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Die Erfindung betrifft eine Antriebseinrichtung mit einer Brennkraftmaschine, einem ersten Verdichter, einem stromabwärts des ersten Verdichters angeordneten zweiten Verdichter sowie einem strömungstechnisch zwischen dem ersten Verdichter und dem zweiten Verdichter angeordneten Ladeluftkühler, wobei eine Bypassleitung strömungstechnisch parallel zu dem zweiten Verdichter und dem Ladeluftkühler vorgesehen ist, wobei die Bypassleitung stromaufwärts des Ladeluftkühlers in eine den ersten Verdichter mit dem Ladeluftkühler verbindende Strömungsverbindung einmündet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung.
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Die Antriebseinrichtung dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, ist diesem insoweit also zugeordnet. Mittels der Antriebseinrichtung kann dabei ein auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichtetes Drehmoment bereitgestellt werden. Die Antriebseinrichtung verfügt über die Brennkraftmaschine, welcher die beiden Verdichter sowie der Ladeluftkühler beigeordnet sind. Mithilfe der beiden Verdichter kann der Brennkraftmaschine zugeführtes Fluid, insbesondere Luft beziehungsweise Frischluft oder ein Abgas-Luft-Gemisch, verdichtet werden. Das bedeutet, dass das Fluid, insbesondere die aus einer Außenumgebung angesaugte Frischluft oder das Abgas-Luft-Gemisch, mithilfe des ersten Verdichters, des zweiten Verdichters oder sowohl dem ersten Verdichter als auch dem zweiten Verdichter verdichtet und anschließend der Brennkraftmaschine zugeführt wird.
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Aufgrund der bei dem Verdichten erzielten Druckerhöhung kann die Leistung der Brennkraftmaschine erhöht und/oder ihr spezifischer Verbrauch verringert werden. Während des Verdichtens des Fluids erwärmt sich dieses aufgrund der Druckerhöhung. Je wärmer jedoch das der Brennkraftmaschine zugeführte Fluid, umso geringer ist seine Dichte. Diese Verringerung der Dichte schmälert wiederum die durch das Verdichten bewirkte Leistungserhöhung beziehungsweise Reduzierung des spezifischen Verbrauchs. Aus diesem Grund ist der Ladeluftkühler vorgesehen. Dieser dient dazu, das bereits mittels des ersten Verdichters verdichtete Fluid zu kühlen, also von einer höheren Temperatur auf eine niedrigere Temperatur zu bringen. Der Ladeluftkühler ist strömungstechnisch zwischen dem ersten Verdichter und dem zweiten Verdichter angeordnet, insoweit liegt eine Zwischenkühlung des Fluids vor. Das Fluid wird also zunächst mithilfe des ersten Verdichters verdichtet und anschließend mithilfe des Ladeluftkühlers gekühlt. Nachfolgend kann es vorgesehen sein, das bereits verdichtete und gekühlte Fluid mithilfe des zweiten Verdichters weiter zu verdichten.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2012 017 275 A1 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zur momentenneutralen Umschaltung einer aufladbaren Brennkraftmaschine, mit einem Saugrohr, einer Mehrzahl von Zylindern und einem zuschaltbaren, insbesondere elektrisch angetriebenen Verdichter, von einem ersten Motorbetriebszustand in einen zweiten Motorbetriebszustand sowie eine diesbezügliche Steuerungseinheit. In dem ersten Motorbetriebszustand wird die Brennkraftmaschine in einem aufgeladenen Zustand ohne den zuschaltbaren Verdichter betrieben.
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Zum Übergang von dem ersten in den zweiten Motorbetriebszustand werden Einlassventile und/oder Auslassventile wenigstens eines der Zylinder stillgelegt. In dem ersten Motorbetriebszustand in einer Mehrzahl von Takten unmittelbar vor Stilllegung der Einlassventile und/oder der Auslassventile, während denen die Brennkraftmaschine zum Druckaufbau gedrosselt wird, wird der zuschaltbare Verdichter wenigstens zeitweise hinzugeschaltet. Dadurch wird ein zusätzlicher Druckaufbau im Saugrohr wenigstens teilweise von dem zuschaltbaren Verdichter erzeugt. Die Einlassventile und/oder Auslassventile des wenigstens eines Zylinders sind in dem zweiten Motorbetriebszustand stillgelegt.
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Aus dem Stand der Technik geht beispielsweise die Druckschrift
US 2011 / 0 041 497 A1 hervor. Diese erläutert ein zweistufiges turboaufgeladenes Motorsystem, welches aber nicht auf einen Verbrennungsmotor beschränkt ist.
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Zudem beschreibt die Druckschrift
DE 10 2008 056 337 A1 eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Dieselmotor oder einen Ottomotor, mit einer Frischluftanlage, in der ein Ladeluftkühler angeordnet ist, einer Abgasanlage, zumindest einem Abgasturbolader, welcher einen in der Frischluftanlage stromauf des Ladeluftkühlers angeordneten Verdichter und eine in der Abgasanlage angeordnete Turbine aufweist, einer Hochdruck-Abgasrückführungsleitung, welche stromauf der Turbine des Abgasturboladers von der Abgasanlage abzweigt, ein Hochdruck-Abgasrückführungsventil aufweist und stromab des Ladeluftkühlers in die Frischluftanlage mündet, einer Niederdruck-Abgasrückführungsleitung, welche stromab der Turbine des Abgasturboladers von der Abgasanlage abzweigt, ein Niederdruck-Abgasrückführungsventil aufweist und stromauf des Verdichters des Abgasturboladers in die Frischluftanlage mündet, und einer Abgasaufstauklappe, welche in der Abgasanlage stromab der Abzweigung der Niederdruck-Abgasrückführungsleitung angeordnet ist.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Antriebseinrichtung vorzuschlagen, welche gegenüber dem vorliegenden Stand der Technik Vorteile aufweist, insbesondere einen zuverlässigen Betrieb in einem weiten Außentemperaturbereich ermöglicht.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Antriebseinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass eine Abgasrückführungsleitung stromaufwärts des ersten Verdichters angeschlossen und die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, die Bypassleitung in einer Betriebsart, in der Abgas durch die Abgasrückführleitung zurückgeführt wird, freizugeben und in einer anderen Betriebsart, in der das Rückführen von Abgas unterbleibt, zu versperren.
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Durch die Bypassleitung hindurch kann Fluid an dem zweiten Verdichter und dem Ladeluftkühler vorbeigeführt werden. Die Bypassleitung dient insoweit zur Überbrückung sowohl des zweiten Verdichters als auch des Ladeluftkühlers. Zu diesem Zweck ist die Bypassleitung einerseits stromaufwärts von sowohl zweitem Verdichter als auch Ladeluftkühler und andererseits stromabwärts von zweitem Verdichter und Ladeluftkühler angeschlossen. Insbesondere mündet die Bypassleitung dabei in die Strömungsverbindung ein, welche den ersten Verdichter mit dem Ladeluftkühler verbindet.
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Beispielsweise wird der erste Verdichter permanent betrieben, während die Brennkraftmaschine in Betrieb ist. Der zweite Verdichter wird dagegen vorzugsweise nur dann zugeschaltet, wenn ein besonders hohes Verdichtungsverhältnis beziehungsweise Druckverhältnis zwischen dem der Brennkraftmaschine zugeführten Fluid und dem stromaufwärts des ersten Verdichters vorliegenden Fluid erzielt werden soll. In diesem Fall kann der zweite Verdichter als Booster bezeichnet werden. Die maximale Leistung der Brennkraftmaschine wird in diesem Fall üblicherweise allein von dem ersten Verdichter bestimmt. Alternativ kann der zweite Verdichter ebenfalls während des Betriebs der Brennkraftmaschine permanent betrieben werden und insoweit als Hochdrucklader vorliegen. In diesem Fall wird die maximale Leistung der Brennkraftmaschine üblicherweise von den multiplizierten Druckverhältnissen der beiden Verdichter bestimmt.
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Die Erwärmung des Fluids aufgrund der Verdichtung nimmt mit steigendem Verdichtungsverhältnis zu. Insoweit kann davon ausgegangen werden, dass das Kühlen des Fluids mittels des Ladeluftkühlers nur dann notwendig ist, wenn das Fluid sowohl von dem ersten Verdichter als auch dem zweiten Verdichter verdichtet wird. Durchströmt das Fluid dagegen nur den ersten Verdichter und wird anschließend durch die Bypassleitung um den zweiten Verdichter herumgeführt, so ist dagegen das Kühlen nicht oder zumindest nicht in demselben Ausmaß notwendig. Entsprechend kann der Ladeluftkühler ebenfalls mithilfe der Bypassleitung umgangen werden.
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Die Antriebseinrichtung ist zum Durchführen einer Abgasrückführung vorgesehen. Zu diesem Zweck dient die Abgasrückführungsleitung, welche stromaufwärts des ersten Verdichters angeschlossen ist. Durch die Abgasrückführungsleitung kann von der Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas an dieser Stelle, also stromaufwärts des ersten Verdichters, zugeführt werden. Entsprechend liegt das Fluid stromabwärts der Einmündungsstelle der Abgasrückführungsleitung nicht als Frischluft, sondern vielmehr als Gemisch aus Luft, beispielsweise Frischluft, und Abgas vor. Aufgrund des Anschlusses der Abgasrückführungsleitung stromaufwärts des ersten Verdichters ergibt sich, dass die Abgasrückführung vorzugsweise als Niederdruckabgasrückführung ausgestaltet ist.
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Durch das zurückgeführte Abgas kann es bei niedrigen Temperaturen des Fluids beziehungsweise des Abgas-Luft-Gemischs zum Ausfallen von Kondensat kommen. Dies ist insbesondere der Fall, wenn das Fluid mittels des Ladeluftkühlers abgekühlt würde. Durch die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Antriebseinrichtung, bei welcher die Bypassleitung strömungstechnisch parallel sowohl zu dem zweiten Verdichter als auch zu dem Ladeluftkühler angeordnet ist, kann dies jedoch vermieden werden. Es ist vorgesehen, dass in einer Betriebsart, in welcher Abgas durch die Abgasrückführungsleitung zurückgeführt wird, die Bypassleitung freigegeben wird, sodass das Fluid nicht durch den zweiten Verdichter und den Ladeluftkühler, sondern vielmehr lediglich durch die Bypassleitung strömt.
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In in einer anderen Betriebsart unterbleibt das Rückführen von Abgas. Dazu ist es vorgesehen, das bereits mithilfe des ersten Verdichters verdichtete Fluid durch den Ladeluftkühler und anschließend durch den zweiten Verdichter zu leiten. In diesem Fall ist die Bypassleitung wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, versperrt. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Antriebseinrichtung ermöglicht also einen zuverlässigen Betrieb in einem weiten Außentemperaturbereich, insbesondere bei niedrigen Temperaturen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass in der Bypassleitung ein erstes Querschnittsverstellelement angeordnet ist. Das erste Querschnittsverstellelement dient dem wahlweisen Freigeben oder zumindest teilweisen, insbesondere vollständigen Versperren der Bypassleitung. Insoweit kann das erste Querschnittsverstellelement diskret schaltbar sein und lediglich zwei Schaltzustände aufweisen, wobei in einem ersten Schaltzustand die Bypassleitung vollständig versperrt und in einem zweiten Schaltzustand vollständig freigegeben ist.
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Selbstverständlich kann das erste Querschnittsverstellelement auch eine größere Anzahl an Schaltzuständen aufweisen, wobei zwischen den vorstehend genannten Schaltzuständen weitere Schaltzustände liegen, in welchen die Bypassleitung nur teilweise versperrt ist. Beispielsweise ist das erste Querschnittsverstellelement dabei stufenlos einstellbar, ermöglicht also eine Vielzahl von unterschiedlichen Schaltzuständen, welchen jeweils ein Durchströmungsquerschnitt der Bypassleitung zugeordnet ist, der von den Durchströmungsquerschnitten der anderen Schaltzustände vorzugsweise verschieden ist.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der zweite Verdichter und der Ladeluftkühler in einer Hauptleitung angeordnet sind, in welche die Bypassleitung an einer ersten Mündungsstelle und an einer zweiten Mündungsstelle einmündet. Die erste Mündungsstelle und die zweite Mündungsstelle sind insoweit über die Hauptleitung und andererseits über die Bypassleitung miteinander strömungsverbunden. Das bedeutet, dass eine Strömungsverbindung zwischen der ersten Mündungsstelle und der zweiten Mündungsstelle entweder über die Hauptleitung, die Bypassleitung oder sowohl über die Hauptleitung und die Bypassleitung herstellbar ist. In der Hauptleitung sind der zweite Verdichter und der Ladeluftkühler vorgesehen.
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In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass in der Hauptleitung ein zweites Querschnittsverstellelement angeordnet ist. Grundsätzlich ist es vorteilhaft, wenn die Bypassleitung derart ausgestaltet ist, dass sie zumindest bei vollständig geöffnetem erstem Querschnittsverstellelement einen geringeren Strömungswiderstand aufweist als die Hauptleitung, in welcher der zweite Verdichter und der Ladeluftkühler vorliegen. Durch den geringeren Strömungswiderstand strömt das Fluid beziehungsweise das Abgas-Luft-Gemisch bei geöffnetem Querschnittsverstellelement bevorzugt durch die Bypassleitung und nicht durch die Hauptleitung. Um jedoch sicherzugehen, dass das Abgas-Luft-Gemisch nicht in die Hauptleitung und mithin in den Ladeluftkühler eindringen kann, ist das zweite Querschnittsverstellelement vorgesehen. Dieses kann analog zu dem vorstehend beschriebenen ersten Querschnittsverstellelement ausgeführt sein und insoweit entweder diskret, mehrstufig oder stufenlos schaltbar sein.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass an der ersten Mündungsstelle und/oder an der zweiten Mündungsstelle ein Mehrwegeventil angeordnet ist. Das Mehrwegeventil kann das erste Querschnittsverstellelement und/oder das zweite Querschnittsverstellelement ergänzen oder - alternativ - vollständig ersetzen. Das Mehrwegeventil ist vorzugsweise ein 3/2-Wegeventil, das an die Hauptleitung, die Bypassleitung sowie an den ersten Verdichter strömungstechnisch angeschlossen ist. Durch entsprechendes Einstellen kann das von dem ersten Verdichter kommende Fluid beziehungsweise das von dem ersten Verdichter kommende Abgas-Luft-Gemisch entweder vollständig durch die Hauptleitung oder vollständig durch die Bypassleitung geführt werden oder aber auf diese aufgeteilt werden. Das Mehrwegeventil kann analog zu den Querschnittsverstellelementen diskret, mehrstufig oder stufenlos schaltbar sein.
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Insgesamt ergeben sich beispielhaft folgende Möglichkeiten für die Querschnittsverstellelement und/oder das Mehrwegeventil: In einer ersten Ausgestaltung sind das erste Querschnittsverstellelement und das zweite Querschnittsverstellelement diskret schaltbar. Optional kann ein mehrstufig oder stufenlos schaltbares Querschnittsverstellelement vorgesehen sein, das zwischen den Verdichtern und der Brennkraftmaschine vorliegt, beispielsweise die nachfolgend erwähnte Drosselklappe. In einer zweiten Ausgestaltung sind das erste Querschnittsverstellelement und/oder das zweite Querschnittsverstellelement mehrstufig oder stufenlos schaltbar. Die Drosselklappe kann zusätzlich vorgesehen sein oder - bevorzugt - entfallen.
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In einer dritten Ausführungsform ist das Mehrwegeventil diskret schaltbar. Optional liegt die Drosselklappe vor. In einer vierten Ausführungsform ist schließlich das Mehrwegeventil mehrstufig oder stufenlos schaltbar. Die Drosselklappe entfällt bevorzugt.
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Bevorzugt ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der zweite Verdichter und die Bypassleitung über eine Anschlussleitung mit der Brennkraftmaschine strömungsverbunden sind, wobei in der Anschlussleitung eine Drosselklappe und/oder ein weiterer Ladeluftkühler vorgesehen sind. Die Anschlussleitung liegt insoweit stromabwärts des zweiten Verdichters und der Bypassleitung vor. Beispielsweise ist sie an die zweite Mündungsstelle angeschlossen, sodass an der zweiten Mündungsstelle die Hauptleitung und die Bypassleitung in die Anschlussleitung übergehen. Über die Anschlussleitung ist eine Strömungsverbindung des zweiten Verdichters und der Bypassleitung beziehungsweise der zweiten Mündungsstelle einerseits und der Brennkraftmaschine andererseits hergestellt beziehungsweise herstellbar.
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In der Anschlussleitung liegt die Drosselklappe oder der weitere Ladeluftkühler oder sowohl die Drosselklappe und der weitere Ladeluftkühler vor. Mithilfe der Drosselklappe kann der der Brennkraftmaschine zugeführte Massenstrom des Fluids beziehungsweise des Abgas-Luft-Gemischs auf einen gewünschten Wert eingestellt werden. Die Drosselklappe ist zu diesem Zweck vorzugsweise stufenlos verstellbar. Insoweit wird auf die vorstehenden Ausführungen zu dem Querschnittsverstellelement verwiesen. Der weitere Ladeluftkühler dient analog zu dem bereits beschriebenen Ladeluftkühler dem Kühlen des der Brennkraftmaschine zugeführten Fluids beziehungsweise der zugeführten Luft oder des zugeführten Abgas-Luft-Gemischs.
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Das die Hauptleitung durchströmende Fluid wird insoweit sowohl mittels des Ladeluftkühler als auch mittels des weiteren Ladeluftkühlers gekühlt, sodass eine besonders deutliche Temperaturreduzierung des Fluids erzielt wird. Wird dagegen das Fluid durch die Bypassleitung, also um die Hauptleitung herumgeführt, so wird es lediglich mithilfe des weiteren Ladeluftkühlers gekühlt. Bevorzugt ist der Ladeluftkühler ein direkter Ladeluftkühler, während der weitere Ladeluftkühler als indirekter Ladeluftkühler ausgestaltet ist. Selbstverständlich können jedoch grundsätzlich der Ladeluftkühler und der weitere Ladeluftkühler beliebig ausgestaltet sein, also der Ladeluftkühler als indirekter Ladeluftkühler und der weitere Ladeluftkühler als direkter Ladeluftkühler. Auch eine Ausgestaltung von Ladeluftkühler und/oder weiterem Ladeluftkühler als direkte Ladeluftkühler oder alternativ als indirekte Ladeluftkühler kann vorgesehen sein.
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Unter dem direkten Ladeluftkühler ist ein Ladeluftkühler zu verstehen, der zur Kühlung der Ladeluft beziehungsweise des Fluids unmittelbar mit Umgebungsluft beaufschlagt wird. In dem direkten Ladeluftkühler kann das Fluid - in Abhängigkeit von dem Betriebspunkt der Antriebseinrichtung beziehungsweise der Brennkraftmaschine - auf eine Temperatur abgekühlt werden, die der Umgebungstemperatur zumindest nahezu entspricht oder allenfalls geringfügig höher ist. Der direkte Ladeluftkühler ist beispielsweise ungeregelt, weil die Kühlleistung im Wesentlichen von der Fahrgeschwindigkeit des Kraftfahrzeugs sowie der Umgebungstemperatur abhängt. Der indirekte Ladeluftkühler ist dagegen an einen Kühlmittelkreislauf angeschlossen. Das Kühlmittel wird beispielsweise in einem mit Umgebungsluft beaufschlagten beziehungsweise beaufschlagbaren Kühler temperiert und anschließend mit einem einstellbaren Massenstrom dem indirekten Ladeluftkühler zugeführt. Durch das Einstellen des Massenstroms kann die Kühlleistung des indirekten Ladeluftkühlers auf eine Vorgabekühlleistung eingestellt werden.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass in der Abgasrückführungsleitung ein Abgasrückführventil angeordnet ist. Das Abgasrückführventil dient dem Einstellen des Abgasmassenstroms, mit welchem Abgas zurückgeführt wird. Der Abgasmassenstrom wird, wie bereits vorstehend erläutert, stromaufwärts des ersten Verdichters zugeführt, sodass insoweit vorzugsweise eine Niederdruckabgasrückführung vorliegt. Auch hinsichtlich des Abgasrückführventils wird auf die Ausführungen zu dem Querschnittsverstellelement hingewiesen.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Abgasrückführungsleitung stromabwärts einer Abgasturbine eines den ersten Verdichter aufweisenden ersten Abgasturboladers angeschlossen ist. Das durch die Abgasrückführungsleitung zurückgeführte Abgas wird insoweit stromabwärts der Abgasturbine entnommen und stromaufwärts des ersten Verdichters zugeführt. Sowohl der erste Verdichter als auch die Abgasturbine sind Bestandteil des ersten Abgasturboladers. Beispielsweise wird der erste Verdichter mittels der Abgasturbine angetrieben. Zu diesem Zweck wird mittels der Abgasturbine dem diese durchströmenden Abgas Enthalpie und/oder Strömungsenergie entnommen und in kinetische Energie zum Betreiben des ersten Verdichters umgewandelt. Zusätzlich oder alternativ kann es vorgesehen sein, den ersten Verdichter mittels einer elektrischen Maschine anzutreiben oder zu unterstützen.
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Schließlich ist in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der zweite Verdichter Bestandteil eines zweiten Abgasturboladers und/oder elektrisch antreibbar ist. Auch der zweite Abgasturbolader weist neben dem zweiten Verdichter eine Abgasturbine auf. Insoweit wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Selbstverständlich kann auch dem zweiten Verdichter eine elektrische Maschine zugeordnet sein, sodass dieser elektrisch antreibbar oder unterstützbar ist. Auch eine Ausführungsform, bei welcher der zweite Verdichter ausschließlich elektrisch antreibbar ist, kann vorgesehen sein. Schließlich kann auch eine Ausgestaltung des zweiten Verdichters als Kompressor vorgesehen sein, welcher unmittelbar von der Brennkraftmaschine angetrieben wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung, insbesondere einer Antriebseinrichtung gemäß den vorstehenden Ausführungen, die eine Brennkraftmaschine, einen ersten Verdichter, einen stromabwärts des ersten Verdichters angeordneten zweiten Verdichter sowie einen strömungstechnisch zwischen dem ersten Verdichter und dem zweiten Verdichter angeordneten Ladeluftkühler aufweist, wobei eine Bypassleitung strömungstechnisch parallel zu dem zweiten Verdichter und dem Ladeluftkühler vorgesehen ist, wobei die Bypassleitung stromaufwärts des Ladeluftkühler in eine den ersten Verdichter mit dem Ladeluftkühler verbindende Strömungsverbindung einmündet. Es ist vorgesehen, dass in zumindest einer Betriebsart Abgas über eine stromaufwärts des ersten Verdichters angeschlossene Abgasrückführungsleitung zurückgeführt wird, wobei die Bypassleitung in einer Betriebsart, in der Abgas durch die Abgasrückführungsleitung zurückgeführt wird, freigegeben und in einer anderen Betriebsart, in der das Rückführen von Abgas unterbleibt, versperrt wird. Insoweit ist also die Abgasrückführungsleitung stromaufwärts des ersten Verdichters angeschlossen.
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Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Die Antriebseinrichtung sowie das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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In der erwähnten Betriebsart kann es vorgesehen sein, das Fluid beziehungsweise das Abgas-Luft-Gemisch durch die Bypassleitung an dem Ladeluftkühler und dem zweiten Verdichter vorbeizuführen, vorzugsweise vollständig. In einer anderen Betriebsart ist jedoch beispielsweise keine Abgasrückführung vorgesehen und insoweit die Abgasrückführungsleitung verschlossen, beispielsweise mithilfe des Abgasrückführventils. In diesem Fall kann es vorgesehen sein, dass das Fluid durch die Hauptleitung, also sowohl durch den Ladeluftkühler als auch den zweiten Verdichter strömt und erst anschließend in Richtung der Brennkraftmaschine geführt wird. In diesem Fall ist die Bypassleitung wenigstens teilweise, vorzugsweise vollständig, versperrt.
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Vorzugsweise wird die Antriebseinrichtung in der Betriebsart betrieben, wenn die Umgebungstemperatur ausreichend hoch ist, insbesondere höher ist als eine Taupunkttemperatur des der Brennkraftmaschine zugeführten Fluids. Die Taupunkttemperatur hängt von dem Fluid ab, insbesondere von der Menge des zurückgeführten Abgases. Weil das Abgas üblicherweise eine hohe absolute Feuchte aufweist, insbesondere eine höhere absolute Feuchte also die aus der Außenumgebung angesaugte Frischluft, ist die Taupunkttemperatur umso höher, je größer die Menge des zurückgeführten Abgases ist. Insbesondere falls der Ladeluftkühler als direkter Ladeluftkühler ausgeführt ist, könnte insoweit bei Betrieb der Antriebseinrichtung in der Betriebsart eine vergleichsweise große Menge Kondensat anfallen, falls die Umgebungstemperatur kleiner ist als die Taupunkttemperatur. Um dies zu vermeiden, kann das Fluid durch die Bypassleitung um den Ladeluftkühler herumgeführt werden.
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Beispielsweise ist es vorgesehen, das Fluid in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder seiner Taupunkttemperatur wahlweise wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, durch den Ladeluftkühler zu leiten oder um ihn herumzuführen. Zu diesem Zweck kann die Bypassleitung ebenfalls in Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und/oder der Taupunkttemperatur des Fluids wahlweise vollständig versperrt oder zumindest teilweise, insbesondere vollständig, freigegeben werden, und/oder die Hauptleitung wahlweise wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, freigegeben oder vollständig versperrt werden. Die Taupunkttemperatur des Fluids kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Menge des zurückführenden Abgases ermittelt werden.
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Anders ausgedrückt kann es also vorgesehen sein, bei einer Umgebungstemperatur, die größer ist als die Taupunkttemperatur die Bypassleitung je nach Bedarf freizugeben oder zumindest teilweise zu versperren. Ist die Umgebungstemperatur jedoch kleiner oder gleich der Taupunkttemperatur, so kann - in der weiteren Betriebsart ohne Rückführung von Abgas - ebenfalls die Bypassleitung nach Bedarf freigegeben oder zumindest teilweise versperrt werden. Dabei kann eine kumulierte Kondensationsmenge berechnet beziehungsweise modelliert werden. Übersteigt diese einen Grenzwert, so wird die Hauptleitung teilweise oder vollständig versperrt und umgekehrt die Bypassleitung teilweise oder vollständig freigegeben. Ist jedoch bei einer Umgebungstemperatur, die kleiner oder gleich der Taupunkttemperatur ist, eine Rückführung von Abgas vorgesehen, so wird vorzugsweise die Hauptleitung vollständig versperrt und die Bypassleitung vollständig geöffnet. Lediglich in kurzen, zeitlich begrenzten Boostphasen, kann die Hauptleitung, zusätzlich zu der vollständig freigegebenen Bypassleitung, teilweise freigegeben werden. Vorzugsweise ist die Hauptleitung jedoch permanent verschlossen, wenn Abgas unter den genannten Bedingungen zurückgeführt werden soll.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt die einzige
- Figur eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung, welche eine Brennkraftmaschine aufweist.
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Die Figur zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1, die eine Brennkraftmaschine 2, einen ersten Verdichter 3, einen zweiten Verdichter 4 sowie einen Ladeluftkühler 5 aufweist. Der erste Verdichter 3 ist dabei stromaufwärts des zweiten Verdichters 4 angeordnet, vorzugsweise zudem stromaufwärts des Ladeluftkühlers 5. Insbesondere liegt der Ladeluftkühler 5 strömungstechnisch zwischen dem ersten Verdichter 3 und dem zweiten Verdichter 4 vor. Der erste Verdichters 3 kann insoweit Fluid, beispielsweise Luft, ansaugen, insbesondere aus einer Ansaugleitung 6. Mithilfe des ersten Verdichters 3 wird das angesaugte Fluid verdichtet und anschließend über eine Strömungsverbindung 7 bereitgestellt.
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Die Strömungsverbindung 7 teilt sich in eine Hauptleitung 8 und eine Bypassleitung 9 auf, nämlich insbesondere an einer ersten Mündungsstelle 10. An einer zweiten Mündungsstelle 11 werden die Hauptleitung 8 und die Bypassleitung 9 in einer Anschlussleitung 12 zusammengeführt. Die Bypassleitung 9 liegt insoweit parallel zu der Hauptleitung 8 und entsprechend parallel sowohl zu dem zweiten Verdichter 4 als auch zu dem Ladeluftkühler 5 vor. Durch die Bypassleitung 9 kann Fluid an der Hauptleitung 8 und mithin an dem zweiten Verdichter 4 und an dem Ladeluftkühler 5 vorbeigeführt werden. Vorzugsweise ist in der Bypassleitung 9 ein erstes Querschnittsverstellelement 13 angeordnet. In der Hauptleitung 8 kann dagegen ein zweites Querschnittsverstellelement 14 vorliegen. Beide Querschnittsverstellelemente 13 und 14 liegen insoweit strömungstechnisch zwischen der ersten Mündungsstelle 10 und der zweiten Mündungsstelle 11 vor. In der Anschlussleitung 12 können eine Drosselklappe 15 und/oder ein weiterer Ladeluftkühler 16 vorliegen.
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Weiterhin ist eine Abgasleitung 17 vorgesehen, durch welche von der Brennkraftmaschine 2 erzeugtes Abgas abgeführt wird, insbesondere in Richtung einer Außenumgebung. In der Abgasleitung 17 ist beispielsweise eine Abgasturbine 18 vorgesehen, welche zusammen mit dem ersten Verdichter 3 einen ersten Abgasturbolader 19 bildet. Auch der zweite Verdichter 4 kann Bestandteil eines solchen Abgasturboladers sein, insbesondere eines elektrisch unterstützten Abgasturboladers. Alternativ kann der zweite Verdichter 4 als Kompressor vorliegen und insoweit von der Brennkraftmaschine 2 unmittelbar angetrieben werden.
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Zwischen der Abgasleitung 17 und der Ansaugleitung 6 ist eine Abgasrückführungsleitung 20 vorgesehen. In dieser befindet sich ein Abgasrückführventil 21. Mithilfe des Abgasrückführventils 21 kann ein Durchströmungsquerschnitt der Abgasrückführungsleitung 20 eingestellt, also beispielsweise vollständig freigegeben oder vollständig versperrt werden. Die Abgasrückführungsleitung mündet einerseits in die Abgasleitung 17 ein, nämlich stromabwärts der Abgasturbine 18. Andererseits mündet sie in die Ansaugleitung 6 ein, nämlich vorzugsweise stromaufwärts des ersten Verdichters 3. Insoweit ist die Abgasrückführungsleitung 20 Bestandteil einer N iederdruckabgasrückfü h ru ng.
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Es kann nun vorgesehen sein, die Antriebseinrichtung 1 in einer aus wenigstens zwei Betriebsarten ausgewählten Betriebsart zu betreiben. In einer ersten Betriebsart wird Abgas durch die Abgasrückführungsleitung 20 zurückgeführt und insoweit der Ansaugleitung 6 stromaufwärts des ersten Verdichters 3 zugeführt. Gleichzeitig wird durch die Ansaugleitung 6 Fluid, also Luft, insbesondere Frischluft, angesaugt. Die Luft vermengt sich mit dem zurückgeführten Abgas und liegt insoweit nachfolgend als Abgas-Luft-Gemisch vor. Das Fluid wird mithilfe des ersten Verdichters 3 verdichtet, also auf ein höheres Druckniveau gebracht. Nachfolgend strömt es gemäß Pfeil 22 in Richtung der ersten Mündungsstelle 10.
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In der ersten Betriebsart ist das erste Querschnittsverstellelement 13 vollständig geöffnet und das zweite Querschnittsverstellelement 14 vollständig geschlossen. Entsprechend strömt das Fluid gemäß dem Pfeil 23 durch die Bypassleitung 9 und wird an der zweiten Mündungsstelle 11 der Anschlussleitung 12 und mithin der Brennkraftmaschine 2 zugeführt. Dies ist insbesondere vorgesehen, wenn eine Umgebungstemperatur kleiner oder gleich der Taupunkttemperatur des Fluids beziehungsweise des Abgas-Luft-Gemischs ist. Ist jedoch die Umgebungstemperatur größer als die Taupunkttemperatur, so kann auch in der Betriebsart, in welcher Abgas zurückgeführt wird, das zweite Querschnittsverstellelement 14 wenigstens teilweise, insbesondere vollständig, geöffnet sein.
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In einer zweiten Betriebsart ist das Abgasrückführventil 21 vollständig geschlossen, sodass keine Rückführung von Abgas durchgeführt wird. Entsprechend saugt der Verdichter 3 ausschließlich Fluid, insbesondere Luft beziehungsweise Frischluft, durch die Ansaugleitung 6 an und verdichtet dieses. Das Fluid wird nachfolgend gemäß Pfeil 24 ebenfalls in Richtung der ersten Mündungsstelle 10 geführt. In der zweiten Betriebsart ist das erste Querschnittsverstellelement 13 vorzugsweise vollständig geschlossen und das zweite Querschnittsverstellelement 14 vorzugsweise vollständig geöffnet. Das Fluid strömt daher gemäß Pfeil 25 durch die Hauptleitung 9 und dabei sowohl durch den Ladeluftkühler 5 als auch den zweiten Verdichter 4. Stromabwärts des zweiten Verdichters 4 wird das Fluid an der zweiten Mündungsstelle 11 in die Anschlussleitung 12 geführt und nachfolgend der Brennkraftmaschine 2 zugeführt. In der zweiten Betriebsart ist die Hauptleitung 9 vorzugsweise vollständig freigegeben. In Abhängigkeit von der Umgebungstemperatur und der Taupunkttemperatur des Fluids kann jedoch auch hier ein wenigstens teilweises Schließen des Querschnittsverstellelement 14 vorgesehen sein.
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Mit einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung 1 beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wird die Menge an in dem Ladeluftkühler 5 anfallendem Kondensat verringert, welches üblicherweise bei geringen Außentemperaturen und gleichzeitiger Abgasrückführung entsteht. Bei besonders niedrigen Außentemperaturen könnte es zu einem Gefrieren des Kondensats und mithin zu einem Zusetzen des Ladeluftkühlers 5 kommen. Dies wird durch die vorstehend erläuterte Vorgehensweise vollständig vermieden.
