DE102015219299B4 - Method, computer program, storage medium and control unit for operating an internal combustion engine with an additional compressor - Google Patents
Method, computer program, storage medium and control unit for operating an internal combustion engine with an additional compressor Download PDFInfo
- Publication number
- DE102015219299B4 DE102015219299B4 DE102015219299.7A DE102015219299A DE102015219299B4 DE 102015219299 B4 DE102015219299 B4 DE 102015219299B4 DE 102015219299 A DE102015219299 A DE 102015219299A DE 102015219299 B4 DE102015219299 B4 DE 102015219299B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- internal combustion
- combustion engine
- bypass
- compressor
- additional compressor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 title claims abstract description 42
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 24
- 238000004590 computer program Methods 0.000 title claims description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 title claims description 4
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 14
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 6
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 description 4
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000002457 bidirectional effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B37/00—Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
- F02B37/04—Engines with exhaust drive and other drive of pumps, e.g. with exhaust-driven pump and mechanically-driven second pump
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B39/00—Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
- F02B39/02—Drives of pumps; Varying pump drive gear ratio
- F02B39/08—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio
- F02B39/10—Non-mechanical drives, e.g. fluid drives having variable gear ratio electric
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
- F02D41/0002—Controlling intake air
- F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
- Y02T10/12—Improving ICE efficiencies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Supercharger (AREA)
Abstract
Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors (100) mit einem Hauptlader (200) und mit einem elektrisch durch einen Motorgenerator (520) antreibbaren Zusatzverdichter (510), wobei der Motorgenerator (520) in ausgewählten Betriebszuständen des Verbrennungsmotors (100) durch den Zusatzverdichter (510) angetrieben und in einem generatorischen Expansionsbetrieb betrieben wird und elektrische Leistung bereitstellt, und mit einer in einem Bypass (600) des Zusatzverdichters (510) angeordnete Klappe (700), die abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors (100) zur Ausbildung eines vorgebbaren Öffnungsquerschnitts angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass in einem statischen Rekuperations-Betriebspunkt die in dem Bypass (600) angeordnete Klappe (700) so angesteuert wird, dass ein maximal möglicher Luftstrom über den elektrischen Zusatzverdichter (510) geführt ist und dass ein minimal möglicher Luftstrom über den Bypass (600) geführt ist. Method for operating an internal combustion engine (100) with a main charger (200) and with an additional compressor (510) that can be driven electrically by a motor generator (520), the motor generator (520) being driven by the additional compressor (510) in selected operating states of the internal combustion engine (100) is driven and operated in a generator expansion operation and provides electrical power, and with a flap (700) arranged in a bypass (600) of the additional compressor (510), which is controlled depending on the operating state of the internal combustion engine (100) to form a definable opening cross section, characterized in that in a static recuperation operating point, the flap (700) arranged in the bypass (600) is controlled in such a way that a maximum possible air flow is routed via the electric additional compressor (510) and that a minimum possible air flow via the bypass ( 600) is guided.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit einem Hauptladersystem und mit einem elektrisch durch einen Motorgenerator antreibbaren Zusatzverdichter, wobei der Motorgenerator in ausgewählten Betriebszuständen des Verbrennungsmotors angetrieben durch den Zusatzverdichter in einem generatorischen Expansionsbetrieb betreibbar ist und elektrische Leistung bereitstellt.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine with a main charger system and with an additional compressor that can be driven electrically by a motor generator, wherein the motor generator can be operated in selected operating states of the internal combustion engine, driven by the additional compressor, in a regenerative expansion mode and provides electrical power.
Ferner betrifft die Erfindung ein Computerprogramm, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen sowie ein maschinenlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm gespeichert ist und ein elektronisches Steuergerät für einen derartigen Verbrennungsmotor, welches eingerichtet ist, jeden Schritt des Verfahrens durchzuführen.The invention also relates to a computer program that is set up to carry out each step of the method and a machine-readable storage medium on which the computer program is stored and an electronic control unit for such a combustion engine that is set up to carry out each step of the method.
Stand der TechnikState of the art
Es sind elektrische Verdichter bzw. Zusatzverdichter zur Unterstützung der Funktionsweise eines Hauptladers, meistens eines Abgasturboladers, in Verbrennungsmotoren von Fahrzeugen bekannt, die vorzugsweise im unteren Motordrehzahlbereich arbeiten. Diese Verdichter werden beispielsweise in Form direkt angetriebener Radialverdichter, sogenannter Strömungsmaschinen, mit einer relativ hohen Drehzahl im Bereich von 50.000 1/min betrieben.Electric compressors or additional compressors are known to support the functioning of a main charger, usually an exhaust gas turbocharger, in internal combustion engines of vehicles, which preferably work in the lower engine speed range. These compressors are operated, for example, in the form of directly driven radial compressors, so-called turbomachines, at a relatively high speed in the range of 50,000 rpm.
Alternativ dazu können derartige Verdichter auch als sogenannte Verdrängermaschinen ausgeführt werden, welche beispielsweise als Aufladeaggregat in einstufigen oder zweistufigen Anordnungen, elektrisch oder mechanisch angetrieben, realisiert werden. Es ist bekannt, dass sich Verdrängermaschinen wesentlich besser für einen sogenannten Expansionsbetrieb eignen, in welchem die Funktionsweise des Verdichters umgekehrt wird.As an alternative to this, such compressors can also be designed as so-called positive-displacement machines, which are implemented, for example, as charging units in single-stage or two-stage arrangements, electrically or mechanically driven. It is known that positive-displacement machines are much better suited for what is known as expansion operation, in which the functioning of the compressor is reversed.
Gewöhnlich arbeitet ein Verdichter bei hohen Lastanforderungen an den Verbrennungsmotor, beispielsweise unter Zufuhr elektrischer Energie in einer ersten Betriebsart, dem elektromotorischen Verdichterbetrieb oder auch Aufladebetrieb. Der Verbrennungsmotor kann dabei sowohl ein Otto- als auch ein Dieselmotor sein.A compressor usually works when the internal combustion engine is subjected to high load requirements, for example when electrical energy is supplied in a first operating mode, the electric motor compressor mode or charging mode. The internal combustion engine can be either an Otto engine or a diesel engine.
In Schubphasen des Fahrzeugs, in denen keine Lastanforderungen an den Verbrennungsmotor bestehen, wird der Verdichter in einer zweiten Betriebsart, dem generatorischen Expansionsbetrieb betrieben. Hierbei wird die in diesen Schubphasen freiwerdende Energie in elektrische Energie gewandelt und beispielsweise in einer Batterie gespeichert. Dieser Vorgang der Rückgewinnung von Energie wird auch als Rekuperation und die hierbei erzeugte Energie als Rekuperationsenergie bezeichnet. Die gewonnene elektrische Energie wird zum Beispiel in einer Batterie des Fahrzeugs gespeichert und steht bei kommenden Beschleunigungsvorgängen zur Verfügung oder kann zur Speisung elektrischer Verbraucher genutzt werden und auf diese Weise den Verbrennungsmotor beim Antrieb des Generators entlasten.In overrun phases of the vehicle, in which there are no load requirements on the internal combustion engine, the compressor is operated in a second operating mode, generator expansion mode. The energy released during these overrun phases is converted into electrical energy and stored in a battery, for example. This process of recovering energy is also referred to as recuperation and the energy generated in this way is referred to as recuperation energy. The generated electrical energy is stored, for example, in a battery in the vehicle and is available for upcoming acceleration processes or can be used to feed electrical consumers and in this way relieve the internal combustion engine when driving the generator.
Die Rekuperation erfolgt hierbei in statischen Rekuperations-Betriebspunkten.The recuperation takes place in static recuperation operating points.
Aus der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of Invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the Invention
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors ermöglicht demgegenüber den Expansionsbetrieb des elektrischen Zusatzverdichters nicht nur im statischen Betrieb mit konstanten Bedingungen und Drehzahlen, sondern insbesondere auch im transienten Betrieb. Dies wird durch eine in einem Bypass des elektrischen Zusatzverdichters angeordnete Klappe ermöglicht und realisiert, die zur Ausbildung eines vorgebbaren gewünschten Öffnungsquerschnitts ansteuerbar ist. Dabei ist vorgesehen, dass in einem statischen Rekuperations-Betriebspunkt die ansteuerbare Klappe in dem Bypass so angesteuert wird, dass ein maximal möglicher Luftstrom über den elektrischen Zusatzverdichter geführt ist und ein minimal möglicher Luftstrom über den Bypass geführt ist. Ein solcher Rekuperations-Betriebspunkt ist z.B. ein fahrendes Fahrzeug mit einer konstanten Geschwindigkeit von beispielsweise 80 km/h mit niedriger Last. Bei kleinen Laständerungen können allein durch die ansteuerbare Klappe im Bypass die Änderungen im Luftstrom schnell geregelt werden.In contrast, the method according to the invention for operating an internal combustion engine enables the expansion operation of the electric auxiliary compressor not only in static operation with constant conditions and speeds, but in particular also in transient operation. This is made possible and implemented by a flap which is arranged in a bypass of the electric auxiliary compressor and which can be controlled to form a predeterminable, desired opening cross section. It is provided that, in a static recuperation operating point, the controllable flap in the bypass is controlled in such a way that a maximum possible air flow is routed via the electric auxiliary compressor and a minimum possible air flow is routed via the bypass. Such a recuperation operating point is, for example, a moving vehicle at a constant speed of, for example, 80 km/h with a low load. In the event of small load changes, the changes in the air flow can be quickly regulated simply by the controllable flap in the bypass.
Gemäß einer Ausgestaltung ist dabei vorgesehen, dass ausgehend von dem statischen Rekuperations-Betriebspunkt ein leichter Lastsprung hin zu einer niedrigeren Last mithilfe eines größeren generatorischen Bremsmoments und damit höherer Stromerzeugung bei der Rekuperation erzeugt wird. Bei einem großen Lastsprung zu einer geringeren Last, der durch den elektrischen Zusatzverdichter nicht schnell genug ausgeregelt werden kann, erfolgt ein schnelles Schließen der Drosselklappe des Verbrennungsmotors.According to one embodiment, it is provided that, starting from the static recuperation operating point, a slight load jump towards a lower load is generated with the help of a larger regenerative braking torque and thus higher power generation during recuperation. In the event of a large jump in load to a lower load, which cannot be compensated for quickly enough by the electric auxiliary compressor, the throttle valve of the combustion engine closes quickly.
Wenn beim Rekuperieren in dem statischen Rekuperations-Betriebspunkt (generatorisch) schlagartig eine hohe (motorische) Last angefordert wird, wird die regelbare Klappe so angesteuert, dass der Bypass vollständig geöffnet ist. In diesem Fall wird der elektrische Zusatzverdichter sehr schnell „hochgefahren“. Hierdurch wird die Saugvolllast schnell oder schlagartig erreicht und der Turbolader wird mit einem hohen Luftstrom auf der Frischluftseite durchströmt, was trotz schlechterem Wirkungsgrad zu einer gewünschten geringfügigen Drehzahlerhöhung des Turbolader-Laufzeugs führt. Auf diese Weise wird also durch den Einsatz des elektrischen Zusatzverdichters der Zweck erreicht, den trägen Turbolader so schnell wie möglich auf Nenndrehzahlen zu beschleunigen, damit der Turbolader allein die möglichst große Luftfüllung des Verbrennungsmotors leisten kann und so ein hohes Motormoment und eine hohe Leistung erzeugt werden können. Sobald der elektrische Zusatzverdichter während des Drehzahlhochlaufs eine Mindest-Drehzahl erreicht hat, die mehr Luft fördert als in der Saugvolllast gebraucht wird und damit selbst Druck aufbauen kann, wird die regelbare Klappe in dem Bypass so angesteuert, dass der Bypass sehr schnell geschlossen wird und der elektrische Zusatzverdichter Ladedruck aufbauen kann.If a high (motor) load is suddenly requested during recuperation in the static recuperation operating point (regenerative). the adjustable flap is controlled in such a way that the bypass is fully open. In this case, the electric auxiliary compressor is "run up" very quickly. As a result, the naturally aspirated full load is reached quickly or abruptly and the turbocharger is flowed through with a high air flow on the fresh air side, which leads to a desired slight increase in speed of the turbocharger rotor despite poorer efficiency. In this way, the use of the electric auxiliary compressor achieves the purpose of accelerating the sluggish turbocharger to nominal speeds as quickly as possible, so that the turbocharger alone can fill the combustion engine with as much air as possible and thus generate high engine torque and high performance can. As soon as the electric additional compressor has reached a minimum speed during the speed increase, which conveys more air than is needed in the suction full load and can therefore build up pressure itself, the controllable flap in the bypass is controlled in such a way that the bypass is closed very quickly and the electric auxiliary compressor can build up boost pressure.
Der elektrische Zusatzverdichter und der Bypass mit der in ihm angeordneten ansteuerbaren Klappe können dabei stromaufwärts des Hauptladers angeordnet sein.The electric additional compressor and the bypass with the controllable flap arranged in it can be arranged upstream of the main charger.
Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der elektrische Zusatzverdichter zusammen mit dem Bypass und der in diesem angeordneten Klappe stromabwärts des Hauptladers angeordnet sind.In another embodiment, it is provided that the electric auxiliary compressor together with the bypass and the flap arranged in it are arranged downstream of the main charger.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors sieht dabei vor, dass die in dem Bypass des Zusatzverdichters angeordnete Klappe abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors zur Ausbildung eines vorgebbaren Öffnungsquerschnitts angesteuert wird. Durch die ansteuerbare und damit aktiv regelbare Klappe in dem Bypass ist ein breiter Einsatz des elektrischen Zusatzverdichters im Drehmomenten-Kennfeld möglich. Die Klappe kann dabei baugleich oder ähnlich einer an sich bekannten Drosselklappe ausgebildet sein. Erfindungsgemäß ist also vorgesehen, dass neben der Drosselklappe des Verbrennungsmotors die weitere ansteuerbare Klappe in dem Bypass angeordnet ist.The method according to the invention for operating an internal combustion engine provides that the flap arranged in the bypass of the additional compressor is controlled depending on the operating state of the internal combustion engine in order to form a definable opening cross section. The controllable and thus actively controllable flap in the bypass enables a broad use of the additional electric compressor in the torque map. The flap can be constructed in the same way as or similar to a throttle flap known per se. According to the invention, it is therefore provided that, in addition to the throttle valve of the internal combustion engine, the further controllable valve is arranged in the bypass.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die stromabwärts der ansteuerbaren Klappe angeordnete Drosselklappe des Verbrennungsmotors abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors und der Öffnungsstellung der ansteuerbaren Klappe angesteuert wird. Die Ansteuerung der ansteuerbaren Klappe in dem Bypass und die Ansteuerung der Drosselklappe des Verbrennungsmotors erfolgen damit abgestimmt aufeinander.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is provided that the throttle valve of the internal combustion engine arranged downstream of the controllable flap is controlled depending on the operating state of the internal combustion engine and the open position of the controllable flap. The control of the controllable flap in the bypass and the control of the throttle valve of the internal combustion engine are thus coordinated with one another.
Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass ein direkter Wechsel vom motorischen Verdichterbetrieb in den generatorischen Expansionsbetrieb des Zusatzverdichters und umgekehrt abhängig vom Betriebszustand des Verbrennungsmotors vorgenommen wird. Dies ist deshalb möglich, weil keine Drehrichtungsumkehr des elektrischen Zusatzverdichters erforderlich ist. Es kann damit von einem motorischen Verdichterbetrieb gewissermaßen unmittelbar umgeschaltet werden in einen generatorischen Expansionsbetrieb zur Rekuperation und umgekehrt. Vorteilhaft ist hierbei, dass der Verbrennungsmotor und der Lader schon drehen und nicht extra auf einen Stillstand heruntergebremst werden müssen und sodann erneut beschleunigt werden müssen. Auf diese Weise werden Hochlaufzeit und Energie eingespart. Hieraus resultiert auch die Primärfunktion des elektrischen Zusatzverdichters, der Vorteil eines möglichst schnellen Drehzahl-Hochlaufs, der hierdurch weniger Zeit und weniger Energie erfordert.It is particularly advantageously provided that a direct change from motor compressor operation to generator expansion operation of the additional compressor and vice versa is carried out depending on the operating state of the internal combustion engine. This is possible because no reversal of the direction of rotation of the electric auxiliary compressor is required. It can thus be switched from a motor compressor operation to a certain extent directly into a generator expansion operation for recuperation and vice versa. The advantage here is that the internal combustion engine and the charger are already rotating and do not have to be braked down to a standstill and then accelerated again. This saves run-up time and energy. This also results in the primary function of the electric auxiliary compressor, the advantage of the fastest possible speed ramp-up, which requires less time and less energy as a result.
Sehr vorteilhaft wird dabei auch gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens bei einer Umschaltung vom motorischen Verdichterbetrieb mit hohen Drehzahlen in einen generatorischen Expansionsbetrieb mit niedrigeren Drehzahlen die kinetische Energie des Zusatzverdichters für eine Rekuperation ausgenutzt.According to one embodiment of the method, the kinetic energy of the additional compressor is very advantageously used for recuperation when switching from motorized compressor operation at high speeds to generator-driven expansion operation at lower speeds.
Eine solche Umschaltung kann beispielsweise erfolgen, wenn nach dem Beschleunigen eines Fahrzeugs weiterhin Volllast und hohe Last gefordert sind, die im Wesentlichen mithilfe des Hauptladers bereitgestellt werden, der elektrische Zusatzverdichter heruntergefahren wird und abgeschaltet wird.Such a switchover can take place, for example, if, after accelerating a vehicle, full load and high load are still required, which are essentially provided using the main charger, the electric auxiliary compressor is run down and switched off.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ist darüber hinaus vorgesehen, dass der statische Rekuperations-Betriebspunkt bei einem hohen elektrischen Energiebedarf zu höheren Lasten verschoben wird.According to an advantageous embodiment of the method according to the invention, it is also provided that the static recuperation operating point is shifted to higher loads when there is a high electrical energy requirement.
Das vorliegende Verfahren kann beispielsweise mittels eines Computerprogramms umgesetzt werden, welches hierfür einen entsprechenden Programmcode beinhaltet.The present method can be implemented, for example, using a computer program that contains a corresponding program code for this purpose.
Vorteilhaft ist es, ein elektronisches Steuergerät wie eine Motorsteuerung für einen hier betroffenen Verbrennungsmotor derart einzurichten, dass es die Schritte des Verfahrens umsetzen kann.It is advantageous to set up an electronic control unit such as an engine controller for an internal combustion engine in question in such a way that it can implement the steps of the method.
Weiterhin ist vorteilhafterweise vorgesehen, das Computerprogramm auf einem maschinenlesbaren Speichermedium zu speichern. Dies erleichtert die Nachrüstung bestehender Steuergeräte.Furthermore, it is advantageously provided that the computer program on a machine-readable ren storage medium to save. This makes it easier to retrofit existing control units.
Figurenlistecharacter list
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.Exemplary embodiments of the invention are explained in more detail in the following description.
Es zeigen:
-
1 eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß betriebenen Verbrennungsmotors; -
2 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäß betriebenen Verbrennungsmotors; -
3 schematisch das Drehmoment über der Drehzahl zur Darstellung eines Mehrquadrantenbetriebs eines elektrischen Zusatzverdichters und -
4 das Drehmoment über der Drehzahl zur Darstellung des erweiterten Einsatzbereichs des elektrischen Zusatzverdichters.
-
1 a first embodiment of an internal combustion engine operated according to the invention; -
2 a second embodiment of an internal combustion engine operated according to the invention; -
3 schematically the torque over the speed to represent a multi-quadrant operation of an electric auxiliary compressor and -
4 the torque over the speed to show the extended range of application of the electric auxiliary compressor.
Beschreibung von AusführungsbeispielenDescription of exemplary embodiments
Ein in
In
Grundidee des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der Einsatz der aktiv regelbaren Klappe 200 im Bypass 600 für den möglichst breiten Einsatz im Drehmomenten-Kennfeld. Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor weist im Gegensatz zu aus dem Stand der Technik bekannten Verbrennungsmotoren damit zwei Regelklappen im Luftpfad auf. Es ist ein direkter Wechsel vom motorischen Verdichterbetrieb des elektrischen Zusatzverdichters 510, bei dem der Zusatzverdichter 510 von dem Motorgenerator 520 angetrieben wird, hin zu einer Rekuperation im generatorischen Expansionsbetrieb, bei dem der elektrische Zusatzverdichter 510 den Motorgenerator 520 antreibt und dieser als Generator wirkt, möglich und genauso auch ein umgekehrter Wechsel vom generatorischen Expansionsbetrieb zum motorischen Verdichterbetrieb. Der Motorgenerator 520 und der Lader 510 drehen bereits und müssen nicht extra auf null heruntergebremst und wieder neu beschleunigt werden. Auf diese Weise wird Hochlaufzeit und auch Energie eingespart. Das ermöglicht einen sehr schnellen Drehzahl-Hochlauf des elektrischen Zusatzverdichters und damit eine optimale Unterstützung des Hauptladers 200. Diese Unterstützung ist die Primärfunktion des elektrischen Zusatzverdichters. Wenn dabei von einem motorischen Betrieb bei hoher bzw. maximaler Drehzahl des elektrischen Zusatzverdichters 510 umgeschaltet wird zu einem generatorischen Betrieb auf einem niedrigeren Drehzahlniveau, kann die gespeicherte kinetische Energie des elektrischen Zusatzverdichters 510 ebenfalls für die Rekuperation verwendet werden, genauso wie ein statischer Rekuperations-Betriebspunkt, in dem das Fahrzeug sich beispielsweise mit einer Geschwindigkeit von 80 km/h mit niedriger Last bewegt. Dieser Rekuperations-Betriebspunkt wird beispielsweise erreicht, wenn der Hauptlader 200 die Funktion zur Aufladung des Motors 100 übernommen hat und insoweit der elektrische Zusatzverdichter 510 „heruntergefahren“ werden kann. Wenn in diesem Zustand leichte Laständerungen vorgenommen werden müssen und der elektrische Zusatzverdichter 510 diese leichten Laständerungen nicht ausregeln kann, ist vorgesehen, einen möglichst großen Teil des Luftstroms über den elektrischen Zusatzverdichter 510 zu führen, um eine optimale Rekuperation zu ermöglichen und dabei gleichzeitig eine minimale Luftmenge über die aktive, ansteuerbare Klappe 400 zu führen. Bei kleinen Laständerungen kann die ansteuerbare Klappe 400, nachfolgend auch kurz als Regelklappe bezeichnet, die Änderungen im Luftstrom schnell ausregeln. Ein leichter Lastsprung hin zu einer niedrigeren Last kann mit einem größeren generatorischen Bremsmoment und damit einer höheren Stromerzeugung und einer erhöhten Rekuperation realisiert werden.The basic idea of the method according to the invention is the use of the actively
Ein großer Lastsprung hin zu einer geringeren Last, welche der elektrische Zusatzverdichter 510 nicht schnell genug ausregeln kann, wird durch ein schnelles Schließen der Drosselklappe 400 des Verbrennungsmotors 100 realisiert.A large jump in load towards a lower load, which the additional
Wenn beim Rekuperieren in diesem statischen Rekuperations-Betriebspunkt schlagartig eine hohe motorische Last angefordert wird, kann zum einen der Bypass 600 durch entsprechendes Ansteuern der Regelklappe 700 schnell vollständig geöffnet werden und zum anderen der elektrische Zusatzverdichter 510 so schnell wie möglich hochgefahren werden. Dies führt dazu, dass die Saugvolllast schnell oder schlagartig erreicht wird und der Hauptlader 200 mit hohem Luftstrom auf der Frischluftseite durchströmt wird, was zu einer gewünschten geringfügigen Drehzahlerhöhung des Turbolader-Laufzeugs 210 führt. Insoweit wird der primäre Zweck des elektrischen Zusatzverdichters 510 erfüllt, nämlich den trägen Abgas-Turbolader 200 so schnell wie möglich auf Nenndrehzahl zu beschleunigen, damit der Turbolader 200 allein die möglichst große Luftfüllung des Verbrennungsmotors 100 erzeugen kann und so ein hohes Motormoment und eine hohe Leistung erzeugt werden können. Wenn dabei der elektrische Zusatzverdichter 510 bei diesem Drehzahlhochlauf eine Mindest-Drehzahl erreicht hat, die mehr Luft fördert, als sie in der Saugvolllast gebraucht wird und somit Druck aufbauen kann, wird der Bypass 600 durch entsprechendes Ansteuern der Regelklappe 700 schnell geschlossen und der elektrische Zusatzverdichter 510 kann in diesem Fall auch wirklich Lade-Druck aufbauen. Ein Nicht-Schließen des Bypass 600 würde dazu führen, dass es zu unerwünschten Rückströmungen über den offenen Bypass 600 kommt.If a high engine load is suddenly requested during recuperation at this static recuperation operating point, bypass 600 can quickly be fully opened by appropriately activating
Die vorbeschriebene vorteilhafte Rekuperation ist bei entsprechenden Rekuperations-Betriebspunkten realisierbar. Der Betriebsbereich der Rekuperation kann dabei durch Lastpunktverschiebung hin zu höheren Lasten verschoben werden, falls beispielsweise ein sehr hoher elektrischer Energiebedarf besteht. Dadurch, dass das Bordnetz durch die zusätzliche Rekuperations-Energie unterstützt wird, können Lichtmaschinen in dem entsprechenden Fahrzeug zum Einsatz kommen, die auf geringere Leistung und Standzeiten ausgelegt sind, wodurch eine Kostenersparnis möglich ist.The advantageous recuperation described above can be implemented at appropriate recuperation operating points. The operating range of recuperation can be shifted to higher loads by shifting the load point, for example if there is a very high electrical energy requirement. Because the vehicle electrical system is supported by the additional recuperation energy, alternators can be used in the corresponding vehicle that are designed for lower performance and downtimes, which means that cost savings are possible.
In
In
Claims (9)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015219299.7A DE102015219299B4 (en) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | Method, computer program, storage medium and control unit for operating an internal combustion engine with an additional compressor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102015219299.7A DE102015219299B4 (en) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | Method, computer program, storage medium and control unit for operating an internal combustion engine with an additional compressor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102015219299A1 DE102015219299A1 (en) | 2017-04-06 |
DE102015219299B4 true DE102015219299B4 (en) | 2023-06-15 |
Family
ID=58355617
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE102015219299.7A Active DE102015219299B4 (en) | 2015-10-06 | 2015-10-06 | Method, computer program, storage medium and control unit for operating an internal combustion engine with an additional compressor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE102015219299B4 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107288730A (en) * | 2017-08-22 | 2017-10-24 | 芜湖恒耀汽车零部件有限公司 | A kind of tail gas electricity generating device of automobile |
CN109372628A (en) * | 2018-10-30 | 2019-02-22 | 东风商用车有限公司 | A kind of electronic pressurization realization Miller cycle diesel engine system |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1355052A1 (en) | 2002-04-15 | 2003-10-22 | Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company | Charge system for an internal combustion engine and process for its control |
DE602004001149T2 (en) | 2003-03-27 | 2006-10-05 | Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama | Charging device for an internal combustion engine |
WO2015066060A1 (en) | 2013-10-28 | 2015-05-07 | Eaton Corporation | Boost system including turbo and hybrid drive supercharger |
-
2015
- 2015-10-06 DE DE102015219299.7A patent/DE102015219299B4/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1355052A1 (en) | 2002-04-15 | 2003-10-22 | Ford Global Technologies, Inc., A subsidiary of Ford Motor Company | Charge system for an internal combustion engine and process for its control |
DE602004001149T2 (en) | 2003-03-27 | 2006-10-05 | Nissan Motor Co., Ltd., Yokohama | Charging device for an internal combustion engine |
WO2015066060A1 (en) | 2013-10-28 | 2015-05-07 | Eaton Corporation | Boost system including turbo and hybrid drive supercharger |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE102015219299A1 (en) | 2017-04-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3224467B1 (en) | Supercharging device for an internal combustion engine, and operating method for the supercharging device | |
EP2580444B1 (en) | Compressor / charger for combustion engine | |
EP1723326B1 (en) | Compressor, internal combustion engine comprising a compressor and method for operating an internal combustion engine | |
EP3207231B1 (en) | Supercharger device for an internal combustion engine and operating method for supercharger device | |
DE102014224474B4 (en) | Charging device for an internal combustion engine and operating method for the charging device | |
DE102012009288A1 (en) | Internal combustion engine for passenger car, has electrically operated compressor and exhaust gas turbocharger which is provided with various shaped turbines | |
DE102009026469A1 (en) | Electrically propelled, charging device for internal combustion engine of passenger car, has high pressure charging unit implemented as electrically propelled compressor, and compressed air reservoir subjected by compressor | |
DE102015207791B4 (en) | motor vehicle | |
DE102014017631A1 (en) | Method and device for operating an electric motor assisted exhaust gas turbocharger of a motor vehicle | |
DE202014105279U1 (en) | Twin turbo system with electrically driven compressors | |
DE102010011027B4 (en) | Charging device for an internal combustion engine | |
DE102014221333B4 (en) | Twin turbo system with electrically driven compressors | |
DE102015219299B4 (en) | Method, computer program, storage medium and control unit for operating an internal combustion engine with an additional compressor | |
EP0556593A1 (en) | Gas turbine plant | |
DE102015001081A1 (en) | Engine braking method for a supercharged internal combustion engine and device for modulating an engine braking performance of a motor vehicle with supercharged internal combustion engine | |
WO2016139009A1 (en) | Two-stage exhaust-gas turbocharging device for an internal combustion engine | |
EP2058485B1 (en) | Charged combustion engine and method for operating such a combustion engine | |
DE10221014A1 (en) | Variable exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine | |
DE102015216685B3 (en) | Method for operating an internal combustion engine with a charging device | |
DE102015214039A1 (en) | Method and control device for operating a drive arrangement | |
DE102009001796A1 (en) | Device for exhaust-gas turbocharging of internal combustion engine of hybrid vehicle, has exhaust-gas turbocharger with exhaust-gas turbine and compressor coupled by planetary gear, which is in effective connection with electric machine | |
DE10156839A1 (en) | Process for changing the charge in an internal combustion engine of the piston type and suitable process for changing the charge | |
EP3828405B1 (en) | Power unit for feeding in of in particular energy obtained from gaseous fuels into an electric power supply network and method for controlling such a power unit | |
DE102014221334A1 (en) | Twin turbo system with electrically driven compressors | |
DE102017115349B4 (en) | Exhaust gas turbocharger system for a multi-row internal combustion engine and method for operating an exhaust gas turbocharger system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
R012 | Request for examination validly filed | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |