei denen den Turbinenschaufeln vorgeschaltete Leitschaufeln verstellbar ausgeführt sind. Derartige Turbolader werden auch als VTG-Abgasturbolader (VTG: Variable Turbinengeometrie) bezeichnet. Bei diesen können die Leitschaufeln hinsichtlich des Winkels, unter dem das Abgas die Turbinenschaufeln anströmt, verstellt werden, wobei bei einem vergleichsweise großen Anströmwinkel die Drosselwirkung, d. h. der Druckabfall über der Turbine relativ groß ist. Dann kann auch bei einem relativ kleinen Abgasmassenstrom eine relativ hohe Verdichterleistung erzielt werden. Bei einem größer werdenden Abgasmassenstrom werden dann die Leitschaufeln in Richtung eines kleinen Anströmwinkels verstellt, wodurch sowohl eine ausreichend hohe Verdichterleistung als auch ein ausreichend hoher Durchsatz des Abgases durch die Turbine sicher gestellt werden kann. Auf den Einsatz eines Bypasses kann dadurch grundsätzlich verzichtet werden.
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Derzeit werden VTG-Abgasturbolader fast ausschließlich bei Dieselmotoren eingesetzt. Ein Einsatz bei Ottomotoren ist lediglich in Einzelfällen vorgesehen, was insbesondere in den hohen Temperaturen des von Ottomotoren erzeugten Abgases begründet ist, die einen erheblichen konstruktiven und insbesondere werkstofftechnischen Aufwand erforderlich machen, um die Verstelleinrichtung des VTG-Abgasturboladers ausreichend temperaturfest zu machen. Der Einsatz von VTG-Abgasturboladern bei Ottomotoren verspricht jedoch eine großes Potenzial.
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Bei Anwendung der VTG-Technologie gibt es zunächst zwei Möglichkeiten: Zum einen das „Low-End-Torque” (LET), d. h. das Ansprechverhalten bei niedrigen Drehzahlen und Lasten des Motors gegenüber einem Abgasturbolader mit fester Turbinengeometrie deutlich zu verbessern oder aber zum anderen – zwecks deutlicher Leistungssteigerung gegenüber einem solchen Abgasturbolader – einen größeren (VTG-)Abgasturbolader verwenden zu können, wobei der Motor dank der VTG-Technik über ein vergleichsbares LET verfügt. Speziell im ersten Fall lassen sich schon bei niedrigen Drehzahlen sehr hohe Aufladegrade realisieren. Für solche Anwendungen sind VTG-Abgasturbolader, die zusätzlich über ein Wastegate verfügen, besonders geeignet, da sie gut auf den unteren Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors optimiert werden können.
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Die großen Vorteile im stationären Betrieb der VTG-Abgasturbolader an einem Ottomotor sind vor allem auf das sehr günstige Druckgefälle über dem Zylinderkopf, das sogenannte Spülgefälle; zurückzuführen. Durch die Variabilität der Geometrie der Turbine können hohe Ladedrücke mit geringen Gegendrücken vor der Turbine realisiert werden. Hierdurch wird eine sehr gute Restgasausspülung im gesamten aufgeladenen Betriebsbereich der Brennkraftmaschine unterstützt, was in der Folge zu sehr günstigen Verbrennungsparametern führt. Diese Vorteile im stationären Betrieb kehren sich im dynamischen (transienten) Betrieb jedoch in ihr Gegenteil um. Da ein VTG-Abgasturbolader in der Regel immer etwas größer ausgelegt wird als ein Abgasturbolader mit fester Turbinengeometrie (um die oben beschriebenen Vorteile zu realisieren), sollte im transienten, d. h. instationären bzw. dynamischen Betrieb der Anströmwinkel der Turbinenschaufeln relativ groß vorgesehen werden. Das dadurch erzeugte, für das gute Ansprechverhalten verantwortliche hohe Turbinendruckverhältnis wirkt sich allerdings negativ auf das Spülgefälle aus. Das Spülgefälle im transienten Betrieb ist also systembedingt in der Regel deutlich schlechter als im stationären Betrieb. Hierdurch wird die Restgasausspülung der Brennräume verschlechtert, was zu einem verzögertem Ansprechverhalten führt, das zudem subjektiv häufig als unharmonisch empfunden wird.
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Als Alternative zur Verwendung eines VTG-Abgasturboladers wurde auch vorgeschlagen, einen Abgasturbolader mit fester Turbinengeometrie mit einem zusätzlichen Verdichter zu kombinieren, der nicht durch den Abgasstrom der Brennkraftmaschine angetrieben wird. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen mechanisch angetriebenen Verdichter (Kompressor) oder auch um einen elektrisch angetriebenen Verdichter, einen so genannten E-Booster, handeln. Der wesentliche Vorteil eines E-Boosters liegt dabei in der Möglichkeit, diesen unabhängig von dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine anzutreiben. Es kann somit vorgesehen sein, den E-Booster mit relativ hoher Leistung in einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine zu betreiben, in der diese mit relativ geringer Last und somit mit einem geringen Abgasstrom betrieben wird. Der E-Booster kann dann das infolge des kleinen Abgasmassenstroms vorhandene Leistungsdefizit des Abgasturboladers kompensieren. Eine entsprechende Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der
DE 101 59 801 A1 bekannt.
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Derartige, einen Abgasturbolader sowie einen E-Booster kombinierende Brennkraftmaschinen haben bislang jedoch keinen Eingang in die Serienfertigung von Kraftfahrzeugen gefunden. Dies liegt insbesondere daran, dass der E-Booster sehr leistungsfähig ausgebildet sein muss, um sinnvoll mit dem Abgasturbolader kombiniert zu werden. Hierzu ist es insbesondere erforderlich, dass dieser innerhalb einer sehr kurzen Zeitspanne eine ausreichend hohe Verdichterleistung bereitstellen muss und diese Verdichterleistung zudem relativ häufig und über einen relativ langen Zeitraum angefordert wird.
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Die Integration von solch leistungsfähigen E-Boostern in das bei Personenkraftwagen vorhandene, mit einer Spannung von 12 Volt betriebene elektrische-Bordnetz ist nicht oder nur unter einem unverhältnismäßig großen Aufwand möglich, beispielsweise unter Einsatz einer besonders leistungsfähigen Batterie: Die von einem E-Booster angeforderte elektrische Leistung, typischerweise größer als 2 kW, ist für ein konventionelles 12 V-Bordnetz sehr hoch. Die auftretenden Ströme übersteigen teilweise, insbesondere temporär deutlich 150 A, so dass ein Spannungseinbruch im Bordnetz entsteht. Spannungseinbrüche sind jedoch unbedingt zu vermeiden, da dabei unter anderem sicherheitsrelevante Bauteile, wie zum Beispiel eine elektrische Lenkhilfe, betroffen sein können. Um einen unzulässigen Spannungseinbruch verhindern zu können, kann beispielsweise ein zusätzlicher Kondensator (zum Beispiel ein Ultracap) oder eine hochwertige Batterie (zum Beispiel eine Lithium-Ionen-Batterie oder eine Nickel-Metalhydrid-Batterie) inklusive Trennschalter in das Bordnetz integriert werden. Diese Technologien sind jedoch zum einen relativ teuer und zum anderen nur schwer im vorhandenen Bauraum des Vorderwagens eines konventionellen Personenkraftwagens zu integrieren.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit einem elektrisch betriebenen Verdichter und/oder ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine zu schaffen, wobei der Verdichter mit einer Spannungsquelle in einem elektrischen Bordnetz ohne ergänzende, durch einen Trennschalter elektrisch abtrennbare kapazitive Bauteile betreibbar ist.
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Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine bzw. des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der jeweiligen abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.
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Überraschenderweise wurde gefunden, dass durch die Kombination eines Abgasturboladers mit einer variablen Turbinengeometrie mit einem elektrisch betriebenen Verdichter, einem so genannten E-Booster, eine Brennkraftmaschine bereitgestellt werden kann, die ein sehr harmonisches transientes Verhalten aufweist, wobei gleichzeitig der elektrische Verdichter nur so selten zum Einsatz kommen muss, dass ohne wesentlichen Aufwand auch ein Einsatz bei Kraftfahrzeugen mit dem derzeit standardmäßig verbauten Bordnetz, insbesondere mit einer elektrischen Spannung von 12 Volt, erfolgen kann.
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Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist demnach einen Abgasturbolader sowie einen elektrisch betriebenen Verdichter auf und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasturbolader mit einer variablen Turbinengeometrie ausgebildet ist.
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Insbesondere kann die Brennkraftmaschine einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder aufweisen, in dem ein Kolben in längsaxialer Richtung beweglich geführt ist. Ein Gemisch aus einem Kraftstoff und Ladeluft (d. h. einem Sauerstoff enthaltenden Gas, in der Regel Luft) wird in einem Brennraum des Zylinders verbrannt und einer Abgasanlage zugeführt. In diese Abgasanlage kann eine Turbine des Abgasturboladers integriert sein. Die Turbine wird durch das durch sie hindurch strömende Abgas rotierend angetrieben. Die Rotationsbewegung der Turbine wird auf einen Verdichter des Abgasturboladers übertragen, der in ein Ladeluftsystem der Brennkraftmaschine integriert sein kann. In das Ladeluftsystem ist erfindungsgemäß zusätzlich ein elektrisch betriebener Verdichter integriert. Die Ladeluft wird von dem Verdichter des Abgasturboladers und/oder dem elektrischen Verdichter verdichtet und dann dem Zylinder des Verbrennungsmotor zugeführt.
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Unter einem Abgasturbolader mit einer „variablen Turbinengeometrie” (VTG-Abgasturbolader) wird erfindungsgemäß ein Abgasturbolader verstanden, dessen Turbinendruckverhältnis – unabhängig von einer Änderung des Abgasmassenstroms – durch eine definierte Änderung der Durchströmungsgeometrie veränderbar ist. Vorzugsweise kann ein solcher Abgasturbolader zumindest eine Turbinen mit verstellbaren Leitschaufeln aufweisen, wobei der Anströmwinkel, unter dem die einzelnen Leitschaufeln von dem Abgas angeströmt werden, verstellbar ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Verdichter ausschließlich im transienten Betrieb (und insbesondere bei einer plötzlichen Lastanforderung aus einem durch eine geringe Lastanforderung gekennzeichneten Betriebszustand der Brennkraftmaschine heraus) zugeschaltet wird und vorzugsweise sofort wieder abgeschaltet und – weiter bevorzugt – (durch beispielsweise einen Bypass) umgangen wird, sobald durch den Abgasturbolader selbst ein ausreichendes Spülgefällte erreicht werden kann. Dabei wird in vorteilhafter Weise ein gutes transientes Ansprechverhalten erreicht.
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Unter einem „Spülgefälle” wird das Verhältnis von dem Druck der Ladeluft und dem Abgasdruck vor der Turbine des Abgasturboladers verstanden. Dieses Spülgefälle beeinflusst maßgeblich die Restgasausspülung des/der Zylinder des Verbrennungsmotors und damit das transiente Verhalten der Brennkraftmaschine. Als „ausreichend hoch” kann ein Spülgefälle angesehen werden, dass eine Restgasausspülung ermöglicht, bei der nicht mehr als 10% und vorzugsweise nicht mehr als 5% Restgas in den Zylindern verbleibt.
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Die Kombination eines VTG-Abgasturboladers mit einem elektrischen Verdichter ermöglicht auch – wie dies aus dem Stand der Technik für VTG-Abgasturbolader bekannt ist – bei einer zusätzlichen Lastanforderung aus einem durch eine geringe Last gekennzeichneten Betriebspunkt der Brennkraftmaschine heraus die Turbine des Abgasturboladers in Richtung eines hohen Turbinendruckverhältnisses zu verstellen, ohne die damit ansonsten, d. h. bei einem VTG-Abgasturbolader ohne erfindungsgemäße Unterstützung durch einen elektrischen Verdichter, verbundenen Nachteile und insbesondere die schlechte Restgasausspülung und das damit einhergehende, als unharmonisch empfundene transiente Verhalten der Brennkraftmaschine in Kauf nehmen zu müssen. Vielmehr wird eine schlechte Restgasausspülung durch den elektrischen Verdichter und der von diesem erzeugten Druckerhöhung auf der Ladeluftseite der Brennkraftmaschine verhindert. Sobald der VTG-Abgasturbolader dagegen selbst wieder ein günstiges Spülgefälle sicherstellen kann, kann der elektrische Verdichter abgeschaltet werden und dann vorzugsweise durch einen Bypass umgangen werden. Im Ergebnis können hierdurch sehr geringe Einschaltzeiten des elektrischen Verdichters erreicht werden, wodurch dieser auch unter relativ geringem Aufwand in Kraftfahrzeuge mit einem elektrischen 12 V-Bordnetz integriert werden kann.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist demnach auch vorgesehen, den Verdichter an eine Spannungsquelle mit einer elektrischen Spannung von 10 V bis 15 V und insbesondere 12 V bis 14 V und besonders bevorzugt von ca. 12 V anzuschließen. Insbesondere kann der Verdichter an eine Spannungsquelle in einem Bordnetz ohne zusätzliche ohne ergänzende, durch einen Trennschalter elektrisch abtrennbare kapazitive Bauteile angeschlossen sein.
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Bei der Spannungsquelle kann es sich bevorzugt um einen Bleiakkumulator, insbesondere einen konventionellen nassen Bleiakkumulator handeln. Der Bleiakkumulator weist bevorzugt eine Kapazität von größer oder gleich 20 Ah auf.
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Durch den E-Booster Betrieb erhöht sich jedoch auch der Energiedurchsatz durch die Batterie. Um trotz des erhöhten Energiedurchsatzes die Lebensdauer der Batterie sicherstellen zu können, ist es besonders bevorzugt, eine spezielle Bauform des Bleiakkumulators zum Einsatz zu bringen: Eine Absorbent-Glas-Mat Batterie (AGM-Batterie). Derartige Batterien werden zum Beispiel in Personenkraftwagen mit Start-Stopp-Systemen verbaut.
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Weiterhin kann die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine einen den Verdichter umgehenden Bypass aufweisen. Dieser Bypass ist vorzugsweise schaltbar, d. h. der Anteil der über den Bypass geführten Ladeluft ist – vorzugsweise zwischen 0% und 100% – regelbar.
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Unabhängig von der Möglichkeit, die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine auch in einem Kraftfahrzeug mit einem 12 V-Bordnetz zu realisieren, können die Vorteile der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine auch bei solchen Kraftfahrzeugen, die eine höhere Bordnetzspannung (beispielsweise Hybridfahrzeuge, d. h. eine Brennkraftmaschine und einen elektrischen Fahrantrieb kombinierende Fahrzeuge) aufweisen, ausgenutzt werden. Je höher die Bordspannung ist, desto stärker kann grundsätzlich auch die Unterstützung des elektrischen Verdichters gestaltet werden, wodurch im Ergebnis wiederum der VTG-Abgasturbolader größer ausgelegt werden kann. Dadurch kann die durch den Abgasturbolader an sich erreichte Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine weiter erhöht werden. Beispielsweise kann bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, die mit einem elektrischen System mit relativ kleiner Kapazität integriert ist, ein elektrischer Verdichter mit einem VTG-Abgasturbolader kombiniert werden, wobei der VTG-Abgasturbolader zusätzlich ein Wastegate aufweist. Bei einer Kombination mit einem elektrischen System mit höherer Kapazität kann dagegen ein leistungsfähigerer elektrischer Verdichter mit einem VTG-Abgasturbolader ohne Wastegate kombiniert werden.
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Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Kombination eines VTG-Abgasturboladers mit einem elektrischen Verdichter bei einer Brennkraftmaschine vorgesehen, die nach dem Otto-Prinzip betrieben wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:
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1: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in einer schematischen Darstellung.
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Die 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Die Brennkraftmaschine umfasst einen vierzylindrigen Verbrennungsmotor 10. In den vier Zylindern 12 des Verbrennungsmotors 10 wird ein Gemisch aus Kraftstoff und Luft verbrannt. Die dabei entstehenden Abgase werden über eine Turbine 14 eines in einen Abgasstrang der Brennkraftmaschine integrierten Abgasturboladers geleitet, wo diese entspannt werden, wobei Energie auf einen Rotor der Turbine 14 übertragen wird, um diesen rotierend anzutreiben. Die Turbine 14 des Abgasturboladers ist mit einer variablen Turbinengeometrie versehen, so dass durch einen nicht dargestellten Aktuator, der vorzugsweise elektrisch (alternativ beispielsweise auch pneumatisch) betrieben ist, eine Verstellung von Leitschaufeln der Turbine erfolgen kann, um das Turbinendruckverhältnis, d. h. das Verhältnis des Abgasdrucks vor und hinter der Turbine, aktiv zu beeinflussen. Weiterhin ist ein Wastegate 16, d. h. ein die Turbine umgehender (erster) Bypass vorgesehen. Über ein elektrisch ansteuerbares Ventil 18 kann der Durchsatz des Abgases über das Wastegate 16 in beliebigen Werten zwischen 0% und 100% geregelt werden. Nachdem das Abgas die Turbine 14 des Abgasturboladers bzw. das Wastegate 16 durchströmt hat, wird dieses einer Abgasanlage des Abgasstrangs zugeführt, von der in der 1 lediglich ein Vorkatalysator 20 dargestellt ist. Über die Abgasanlage wird das Abgas dann in die Atmosphäre ausgeblasen.
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Der Rotor der Turbine 14 des Abgasturboladers ist über eine Welle 22 mit einem Laufrad eines Verdichters 24 des Abgasturboladers verbunden. Über diesen Verdichter 24 wird von dem Verbrennungsmotor 10 angesaugte Luft (Ladeluft) vorverdichtet, wodurch eine höhere Füllung der Zylinder 12 und im Ergebnis eine Leistungssteigerung des Verbrennungsmotors 10 erreicht werden soll. Optional kann vorgesehen sein, auch den Verdichter 24 des Abgasturboladers mit einem (zweiten) Bypass 26 zu versehen, wobei der Anteil der über den Bypass 26 geführten Luft über ein Ventil 28 regelbar ist.
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In Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebspunkt des Verbrennungsmotors 10, d. h. insbesondere der Drehzahl des Verbrennungsmotors 10 sowie der Menge des bei jedem Arbeitsspiel in die vier Zylinder 12 eingebrachten Kraftstoffs (d. h. der Last), wird die von dem Verdichter 24 des Abgasturboladers verdichtete Ladeluft entweder über einen elektrisch von einem regelbaren Elektromotor 30 angetriebenen Verdichter 32 oder einen (dritten) Bypass 34, in den eine Regelklappe 36 (d. h. ein Ventil) integriert ist, geführt. Dabei ist vorgesehen, die Ladeluft nur dann über den elektrischen Verdichter 32 zu führen (und diesen elektrisch anzutreiben), wenn aus einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors 10 mit niedriger Last heraus eine erhöhte Lastanforderung erfolgt. Als Regelgrößen hierfür kann/können insbesondere der Ist-Druck in einem hinter dem elektrischen Verdichter 32 bzw. dem Bypass 34 angeordneten Saugrohr, ein definierter, für den jeweiligen Betriebspunkt spezifischer Soll-Druck in dem Saugrohr und/oder alternative, die Lastanforderung des Verbrennungsmotors 10 beschreibende Größen, der Ist-Druck nach dem Verdichter 24 des Abgasturboladers und/oder nach dem elektrischen Verdichter 32, der Ist-Druck vor der Turbine 14 des Abgasturboladers und/oder geeignete Werte für eine Erkennung eines transienten Betriebszustands des Verbrennungsmotors 10, z. B. ein Farbpedalgradient und/oder die Differenz zwischen Ist- und Soll-Last des Verbrennungsmotors herangezogen werden. Hierbei kann auf einen, mehrere oder alle dieser Werte zurückgegriffen werden. Die Werte können dabei entweder durch geeignete Sensoren gemessen oder durch geeignete Modelle berechnet (d. h. modelliert) werden.
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Durch die Unterstützung des Abgasturboladers, der infolge der zunächst geringen Last, mit der der Verbrennungsmotor 10 betrieben wird, nur eine entsprechend geringe Verdichterleistung bereitstellt, mittels des elektrischen Verdichters 32 kann eine verbesserte Restgasausspülung und als Folge davon ein harmonischeres transientes Verhalten des Verbrennungsmotors 10 erreicht werden.
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Sobald der Abgasturbolader aufgrund des durch die erhöhte Lastanforderung erhöhten Abgasmassenstroms für eine ausreichende Restgasausspülung sorgt, wird der elektrische Verdichter 32 wieder abgeschaltet und die Ladeluft über den Bypass 34 geführt, um einen Druckabfall über dem (abgeschalteten) elektrischen Verdichter 32 zu vermeiden.
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Die über den elektrischen Verdichter 32 oder den (dritten) Bypass 34 geführte Ladeluft wird dann über eine in das Saugrohr der Brennkraftmaschine integrierte Drosselklappe 38 sowie einen Ladeluftkühler 40 den einzelnen Zylindern 12 des Verbrennungsmotors 10 zugeführt. Der Ladeluftkühler 40 ist flüssigkeitsgekühlt, wobei die Kühlflüssigkeit von einer Pumpe 42 in einem Kreislauf zwischen dem Ladeluftkühler 40 sowie einem Kühler 44 für die Kühlflüssigkeit gefördert wird. Der Ladeluftkühler kann alternativ auch luftgekühlt sein.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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