DE102015015484B3

DE102015015484B3 - Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichung sowie entsprechende Antriebseinrichtung

Info

Publication number: DE102015015484B3
Application number: DE102015015484.2A
Authority: DE
Inventors: Uwe Rosenberger; Markus Sonner; Robert Kersten
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2015-11-28
Filing date: 2015-11-28
Publication date: 2017-03-23
Anticipated expiration: 2035-11-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1), die ein Antriebsaggregat (2) sowie einen Abgasturbolader (3) für das Antriebsaggregat (2) aufweist, wobei Abgas des Antriebsaggregats (2) einer Turbine (4) des Abgasturboladers (3) zugeführt wird und mittels eines mit der Turbine (4) gekoppelten Verdichters (5) verdichtetes Frischgas für das Antriebsaggregat (2) bereitgestellt wird, wobei eine elektrische Maschine (16) mit dem Verdichter (5) oder einem stromabwärts des Verdichters (5) angeordneten weiteren Verdichter (21) mechanisch wirkverbunden ist. Dabei ist vorgesehen, dass in wenigstens einer Betriebsart der Antriebseinrichtung (1) zum Erzielen eines bestimmten Betriebspunkts des Antriebsaggregats (2) der Verdichter (5) oder der weitere Verdichter (21) mittels der elektrischen Maschine (16) mit einer Initialleistung angetrieben wird, sodass zur Erhöhung der Leistung des Antriebsaggregats (2) verdichtete Luft als Sekundärluft mit einem bestimmten Sekundärluftmassenstrom stromaufwärts der Turbine (4) in eine Abgasleitung (11) des Antriebsaggregats (2) eingebracht wird, wobei die momentane Leistung der elektrischen Maschine (16) ausgehend von der Initialleistung verringert wird, wenn sich aufgrund des Einbringens der Sekundärluft eine Turbinenleistung der Turbine (4) erhöht. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung, die ein Antriebsaggregat sowie einen Abgasturbolader für das Antriebsaggregat aufweist, wobei Abgas des Antriebsaggregats einer Turbine des Abgasturboladers zugeführt wird und mittels eines mit der Turbine gekoppelten Verdichters verdichtetes Frischgas für das Antriebsaggregat bereitgestellt wird, wobei eine elektrische Maschine mit dem Verdichter oder einem stromabwärts des Verdichters angeordneten weiteren Verdichter mechanisch wirkverbunden ist, wobei in wenigstens einer Betriebsart der Antriebseinrichtung zum Erzielen eines bestimmten Betriebspunkts des Antriebsaggregats der Verdichter oder der weitere Verdichter mittels der elektrischen Maschine mit einer Initialleistung angetrieben wird, sodass zur Erhöhung der Leistung des Antriebsaggregats verdichtete Luft als Sekundärluft mit einem bestimmten Sekundärluftmassenstrom stromaufwärts der Turbine in eine Abgasleitung des Antriebsaggregats eingebracht wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung.
Die Antriebseinrichtung dient beispielsweise dem Antreiben eines Kraftfahrzeugs, insoweit also dem Bereitstellen eines auf das Antreiben des Kraftfahrzeugs gerichteten Drehmoments. Die Antriebseinrichtung verfügt über das Antriebsaggregat sowie den Abgasturbolader. Der Abgasturbolader ist dem Antriebsaggregat zugeordnet. Von dem Antriebsaggregat erzeugtes Abgas wird also dem Abgasturbolader beziehungsweise dessen Turbine zugeführt. Das Abgas durchströmt die Turbine, wobei kinetische Energie und/oder Enthalpie des Abgases in mechanische Energie umgewandelt wird. Diese dient dem Antreiben des Verdichters des Abgasturboladers, welcher mit der Turbine gekoppelt beziehungsweise mit ihr mechanisch wirkverbunden ist.
Mithilfe des Verdichters wird Frischgas, insbesondere Frischluft, verdichtet und anschließend dem Antriebsaggregat bereitgestellt. Das mittels des Verdichters verdichtete Frischgas kann selbstverständlich auch in Form eines Abgas-Frischluft-Gemischs vorliegen, insbesondere insofern eine externe Abgasrückführung vorgesehen ist. Das Antriebsaggregat ist beispielsweise als Brennkraftmaschine ausgebildet. Alternativ kann es auch als Brennstoffzelle vorliegen.
Beispielsweise ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift US 2008/0282699 A1 bekannt. Diese betrifft die Verwendung eines Bypasses zwischen einem Verdichter und einer Turbine, welche im Rahmen eines elektrischen Boostsystems vorgesehen sind. Weiterhin sind aus dem Stand der Technik die Druckschriften US 5,724,813 A , US 7,231,760 B2 sowie US 4,833,886 A bekannt.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung vorzustellen, welches gegenüber bekannten Verfahren Vorteile aufweist, insbesondere eine Effizienzsteigerung der Antriebseinrichtung ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einem Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass dem Antriebsaggregat ein Kraftstoffmassenstrom zugeführt wird, wer derart gewählt wird, dass stromabwärts eine Einbringstelle, an der die Sekundärluft in die Abgasleitung eingebracht wird, ein bestimmtes Kraftstoff-Luft-Massenverhältnis vorliegt, wobei die momentane Leistung der elektrischen Maschine ausgehend von der Initialleistung verringert wird, wenn sich aufgrund des Einbringens der Sekundärluft eine Turbinenleistung der Turbine erhöht, wobei die momentane Leistung der elektrischen Maschine ausgehend von der Initialleistung verringert wird, wenn sich aufgrund des Einbringens der Sekundärluft eine Turbinenleistung der Turbine erhöht. Grundsätzlich ist vorgesehen, dass in wenigstens einer Betriebsart der Antriebseinrichtung zum Erzielen eines bestimmten Betriebspunkts des Antriebsaggregats der Verdichter oder der weitere Verdichter mittels der elektrischen Maschine mit einer Initialleistung angetrieben wird, sodass zur Erhöhung der Leistung des Antriebsaggregats mittels des Verdichters verdichtete Luft als Sekundärluft mit einem bestimmten Sekundärluftmassenstrom stromaufwärts der Turbine in eine Abgasleitung des Antriebsaggregats eingebracht wird.
Die Abgasleitung verbindet die Brennkraftmaschine mit der Turbine des Abgasturboladers. Beispielsweise erstreckt sich die Abgasleitung unmittelbar von einem Gasauslassventil des Antriebsaggregats bis hin zu der Turbine, enthält also beispielsweise einen Abgaskrümmer des Antriebsaggregats. Insbesondere wird durch die Abgasleitung das gesamte von dem Antriebsaggregat erzeugte Abgas geführt. Die Turbine kann mit einem Wastegate versehen sein, über welches das über die Abgasleitung bereitgestellte Abgas um die Turbine herumgeführt werden kann. Vorzugsweise ist das Wastegate während der Durchführung des hier beschriebenen Verfahrens geschlossen, sodass also das gesamte Abgas des Antriebsaggregats zusammen mit der Sekundärluft der Turbine zugeführt wird.
Es ist vorgesehen, dass die elektrische Maschine mit dem Verdichter oder dem stromabwärts des Verdichters angeordneten weiteren Verdichter mechanisch wirkverbunden ist. Ist die elektrische Maschine dem Verdichter des Abgasturboladers zugeordnet, so liegt der Abgasturbolader als elektrisch unterstützter Abgasturbolader vor. Alternativ kann die elektrische Maschine jedoch auch dem weiteren Verdichter beziehungsweise zusätzlichen Verdichter zugeordnet beziehungsweise an diesen angeschlossen sein. In diesem Fall kann von einem elektrisch angetriebenen Verdichter gesprochen werden. Der weitere Verdichter liegt vorzugsweise stromabwärts des Verdichters vor, sodass mithilfe des weiteren Verdichters das mittels des Verdichters bereits vorverdichtete Frischgas weiter verdichtet beziehungsweise komprimiert werden kann, sodass insgesamt ein größeres Druckverhältnis erzielbar ist als allein mittels des Verdichters.
Wie bereits erläutert, wird mithilfe des Verdichters Frischgas beziehungsweise Frischluft verdichtet und dem Antriebsaggregat zugeführt beziehungsweise für das Antriebsaggregat bereitgestellt. Dabei liegt ein bestimmtes Verdichtungsverhältnis vor, welches insbesondere dem Verhältnis des Drucks unmittelbar stromabwärts des Verdichters zu dem Druck unmittelbar stromaufwärts des Verdichters entspricht, also dem Verhältnis des Drucks auf einer Druckseite des Verdichters zu dem Druck auf einer Saugseite des Verdichters. Der Verdichter fördert Luft mit einem Gesamtfrischgasmassenstrom von seiner Saugseite auf seine Druckseite. Der Gesamtfrischgasmassenstrom beschreibt insoweit den Massenstrom des Frischgases durch den Verdichter in diese Richtung.
In der wenigstens einen Betriebsart der Antriebseinrichtung ist es vorgesehen, die elektrische Maschine zum Antreiben des Verdichters oder des weiteren Verdichters zu verwenden, sodass das Druckverhältnis und/oder der Massenstrom über den Verdichter beziehungsweise den weiteren Verdichter erhöht wird. Das Antreiben der elektrischen Maschine erfolgt dabei zunächst mit der Initialleistung, welche grundsätzlich beliebig gewählt sein kann. Beispielsweise wird die Initialleistung in Abhängigkeit von der gewünschten Leistung des Antriebsaggregats gewählt.
Um die Leistung des Antriebsaggregats zu erhöhen, soll von dem mittels des Verdichters verdichteten Frischgas ein bestimmter Anteil, nämlich der Sekundärluftmassenstrom, abgezweigt und nachfolgend in Form von Sekundärluft stromaufwärts der Turbine des Abgasturboladers in die Abgasleitung eingebracht werden. Dies führt zu einem größeren Massenstrom durch die Turbine und entsprechend zu einer Leistungssteigerung der Turbine und folglich auch des Verdichters. Grundsätzlich kann die Sekundärluft dabei an einer beliebigen Stelle abgezweigt beziehungsweise entnommen werden, welche stromabwärts des Verdichters und/oder des weiteren Verdichters liegt. Beispielsweise erfolgt die Entnahme strömungstechnisch zwischen dem Verdichter und dem weiteren Verdichter oder stromabwärts des weiteren Verdichters.
Es ist vorgesehen, dass die momentane Leistung der elektrischen Maschine ausgehend von der Initialleistung verringert wird, wenn sich aufgrund des Einbringens der Sekundärluft die Turbinenleistung der Turbine erhöht. Die Verringerung der momentanen Leistung ist möglich, weil durch das Einbringen der Sekundärluft in die Abgasleitung die Leistung der Turbine erhöht wird, sodass insoweit ein höherer Anteil der zum Verdichten der Luft, insbesondere zum Betreiben des Verdichters, notwendigen Energie mithilfe der Turbine dem Abgas entnommen werden kann, insbesondere wenn zudem externe Energie, beispielsweise in Form von Kraftstoff, in das Abgas eingebracht und mit der Sekundärluft oxidiert beziehungsweise verbrannt wird. Das Verbrennen des Kraftstoffs ist eine exotherme Reaktion, die die in dem Abgas enthaltene Enthalpie vergrößert. Diese kann nachfolgend mittels der Abgasturbine entnommen werden. Die Verringerung der momentanen Leistung erfolgt ausgehend von der Initialleistung, welche zunächst zum Betreiben der elektrischen Maschine aufgewandt wurde.
Weiterhin ist vorgesehen, dass dem Antriebsaggregat ein Kraftstoffmassenstrom zugeführt wird, der derart gewählt wird, dass stromabwärts einer Einbringstelle, an der die Sekundärluft in die Abgasleitung eingebracht wird, ein bestimmtes Kraftstoff-Frischgas-Massenverhältnis vorliegt. Für den Betrieb des Antriebsaggregats ist ein bestimmter Kraftstoffmassenstrom notwendig. Üblicherweise wird der Kraftstoffmassenstrom derart gewählt, dass er zusammen mit dem dem Antriebsaggregat zugeführten Frischgasmassenstrom in einem stöchiometrischen Verhältnis steht, sodass also der gesamte Kraftstoffmassenstrom bereits in dem Antriebsaggregat ohne Luftüberschuss beziehungsweise ohne Restluft verbrannt wird.
Wird nun die Sekundärluft in die Abgasleitung eingebracht, so wird der Restluftanteil beziehungsweise der Sauerstoffanteil des Abgases an dieser Stelle erhöht, wenn dem Antriebsaggregat weiterhin der für eine stöchiometrische Verbrennung in dem Antriebsaggregat vorgesehene Kraftstoffmassenstrom zugeführt wird. Entsprechend kann es vorgesehen sein, dass die Regelung für den Kraftstoffmassenstrom nicht lediglich den dem Antriebsaggregat direkt zugeführten Frischgasmassenstrom berücksichtigt, sondern zusätzlich den Sekundärluftmassenstrom, mit welchem die Sekundärluft an der Einbringstelle in die Abgasleitung eingebracht wird. Beispielsweise wird eine Lambdaregelung für das Antriebsaggregat, welche den dem Antriebsaggregat zugeführten Kraftstoffmassenstrom regelt, auf Grundlage des Gesamtfrischgasmassenstroms durchgeführt, welcher von dem Verdichter gefördert wird.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verringern der momentanen Leistung der elektrischen Maschine derart erfolgt, dass der Betriebspunkt des Antriebsaggregats konstant bleibt. Der Betriebspunkt ist beispielsweise gekennzeichnet von einer Drehzahl und/oder einem Drehmoment des Antriebsaggregats, insbesondere falls dieses in Form der Brennkraftmaschine vorliegt. Ist das Antriebsaggregat als Brennstoffzelle ausgestaltet, so kann der Betriebspunkt beispielsweise durch die bereitgestellte elektrische Leistung gekennzeichnet sein. Mithilfe des beschriebenen Verfahrens kann nun der Betriebspunkt des Antriebsaggregats konstant gehalten werden, jedoch die Effizienz beziehungsweise der Wirkungsgrad der Antriebseinrichtung verbessert werden. Dies insbesondere durch die zusätzlich für den Betrieb des Verdichters zur Verfügung stehende Energie aufgrund der Sekundärluft.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass der Kraftstoffmassenstrom aus einem bestimmten Verbrennungsluftverhältnis und dem Gesamtfrischgasmassenstrom ermittelt wird. Dies ist beispielsweise im Rahmen der Lambdaregelung vorgesehen, worauf vorstehend bereits hingewiesen wurde.
Beispielsweise ist es im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Kraftstoffmassenstrom erhöht wird, bis in einem Brennraum des Antriebsaggregats ein Verbrennungsluftverhältnis von mindestens 0,75 und/oder höchstens 0,95, höchstens 0,9, höchstens 0,85, höchstens 0,8 oder höchstens 0,75 vorliegt. Entsprechend ist es vorgesehen, dass in dem Brennraum ein fettes Gemisch aus Frischgas und Kraftstoff erzeugt und verbrannt wird, sodass unverbrannter Kraftstoff aus dem Brennraum in Richtung der Turbine des Abgasturboladers abgeführt wird. Das Verbrennungsluftverhältnis welches in dem Brennraum des Antriebsaggregats vorliegen soll, wird dabei derart gewählt, dass zwar ein fettes, jedoch weiterhin zündfähiges Gemisch, insbesondere gerade noch zündfähiges Gemisch, in dem Brennraum vorliegt.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Antriebsaggregat derart betrieben wird, dass sich strömungstechnisch zwischen der Einbringstelle und der Turbine eine Abgastemperatur einstellt, die größer ist als eine Zündtemperatur eines dort vorliegenden Sekundärluft-Kraftstoff-Gemischs. Das Einstellen der Abgastemperatur kann beispielsweise durch entsprechende Wahl eines Zündzeitpunkts und/oder durch entsprechende Ansteuerung von Gaswechselventilen und/oder durch Einstellen eines bestimmten Verdichtungsverhältnisses erreicht werden. In letzterem Fall liegt das Antriebsaggregat beispielsweise als Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis vor.
Aufgrund des Betriebs des Antriebsaggregats mit einem fetten Gemisch und des Zuführens der Sekundärluft in die Abgasleitung liegt stromabwärts der Einbringstelle ein Sekundärluft-Kraftstoff-Gemisch vor. Vorzugsweise wird der Kraftstoffmassenstrom für das Antriebsaggregat beziehungsweise dessen Brennraum derart eingestellt, dass das Sekundärluft-Kraftstoff-Gemisch zündfähig ist. Entsprechend wird bei dem Einstellen der Abgastemperatur auf eine Temperatur, die größer ist als die Zündtemperatur, das Gemisch entzündet, sodass die Abgastemperatur weiter erhöht wird. Auf diese Art und Weise kann die mithilfe der Turbine dem Abgas entnehmbare beziehungsweise entnommene Enthalpiemenge erhöht werden, sodass die zum Antreiben des Verdichters des Abgasturboladers zur Verfügung stehende mechanische Energie ansteigt.
Dies bedeutet, dass die zum Betreiben der elektrischen Maschine aufgewandte momentane Leistung ausgehend von der Initialleistung noch weiter reduziert werden kann, als dies bei einem alleinigen Einbringen von Sekundärluft in die Abgasleitung, also ohne das Anfetten des in dem Brennraum des Antriebsaggregats vorliegenden Kraftstoff-Frischgas-Gemischs, erzielt werden könnte. Diese weitere Verringerung der momentanen Leistung ist insbesondere möglich, weil nach dem Aufbringen der Initialleistung eine selbsterhaltende exotherme Reaktion vorliegt, insbesondere durch die Verbrennung des Sekundärluft-Kraftstoff-Gemischs in der Abgasleitung. Dort wird die in dem Kraftstoff enthaltene Energie freigesetzt, was zu einer Erhöhung der Abgastemperatur führt, welche wiederum in Form der Enthalpie mittels der Turbine dem Abgas entnehmbar ist. Die Turbinenleistung erhöht sich insoweit nicht nur durch die Vergrößerung des die Turbine durchströmenden Massenstroms, bestehend aus dem von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgasmassenstrom und dem Sekundärluftmassenstrom, sondern zum anderen durch das Bereitstellen und Zünden des Sekundärluft-Kraftstoff-Gemischs.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zum Verhindern von Verdichterpumpen der Sekundärluftmassenstrom derart gewählt wird, dass der von dem Verdichter geförderte Gesamtfrischgasmassenstrom größer ist als ein Pumpgrenzenmassenstrom des Verdichters. Beispielsweise aufgrund einer Erhöhung des Abgasgegendrucks des von der Brennkraftmaschine erzeugten Abgases kann es zu einem Ansteigen des Drucks des Frischgases stromaufwärts des Antriebsaggregats kommen. Dies ist insbesondere der Fall, falls der Verdichter beziehungsweise der weitere Verdichter mittels der elektrischen Maschine angetrieben wird.
Entsprechend steigt das Verdichtungsverhältnis des Verdichters beziehungsweise das von diesem zu überwindende Druckverhältnis an. Hierzu kann es – insbesondere bei zu kleinem Gesamtfrischgasmassenstrom – zu Verdichterpumpen kommen, was bedeutet, dass der Verdichter das ihm bei einem ersten Druck zugeführte Frischgas nicht auf den stromabwärts des Verdichters vorliegenden zweiten Druck verdichten kann. Vielmehr kommt es bei Auftreten des Verdichterpumpens zu einem Zurückströmen des bereits verdichteten Frischgases durch den Verdichter, also zu einer umgekehrten Strömungsrichtung in dem beziehungsweise durch den Verdichter. Dabei strömt Frischgas von dem Antriebsaggregat weg, also aus dem Verdichter oder von der Druckseite des Verdichters auf die Saugseite des Verdichters durch diesen hindurch. Dies führt zu einem starken Abfall des Wirkungsgrads des Verdichters und nachfolgend zu einem Leistungsabfall des Antriebsaggregats und mithin der Antriebseinrichtung.
Um das Verdichterpumpen zu vermeiden, kann es vorgesehen sein, dem Verdichter eine Bypassleitung zuzuordnen, durch welche gezielt Frischgas von der Druckseite des Verdichters auf seine Saugseite zurückgeführt werden kann, also an dem Verdichter vorbei. In der Bypassleitung ist üblicherweise ein Querschnittsverstellelement vorgesehen, welches derart eingestellt wird, dass der Verdichter jenseits seiner Pumpgrenze betrieben wird, also derart, dass kein Verdichterpumpen auftritt. Auch dies bedeutet jedoch einen Wirkungsgradverlust des Verdichters, weil bereits unter Aufwendung von Arbeit verdichtetes Frischgas wieder in Richtung der Saugseite entspannt wird und entsprechend nachfolgend erneut mithilfe des Verdichters verdichtet werden muss.
Bevorzugt ist daher der Verdichter bypassleitungsfrei ausgebildet, verfügt also über keine Möglichkeit, Frischgas von der Druckseite auf die Saugseite zu entspannen. Vielmehr ist es vorgesehen, von dem mittels des Verdichters verdichteten Frischgas einen bestimmten Anteil, nämlich den Sekundärluftmassenstrom, abzuzweigen und in Form der Sekundärluft in die Abgasleitung einzubringen. Entsprechend geht das verdichtete Frischgas beziehungsweise die zum Verdichten aufgewandte Arbeit nicht verloren. Vielmehr dient es unmittelbar der Leistungssteigerung des Abgasturboladers, weil es über dessen Turbine geführt wird.
Der Sekundärluftmassenstrom wird dabei vorzugsweise derart gewählt, dass der von dem Verdichter geförderte Gesamtfrischgasmassenstrom größer ist als der Pumpgrenzmassenstrom des Verdichters. Der Gesamtfrischgasmassenstrom setzt sich aus dem Sekundärluftmassenstrom und dem von dem Antriebsaggregat benötigten Frischgasmassenstrom zusammen. Das von dem Verdichter verdichtete Frischgas wird insoweit vollständig auf das Antriebsaggregat und die Abgasleitung aufgeteilt. Es ist kein Zurückführen von Frischgas auf die Saugseite des Verdichters vorgesehen.
Der Pumpgrenzenmassenstrom des Verdichters ist üblicherweise abhängig von dem Druckverhältnis über den Verdichter. Entsprechend wird der Pumpgrenzenmassenstrom anhand des Druckverhältnisses ermittelt, beispielsweise mittels einer mathematischen Beziehung, einem Kennfeld und/oder einer Tabelle. Diese sind beispielsweise in einem Steuergerät der Antriebseinrichtung hinterlegt. Mithilfe der beschriebenen Vorgehensweise kann für jeden Betriebspunkt des Antriebsaggregats beziehungsweise der Antriebseinrichtung das Verdichterpumpen zuverlässig verhindert werden, sodass sich der Wirkungsgrad des Verdichters im Mittel im Vergleich zu bekannten Betriebsverfahren vergrößert.
Wenn in der wenigstens einen Betriebsart der Antriebseinrichtung die elektrische Maschine zum Antreiben des Verdichters oder des weiteren Verdichters verwendet wird, um das Druckverhältnis und/oder den Massenstrom über den Verdichter beziehungsweise den weiteren Verdichter zu erhöhen, kann das Verdichterpumpen auftreten. Insbesondere in einem transienten Betriebsbereich des Antriebsaggregats, in welchem dieses den von dem Verdichter beziehungsweise dem weiteren Verdichter bereitgestellten, nunmehr größeren Frischgasmassenstrom (noch) nicht aufnehmen kann, steigt zwar das Druckverhältnis über den angetriebenen Verdichter an, der Massenstrom jedoch nicht oder nicht ausreichend, um das Verdichterpumpen zu vermeiden. Insbesondere in diesem Fall ist es sinnvoll, dem verdichteten Frischgas die Sekundärluft zu entnehmen und der Abgasleitung zuzuführen.
Bevorzugt wird das verdichtete Frischgas stromabwärts des mittels der elektrischen Maschine angetriebenen Verdichters, also stromabwärts entweder des Verdichters oder des weiteren Verdichters, entnommen, sodass der Gesamtfrischgasmassenstrom des angetriebenen Verdichters vergrößert wird. Wie bereits erläutert, erfolgt dabei das Antreiben der elektrischen Maschine zunächst mit der Initialleistung, welche grundsätzlich beliebig gewählt sein kann. Bevorzugt wird die Initialleistung jedoch in Abhängigkeit der Differenz zwischen dem Gesamtfrischgasmassenstrom durch den angetriebenen Verdichter und dem Pumpgrenzenmassenstrom gewählt, insbesondere wenn der momentane Gesamtfrischgasmassenstrom kleiner ist als der Pumpgrenzenmassenstrom. Je größer die Differenz ist, umso größer soll vorzugsweise die Initialleistung sein. Beispielsweise wird die Initialleistung derart gewählt, dass der mittels des nunmehr angetriebenen Verdichters geförderte Gesamtfrischgasmassenstrom zumindest dem Pumpgrenzmassenstrom entspricht oder größer ist als dieser.
Wie bereits erläutert, kann die Sekundärluft grundsätzlich an beliebiger Stelle stromabwärts des Verdichters und/oder des weiteren Verdichters entnommen werden. Insbesondere wird die Sekundärluft an einer Stelle entnommen, welche stromabwärts desjenigen Verdichters liegt, für welchen das Verdichterpumpen verhindert werden soll. Soll also beispielsweise lediglich für den Verdichter das Verdichterpumpen verhindert werden, so ist die Sekundärluft stromabwärts des Verdichters zu entnehmen. Ist der weitere Verdichter vorgesehen, so kann diese Stelle strömungstechnisch zwischen dem Verdichter und dem weiteren Verdichter liegen. Soll dagegen das Verdichterpumpen des weiteren Verdichters vermieden werden, so muss die Sekundärluft stromabwärts des weiteren Verdichters entnommen werden.
Schließlich kann in einer weiteren Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass der Abgasturbolader über ein Wastegate verfügt, das während des Antreibens des Verdichters geschlossen gehalten wird. Wie bereits vorstehend erläutert, kann der Abgasturbolader beziehungsweise dessen Turbine das Wastegate aufweisen, mittels welchem Abgas, das Sekundärluft enthalten kann, um die Turbine herumführbar ist. Hierbei geht jedoch die in dem Abgas enthaltene Energie, bestehend aus Strömungsenergie und thermischer Energie, verloren, weil sie nicht mittels der Turbine in kinetische Energie umgewandelt wird, die nachfolgend zum Antreiben des Verdichters verwendet werden kann. Entsprechend ist es besonders vorteilhaft, wenn das Wastegate geschlossen bleibt, also der gesamte Abgasmassenstrom zuzüglich des Sekundärluftmassenstroms der Turbine zugeführt wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Antriebseinrichtung, insbesondere zur Durchführung des vorstehend erläuterten Verfahrens, wobei die Antriebseinrichtung ein Antriebsaggregat sowie einen Abgasturbolader für das Antriebsaggregat aufweist, wobei Abgas des Antriebsaggregats einer Turbine des Abgasturboladers zugeführt wird und mittels eines mit der Turbine gekoppelten Verdichters verdichtetes Frischgas für das Antriebsaggregat bereitgestellt wird, wobei eine elektrische Maschine mit dem Verdichter oder einem stromabwärts des Verdichters angeordneten weiteren Verdichter mechanisch wirkverbunden ist, wobei die Antriebseinrichtung dazu ausgebildet ist, in wenigstens einer Betriebsart der Antriebseinrichtung zum Erzielen eines bestimmten Betriebspunkts des Antriebsaggregats den Verdichter oder den weiteren Verdichter mittels der elektrischen Maschine mit einer Initialleistung anzutreiben, sodass zur Erhöhung der Leistung des Antriebsaggregats mittels des Verdichters verdichtete Luft als Sekundärluft mit einem bestimmten Sekundärluftmassenstrom stromaufwärts der Turbine in eine Abgasleitung des Antriebsaggregats eingebracht wird.
Dabei ist vorgesehen, dass dem Antriebsaggregat ein Kraftstoffmassenstrom zugeführt wird, der derart gewählt wird, dass stromabwärts eine Einbringstelle, an der die Sekundärluft in die Abgasleitung eingebracht wird, ein bestimmtes Kraftstoff-Luft-Massenverhältnis vorliegt, wobei die momentane Leistung der elektrischen Maschine ausgehend von der Initialleistung verringert wird, wenn sich aufgrund des Einbringens der Sekundärluft eine Turbinenleistung der Turbine erhöht.
Auf die Vorteile einer derartigen Ausgestaltung der Antriebseinrichtung beziehungsweise einer derartigen Vorgehensweise wurde bereits hingewiesen. Sowohl die Antriebseinrichtung als auch das Verfahren können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass zum Einstellen des Sekundärluftmassenstroms ein Querschnittsverstellelement vorgesehen ist, und/oder dass in einer strömungstechnisch nach dem Verdichter abzweigenden und in die Abgasleitung einmündenden Sekundärluftleitung ein Rückschlagventil vorliegt. Über die Sekundärluftleitung ist die Druckseite des Verdichters mit der Abgasleitung strömungsverbindbar. Das Querschnittsverstellelement, das Rückschlagventil oder beide können in der. Abgasleitung angeordnet beziehungsweise dieser zugeordnet sein. Das Querschnittsverstellelement dient dem Einstellen des Sekundärluftmassenstroms, welcher durch die Sekundärluftleitung in die Abgasleitung einströmen soll. Das Rückschlagventil verhindert vorzugsweise das Rückströmen von Abgas in Richtung der Druckseite des Verdichters. Ein solches Rückströmen könnte anderenfalls beispielsweise aufgrund von Druckspitzen in der Abgasleitung bei einem Ausschieben von Abgas aus dem Antriebsaggregat auftreten, wenn der Abgasgegendruck an der Einbringstelle größer ist als der Druck der Sekundärluft.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung in einer ersten Ausführungsform,
2 eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtung in einer zweiten Ausführungsform,
3 eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtung in einer dritten Ausführungsform,
4 eine schematische Darstellung der Antriebseinrichtung in einer vierten Ausführungsform, sowie
5 ein Diagramm, in welchem ein Kennfeld eines Verdichters eines Abgasturboladers aufgetragen ist.
Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Antriebseinrichtung 1 in einer ersten Ausführungsform. Die Antriebseinrichtung 1 weist ein Antriebsaggregat 2 auf, welches in der hier dargestellten Ausführungsform als Brennkraftmaschine ausgebildet ist. Dem Antriebsaggregat 2 ist ein Abgasturbolader 3 mit einer Turbine 4 und einem Verdichter 5 zugeordnet. Mithilfe des Verdichters 5 kann Frischgas, insbesondere Frischluft, in Richtung des Pfeils 6 auf einer Saugseite 7 des Verdichters 5 angesaugt und auf einer Druckseite 8 des Verdichters 5 auf einem höheren Druckniveau bereitgestellt werden. Das Verhältnis zwischen dem Druck auf der Druckseite 8 zu dem Druck auf der Saugseite 7 wird als Druckverhältnis über dem Verdichter 5 bezeichnet. Der von dem Verdichter 5 geförderte Massenstrom wird als Gesamtfrischgasmassenstrom bezeichnet.
Zumindest ein Teil des von dem Verdichter 5 verdichteten Frischgases wird dem Antriebsaggregat 2 zugeführt, beispielsweise über eine Drosselklappe 9. Zudem kann strömungstechnisch zwischen dem Verdichter 5 und dem Antriebsaggregat 2 ein Ladeluftkühler 10 vorliegen, mittels welchem das verdichtete Frischgas gekühlt werden kann. Das dem Antriebsaggregat 2 zugeführte Frischgas wird zusammen mit dem Antriebsaggregat 2 ebenfalls zugeführtem Kraftstoff verbrannt und das dabei entstehende Abgas einer Abgasleitung 11 zugeführt. Die Abgasleitung 11 kann beispielsweise einen Abgaskrümmer 12 umfassen, in welchem Abgas verschiedener Brennräume 13 zusammengeführt und gemeinsam abgeführt wird.
Auf ihrer dem Antriebsaggregat 2 abgewandten Seite ist die Abgasleitung 11 an die Turbine 4 angeschlossen. Über diese kann das Abgas in Richtung des Pfeils 14 abgeführt werden, beispielsweise in Richtung einer Außenumgebung der Antriebseinrichtung 1. Strömungstechnisch nach dem Verdichter 4 kann wenigstens eine Abgasreinigungseinrichtung vorgesehen sein. Die Turbine 4 weist ein Wastegate 15 auf, mittels welchem ein einstellbarer Massenstrom um die Turbine 4 herum geführt werden kann. Die Turbine 4 kann jedoch auch wastegatefrei ausgestaltet sein.
Dem Abgasturbolader 3 beziehungsweise dem Verdichter 5 ist eine elektrische Maschine 16 zugeordnet, mittels welcher der Verdichter 5 antreibbar beziehungsweise unterstützbar ist. Mithilfe der Turbine 4 kann dem ihr zugeführten Abgas Strömungsenergie und/oder Enthalpie entnommen und in kinetische Energie umgewandelt werden. Dies kann wiederum nachfolgend zum Antreiben des Verdichters 5 herangezogen werden. Mithilfe der elektrischen Maschine 16 kann die zum Antreiben des Verdichters 5 verwendete Energiemenge über die von der Turbine 4 bereitgestellte Energiemenge hinaus erhöht werden. Die elektrische Maschine 16 wird hierzu mit elektrischer Energie betrieben, welche beispielsweise mithilfe eines Generators 17 erzeugt und/oder einem Energiespeicher der Antriebseinrichtung 1 entnommen wurde. Der Generator 17 kann beispielsweise von dem Antriebsaggregat 2 angetrieben werden, wozu er zumindest zeitweise mechanisch mit diesem gekoppelt ist.
Es ist nun vorgesehen, dass mittels des Verdichters 5 verdichtetes Frischgas über eine Sekundärluftleitung 18 der Abgasleitung 11, insbesondere dem Abgaskrümmer 12, mit einem bestimmten Sekundärluftmassenstrom zugeführt werden kann. Der Sekundärluftleitung 18 ist vorzugsweise ein Querschnittsverstellelement 19 zugeordnet, mittels welchem der Sekundärluftmassenstrom einstellbar ist. Der Sekundärluftmassenstrom kann selbstverständlich auch gleich Null sein. Die Sekundärluft wird über die Sekundärluftleitung 18 strömungstechnisch zwischen dem Verdichter 5 und dem Ladeluftkühler 10 entnommen. Weiterhin kann der Sekundärluftleitung 18 ein Rückschlagventil 20 zugeordnet sein, mittels welchem ein Rückströmen von Abgas aus der Abgasleitung 11 in Richtung des Verdichters 5 verhindert wird. Das Rückschlagventil 20 ermöglicht insoweit lediglich ein Strömen der Sekundärluft in Richtung der Abgasleitung 11, nicht jedoch ein Rückströmen in die entgegengesetzte Richtung.
Die 2 zeigt die Antriebseinrichtung 1 in einer zweiten Ausführungsform. Grundsätzlich wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Diese liegen darin, dass die elektrische Maschine 16 nicht dem Verdichter 5, sondern vielmehr einem weiteren Verdichter 21 zugeordnet ist und dessen Antreiben dient. Der weitere Verdichter 21 ist stromabwärts des Verdichters 5 angeordnet, sodass mithilfe des weiteren Verdichters 21 das bereits mithilfe des Verdichters 5 verdichtete Frischgas weiter verdichtet werden kann.
Dem weiteren Verdichter 21 kann eine Bypassleitung 22 zugeordnet sein, sodass die Antriebseinrichtung 1 auch betrieben werden kann, ohne den weiteren Verdichter 21 mithilfe der elektrischen Maschine 16 anzutreiben. In diesem Fall wird der weitere Verdichter 21 stillgelegt und das mittels des Verdichters 5 verdichtete Frischgas über die Bypassleitung 22 unter Umgehung des weiteren Verdichters 21 dem Antriebsaggregat 2 zugeführt. Der Ladeluftkühler 10 ist vorzugsweise stromabwärts des weiteren Verdichters 21 beziehungsweise der Bypassleitung 22 angeordnet. Die Sekundärluftleitung 18 ist derart angeordnet, dass die Sekundärluft stromabwärts des Verdichters 5 und des weiteren Verdichters 21 entnommen werden kann, also strömungstechnisch zwischen dem weiteren Verdichter 21 und dem Antriebsaggregat 2, insbesondere zwischen dem weiteren Verdichter 21 und dem Ladeluftkühler 10.
Die 3 zeigt eine dritte Ausführungsform der Antriebseinrichtung 1. Grundsätzlich wird auf die vorstehenden Ausführungen, insbesondere zu der zweiten Ausführungsform, verwiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Diese liegen darin, dass die Sekundärluft über die Sekundärluftleitung 18 nun strömungstechnisch zwischen dem Verdichter 5 und dem weiteren Verdichter 21 entnommen wird.
Die 4 zeigt eine vierte Ausführungsform der Antriebseinrichtung 1. Erneut wird auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen und lediglich auf die Unterschiede hingewiesen. Die vierte Ausführungsform ähnelt der ersten Ausführungsform weitgehend. Es ist allerdings vorgesehen, dass die elektrische Maschine 16 nicht dem Abgasturbolader 3, sondern erneut dem weiteren Verdichter 21 zugeordnet ist. Dieser weitere Verdichter 21 ist weiterhin stromabwärts des Verdichters 5 vorgesehen, allerdings nicht in einer Strömungsverbindung zwischen dem Verdichter 5 und dem Antriebsaggregat 2, sondern in der Sekundärluftleitung 18.
Vorzugsweise liegt der weitere Verdichter 21 dabei stromabwärts des Querschnittsverstellelements 19 und/oder stromaufwärts des Rückschlagventils 20 vor. Mithilfe des weiteren Verdichters 21 kann insoweit in dieser Ausführungsform Frischgas nicht in Richtung des Antriebsaggregats 2, sondern lediglich in Richtung der Abgasleitung 11 gefördert werden.
Die 5 zeigt ein Diagramm, in welchem das Druckverhältnis p₂/p₁ beispielsweise über den Verdichter 5 über den von dem Verdichter 5 geförderten Gesamtfrischgasmassenstrom dm/dt aufgetragen ist. Das Diagramm zeigt dabei ein Verdichterkennfeld 23 des Verdichters 5. Deutlich ist eine Pumpgrenze 24 erkennbar, welche einen Bereich 25, in welchem Verdichterpumpen auftritt, von einem Bereich 26, in welchem ein stabiler Betrieb des Verdichters 5 möglich ist, abtrennt. Auf der der Pumpgrenze 24 gegenüberliegenden Seite wird das Verdichterkennfeld 23 von einer Stopfgrenze 27 begrenzt.
Für einen Betriebspunkt 28 des Verdichters 5 ist insoweit kein stabiler Betrieb möglich, weil er in dem Bereich 25 liegt, sodass dort Verdichterpumpen auftritt. Um das Verdichterpumpen zu verhindern, soll Sekundärluft durch die Sekundärluftleitung 18 mit dem bestimmten Sekundärluftmassenstrom in die Abgasleitung 11 eingebracht werden. Der Sekundärluftmassenstrom ist dabei derart gewählt, dass der von dem Verdichter 5 geförderte Gesamtfrischgasmassenstrom größer ist als ein Pumpgrenzenmassenstrom des Verdichters. Im Falle des Betriebspunkts 28 wird der Gesamtfrischgasmassenstrom durch die entsprechende Wahl des Sekundärluftmassenstroms derart vergrößert, dass sich der Betriebspunkt 29 ergibt, der in dem Bereich 26 liegt, für welchen sich stabiles Verhalten des Verdichters 5 ergibt. Das Druckverhältnis soll für die Betriebspunkte 28 und 29 identisch sein, lediglich der Gesamtfrischgasmassenstrom wird vergrößert, sodass sich die Verschiebung des Betriebspunkts 28 auf den Betriebspunkt 29 ergibt.
Durch das Einbringen der Sekundärluft in die Abgasleitung 11 steigt der die Turbine 4 durchströmende Massenstrom, sodass sich eine Erhöhung der Turbinenleistung und mithin eine Erhöhung der Verdichterleistung 5 ergibt. Der Betrieb der Antriebseinrichtung 1 soll jedoch trotz der Erhöhung des Gesamtfrischgasmassenstroms derart erfolgen, dass der Betriebspunkt des Antriebsaggregats 2 konstant bleibt, unabhängig davon an welchem der Betriebspunkte 28 und 29 der Verdichter 5 betrieben wird. Dies kann beispielsweise durch ein Abbremsen des Verdichters 5 mithilfe der elektrischen Maschine 16 erfolgen, mittels welcher die zusätzlich von der Turbine 4 erzeugte Energie dem Abgasturbolader 3 entnommen wird.
Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass zunächst der Verdichter 5 in dem Betriebspunkt 30 betrieben wird, welcher zwar in dem Bereich 26 liegt, jedoch lediglich eine geringe Leistung des Antriebsaggregats 2 ermöglicht. Um die Leistung des Antriebsaggregats 2 zu erhöhen wird nun zunächst der Verdichter 5 mithilfe der elektrischen Maschine 16 angetrieben, wobei die elektrische Maschine 16 mit einer Initialleistung betrieben wird. Durch das Antreiben des Verdichters 5 mit der elektrischen Maschine 16 ergibt sich unmittelbar ein höheres Druckverhältnis. Der von dem Antriebsaggregat 2 aufgenommene Frischgasmassenstrom erhöht sich jedoch zunächst nicht oder zumindest nicht ausreichend schnell beziehungsweise nicht um ein ausreichendes Maß. Entsprechend verschiebt sich der Betriebspunkt 30 zu dem Betriebspunkt 28. Die beiden Betriebspunkte 28 und 30 unterscheiden sich hinsichtlich des Gesamtfrischgasmassenstroms durch den Verdichter 5 und ihres Druckverhältnisses. Der Betriebspunkt 30 liegt dabei in dem Bereich 26.
Wie bereits vorstehend erläutert, liegt der Betriebspunkt 26 jedoch in dem Bereich 25. Um das infolgedessen auftretende Verdichterpumpen zu vermeiden, wird wie vorstehend erläutert vorgegangen. Zusätzlich wird bevorzugt ein dem Antriebsaggregat 2 zugeführter Kraftstoffmassenstrom vergrößert, insbesondere derart gewählt, dass stromabwärts einer Einbringstelle, an welcher die Sekundärluft der Abgasleitung 11 zugeführt wird, ein bestimmtes Kraftstoff-Luft-Massenverhältnis vorliegt, welches trotz der Sekundärluft einem stöchiometrischen Verhältnis, also Lambda = 1, entspricht. Hierzu wird beispielsweise der Kraftstoffmassenstrom erhöht, der dem Antriebsaggregat 2 beziehungsweise dessen Brennräumen 13 zugeführt wird. Die Erhöhung kann dabei in Abhängigkeit von dem Sekundärluftmassenstrom bis hinunter zu einem Verbrennungsluftverhältnis von etwa 0,75 erfolgen, weil das in den Brennräumen 13 vorliegende Kraftstoff-Frischgas-Gemisch zündfähig sein muss.
Aufgrund des Betriebs des Antriebsaggregats 2 mit einem fetten Gemisch gelangt unverbrannter Kraftstoff aus dem Antriebsaggregat 2 in die Abgasleitung 1 und kann dort stromabwärts der Einbringstelle zusammen mit der Sekundärluft exotherm oxidiert beziehungsweise verbrannt werden. Hierdurch erhöht sich die Abgastemperatur, sodass mittels der Turbine 4 dem Abgas eine höhere Enthalpiemenge entnommen werden kann, sodass die Turbinenleistung 4 und entsprechend die Verdichterleistung 5 ansteigt. Entsprechend kann infolge die momentane Leistung der elektrischen Maschine 16 ausgehend von der Initialleistung verringert werden, insbesondere bei gleichbleibendem Betriebspunkt 30 des Verdichters 5 und/oder bei gleichbleibendem Betriebspunkt des Antriebsaggregats 2.
Das vorstehend beschriebene Verfahren ermöglicht insoweit nicht lediglich das Vermeiden des Verdichterpumpens, sondern zugleich eine deutliche Erhöhung der Leistung und/oder der Effizienz des Antriebsaggregats.

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Antriebseinrichtung (1), die ein Antriebsaggregat (2) sowie einen Abgasturbolader (3) für das Antriebsaggregat (2) aufweist, wobei Abgas des Antriebsaggregats (2) einer Turbine (4) des Abgasturboladers (3) zugeführt wird und mittels eines mit der Turbine (4) gekoppelten Verdichters (5) verdichtetes Frischgas für das Antriebsaggregat (2) bereitgestellt wird, wobei eine elektrische Maschine (16) mit dem Verdichter (5) oder einem stromabwärts des Verdichters (5) angeordneten weiteren Verdichter (21) mechanisch wirkverbunden ist, wobei in wenigstens einer Betriebsart der Antriebseinrichtung (1) zum Erzielen eines bestimmten Betriebspunkts des Antriebsaggregats (2) der Verdichter (5) oder der weitere Verdichter (21) mittels der elektrischen Maschine (16) mit einer Initialleistung angetrieben wird, sodass zur Erhöhung der Leistung des Antriebsaggregats (2) verdichtete Luft als Sekundärluft mit einem bestimmten Sekundärluftmassenstrom stromaufwärts der Turbine (4) in eine Abgasleitung (11) des Antriebsaggregats (2) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Antriebsaggregat (2) ein Kraftstoffmassenstrom zugeführt wird, der derart gewählt wird, dass stromabwärts einer Einbringstelle, an der die Sekundärluft in die Abgasleitung (11) eingebracht wird, ein bestimmtes Kraftstoff-Luft-Massenverhältnis vorliegt, wobei die momentane Leistung der elektrischen Maschine (16) ausgehend von der Initialleistung verringert wird, wenn sich aufgrund des Einbringens der Sekundärluft eine Turbinenleistung der Turbine (4) erhöht.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verringern der momentanen Leistung der elektrischen Maschine (16) derart erfolgt, dass der Betriebspunkt des Antriebsaggregats (2) konstant bleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffmassenstrom aus einem bestimmten Verbrennungsluftverhältnis und dem Gesamtfrischgasmassenstrom ermittelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kraftstoffmassenstrom erhöht wird, bis in einem Brennraum (13) des Antriebsaggregats (2) ein Verbrennungsluftverhältnis von mindestens 0,75 und/oder höchstens 0,95, höchstens 0,9, höchstens 0,85, höchstens 0,8 oder höchstens 0,75 vorliegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsaggregat (2) derart betrieben wird, dass sich strömungstechnisch zwischen der Einbringstelle und der Turbine (4) eine Abgastemperatur einstellt, die größer ist als eine Zündtemperatur eines dort vorliegenden Sekundärluft-Kraftstoff-Gemischs.
Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Verhindern von Verdichterpumpen der Sekundärluftmassenstrom derart gewählt wird, dass der von dem Verdichter (5) geförderte Gesamtfrischgasmassenstrom größer ist als ein Pumpgrenzenmassenstrom des Verdichters (5).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasturbolader (3) über ein Wastegate (15) verfügt, das während des Antreibens des Verdichters (5) geschlossen gehalten wird.
Antriebseinrichtung (1), die ein Antriebsaggregat (2) sowie einen Abgasturbolader (3) für das Antriebsaggregat (2) aufweist, wobei Abgas des Antriebsaggregats (2) einer Turbine (4) des Abgasturboladers (3) zugeführt wird und mittels eines mit der Turbine (4) gekoppelten Verdichters (5) verdichtetes Frischgas für das Antriebsaggregat (2) bereitgestellt wird, wobei eine elektrische Maschine (16) mit dem Verdichter (5) oder einem stromabwärts des Verdichters (5) angeordneten weiteren Verdichter (21) mechanisch wirkverbunden ist, wobei die Antriebseinrichtung (1) dazu ausgebildet ist, in wenigstens einer Betriebsart der Antriebseinrichtung (1) zum Erzielen eines bestimmten Betriebspunkts des Antriebsaggregats (2) den Verdichter (5) oder den weiteren Verdichter (21) mittels der elektrischen Maschine (16) mit einer Initialleistung anzutreiben, sodass zur Erhöhung der Leistung des Antriebsaggregats (2) mittels des Verdichters (5) verdichtete Luft als Sekundärluft mit einem bestimmten Sekundärluftmassenstrom stromaufwärts der Turbine (4) in eine Abgasleitung (11) des Antriebsaggregats (2) eingebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass dem Antriebsaggregat (2) ein Kraftstoffmassenstrom zugeführt wird, der derart gewählt wird, dass stromabwärts einer Einbringstelle, an der die Sekundärluft in die Abgasleitung (11) eingebracht wird, ein bestimmtes Kraftstoff-Luft-Massenverhältnis vorliegt, wobei die momentane Leistung der elektrischen Maschine (16) ausgehend von der Initialleistung verringert wird, wenn sich aufgrund des Einbringens der Sekundärluft eine Turbinenleistung der Turbine (4) erhöht.
Antriebseinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einstellen des Sekundärluftmassenstroms ein Querschnittsverstellelement (19) vorgesehen ist, und/oder dass in einer strömungstechnisch nach dem Verdichter (5) abzweigenden und in die Abgasleitung (11) einmündenden Sekundärluftleitung (18) ein Rückschlagventils (20) vorliegt.