DE102015103353A1 - Aufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Abgasturbolader (1, 2), mindestens einem im Abstrom des Abgasturboladers (1, 2) angeordneten Ladeluftkühler (LLK), sowie einem elektrisch antreibbaren Zusatzverdichter (E-Booster 6, 7), wobei der E-Booster (6, 7) nach dem Ladeluftkühler (LLK) in einem By-Pass (5) zur mit einem in Richtung Rückstrom wirkenden Rückschlagventil (9) verschließbaren Hauptstromleitung (3) zur Drosselklappe (4) der Brennkraftmaschine angeordnet ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Aufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Abgasturbolader, mindestens einem im Abstrom des Abgasturboladers angeordneten Ladeluftkühler, sowie einem elektrisch antreibbaren Zusatzverdichter (E-Booster).
  • Das fortschreitende sogenannte „Downsizing“ bei Brennkraftmaschinen zur Reduzierung des CO2-Ausstoßes bei gleichzeitiger Forderung nach höherer Motorleistung macht aufwändige Maßnahmen zur Verbesserung des Ansprechverhaltens derartiger Brennkraftmaschinen insbesondere bei niedrigen Drehzahlen erforderlich. Nur so sind z.B. Anfahrschwächen und Schwächen im Beschleunigungsverhalten reduzier- bzw. vermeidbar. Insbesondere bei Abgasturboladern wird zum Aufbau von Ladungsdruck eine gewisse Abgasmenge benötigt, die aber wiederum erst bei Erreichen höherer Drehzahlen bzw. höherer Motorleistung zur Verfügung steht. Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Ansätze bekannt, um diese Schwächen bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen gegenüber Saugmotoren zu reduzieren.
  • In der DE 10 2009 026 469 A1 wird vorgeschlagenen, einen E-Booster als zusätzlichen Hochdruck-Verdichter in Reihe mit dem Verdichterteil der Niederdruck-Aufladeeinrichtung zu schalten und über ein Schaltventil zur Überwindung der Anlaufphase zusätzlich über einen Druckluftspeicher verdichtete Luft in die Brennräume der Brennkraftmaschine einzuleiten.
  • Die DE 10 2012 005 225 A1 offenbart die Anordnung eines E-Boosters in einer Parallelleitung der Druckluft zum Saugrohr mit ringförmiger Ausgestaltung der Strömungsmündung für die Luftströmung vom E-Booster in das Saugrohr.
  • Weitere, ähnlich aufgebaute Lösungen mit E-Boostern werden in der US 6 062 026 , der CH 632 559 und der JP 2006 170 060 A gezeigt und beschrieben.
  • Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen besonders einfachen Aufbau einer die Schwächen der bekannten Anlagen vermeidenden Aufladevorrichtung für Brennkraftmaschinen zu schaffen, die über den gesamten Bereich, über den eine zusätzliche Aufladung wünschenswert ist, die Hauptaufladevorrichtung wirkungsvoll unterstützen kann.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der E-Booster nach dem Ladeluftkühler in einem By-Pass zur mit einem in Richtung Rückstrom wirkenden Rückschlagventil verschließbaren Hauptstromleitung zur Drosselklappe der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
  • Besonders vorteilhaft und wirkungsvoll ist die Aufladevorrichtung nach der Erfindung dann, wenn im Abstrom des E-Boosters vor dem Einspeisen der zusätzlich verdichteten Verbrennungsluft in die Hauptstromleitung zur Drosselklappe ein Ladeluftkühler angeordnet ist.
  • Bei Anordnung von mehr als einem Abgasturbolader bzw. diesem nachgeschalteten Ladeluftkühler ist es zweckmäßig, die aufgeladene Luft einer einzigen Hauptstromleitung zuzuführen, von der die By-Pass-Leitung abzweigt und in der das Rückschlagventil für den E-Booster angeordnet ist.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das einen Rückstrom der Ladeluft in Richtung Abgasturbolader verhindernde Rückschlagventil so dimensioniert ist, dass es erst bei von dem oder den Abgasturboladern erzeugtem ausreichend hohen Ladeluftdruck öffnet.
  • In der Zeichnung ist schematisch der Aufbau einer Aufladevorrichtung nach der Erfindung dargestellt. Anhand dieser Zeichnung sollen die Merkmale und Einzelheiten der Erfindung nachstehend näher erläutert werden.
  • Es zeigt:
  • 1 die Aufladevorrichtung nach der Erfindung im normalen Betriebszustand mit geöffnetem Rückschlagventil in der Hauptstromleitung und mit abgeschaltetem E-Booster in einer By-Pass-Leitung und
  • 2 eine Aufladevorrichtung nach der Erfindung mit zwei Abgasturboladern 1 und 2 und mit geschlossenem Rückschlagventil 9 in der Hauptstromleitung 3 und entsprechend zugeschaltetem Verdichter (E-Booster) 6 in der By-Pass-Leitung 5.
  • Diesen Abgasturboladern 1 bzw. 2 wird Abgas bzw. Zusatzluft (z.B. über einen Luftfilter) von im Ausführungsbeispiel z.B. zwei Zylinderbänken zugeführt. Die verdichtete und durch den Verdichtungsvorgang erhitzte Luft wird Ladeluftkühlern LLK zur Abkühlung und über die Ladeluftkühler LLK der Hauptstromleitung 3 zur Drosselklappe 4 zur Einspeisung in die Brennräume (nicht dargestellt) einer Brennkraftmaschine zugeführt. In einer By-Pass-Leitung 5 zur Hauptstromleitung 3 ist ein weiterer Verdichter 6 angeordnet, der über einen Elektromotor 7 elektrisch angetrieben werden kann. Verdichter 6 bzw. dessen Elektromotor 7 werden nach der Erfindung und im Ausführungsbeispiel als E-Booster bezeichnet. Im E-Booster 6, 7 wird aufgrund des Antriebs durch den Elektromotor direkt eine hohe Verdichtungsleistung zur Verfügung gestellt und die so zusätzlich hochverdichtete Luft wird über einen Ladeluftkühler 8 hochaufgeladen in die Hauptstromleitung 3 vor der Drosselklappe 4 eingespeist und den Brennräumen der Brennkraftmaschine zugeführt.
  • Im normalen Betriebszustand der Brennkraftmaschine ist ein in der Hauptstromleitung 3 angeordnetes Rückschlagventil 9 geöffnet, so dass der gesamte Ladeluftstrom über die Hauptstromleitung 3 zur Drosselklappe strömen kann. Das Rückschlagventil 9 ist so angeordnet, dass es die Hauptstromleitung 3 in Richtung Rückstromladeluftkühler LLK bzw. Abgasturbolader 1, 2 im Normalbetrieb sperrt.
  • Steht kein ausreichend hoher Ladeluftdruck durch die Abgasturbolader 1, 2 zur Verfügung, sperrt das Rückschlagventil 9 die Hauptstromleitung 3 und die zu gering verdichtete Ladeluft wird über den By-Pass 5 im dann in Betrieb gesetzten E-Booster 6, 7 zur Hochverdichtung zugeleitet und über den diesem zugeordneten Ladeluftkühler 8 vor der Drosselklappe 4 in die Hauptstromleitung 3 eingespeist. Das Rückschlagventil 9 bleibt über den vom E-Booster 6, 7 erzeugten Ladedruck solange geschlossen, bis ausreichend hoher Ladedruck durch die Abgasturbolader 1, 2 aufbaubar ist und das Rückschlagventil 9 in Richtung Öffnung der Hauptstromleitung 3 zur Drosselklappe 4 hin aufgedrückt wird. Ab diesem Zeitpunkt kann der E-Booster 6, 7 abgeschaltet werden und die Ladeluft strömt ausschließlich über die Hauptstromleitung 3 zur Drosselklappe 4.
  • Fällt in entsprechenden Last- bzw. Drehzahlbereichen der Ladedruck unter den vom E-Booster 6, 7 erzeugbaren Ladedruck ab, kann der E-Booster 6, 7 wieder zugeschaltet werden. Entsprechend wird das Rückschlagventil 9 in der Hauptstromleitung 3 wieder zugedrückt und leitet die Ladeluft von den Abgasturboladern 1 bzw. 2 über die By-Pass-Leitung 5 dem E-Booster 6, 7 zur zusätzlichen Aufladung zu.
  • Bezugszeichenliste
    • 1, 2
    Abgasturbolader
    3
    Hauptstromleitung
    4
    Drosselklappe
    5
    By-Pass-Leitung
    6
    Verdichter {E-Booster}
    7
    Elektromotor {E-Booster}
    8
    Ladeluftkühler des E-Boosters 6, 7
    9
    Rückschlagventil
    LF
    Luftfilter
    LLK
    Ladeluftkühler
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
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    • DE 102012005225 A1 [0004]
    • US 6062026 [0005]
    • CH 632559 [0005]
    • JP 2006170060 A [0005]

Claims (4)

  1. Aufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Abgasturbolader (1, 2), mindestens einem im Abstrom des Abgasturboladers (1, 2) angeordneten Ladeluftkühler (LLK), sowie einem elektrisch antreibbaren Zusatzverdichter (E-Booster 6, 7), dadurch gekennzeichnet, dass der E-Booster (6, 7) nach dem Ladeluftkühler (LLK) in einem By-Pass (5) zur mit einem in Richtung Rückstrom wirkenden Rückschlagventil (9) verschließbaren Hauptstromleitung (3) zur Drosselklappe (4) der Brennkraftmaschine angeordnet ist.
  2. Aufladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Abstrom des E-Boosters (6, 7) vor dem Einspeisen der zusätzlich verdichteten Luft in die Hauptstromleitung (3) zur Drosselklappe (4) ein Ladeluftkühler (8) angeordnet ist.
  3. Aufladevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung von mehr als einem Abgasturbolader (1, 2) bzw. diesem nachgeschalteten Ladeluftkühler (LLK) die aufgeladene Luft einer Hauptstromleitung (3) zugeführt wird, in der das Rückschlagventil (9) angeordnet ist und von der der By-Pass (5) zum E-Booster (6, 7) abgezweigt ist.
  4. Aufladevorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das den Rückstrom der Ladeluft in Richtung Abgasturbolader (1, 2) verhindernde Rückschlagventil (9) so dimensioniert ist, dass es erst bei vom Abgasturbolader (1, 2) erzeugtem ausreichend hohem Ladedruck öffnet.
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