DE102013212904A1

DE102013212904A1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: DE102013212904A1
Application number: DE201310212904
Authority: DE
Inventors: Volker Cornelius; Axel Groenendijk
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-07-02
Filing date: 2013-07-02
Publication date: 2015-01-08

Abstract

Eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor (10), einem Frischgasstrang, einem in den Frischgasstrang integrierten Ladeluftkühler (22) sowie mit einem in den Frischgasstrang integrierten, elektrisch angetriebenen Verdichter, ist dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch angetriebene Verdichter direkt neben dem Ladeluftkühler (22) angeordnet ist.An internal combustion engine with an internal combustion engine (10), a fresh gas train, a charge air cooler (22) integrated into the fresh gas train and an electrically driven compressor integrated in the fresh gas train is characterized in that the electrically driven compressor is arranged directly next to the charge air cooler (22) is.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Verbrennungsmotor, einem Frischgasstrang, einem in den Frischgasstrang integrierten Ladeluftkühler sowie mit einem in den Frischgasstrang integrierten, elektrisch angetriebenen Verdichter. The invention relates to an internal combustion engine having an internal combustion engine, a fresh gas train, a charge air cooler integrated in the fresh gas train, and an electrically driven compressor integrated in the fresh gas train.

Aus der EP 1 995 427 A1 ist eine mittels eines Abgasturboladers aufgeladene Brennkraftmaschine mit Ladeluftkühler bekannt, bei der zusätzlich zu dem Verdichter des Abgasturboladers noch ein elektrisch angetriebener Verdichter, ein sogenannter E-Booster, in den Frischgasstrang integriert ist. Der E-Booster ist dort entweder stromauf oder stromab des Verdichters des Abgasturboladers, jedoch in beiden Ausgestaltungen stromauf des Ladeluftkühlers angeordnet. Bei der Ausgestaltung mit einer Anordnung stromab des Verdichters des Abgasturboladers ist der E-Booster in einen Bypass des Frischgasstrangs integriert. Über ein an der stromab gelegenen Mündung des Bypasses angeordnetes Umschaltelement wird die Frischgasströmung entweder über den Bypass und damit den E-Booster oder über eine direkte Verbindung zwischen dem Verdichter des Abgasturboladers und dem Ladeluftkühler geführt. Dadurch kann vermieden werden, dass der E-Booster, der nur kurzfristig zur Unterstützung des Abgasturboladers zum Einsatz kommen soll, bei Nichtnutzung von dem Frischgas durchströmt werden muss. From the EP 1 995 427 A1 is a supercharged by means of an exhaust gas turbocharger internal combustion engine with intercooler, in which in addition to the compressor of the exhaust gas turbocharger still an electrically driven compressor, a so-called e-booster, is integrated into the fresh gas train. The e-booster is there either upstream or downstream of the compressor of the exhaust gas turbocharger, but arranged in both embodiments upstream of the intercooler. In the embodiment with an arrangement downstream of the compressor of the exhaust gas turbocharger, the e-booster is integrated in a bypass of the fresh gas line. About a arranged at the downstream mouth of the bypass switching element, the fresh gas flow is guided either via the bypass and thus the e-booster or via a direct connection between the compressor of the exhaust gas turbocharger and the intercooler. As a result, it can be avoided that the e-booster, which is intended to be used only briefly to support the exhaust gas turbocharger, must be flowed through by the fresh gas when not in use.

In der EP 1 995 427 A1 ist die Ausgestaltung der Brennkraftmaschine mit der entsprechenden Anordnung der einzelnen Funktionskomponenten lediglich schematisch in Blockschaltbildern dargestellt und entsprechend allgemein erläutert. Eine tatsächliche räumliche Anordnung der einzelnen Funktionskomponenten und insbesondere des E-Boosters in Relation zu dem Ladeluftkühler ist nicht offenbart. In the EP 1 995 427 A1 the design of the internal combustion engine with the corresponding arrangement of the individual functional components is shown only schematically in block diagrams and explained in general terms. An actual spatial arrangement of the individual functional components and in particular the e-booster in relation to the intercooler is not disclosed.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte Integration eines E-Boosters in eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine anzugeben. Based on this prior art, the present invention seeks to provide an advantageous integration of an e-booster in a generic internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen davon sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche und ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung. This object is solved by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments thereof are the subject of the dependent claims and will become apparent from the following description of the invention.

Eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine, die insbesondere zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs vorgesehen sein kann und einen Verbrennungsmotor, insbesondere einen Diesel-Verbrennungsmotor, einen Frischgasstrang, einen in den Frischgasstrang integrierten Ladeluftkühler sowie einen in den Frischgasstrang integrierten, elektrisch angetriebenen Verdichter („E-Booster“) umfasst, ist erfindungsgemäß dadurch weitergebildet, dass der E-Booster direkt neben dem Ladeluftkühler angeordnet ist. A generic internal combustion engine, which may be provided in particular for driving a motor vehicle and an internal combustion engine, in particular a diesel internal combustion engine, a fresh gas train, integrated into the fresh gas train intercooler and integrated into the fresh gas train, electrically driven compressor ("e-booster") , According to the invention further developed in that the e-booster is located directly next to the intercooler.

Dabei ist unter „direkt neben“ zu verstehen, dass auf dem direkten Weg zwischen dem Ladeluftkühler und dem E-Booster keine Funktionskomponente der Brennkraftmaschine und vorzugsweise überhaupt kein Bauteil angeordnet ist. In this case, "directly next to" means that no functional component of the internal combustion engine, and preferably no component at all, is arranged on the direct path between the intercooler and the e-booster.

Dadurch kann der E-Booster direkt an dem Ladeluftkühler anliegend oder in nur äußerst geringer Entfernung (z.B. 1 Millimeter bis 50 Millimeter) dazu angeordnet sein. Es kann auch vorgesehen sein, den E-Booster in ein Gehäuse des Ladeluftkühlers zu integrieren. Thereby, the e-booster may be located directly adjacent to the intercooler or at only a very short distance (e.g., 1 millimeter to 50 millimeters) thereto. It can also be provided to integrate the e-booster in a housing of the intercooler.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung des E-Boosters können mehrere Vorteile generiert werden. Einer davon kann darin liegen, dass der E-Booster strömungstechnisch möglichst nah an dem Ladeluftkühler in den Frischgasstrang integriert werden kann, d.h. der Strömungsweg zwischen dem E-Booster und dem Ladeluftkühler kann möglichst kurz ausgebildet sein. Dies kann einen möglichst schnellen Druckaufbau durch den E-Booster und somit ein besonders gutes Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors auf Laständerungen aus niedrigen Drehzahlen und/oder Lasten heraus gewährleisten. The inventive arrangement of the e-booster several advantages can be generated. One of these may be that the e-booster can be integrated into the fresh-gas line as close as possible to the charge air cooler in terms of flow, i. the flow path between the e-booster and the intercooler can be designed as short as possible. This can ensure the fastest possible pressure build-up by the e-booster and thus a particularly good response of the internal combustion engine to load changes from low speeds and / or loads out.

Ein anderer Vorteil, der durch die erfindungsgemäße Anordnung des E-Boosters erzielt werden kann, liegt in einer kompakten Ausgestaltung der Brennkraftmaschine. Dies gilt insbesondere dann, wenn der Abschnitt des Frischgasstrangs, der in den Ladeluftkühler mündet, wie regelmäßig in einem relativ großen Bogen verläuft, wodurch Strömungsverluste in dem Rohrbogen, die u.a. von der Stärke der Krümmung abhängen, minimiert werden können. Eine solche Ausbildung des in den Ladeluftkühler mündenden Abschnitts des Frischgasstrangs kann sich insbesondere dann ergeben, wenn, wie bevorzugt vorgesehen, der Ladeluftkühler in ein Saugrohr des Frischgasstrangs integriert ist. Dabei stellt das Saugrohr den direkt am Verbrennungsmotor gelegenen Abschnitt des Frischgasstrangs dar, der zudem dadurch gekennzeichnet ist, dass dieser eine Aufweitung des Strömungsquerschnitts im Vergleich zu dem davor liegenden Abschnitt des Frischgasstrangs aufweist, wodurch ein Sammelraum ausgebildet wird, von dem aus einzelne Einlasskanäle zu den einzelnen Zylindern des (Hubkolben-)Verbrennungsmotors abgehen. Another advantage that can be achieved by the inventive arrangement of the e-booster, lies in a compact design of the internal combustion engine. This is particularly true when the portion of the fresh gas train that opens into the intercooler, as regularly runs in a relatively large arc, whereby flow losses in the pipe bend, the u.a. Depending on the strength of the curvature can be minimized. Such a design of the opening into the intercooler section of the fresh gas line may in particular arise if, as is preferably provided, the intercooler is integrated into a suction pipe of the fresh gas line. In this case, the suction pipe is the section of the fresh gas line located directly on the internal combustion engine, which is additionally characterized in that it has a widening of the flow cross section compared to the section of the fresh gas line lying in front of it, whereby a collecting space is formed, from which individual inlet channels to the off individual cylinders of the (reciprocating) internal combustion engine.

Der zwischen dem Rohrbogen und dem Ladeluftkühler ausgebildete Raum kann vorzugsweise für die Anordnung des E-Boosters genutzt werden, so dass sich die Gesamtabmessungen der Brennkraftmaschine durch die Integration des E-Boosters nicht oder nicht wesentlich erhöhen. The space formed between the pipe bend and the intercooler can preferably be used for the arrangement of the e-booster, so that the overall dimensions of the internal combustion engine by the integration of the e-booster not or not significantly increase.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist dementsprechend vorgesehen, dass ein Rohrbogen des Frischgasstrangs, insbesondere der in den Ladeluftkühler mündende Abschnitt des Frischgasstrangs, um zumindest einen Abschnitt des E-Boosters herumgeführt ist. Dabei kann eine Ebene, die durch die gekrümmte Längsachse des Rohrbogens definiert wird, insbesondere senkrecht zur Rotationsachse des (Elektromotors und/oder Laufrads des) E-Boosters angeordnet sein, wobei Abweichungen von der Senkrechten von bis zu 20° regelmäßig unproblematisch sein können. In a preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention is accordingly provided that a pipe bend of the fresh gas line, in particular the opening into the intercooler section of the fresh gas line, is guided around at least a portion of the e-booster. In this case, a plane which is defined by the curved longitudinal axis of the pipe bend, in particular perpendicular to the axis of rotation of the (electric motor and / or impeller) of the e-Booster be arranged, with deviations from the vertical of up to 20 ° can be regularly unproblematic.

In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann vorgesehen sein, dass der E-Booster in einen Bypass zu einem Hauptströmungsabschnitt des Frischgasstrangs und insbesondere des Rohrbogens integriert ist, wozu eine von dem Hauptströmungsabschnitt bzw. dem Rohrbogen abgehende Zuführleitung und eine in den Hauptströmungsabschnitt bzw. den Rohrbogen mündende Abführleitung vorgesehen ist, die zu dem E-Booster bzw. von diesem weg führen. Dadurch kann erreicht werden, dass die Frischgasströmung bei Nichtnutzung des E-Boosters nicht durch diesen hindurch geführt werden muss, sondern über den Hauptströmungsabschnitt geführt werden kann. Ein Druckabfall infolge einer Durchströmung des E-Boosters kann dadurch vermieden werden. In a further preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention can be provided that the e-booster is integrated into a bypass to a main flow section of the fresh gas line and in particular of the pipe bend, including a outgoing from the main flow section and the pipe bend supply line and into the main flow section or the discharge pipe is opened which leads to the electric booster or away from it. It can thereby be achieved that the fresh gas flow does not have to be guided through it when the e-booster is not in use, but can be guided over the main flow section. A pressure drop due to a flow through the e-booster can be avoided.

Eine solche Ausgestaltung kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn – wie grundsätzlich bevorzugt vorgesehen – der E-Booster als Unterstützung für einen Abgasturbolader der Brennkraftmaschine dient. Ein solcher Abgasturbolader umfasst eine in einen Abgasstrang integrierte Turbine und einen in den Frischgasstrang integrierten Verdichter, die über eine Welle verbunden sind. Der E-Booster kann dann immer ausgeschaltet und umgangen werden, wenn der Abgasstrom in dem Abgasstrang ausreichend groß ist, dass eine ausreichende Verdichtungsleistung für das Frischgas von dem Abgasturbolader bereit gestellt werden kann. Such an embodiment may be particularly advantageous if - as basically preferred provided - the e-booster serves as a support for an exhaust gas turbocharger of the internal combustion engine. Such an exhaust gas turbocharger comprises a turbine integrated into an exhaust gas line and a compressor integrated into the fresh gas train, which are connected via a shaft. The e-booster can then always be switched off and bypassed if the exhaust gas flow in the exhaust gas line is sufficiently large that sufficient compression power for the fresh gas can be provided by the exhaust gas turbocharger.

Weiterhin bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Mündung der Zuführleitung und/oder der Abführleitung auf der Krümmungsinnenseite (d.h. der Seite der Rohrbogenwandung, die im Gegensatz zur gegenüberliegenden Seite den kleineren Krümmungsradius aufweist) des Rohrbogens angeordnet ist. Dadurch können sich zum einen in Kombination mit der bevorzugten Anordnung des E-Boosters zwischen dem Ladeluftkühler und dem Rohrbogen besonders kurze Strömungswege für die Zuführ- und Abführleitung ergeben. Zudem kann dadurch eine Beeinflussung der Frischgasströmung in dem Rohrbogen bei der Nichtnutzung des E-Boosters gering gehalten werden, da sich die Frischgasströmung dann tendenziell auf der Krümmungsaußenseite der Innenseite der Rohrbogenwand anlegt. Dies gilt insbesondere bei den vergleichsweise hohen Strömungsgeschwindigkeiten, die bei einem alleinigen Betrieb des Abgasturboladers herrschen. Befürchtungen, wonach eine solche Anordnung der Mündung von Zuführ- und/oder Abführleitung die Frischgasströmung durch den E-Booster bei dessen Betrieb negativ beeinflussen würde, haben sich nicht bestätigt. Dies ist insbesondere auf die nur geringe Strömungsgeschwindigkeit des Frischgases zurückzuführen, die in den Betriebszuständen des Verbrennungsmotors herrscht, wenn ein unterstützender Betrieb des E-Boosters vorgesehen ist. Further preferably, it may be provided that the mouth of the supply line and / or the discharge line is arranged on the inside of the bend (i.e., the side of the pipe bend wall which has the smaller radius of curvature in contrast to the opposite side) of the pipe bend. As a result, on the one hand, in combination with the preferred arrangement of the e-booster between the charge air cooler and the pipe bend, particularly short flow paths for the supply and discharge line can result. In addition, an influence of the fresh gas flow in the pipe bend in the non-use of the e-booster can be kept low, since the fresh gas flow then tends to invest on the outside of the curvature of the inside of the pipe bend wall. This is especially true at the comparatively high flow velocities that prevail in a sole operation of the exhaust gas turbocharger. Fears that such an arrangement of the mouth of supply and / or discharge line would negatively affect the flow of fresh gas through the e-booster in its operation have not been confirmed. This is due in particular to the only low flow rate of the fresh gas, which prevails in the operating states of the internal combustion engine, if a supporting operation of the electric booster is provided.

In einer weiterhin bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann eine in den Frischgasstrang integrierte Regelklappe vorgesehen sein, die im Bereich der Mündung des Abführkanals angeordnet und derart ausgebildet ist, dass diese in einer ersten Klappenstellung den Strömungsquerschnitt des Rohrbogens stromauf und in einer zweiten Klappenstellung stromab der Mündung der Abführleitung verschließt. In a further preferred refinement of the internal combustion engine according to the invention, a control flap integrated in the fresh gas train may be provided, which is arranged in the region of the mouth of the discharge channel and designed such that in a first flap position the flow cross section of the pipe bend is upstream and in a second flap position downstream of the orifice the discharge line closes.

Eine solche Regelklappe ist bei einer Vielzahl von gattungsgemäßen Brennkraftmaschinen vorgesehen, um die Frischgaszufuhr zu dem Verbrennungsmotor bedarfsweise zu drosseln oder vollständig zu unterbinden. Bei einem Diesel-Verbrennungsmotor kann ein vollständiges Verschließen des Frischgasstrangs insbesondere erfolgen, um ein Nachlaufen des Verbrennungsmotors nach dessen Abschalten zu vermeiden. Such a control flap is provided in a variety of generic internal combustion engines to throttle the supply of fresh gas to the engine, if necessary, or to completely stop. In a diesel internal combustion engine, a complete closing of the fresh gas train can be carried out in particular in order to avoid after-running of the internal combustion engine after it has been switched off.

Durch die bevorzugte Anordnung und Ausgestaltung der Regelklappe kann diese neben der bekannten Funktion auch die Steuerung der Menge des über den E-Booster geführten Frischgasstroms übernehmen, so dass auf ein dafür vorgesehenes separates Regelelement verzichtet werden kann. In der ersten Klappenstellung, wenn der Strömungsquerschnitt des Frischgasstrangs stromauf der Mündung des Abführkanals verschlossen ist, bewirkt die Regelklappe somit einen den E-Booster integrierenden Strömungsweg für das Frischgas. In der zweiten Klappenstellung, wenn der Strömungsquerschnitt des Frischgasstrangs stromab der Mündung des Abführkanals verschlossen ist, bewirkt die Regelklappe dann ein vollständiges Verschließen des Frischgasstrangs, das auch den in den Bypass integrierten E-Booster umfasst. Dadurch kann vermieden werden, dass der Verbrennungsmotor infolge einer anhaltenden Strömung des Frischgases durch den Bypass und den E-Booster nachläuft. Due to the preferred arrangement and design of the control valve, this can take over in addition to the known function, the control of the amount of guided via the e-booster fresh gas flow, so that it can be dispensed with a dedicated separate control element. In the first flap position, when the flow cross section of the fresh gas line is closed upstream of the mouth of the discharge channel, the control flap thus effects a flow path for the fresh gas which integrates the E-booster. In the second flap position, when the flow cross-section of the fresh gas line is closed downstream of the mouth of the discharge channel, the control flap then causes a complete closing of the fresh gas line, which also includes the integrated into the bypass e-booster. This can be avoided that the internal combustion engine trailing due to a sustained flow of fresh gas through the bypass and the e-booster.

Insbesondere wenn eine Regelung dahingehend vorgesehen ist, dass eine bestimmte oder verschiedene Teilmengen des Frischgases über den Hauptströmungsabschnitt und den Bypass geführt werden sollen, kann vorzugsweise vorgesehen sein, dass die Regelklappe in einer oder mehreren Zwischenstufen oder auch stufenlos zwischen der ersten und der zweite Klappenstellung verstellbar ist. In particular, if a provision is made such that a certain or different subsets of the fresh gas are to be passed over the main flow section and the bypass, it can preferably be provided that the control flap can be adjusted in one or more intermediate stages or also steplessly between the first and the second flap position.

Ein weiterer Vorteil, der sich aus der erfindungsgemäßen Anordnung des E-Boosters ergibt, ist die Möglichkeit, auf einfache Weise ein gemeinsames Kühlsystem für den Ladeluftkühler und den E-Booster auszubilden. Demnach kann insbesondere dasselbe Kühlmittel, das zur Wärmeaufnahme und -abfuhr den Ladeluftkühler durchströmt, auch zur Kühlung des E-Boosters genutzt werden. Another advantage that results from the inventive arrangement of the e-booster is the ability to easily form a common cooling system for the intercooler and the e-booster. Accordingly, in particular the same coolant which flows through the charge air cooler for heat absorption and removal can also be used to cool the e-booster.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt: The invention will be explained in more detail with reference to an embodiment shown in the drawings. In the drawings shows:

1: eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer perspektivischen Darstellung; 1 : An embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a perspective view;

2: ein Strukturschaubild der Brennkraftmaschine gemäß der 1; 2 FIG. 4 is a structural diagram of the internal combustion engine according to FIG 1 ;

3: einen Schnitt durch einen Teil der Brennkraftmaschine gemäß der 1 mit der Regelklappe des Frischgastrangs in einer ersten Klappenstellung; und 3 a section through a part of the internal combustion engine according to the 1 with the damper of Frischgastrangs in a first flap position; and

4: den Schnitt gemäß der 3 mit der Regelklappe des Frischgastrangs in einer zweiten Klappenstellung 4 : the cut according to the 3 with the damper of Frischgastrangs in a second flap position

Die in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine umfasst einen Verbrennungsmotor 10. Dieser ist beispielhaft und bevorzugt als vierzylindriger, nach dem Diesel-Prinzip betriebener Hubkolben-Verbrennungsmotor ausgebildet. Dem Verbrennungsmotors 10 wird über einen Frischgasstrang Frischgas zugeführt, das in Brennräumen, die von den Zylindern 12 in Verbindung mit den darin auf und ab geführten Kolben ausgebildet sind, zur Verbrennung von direkt eingespritztem Kraftstoff genutzt wird. Die Brennkraftmaschine umfasst dazu ein Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem 14. Das bei der Verbrennung entstandene Abgas wird über einen Abgasstrang abgeführt. The embodiment of an internal combustion engine according to the invention shown in the drawings comprises an internal combustion engine 10 , This is exemplary and preferably designed as four-cylinder, operated according to the diesel principle reciprocating internal combustion engine. The internal combustion engine 10 Fresh gas is supplied via a fresh gas train, which flows into combustion chambers coming from the cylinders 12 are formed in conjunction with the piston guided therein and down, is used for the combustion of directly injected fuel. The internal combustion engine comprises a high-pressure fuel supply system for this purpose 14 , The resulting during combustion exhaust gas is removed via an exhaust line.

In den Abgasstrang ist eine Turbine 16 eines Abgasturbolader integriert. Ein Laufrad der Turbine 16 wird durch den Abgasstrom rotierend angetrieben, wobei diese Rotation über eine Welle 18 auf ein Laufrad eines in den Frischgasstrang integrierten Verdichters 20 des Abgasturboladers übertragen wird. Die Rotation des Laufrads des Verdichters 20 bewirkt eine Verdichtung des Frischgases und somit eine Erhöhung der Masse des in den Brennräumen umsetzbaren Frischgases. Dadurch verbessert sich die Füllung der Brennräume und damit die erzielbare Leistung des Verbrennungsmotors. In the exhaust system is a turbine 16 an exhaust gas turbocharger integrated. An impeller of the turbine 16 is driven in rotation by the exhaust gas flow, this rotation being via a shaft 18 on an impeller of a compressor integrated into the fresh gas train 20 the exhaust gas turbocharger is transmitted. The rotation of the impeller of the compressor 20 causes a compression of the fresh gas and thus an increase in the mass of convertible into the combustion chambers fresh gas. This improves the filling of the combustion chambers and thus the achievable performance of the internal combustion engine.

Um zu verhindern, dass ein Teil der durch die Verdichtung realisierten Füllungsverbesserung durch die mit der Verdichtung einhergehende Temperaturerhöhung des Frischgases kompensiert wird, ist ein Ladeluftkühler 22 vorgesehen, der das verdichtete Frischgas abkühlt. Der Ladeluftkühler 22 ist in ein Saugrohr 24 des Frischgasstrangs integriert, wodurch eine kompakte Ausgestaltung der Brennkraftmaschine und eine wirkungsvolle Kühlung des Frischgases realisiert werden kann. In order to prevent part of the filling improvement realized by the compression from being compensated by the temperature increase of the fresh gas which accompanies the compression, there is a charge-air cooler 22 provided, which cools the compressed fresh gas. The intercooler 22 is in a suction tube 24 the fresh gas train integrated, whereby a compact design of the internal combustion engine and an effective cooling of the fresh gas can be realized.

Die Leistung des Abgasturboladers ist von dem Abgasmassenstrom abhängig. Dies wirkt sich insbesondere dann negativ aus, wenn kurzfristig aus niedrigen Drehzahlen und Lasten heraus eine erhöhte Lastanforderung (Lastsprung) an den Verbrennungsmotor 10 gestellt wird. Diese erhöhte Lastanforderung muss zunächst in einen erhöhten Abgasmassenstrom umgesetzt werden, der dann erst zu der gewünschten Verdichtung des Frischgases führen kann. Insbesondere um das Ansprechverhalten des Verbrennungsmotors 10 nach einem solchen Lastsprung zu verbessern, weist die Brennkraftmaschine einen E-Booster 26 auf, der stromab des Verdichters 20 des Abgasturboladers angeordnet ist. The power of the exhaust gas turbocharger is dependent on the exhaust gas mass flow. This has a negative effect in particular if, in the short term, low load speeds and loads result in an increased load requirement (load jump) to the internal combustion engine 10 is provided. This increased load requirement must first be converted into an increased exhaust gas mass flow, which then can only lead to the desired compression of the fresh gas. In particular, the response of the internal combustion engine 10 to improve after such a load jump, the engine has an e-booster 26 on, the downstream of the compressor 20 the exhaust gas turbocharger is arranged.

Der E-Booster 26 ist erfindungsgemäß in direkter Nachbarschaft und sehr nah an dem einen Teil des Saugrohrs 24 ausbildenden Ladeluftkühler 22 angeordnet. Zudem befindet sich der E-Booster 26 auf der Krümmungsinnenseite eines Rohrbogens 28 des Frischgasstrangs. Der entsprechende Abschnitt des Frischgasstrangs ist somit bogenförmig um einen Abschnitt des Umfangs des E-Boosters 26 herumgeführt. The e-booster 26 is according to the invention in the immediate vicinity and very close to the one part of the suction pipe 24 forming intercooler 22 arranged. In addition, there is the e-booster 26 on the curvature inside of a pipe bend 28 of the fresh gas line. The corresponding section of the fresh gas train is thus arcuate around a portion of the perimeter of the e-booster 26 led around.

Der E-Booster 26 ist zudem in einen Bypass intergiert. Der Bypass umfasst dazu eine Zuführleitung 30, die in einen ersten Abschnitt des Rohrbogens 28 mündet (bzw. von dieser abgeht), sowie eine Abführleitung 32, die in einen zweiten Abschnitt des Rohrbogens 28 mündet. Die Mündung von sowohl der Zuführleitung 30 als auch der Abführleitung 32 ist dabei auf der Krümmungsinnenseite des Rohrbogens 28 angeordnet. The e-booster 26 is also integrated into a bypass. The bypass comprises a supply line 30 leading into a first section of the pipe bend 28 flows out (or from this), and a discharge line 32 leading into a second section of the pipe bend 28 empties. The mouth of both the supply line 30 as well as the discharge line 32 is on the inside of the bend of the pipe bend 28 arranged.

Im Bereich der Mündung der Abführleitung 32 ist eine Regelklappe 34 angeordnet. Diese ist stufenlos verstellbar (z.B. elektrisch oder pneumatisch), wobei in einer ersten Klappenstellung der Strömungsweg innerhalb des Rohrbogens 28 stromauf der Mündung der Abführleitung 32 von der Regelklappe 34 verschlossen wird (vgl. 3). Dadurch wird die gesamte Frischgasströmung durch den Bypass und somit den E-Booster 26 gezwungen. Diese Klappenstellung ist während eines Betriebs des E-Boosters 26 vorgesehen. In einer zweiten Klappenstellung verschließt die Regelklappe 34 den Strömungsweg innerhalb des Rohrbogens 28 stromab der Mündung der Abführleitung 32 (vgl. 4). Dadurch ist die Frischgaszufuhr zu dem Verbrennungsmotor 10 vollständig unterbrochen. Diese Klappenstellung ist insbesondere dann vorgesehen, wenn der Verbrennungsmotor 10 nicht (weiter) betrieben werden soll. In the area of the mouth of the discharge line 32 is a control flap 34 arranged. This is infinitely adjustable (eg, electric or pneumatic), wherein in a first flap position, the flow path within the pipe bend 28 upstream of the mouth of the discharge line 32 from the control flap 34 is closed (see. 3 ). As a result, the entire fresh gas flow through the bypass and thus the e-booster 26 forced. This flap position is during operation of the E-Booster 26 intended. In a second flap position closes the damper 34 the flow path within the pipe bend 28 downstream of the mouth of the discharge line 32 (see. 4 ). This is the fresh gas supply to the internal combustion engine 10 completely interrupted. This flap position is provided in particular when the internal combustion engine 10 not (further) to be operated.

Der Abschnitt des Frischgasstrangs, in dem die Regelklappe 34 angeordnet ist, ist als separater, über eine Schraubverbindung mit den benachbarten Abschnitten des Frischgasstrangs verbundener Rohrabschnitt ausgebildet. Dabei ist dieser Rohrabschnitt integral mit einem Gehäuse des E-Boosters 26 als ein (ein- oder mehrteiliges) Bauteil ausgebildet. Es besteht aber auch die Möglichkeit, den die Regelklappe 34 aufnehmenden Rohrabschnitt und das Gehäuse des E-Boosters 26 als separate Bauteile auszuführen, die fluidleitend miteinander verbunden sind. The section of the fresh gas train in which the control flap 34 is arranged is formed as a separate, connected via a screw connection with the adjacent sections of the fresh gas line pipe section. In this case, this pipe section is integral with a housing of the e-booster 26 formed as a (one or more parts) component. But there is also the possibility that the control flap 34 receiving pipe section and the housing of the e-booster 26 To perform as separate components that are fluidly connected to each other.

Der Ladeluftkühler 24 umfasst ein Kühlsystem 36 als Teil eines Kühlkreislaufs. Das Kühlsystem 36 wird von einer Kühlflüssigkeit durchströmt, die Wärmeenergie von dem Frischgas aufnimmt in einem Hauptkühler (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschine wieder an die Umgebungsluft abgeführt. Das Kühlsystem 36 dient nicht nur zur Kühlung des Frischgases sondern auch des E-Boosters 26. Dafür durchströmt die Kühlflüssigkeit auch in den E-Booster 26 integrierte Kühlleitungen. The intercooler 24 includes a cooling system 36 as part of a refrigeration cycle. The cooling system 36 is traversed by a cooling liquid, which absorbs heat energy from the fresh gas in a main cooler (not shown) of the engine again discharged to the ambient air. The cooling system 36 not only serves to cool the fresh gas but also the e-booster 26 , For the coolant flows through into the e-booster 26 integrated cooling pipes.

Der Abgasstrang umfasst noch einen Abgaskrümmer 38, in dem die den einzelnen Zylindern 12 zugeordneten Auslasskanäle in einen gemeinsamen Strömungskanal überführt werden. Zudem ist stromab der Turbine 16 eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 40 vorgesehen. The exhaust system also includes an exhaust manifold 38 in which the individual cylinders 12 associated outlet channels are transferred into a common flow channel. In addition, downstream of the turbine 16 an exhaust aftertreatment device 40 intended.

Der Frischgasstrang umfasst noch einen stromauf des Verdichters 20 angeordneten Luftfilter 42 zur Reinigung des aus der Umgebung angesaugten Frischgases. The fresh gas train still includes an upstream of the compressor 20 arranged air filter 42 for cleaning the fresh gas sucked in from the environment.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

10 10: Verbrennungsmotor internal combustion engine
12 12: Zylinder cylinder
14 14: Hochdruck-Kraftstoffzuführsystem High-pressure fuel supply system
16 16: Turbine turbine
18 18: Welle wave
20 20: Verdichter compressor
22 22: Ladeluftkühler Intercooler
24 24: Saugrohr suction tube
26 26: E-Booster E-Booster
28 28: Rohrbogen Elbows
30 30: Zuführleitung feed
32 32: Abführleitung discharge
34 34: Regelklappe control flap
36 36: Kühlsystem cooling system
38 38: Abgaskrümmer exhaust manifold
40 40: Abgasnachbehandlungseinrichtung exhaust treatment device
42 42: Luftfilter air filter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 1995427 A1 [0002, 0003]

Claims

Internal combustion engine with an internal combustion engine ( 10 ), a fresh gas train, an integrated in the fresh gas train intercooler ( 22 ) and an integrated into the fresh gas train, electrically driven compressor, characterized in that the electrically driven compressor directly next to the intercooler ( 22 ) is arranged.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized by an exhaust gas turbocharger with a turbine integrated into an exhaust gas line (US Pat. 16 ) and a compressor integrated in the fresh gas train ( 20 ).

Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that a pipe bend ( 28 ) of the fresh gas train is guided around a portion of the electrically driven compressor.

Internal combustion engine according to claim 3, characterized by a supply line () emerging from a main flow section of the fresh gas train ( 30 ) and an opening into the main flow section discharge line ( 32 ) for the electrically driven compressor.

Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the mouth of the supply line ( 30 ) and / or the discharge line ( 32 ) on the curvature inside of the pipe bend ( 28 ) is arranged.

Internal combustion engine according to one of claims 4 or 5, characterized by an integrated in the fresh gas train control valve ( 34 ) located in the region of the mouth of the discharge line ( 32 ) is arranged and designed such that in a first flap position, the flow path of the fresh gas line upstream and in a second flap position downstream of the mouth of the discharge line ( 32 ) closes.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized by a common cooling system ( 36 ) for the intercooler ( 22 ) and the electrically driven compressor.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the intercooler ( 22 ) in a suction tube ( 24 ) of the fresh gas train is integrated.