DE102017003282A1

DE102017003282A1 - Electric power supply

Info

Publication number: DE102017003282A1
Application number: DE102017003282.3A
Authority: DE
Inventors: Jean-Francois Tissot; Julien KIEFFER
Original assignee: Liebherr Components Colmar SAS
Current assignee: Liebherr Components Colmar SAS
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2018-10-04
Also published as: EP3596323B1; WO2018185160A1; EP3596323A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung sieht eine elektrische Stromversorgung mit einem Generator und einem den Generator antreibenden Verbrennungsmotor vor, wobei der Motor zum Versorgen des Motors mit Druckluft einen Turbolader mit einer Turbine, die mit einem Abgaskrümmer des Motors verbunden ist, und einem Verdichter, der von der Turbine angetrieben wird und mit einem Ansaugkrümmer des Motors verbunden ist, umfasst. Die vorliegende Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Motor eine Öffnungsvorrichtung zum Öffnen einer Hochdruckseite des Lufteinlasssystems stromabwärts des Verdichters hin zur Atmosphäre aufweist, so dass der Motor bei offener Öffnungsvorrichtung Luft bei Atmosphärendruck ansaugen kann.

The present invention provides an electrical power supply having a generator and an internal combustion engine driving the generator, the engine for supplying the engine with compressed air having a turbocharger with a turbine connected to an exhaust manifold of the engine and a compressor discharged from the turbine is driven and connected to an intake manifold of the engine comprises. The present invention is characterized in that the engine has an opening device for opening a high pressure side of the air intake system downstream of the compressor toward the atmosphere so that the engine can suck air at atmospheric pressure when the opening device is open.

Description

Die vorliegende Erfindung ist auf eine elektrische Stromversorgung gerichtet, welche einen Generator und einen den Generator antreibenden Verbrennungsmotor umfasst.The present invention is directed to an electrical power supply comprising a generator and an internal combustion engine driving the generator.

Bei solchen Systemen umfasst der Motor für gewöhnlich einen Turbolader mit einer Turbine, die mit einem Abgaskrümmer des Motors verbunden ist, und einen Verdichter, der von der Turbine angetrieben wird und mit einem Ansaugkrümmer des Motors verbunden ist, zum Versorgen des Motors mit Druckluft, um die Kraftstoffwirtschaftlichkeit und/oder Ausgangsleistung des Motors zu verbessern.In such systems, the engine usually includes a turbocharger having a turbine connected to an exhaust manifold of the engine and a compressor driven by the turbine and connected to an intake manifold of the engine for supplying the engine with compressed air to improve the fuel economy and / or output of the engine.

Solche elektrische Stromversorgungen können beispielsweise als Notstromversorgung, zum Beispiel in Krankenhäusern, genutzt werden. In einer solchen Situation muss der Motor schnell zu arbeiten beginnen, um den Notstrom zu liefern, sobald ein Stromausfall-Notfall vorliegt. Der US-Standard NFPA 110 fordert insbesondere, dass der Motor binnen 10 Sekunden eine Synchronisationsdrehzahl von 1800 U/min. erreicht. Daher muss der Motor starten und die Trägheit seiner eigenen Kurbelwelle und des Rotors des Generators überwinden, um diese Synchronisationsdrehzahl in kurzer Zeit zu erreichen. Nach Erreichen der Synchronisationsdrehzahl hat die Elektronik des Generators drei Sekunden Zeit, um Synchronisation zu erreichen. Danach wird der Notstrom eingeschaltet. Vor der Synchronisation liegt am Motor keine Last an, nur die Trägheit und der innere Widerstand des Motors und des Generators sind relevant. Während der Synchronisation liegt nur eine kleine zusätzliche Last vor. Nach Einschalten des Stroms liegt an dem System die volle Last an.Such electrical power supplies can be used for example as an emergency power supply, for example in hospitals. In such a situation, the engine must start working quickly to deliver the emergency power as soon as there is a power failure emergency. In particular, the US standard NFPA 110 requires that the engine achieve a synchronization speed of 1800 rpm within 10 seconds. reached. Therefore, the engine must start and overcome the inertia of its own crankshaft and the rotor of the generator in order to reach this synchronization speed in a short time. After reaching the synchronization speed, the electronics of the generator has three seconds to achieve synchronization. Then the emergency power is switched on. Prior to synchronization there is no load on the motor, only the inertia and internal resistance of the motor and the generator are relevant. During synchronization there is only a small additional load. When the power is turned on, the full load is applied to the system.

Die Nenndrehzahl des Motors beträgt 1800 U/min., was einem in den USA verwendeten Wechselstrom von 60 Hz entspricht. Nach dem Einschalten sinkt die Ist-Drehzahl etwa 100 U/min. unter die Nenndrehzahl und der Motor benötigt etwas Zeit, um die Nenndrehzahl wieder zu erreichen.The rated speed of the motor is 1800 rpm, which corresponds to a 60 Hz AC used in the USA. After switching on, the actual speed drops to about 100 rpm. below the rated speed and the engine takes some time to reach the rated speed again.

Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, den Betrieb des Motors während Volllast zu verbessern und bei Starten des Motors einen schnellen Anstieg der Drehzahl auf Synchronisationsdrehzahl und/oder nach Einschalten des Stroms ein schnelles Wiedererlangen der Nenndrehzahl zu erreichen.The present invention is directed to improving the operation of the engine during full load and to achieve a rapid recovery of the rated speed upon starting the engine, a rapid increase in speed to synchronization speed and / or after power on.

Diese Aufgabe wird durch eine elektrische Stromversorgung nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung bilden den Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by an electrical power supply according to claim 1. Preferred embodiments of the present invention form the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung umfasst eine elektrische Stromversorgung mit einem Generator und einem den Generator antreibenden Verbrennungsmotor, wobei der Motor einen Turbolader mit einer Turbine, die mit einem Abgaskrümmer des Motors verbunden ist, und einen Verdichter, der von der Turbine angetrieben wird und mit einem Ansaugkrümmer des Motors verbunden ist, zum Versorgen des Motors mit Druckluft umfasst. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Motor eine Öffnungsvorrichtung zum Öffnen einer Hochdruckseite des Lufteinlasssystems stromabwärts des Verdichters hin zur Atmosphäre aufweist, so dass der Motor bei offener Öffnungsvorrichtung Luft bei Atmosphärendruck einsaugen kann. Dies ermöglicht in Betriebsphasen, bei denen der Verdichter ansonsten eine Drosselung darstellt, das Betreiben des Motors als Saugmotor.The present invention includes an electrical power supply having a generator and an internal combustion engine driving the generator, the engine having a turbocharger with a turbine connected to an exhaust manifold of the engine and a compressor driven by the turbine and an intake manifold of the engine Motors is connected to supply the engine with compressed air. The invention is characterized in that the engine has an opening device for opening a high-pressure side of the air intake system downstream of the compressor to the atmosphere, so that the engine can suck air at atmospheric pressure with the opening device open. This makes it possible to operate the engine as a naturally aspirated engine in operating phases in which the compressor otherwise constitutes throttling.

Die vorliegende Erfindung ermöglicht daher das Auslegen des Turboladers so, dass er während Lastbedingungen optimales Verhalten aufweist. Insbesondere muss die Auslegung des Turboladers nicht mehr lastfreie Bedingungen und/oder die Startphase des Motors berücksichtigen. Daher kann eine hohe spezifische Leistung, d.h. eine hohe Leistung pro Liter Hubraum, bereitgestellt werden, da der Turbolader während lastfreien Bedingungen und/oder während der Startphase als Drosselung wirken kann.The present invention therefore allows the turbocharger to be designed to perform optimally during load conditions. In particular, the design of the turbocharger does not have to take into account no longer load-free conditions and / or the starting phase of the engine. Therefore, a high specific power, i. high performance per liter of displacement, since the turbocharger may act as a throttle during no-load conditions and / or during the take-off phase.

Insbesondere kann die Öffnungsvorrichtung ausgelegt sein, um während einer Betriebsphase, bei der der Verdichter eine Drosselung für das Ansaugen des Motors bildet, und/oder während einer Startphase des Motors zu öffnen.In particular, the opening device may be designed to open during an operating phase in which the compressor forms a throttle for the intake of the engine, and / or during a start phase of the engine.

Während des Startens liefert der Kolbenmotor noch nicht genügend Abgasenergie, um die Turbine des Turboladers bei hoher Drehzahl anzutreiben, so dass der Verdichter nicht ausreichend Luft bereitstellt, und kann daher verglichen mit einem Saugmotor eine Drosselung am Lufteinlass bilden. Die vorliegende Erfindung öffnet daher während der Startphase die Hochdruckseite des Motors zur Atmosphäre, um mehr Luft in den Motor einzulassen.During start up, the piston engine does not yet provide enough exhaust energy to drive the turbine of the turbocharger at high speed so that the compressor does not provide sufficient air, and thus may provide throttling at the air inlet as compared to a naturally aspirated engine. The present invention, therefore, during the starting phase, opens the high pressure side of the engine to the atmosphere to admit more air into the engine.

Die elektrische Stromversorgung der vorliegenden Erfindung ist bevorzugt eine Notstromversorgung und/oder umfasst eine Notstartfunktion.The electrical power supply of the present invention is preferably an emergency power supply and / or includes an emergency start function.

Das Öffnen zur Atmosphäre hat den Vorteil, dass die Synchronisationsdrehzahl schneller erreicht wird. Nach erneutem Schließen der Hochdruckseite gegenüber der Atmosphäre gibt es ferner Vorteile. Insbesondere ist die Drehzahl des Turboladers bereits höher, da mehr Abgasleistung vorlag. Dies führt zu einem schnelleren Laden des Motors, d.h. er erreicht schneller maximalen Ladedruck. Nach Einschalten der elektrischen Stromerzeugung wird daher der Drehzahlabfall schneller aufgefangen und das anfängliche Lastverhalten des Motors wird verbessert.The opening to the atmosphere has the advantage that the synchronization speed is reached faster. After re-closing the high pressure side to the atmosphere, there are also advantages. In particular, the speed of the turbocharger is already higher because there was more exhaust power. This leads to a faster charging of the engine, i. It achieves maximum boost pressure faster. After turning on the electric power generation, therefore, the speed drop is absorbed faster and the initial load behavior of the engine is improved.

In einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Öffnungsvorrichtung ausgelegt, um als Reaktion auf eine Niederdruckbedingung in dem Hochdrucktrakt zu öffnen. In a first embodiment of the present invention, the opening device is configured to open in response to a low pressure condition in the high pressure section.

In der ersten Ausführungsform ist die Öffnungsvorrichtung bevorzugt ausgelegt, um aufgrund ihrer mechanischen Konstruktion als Reaktion auf eine Niederdruckbedingung in dem Hochdrucktrakt zu öffnen, und benötigt ferner bevorzugt kein Steuergerät.In the first embodiment, the opening device is preferably designed to open due to its mechanical construction in response to a low pressure condition in the high pressure section, and further preferably does not require a controller.

Insbesondere kann die Öffnungsvorrichtung durch eine Feder in einen geschlossenen Zustand vorgespannt werden und durch eine Druckdifferenz zwischen dem Hochdrucktrakt und der Atmosphäre, die die Federvorspannung überwindet, zu einem offenen Zustand aktiviert werden. Aufgrund dieser Konstruktion öffnet die Öffnungsvorrichtung, sobald der Druck an der Hochdruckseite um eine bestimmte Spanne, die durch die für die Anwendung verwendete Feder definiert ist, unter den Atmosphärendruck fällt.In particular, the opening device can be biased by a spring into a closed state and be activated to a open state by a pressure difference between the high-pressure section and the atmosphere which overcomes the spring bias. Due to this construction, as soon as the pressure at the high pressure side falls below the atmospheric pressure by a certain span defined by the spring used for the application, the opening device opens.

In einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist die Öffnungsvorrichtung ausgelegt, um als Reaktion auf eine Zeitbedingung zu öffnen.In a second embodiment of the present invention, the opening device is configured to open in response to a time condition.

Bevorzugt ist die Öffnungsvorrichtung ausgelegt, um während eines festgelegten Zeitintervalls nach Starten des Motors zu öffnen. Zum Beispiel kann das Zeitintervall bei Motorstart beginnen und/oder kann eine Länge zwischen 2 Sekunden und 30 Sekunden aufweisen.Preferably, the opening device is designed to open during a predetermined time interval after starting the engine. For example, the time interval may start at engine start and / or may be between 2 seconds and 30 seconds in length.

Die Öffnungsvorrichtung wird bevorzugt vor Einschalten der elektrischen Stromerzeugung und/oder vor Anlegen der Volllast an dem Motor geschlossen. Denn während einer Bedingung hoher Last ist der Turbolader effektiv und erforderlich, um die Nenndrehzahl wieder zu erreichen.The opening device is preferably closed before switching on the electric power generation and / or before applying the full load to the engine. Because during a high load condition, the turbocharger is effective and required to regain the rated speed.

Der Hauptvorteil der Zeitbedingung ist, dass der Ansaugkrümmer bei Start unmittelbar zur Atmosphäre geöffnet werden kann. Bei einer Druckbedingung erfolgt dagegen das Öffnen erst, nachdem der Motor zu saugen begonnen hat und von dem Verdichter des Turboladers etwas Widerstand erfahren hat.The main advantage of the time condition is that the intake manifold can be opened directly to the atmosphere at start up. In the case of a pressure condition, on the other hand, opening only takes place after the engine has started to suck and has encountered some resistance from the compressor of the turbocharger.

Da das Verhalten während Start bekannt ist, ist es bei Verwenden einer Zeitbedingung nicht erforderlich, die Steuerung der Öffnungsvorrichtung mit dem Druck in dem Ansaugkrümmer zu verknüpfen.Since the behavior is known during start, when using a time condition, it is not necessary to link the control of the opening device with the pressure in the intake manifold.

Die erfindungsgemäße Öffnungsvorrichtung kann einen Antriebsmechanismus umfassen, der elektronisch gesteuert wird. Der Antriebsmechanismus kann zum Beispiel ein elektromagnetischer Antrieb sein.The opening device according to the invention may comprise a drive mechanism which is electronically controlled. The drive mechanism may be, for example, an electromagnetic drive.

Eine elektronisch gesteuerte Öffnungsvorrichtung kann sowohl mit der ersten als auch der zweiten vorstehend beschriebenen Ausführungsform kombiniert werden. Insbesondere kann der Antriebsmechanismus abhängig von einer Zeitbedingung und/oder einer Druckbedingung gesteuert werden.An electronically controlled opening device may be combined with both the first and second embodiments described above. In particular, the drive mechanism may be controlled depending on a time condition and / or a printing condition.

Die Öffnungsvorrichtung kann zum Beispiel durch ein Ventil oder eine Klappe vorgesehen werden. Bevorzugt ist die Öffnungsvorrichtung ein Einwegventil oder eine Einwegklappe.The opening device may be provided, for example, by a valve or a flap. Preferably, the opening device is a one-way valve or a one-way flap.

Die Öffnungsvorrichtung kann ausgelegt sein, um unter Hochdruckbedingungen an der Hochdruckseite des Lufteinlasssystems und/oder nach Start geschlossen zu werden.The opening device may be configured to close under high pressure conditions on the high pressure side of the air intake system and / or after start.

Nach Schließen der Öffnungsvorrichtung bleibt sie bevorzugt über den gesamten Betrieb des Motors geschlossen und wird nur bei einem Neustart wieder geöffnet.After closing the opening device, it preferably remains closed over the entire operation of the engine and is reopened only after a restart.

Bevorzugt ist die Öffnungsvorrichtung so ausgelegt, dass sie unter Hochdruckbedingungen an der Hochdruckseite mechanisch geschlossen wird.Preferably, the opening device is designed so that it is mechanically closed under high pressure conditions on the high pressure side.

Selbst wenn die Öffnungsvorrichtung so gesteuert wird, dass sie zum Beispiel auf Zeitbasis elektronisch öffnet und schließt, stellt daher im Fall eines Ausfalls der Steuerung die mechanische Konstruktion sicher, dass die Hochdruckseite zumindest unter Hochdruckbedingungen geschlossen wird, so dass der Turbolader ordnungsgemäß arbeiten kann.Therefore, even if the opening device is controlled to electronically open and close on a timely basis, for example, in the event of controller failure, the mechanical design ensures that the high pressure side is closed, at least under high pressure conditions, so that the turbocharger can operate properly.

Die Öffnungsvorrichtung kann zum Vorsehen von Redundanz zwei Stufen umfassen. Insbesondere können zwei Stufen vorliegen, die beide öffnen müssen, um die Hochdruckseite zur Atmosphäre zu öffnen. Diese Redundanz macht es unwahrscheinlicher, dass die Hochdruckseite während Hochlastbedingungen offen bleibt.The opening device may include two stages to provide redundancy. In particular, there may be two stages, both of which must open to open the high pressure side to the atmosphere. This redundancy makes it less likely that the high pressure side will remain open during high load conditions.

In einer ersten Variante kann die Öffnungsvorrichtung einen separaten Lufteinlass aufweisen, welcher bevorzugt einen Luftfilter umfasst.In a first variant, the opening device may have a separate air inlet, which preferably comprises an air filter.

In einer zweiten Variante kann die Öffnungsvorrichtung den Verdichter umgehen, wobei der Verdichter und die Öffnungsvorrichtung Luft von einem Hauptlufteinlass aufnehmen. Bevorzugt umfasst der Hauptlufteinlass einen Luftfilter.In a second variant, the opening device may bypass the compressor with the compressor and the opening device receiving air from a main air inlet. Preferably, the main air inlet comprises an air filter.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Hochdruckseite des Einlassluftsystems eines turbogeladenen Motors eine oder mehrere der folgenden Komponenten sein:

- ein Trakt zwischen Verdichter und Ladeluftkühler;
- ein Ladeluftkühler (welcher die Drucklufttemperatur senkt, um ihre Dichte weiter zu steigern);
- ein Trakt zwischen Ladeluftkühler und Einlassaufnehmer;
- ein Ansaugkrümmer.

In a preferred embodiment, the high pressure side of the intake air system of a turbocharged engine may be one or more of the following components:

- a tract between compressor and intercooler;
- a charge air cooler (which lowers the compressed air temperature to further increase its density);
- a tract between the intercooler and the inlet receiver;
- an intake manifold.

Die Öffnungsvorrichtung kann in einer dieser Komponenten angeordnet sein und eine Öffnung dieser Komponente zur Atmosphäre vorsehen.The opening device may be arranged in one of these components and provide an opening of this component to the atmosphere.

Die Öffnung zur Atmosphäre kann direkt vorgesehen werden oder durch Vorsehen einer Öffnung zu einer Komponente der Niederdruckseite des Lufteinlasssystems stromabwärts des Verdichters.The opening to the atmosphere may be provided directly or by providing an opening to a low pressure side component of the air intake system downstream of the compressor.

Die Öffnungsvorrichtung kann zum Beispiel eine Öffnung zwischen

- Atmosphäre und Ansaugkrümmer direkt;
- stromaufwärts und direkt stromabwärts des Verdichters;
- stromaufwärts des Verdichters und Ansaugkrümmers

vorsehen.The opening device may, for example, an opening between

- Atmosphere and intake manifold directly;
upstream and immediately downstream of the compressor;
- upstream of the compressor and intake manifold

provide.

Wenn ein zusätzlicher Lufteinlass vorliegt, kann er an einer beliebigen Stelle relativ zum Ansaugkrümmer angeordnet werden. Zum Beispiel kann er bezüglich des Einlasses von dem Verdichter des Turboladers an der gegenüberliegenden Seite des Ansaugkrümmers angeordnet werden. Ferner könnte er gleichermaßen zum Beispiel in der Mitte des Ansaugkrümmers angeordnet werden. Wenn ein V-Motor mit zwei separaten Ansaugkrümmern verwendet wird, können ferner zwei zusätzliche Lufteinlässe, einer pro Ansaugkrümmer, verwendet werden oder es kann ein zusätzlicher Lufteinlass in einer Brücke zwischen den zwei Ansaugkrümmern angeordnet werden.If there is an additional air intake, it may be located anywhere relative to the intake manifold. For example, it may be located with respect to the inlet of the compressor of the turbocharger on the opposite side of the intake manifold. Further, it could equally be arranged, for example, in the middle of the intake manifold. Further, if a V-engine with two separate intake manifolds is used, two additional air inlets, one per intake manifold, may be used, or an additional air intake may be placed in a bridge between the two intake manifolds.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Motor eine Ausgangsleistung zwischen 100 kW bis 10 MW, bevorzugt zwischen 500 kW und 10 MW, auf.In a preferred embodiment, the motor has an output power between 100 kW to 10 MW, preferably between 500 kW and 10 MW.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Motor einen Gesamthubraum zwischen 2 Liter und 200 Liter, bevorzugt einen Gesamthubraum zwischen 15 Liter und 200 Liter, auf.In a preferred embodiment, the engine has a total displacement of between 2 liters and 200 liters, preferably a total displacement of between 15 liters and 200 liters.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Rotor des Generators direkt mit der Kurbelwelle des Motors gekoppelt.In a preferred embodiment, the rotor of the generator is directly coupled to the crankshaft of the engine.

Insbesondere kann der Generator ohne ein zusätzliches Lager für den Rotor des Generators zwischen dem Motor und dem Rotor direkt mit der Kurbelwelle gekoppelt sein.In particular, the generator may be coupled directly to the crankshaft without an additional bearing for the rotor of the generator between the engine and the rotor.

Unabhängig von der vorstehend beschriebenen elektrischen Stromversorgung umfasst die vorliegende Erfindung auch einen Verbrennungsmotor, welcher einen Turbolader mit einer Turbine, die mit einem Abgaskrümmer des Motors verbunden ist, und einem Verdichter, der von der Turbine angetrieben wird und mit einem Ansaugkrümmer des Motors verbunden ist, zum Versorgen des Motors mit Druckluft umfasst. Erfindungsgemäß weist der Motor eine Öffnungsvorrichtung zum Öffnen einer Hochdruckseite des Lufteinlasssystems stromabwärts des Verdichters hin zur Atmosphäre auf, so dass der Motor bei offener Öffnungsvorrichtung Luft bei Atmosphärendruck ansaugen kann.Regardless of the electrical power supply described above, the present invention also includes an internal combustion engine having a turbocharger with a turbine connected to an exhaust manifold of the engine and a compressor driven by the turbine and connected to an intake manifold of the engine. for supplying the engine with compressed air. According to the invention, the engine has an opening device for opening a high-pressure side of the air intake system downstream of the compressor toward the atmosphere, so that the engine can suck in air at atmospheric pressure when the opening device is open.

Der Motor kann insbesondere wie vorstehend beschrieben konstruiert sein und/oder betrieben werden.In particular, the engine may be constructed and / or operated as described above.

Der Motor kann insbesondere für eine elektrische Stromversorgung, wie sie vorstehend beschrieben ist, verwendet werden. Es sind aber andere Anwendungen des erfindungsgemäßen Motors denkbar. Insbesondere ist die vorliegende Erfindung von Vorteil, wenn ein Schnellstart wichtig ist.The motor can be used in particular for an electric power supply as described above. However, other applications of the motor according to the invention are conceivable. In particular, the present invention is advantageous when a quick start is important.

Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Transport- und/oder Arbeitsgerät, das einen wie vorstehend beschriebenen Motor umfasst.The present invention further comprises a transport and / or working device comprising an engine as described above.

Bevorzugt ist das Transport- und/oder Arbeitsgerät ein mobiles Gerät mit einem Antriebsmechanismus.Preferably, the transport and / or implement is a mobile device with a drive mechanism.

Das Transport- und/oder Arbeitsgerät kann eine Start-Stopp-Funktion zum automatischen Stoppen und Starten des Motors aufweisen.The transport and / or implement may have a start-stop function for automatically stopping and starting the engine.

Die vorliegende Erfindung umfasst ferner eine Öffnungsvorrichtung für einen Motor, wie er vorstehend beschrieben ist.The present invention further includes an opening device for an engine as described above.

Die vorliegende Erfindung umfasst ferner ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors, wobei der Motor einen Turbolader mit einer Turbine, die mit einem Abgaskrümmer des Motors verbunden ist, und einen Verdichter, der von der Turbine angetrieben wird und mit einem Ansaugkrümmer des Motors verbunden ist, zum Versorgen des Motors mit Druckluft umfasst. Erfindungsgemäß ist eine Hochdruckseite des Lufteinlasssystems stromabwärts des Verdichters zur Atmosphäre geöffnet, so dass der Motor Luft bei Atmosphärendruck ansaugen kann.The present invention further includes a method of operating an internal combustion engine, wherein the engine includes a turbocharger having a turbine connected to an exhaust manifold of the engine and a compressor driven by the turbine and connected to an intake manifold of the engine Supplying the engine with compressed air covers. According to the invention, a high-pressure side of the air intake system is opened to the atmosphere downstream of the compressor, so that the engine can suck in air at atmospheric pressure.

Das Verfahren weist die gleichen Vorteile wie vorstehend beschrieben auf. Bevorzugt wird das Verfahren wie vorstehend bezüglich des erfindungsgemäßen Motors und/oder der erfindungsgemäßen elektrischen Stromversorgung erläutert ausgeführt. The method has the same advantages as described above. The method is preferably carried out as explained above with regard to the motor according to the invention and / or the electrical power supply according to the invention.

Insbesondere kann das Verfahren wie vorstehend beschrieben zum Betreiben einer elektrischen Stromversorgung und/oder eines Motors dienen.In particular, the method can serve as described above for operating an electrical power supply and / or an engine.

Nun wird die vorliegende Erfindung anhand bestimmter Ausführungsformen und Figuren beschrieben.Now, the present invention will be described with reference to certain embodiments and figures.

Die Figuren zeigen:

1a: eine schematische Zeichnung einer Ausführungsform einer elektrischen Stromversorgung der vorliegenden Erfindung,
1b: eine erste Ausführungsform eines Verbrennungsmotors der vorliegenden Erfindung, wobei die Öffnungsvorrichtung an einer mittleren Stelle in dem Ansaugkrümmer angeordnet ist,
2a/b: eine erste Ausführungsform einer Öffnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung in einem geöffneten Zustand (2a) und einem geschlossenen Zustand (2b),
3: eine zweite Ausführungsform einer Öffnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die elektronisch gesteuert ist,
4: eine dritte Ausführungsform einer Öffnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die eine Klappe verwendet, in einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand,
5: eine vierte Ausführungsform einer Öffnungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung, die Redundanz vorsieht, in einem geschlossenen Zustand und einem geöffneten Zustand,
6: eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Motors, wobei die Öffnungsvorrichtung am Ende des Ansaugkrümmers gegenüber der Verbindung mit dem Verdichter angeordnet ist,
7a: eine dritte Ausführungsform eines Motors der vorliegenden Erfindung, wobei die Öffnungsvorrichtung in einem Bypass des Verdichters angeordnet ist,
7b: eine vierte Ausführungsform eines Motors der vorliegenden Erfindung, wobei die Öffnungsvorrichtung in einem Bypass zwischen dem Hauptlufteinlass und dem Krümmer angeordnet ist, und
8: eine fünfte Ausführungsform eines Motors der vorliegenden Erfindung, wobei der Motor eine zweistufige Turbolade-Anordnung aufweist.

The figures show:

1a FIG. 2 is a schematic drawing of an embodiment of an electrical power supply of the present invention. FIG.
1b FIG. 2 shows a first embodiment of an internal combustion engine of the present invention, wherein the opening device is arranged at a central location in the intake manifold, FIG.
2a / b: a first embodiment of an opening device of the present invention in an opened state (FIG. 2a ) and a closed state ( 2 B )
3 FIG. 2 shows a second embodiment of an opening device of the present invention which is electronically controlled. FIG.
4 FIG. 3 shows a third embodiment of an opening device of the present invention using a flap in a closed state and an opened state. FIG.
5 FIG. 4 shows a fourth embodiment of an opening device of the present invention providing redundancy in a closed state and an opened state. FIG.
6 a second embodiment of an engine according to the invention, wherein the opening device is arranged at the end of the intake manifold with respect to the connection to the compressor,
7a FIG. 3 shows a third embodiment of an engine of the present invention, wherein the opening device is arranged in a bypass of the compressor, FIG.
7b a fourth embodiment of an engine of the present invention, wherein the opening device is arranged in a bypass between the main air inlet and the manifold, and
8th A fifth embodiment of an engine of the present invention wherein the engine has a two-stage turbocharger arrangement.

1 zeigt in schematischer Form eine Ausführungsform einer elektrischen Stromversorgung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Stromversorgung umfasst einen Verbrennungsmotor 1 und einen Stromgenerator 2, der von dem Verbrennungsmotor 1 angetrieben wird. Ein Rotor des Stromgenerators 2 ist zu diesem Zweck mit der Welle 3 des Motors 1 verbunden. Zum Beispiel kann der Rotor direkt mit der Welle 3 des Motors 1 gekoppelt sein. 1 shows in schematic form an embodiment of an electrical power supply according to the present invention. The power supply includes an internal combustion engine 1 and a power generator 2 that of the internal combustion engine 1 is driven. A rotor of the power generator 2 is for this purpose with the shaft 3 of the motor 1 connected. For example, the rotor can be directly connected to the shaft 3 of the motor 1 be coupled.

1b zeigt eine Ausführungsform eines Verbrennungsmotors 1 der vorliegenden Erfindung näher. Der Verbrennungsmotor kann zum Beispiel ein Diesel- oder ein Benzinmotor sein. Der Verbrennungsmotor 1 kann in einer elektrischen Stromversorgung der vorliegenden Erfindung oder für andere Zwecke genutzt werden. 1b shows an embodiment of an internal combustion engine 1 closer to the present invention. The internal combustion engine may be, for example, a diesel or a gasoline engine. The internal combustion engine 1 can be used in an electrical power supply of the present invention or for other purposes.

Der Motor 1 umfasst eine Anzahl von Zylindern 21, wobei die Zylinder durch einen Ansaugkrümmer 11, der mit Lufteinlässen 20 der Zylinder verbunden ist, mit Luft versorgt werden. Abgas aus den Zylindern 21 wird von Abgasauslässen 22 der Zylinder 21, die mit einem Abgaskrümmer 10 verbunden sind, abgelassen.The motor 1 includes a number of cylinders 21 wherein the cylinders pass through an intake manifold 11 that with air intakes 20 the cylinder is connected to be supplied with air. Exhaust from the cylinders 21 is from exhaust outlets 22 the cylinder 21 that with an exhaust manifold 10 connected, drained.

Der Motor 1 ist mit einem Turbolader 4 ausgestattet, welcher eine Turbine 5 und einen von der Turbine 5 angetriebenen Verdichter 6 umfasst.The motor 1 is with a turbocharger 4 equipped, which is a turbine 5 and one from the turbine 5 driven compressor 6 includes.

Der Einlass der Turbine 5 ist mit dem Abgaskrümmer 10 verbunden und wird von dem Abgas, das von den Zylindern 21 des Motors 1 bereitgestellt wird, angetrieben. Die Turbine 5 weist einen Turbinengasauslass 9 zum Ablassen der Abgase auf.The inlet of the turbine 5 is with the exhaust manifold 10 Connected and exhaust gas from the cylinders 21 of the motor 1 is powered. The turbine 5 has a turbine gas outlet 9 for draining the exhaust gases.

Der Verdichter 6 weist einen Niederdruckeinlass, der mit dem Hauptlufteinlass 7 des Motors verbunden ist, sowie einen Hochdruckauslass, der mit dem Ansaugkrümmer 11 verbunden ist, auf. Das Lufteinlasssystem des Motors umfasst daher mindestens den Hauptlufteinlass 7, den Verdichter 6, den Ansaugkrümmer 11 und eine Komponente, die diese Elemente verbindet. Die Niederdruckseite des Lufteinlasssystems umfasst den Lufteinlass 7 und den Niederdrucktrakt 28, der ihn mit dem Niederdruckeinlass des Verdichters 6 verbindet. Die Hochdruckseite umfasst mindestens einen Trakt 27, 29, der den Hochdruckauslass des Verdichters 6 mit dem Ansaugkrümmer 11 verbindet, sowie den Ansaugkrümmer 11.The compressor 6 has a low pressure inlet that communicates with the main air inlet 7 the engine is connected, as well as a high-pressure outlet, with the intake manifold 11 is connected. The engine air intake system therefore includes at least the main air intake 7 , the compressor 6 , the intake manifold 11 and a component that connects these elements. The low pressure side of the air intake system includes the air intake 7 and the low-pressure tract 28 putting it with the low pressure inlet of the compressor 6 combines. The high pressure side comprises at least one tract 27 . 29 , which is the high pressure outlet of the compressor 6 with the intake manifold 11 connects as well as the intake manifold 11 ,

In der Ausführungsform ist der Hochdruckauslass des Verdichters 6 mittels des Ladeluftkühlers 8 mit dem Ansaugkrümmer 11 verbunden. Insbesondere ist der Hochdruckauslass des Verdichters 6 durch einen Hochdrucktrakt 27 mit dem Ladeluftkühler 8 verbunden und der Ladeluftkühler 8 ist durch einen Hochdrucktrakt 29 mit dem Ansaugkrümmer 11 verbunden. Daher umfasst die Hochdruckseite des Lufteinlasssystems die Trakte 27 und 29, den Ladeluftkühler 8 und den Ansaugkrümmer 11.In the embodiment, the high-pressure outlet of the compressor 6 by means of the intercooler 8th with the intake manifold 11 connected. In particular, the high pressure outlet of the compressor 6 through a high pressure tract 27 with the intercooler 8th connected and the intercooler 8th is through a high pressure tract 29 with the intake manifold 11 connected. Therefore, the high pressure side of the Air intake system the tracts 27 and 29 , the intercooler 8th and the intake manifold 11 ,

Bei einem turbogeladenen Motor treibt das Abgas des Motors die Turbine 5 an, die wiederum den Verdichter 6 zum Liefern von Hochdruck-Ladeluft zu dem Ansaugkrümmer 11 antreibt. Bei einer üblichen Konfiguration ist die Welle der Turbine 5 mit der Welle des Verdichters 6 mechanisch verbunden. Insbesondere können die Turbine 5 und der Verdichter 6 an der gleichen Welle angeordnet sein.In a turbocharged engine, the exhaust of the engine drives the turbine 5 on, which in turn is the compressor 6 for supplying high pressure charge air to the intake manifold 11 drives. In a typical configuration, the shaft is the turbine 5 with the shaft of the compressor 6 mechanically connected. In particular, the turbine can 5 and the compressor 6 be arranged on the same shaft.

Wenn das elektrische Netz ausfällt, muss ein Stromgenerator, der von einem Motor angetrieben wird, anlaufen und eine Drehzahl erreichen, die hoch genug ist, um innerhalb einer beschränkten Zeit mit dem Netz synchronisiert zu werden. Diese Zeit kann unter 7 s liegen, damit der Motor den US-Standard „NFPA 110“ erfüllen kann. Zum Erreichen dieses Ziels und während dieser Sequenz muss der Motor die größte Luftmenge ansaugen, damit er die größte Kraftstoffmenge verbrennen kann. Das Ergebnis ist ein höherer Druck an den Kolben, was dazu beiträgt, der Motor- und Wechselstromgeneratorträgheit entgegenzuwirken.When the electrical grid fails, a power generator powered by a motor must start up and reach a speed high enough to be synchronized with the grid within a limited time. This time may be less than 7 seconds to allow the engine to meet the US NFPA 110 standard. To achieve this goal and during this sequence, the engine has to suck in the largest amount of air so that it can burn the largest amount of fuel. The result is a higher pressure on the pistons, which helps to counteract engine and alternator inertia.

Wenn der Motor aber turbogeladen ist, kann der Verdichter 6 des Turboladers 4, der in dem Lufteinlasssystem positioniert ist, drosselnd wirken, wenn der Motor 1 nicht genügend Abgasenergie zu seiner jeweiligen Turbine 5 liefert, um sie mit einer ausreichenden Drehzahl anzutreiben. Dies kann folglich die zugeführte Luftmenge in die Zylinder reduzieren.But if the engine is turbocharged, the compressor can 6 of the turbocharger 4 , which is positioned in the air intake system, act throttling when the engine 1 not enough exhaust energy to its respective turbine 5 supplies to drive at a sufficient speed. This can consequently reduce the amount of air supplied to the cylinders.

Während einer Reihe von Tests eines Notstarts wurden an Stromgeneratoren, die von turbogeladenen Dieselmotoren angetrieben werden, Unterdruckwerte von schlechter als 100 mbar unter Atmosphärendruck gemessen. Dies trifft insbesondere zu, wenn von einem starken Turbolader eine hohe spezifische Leistung bereitgestellt wird.During a series of tests of an emergency start, negative pressure values of less than 100 mbar below atmospheric pressure were measured on power generators driven by turbocharged diesel engines. This is particularly true when providing a high specific power from a powerful turbocharger.

Die vorliegende Erfindung sieht daher eine - gesteuerte oder nicht gesteuerte - Öffnungsvorrichtung 12 vor, die die Hochdruckseite des Lufteinlasssystems des turbogeladenen Motors 1 zur Atmosphäre öffnen kann, um bei Bedarf mehr Luft in die Zylinder 21 einzulassen.The present invention therefore provides a - controlled or non-controlled - opening device 12 in front of the high pressure side of the air intake system of the turbocharged engine 1 to open the atmosphere, to more air in the cylinder if necessary 21 involved.

Daher kann die Luft den/die Turbolader 4 umgehen und der Motor 1 hat nicht mit der Luftdrosselung durch den/die Verdichter 6 zu kämpfen, wenn diese zu langsam drehen. Der Motor weist insbesondere die Möglichkeit auf, direkt in die Atmosphäre zu atmen, wenn zum BeispielTherefore, the air can the turbocharger 4 Bypass and the engine 1 does not have air throttling by the compressor (s) 6 to fight if they turn too slowly. In particular, the engine has the ability to breathe directly into the atmosphere when, for example

[Druck Ansaugkrümmer] < [Atmosphärendruck][Pressure Intake Manifold] <[Atmospheric Pressure]

Die Öffnungsvorrichtung kann an jeder beliebigen Stelle in der Hochdruckseite des Lufteinlasssystems angeordnet sein. In der Ausführungsform kann die Öffnungsvorrichtung zum Beispiel an beliebiger Stelle in dem Hochdrucktrakt 27, der den Hochdruckauslass des Verdichters 6 mit dem Ladeluftkühler 8 verbindet, dem Hochdrucktrakt 29, der den Ladeluftkühler mit dem Ansaugkrümmer 11 verbindet, und dem Ansaugkrümmer 11 angeordnet sein.The opening device may be located anywhere in the high pressure side of the air intake system. For example, in the embodiment, the opening device may be located anywhere in the high pressure section 27 , which is the high pressure outlet of the compressor 6 with the intercooler 8th connects, the high pressure tract 29 that the intercooler with the intake manifold 11 connects, and the intake manifold 11 be arranged.

Ferner kann die Öffnungsvorrichtung entweder einen separaten Lufteinlass aufweisen und daher direkt an die Atmosphäre münden oder kann mit der Niederdruckseite des Lufteinlasssystems verbunden sein und daher mittels des Hauptlufteinlasses 7, der ebenfalls von dem Verdichter 6 genutzt wird, mit der Atmosphäre verbunden sein.Furthermore, the opening device can either have a separate air inlet and therefore open directly to the atmosphere or can be connected to the low-pressure side of the air inlet system and therefore by means of the main air inlet 7 also from the compressor 6 is used to be connected to the atmosphere.

Der in 1b gezeigten Ausführungsform ist die Öffnungsvorrichtung 12 in dem Ansaugkrümmer 11 angeordnet und weist ihren eigenen Lufteinlass auf, der mit einem Luftfilter 13 versehen ist. In der gezeigten spezifischen Ausführungsform ist die Öffnungsvorrichtung 12 an einer mittleren Stelle des Ansaugkrümmers 11 angeordnet. Es sind alternative Konfigurationen möglich, wie später beschrieben wird.The in 1b the embodiment shown is the opening device 12 in the intake manifold 11 arranged and has its own air intake, with an air filter 13 is provided. In the specific embodiment shown, the opening device 12 at a central location of the intake manifold 11 arranged. Alternative configurations are possible, as will be described later.

2 zeigt eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Öffnungsvorrichtung. Die Öffnungsvorrichtung ist zwischen der Hochdruckseite 14 des Lufteinlasssystems und einer Niederdruckseite 18, die durch eine Niederdruckseite des Lufteinlasssystems oder die Atmosphäre gebildet ist, angeordnet. In der Ausführungsform mündet die Öffnungsvorrichtung direkt zur Atmosphäre und umfasst einen Luftfilter 13. In anderen Anordnungen kann die Öffnungsvorrichtung aber auch den Hauptlufteinlass 7 nutzen. 2 shows a first embodiment of the opening device according to the invention. The opening device is between the high pressure side 14 the air intake system and a low pressure side 18 , which is formed by a low-pressure side of the air intake system or the atmosphere is arranged. In the embodiment, the opening device opens directly to the atmosphere and comprises an air filter 13 , In other arrangements, however, the opening device may also be the main air inlet 7 use.

In der in 2 gezeigten Ausführungsform wird die Öffnungsvorrichtung durch die Druckdifferenz zwischen der Niederdruckseite 18 und der Hochdruckseite 14 betrieben. Wenn der Druck an der Hochdruckseite 14 unter den Druck an der Niederdruckseite 18 fällt, öffnet die Öffnungsvorrichtung insbesondere aufgrund ihrer mechanischen Konstruktion, um von der Niederdruckseite 18 zu der Hochdruckseite 14 Luft durch die Öffnungsvorrichtung strömen zu lassen. Dies ist in 2a gezeigt. Wenn dagegen der Druck an der Hochdruckseite 14 höher als der Druck an der Niederdruckseite 18 ist, schließt die Öffnungsvorrichtung, um die Hochdruckseite wie in 2b gezeigt von der Druckseite 18 zu isolieren.In the in 2 As shown, the opening device becomes the pressure difference between the low pressure side 18 and the high pressure side 14 operated. When the pressure on the high pressure side 14 under the pressure at the low pressure side 18 falls, opens the opening device, in particular due to its mechanical construction, to from the low pressure side 18 to the high pressure side 14 Air to flow through the opening device. This is in 2a shown. If, however, the pressure on the high pressure side 14 higher than the pressure at the low pressure side 18 is, the opening device closes around the high-pressure side as in 2 B shown from the print page 18 to isolate.

In der Ausführungsform umfasst die Öffnungsvorrichtung zum Schließen der Öffnungsvorrichtung ein Ventilelement 15, das von einer Feder 16 gegen einen Ventilsitz 17 gedrückt wird. Sobald die Druckdifferenz zwischen der Niederdruckseite 18 und der Hochdruckseite 14 hoch genug ist, um die Federkraft der Feder 16 zu überwinden, öffnet das Ventil, was Luft von der Niederdruckseite 18 durch die Öffnungsvorrichtung zu der Hochdruckseite 14 des Lufteinlasssystems strömen lässt.In the embodiment, the opening device for closing the opening device comprises a valve element 15 that of a spring 16 against a valve seat 17 is pressed. Once the pressure difference between the low pressure side 18 and the high pressure side 14 high enough to the spring force of the spring 16 To overcome, the valve opens, causing air from the low pressure side 18 through the opening device to the high pressure side 14 of the air intake system.

In einer alternativen Ausführungsform könnte die Feder 16 das Ventil 15 in eine offene Stellung vorspannen. Dies würde garantieren, dass während des Starts des Motors die Hochdruckseite 14 des Lufteinlasssystems bereits zur Atmosphäre offen ist. Sobald der Turbolader beginnt, ordnungsgemäß zu arbeiten, überwindet der erhöhte Druck an der Hochdruckseite die Federkraft der Feder und schließt das Ventil.In an alternative embodiment, the spring could 16 the valve 15 bias to an open position. This would guarantee that during the start of the engine the high pressure side 14 the air intake system is already open to the atmosphere. As soon as the turbocharger starts operating properly, the increased pressure on the high pressure side overcomes the spring force of the spring and closes the valve.

3 zeigt eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Öffnungsvorrichtung. Die Öffnungsvorrichtung von 3 umfasst einen Antriebsmechanismus 19 zum Öffnen und Schließen des Ventils. Der Antriebsmechanismus wird bevorzugt elektronisch gesteuert. In der in 3 gezeigten Ausführungsform wird die gleiche Konstruktion wie in 2, die ein Ventil 15 und einen Ventilsitz 17 nutzt, verwendet, wobei die Feder 16 durch den Antrieb 18 zum Betreiben des Ventilelements 15 ersetzt ist. 3 shows a second embodiment of an opening device according to the invention. The opening device of 3 includes a drive mechanism 19 for opening and closing the valve. The drive mechanism is preferably controlled electronically. In the in 3 the embodiment shown is the same construction as in 2 that is a valve 15 and a valve seat 17 uses, uses, the spring 16 through the drive 18 for operating the valve element 15 is replaced.

Wenn die Öffnungsvorrichtung elektronisch gesteuert wird, wird die elektronische Steuerung bevorzugt auf der Grundlage einer Zeitbedingung durchgeführt. Insbesondere kann die Öffnungsvorrichtung unmittelbar bei Start des Motors geöffnet werden und über ein Zeitintervall offen gehalten werden, das dafür ausreicht, dass der Motor Synchronisationsdrehzahl erreicht. Das Zeitintervall, in dem die Öffnungsvorrichtung offen ist, ist bevorzugt kurz genug, so dass die Öffnungsvorrichtung geschlossen wird, bevor die Erzeugung elektrischen Stroms eingeschaltet wird und an dem Motor eine hohe Last angelegt wird. Dies garantiert, dass während der Bedingung hoher Last der Turbolader wirkt, um den Motor mit Luft hohen Drucks zu laden. Aufgrund der in 3 gezeigten mechanischen Konstruktion schließt, selbst wenn der Antriebsmechanismus 19 einen Defekt aufweist, der hohe Druck an der Hochdruckseite 14, der von dem Turbolader vorgesehen wird, das Ventilelement 15 gegen den Ventilsitz 17.When the opening device is electronically controlled, the electronic control is preferably performed on the basis of a time condition. In particular, the opening device may be opened immediately upon start of the engine and kept open for a time interval sufficient for the engine to reach synchronization speed. The time interval in which the opening device is open is preferably short enough so that the opening device is closed before the generation of electric current is turned on and a high load is applied to the motor. This ensures that during the high load condition the turbocharger acts to charge the engine with high pressure air. Due to the in 3 shown mechanical construction, even if the drive mechanism 19 has a defect, the high pressure on the high pressure side 14 provided by the turbocharger, the valve element 15 against the valve seat 17 ,

4 zeigt eine dritte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Öffnungsvorrichtung. Bei dieser Öffnungsvorrichtung sind das Ventilelement 14 und der Ventilsitz 17 durch eine Klappe 23 und eine Dichtung 25 ersetzt. Insbesondere ist die Klappe 23 an einer Schwenkachse 24 schwenkbar angeordnet. Wenn der Druck an der Hochdruckseite höher als der an der Niederdruckseite ist, wird die Klappe 23 gegen die Dichtung 25 gedrückt, was die Hochdruckseite schließt. Wenn der Druck an der Niederdruckseite 18 höher als an der Hochdruckseite 14 ist, öffnet die Klappe 23, was den Motor durch die Öffnungsvorrichtung saugen lässt. 4 shows a third embodiment of an opening device according to the invention. In this opening device, the valve element 14 and the valve seat 17 through a flap 23 and a seal 25 replaced. In particular, the flap 23 on a pivot axis 24 arranged pivotally. When the pressure on the high pressure side is higher than that on the low pressure side, the damper becomes 23 against the seal 25 pressed, which closes the high pressure side. When the pressure on the low pressure side 18 higher than on the high pressure side 14 is, opens the door 23 , which makes the engine suck through the opening device.

In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist die Öffnungsvorrichtung an dem Ansaugkrümmer angeordnet und weist einen separaten Lufteinlass mit einem Luftfilter 13 auf. Das obere Bild zeigt die Öffnungsvorrichtung in einem geschlossenen Zustand, d.h. wenn von dem Turbolader hoher Druck bereitgestellt wird. Die untere Zeichnung in 4 zeigt die Öffnungsvorrichtung in einem offenen Zustand, wobei Luft durch die Öffnungsvorrichtung in den Luftansaugkrümmer 11 eindringt, um zu den Lufteinlässen 20 der Zylinder 21 zu strömen.In the in 4 In the embodiment shown, the opening device is arranged on the intake manifold and has a separate air inlet with an air filter 13 on. The upper picture shows the opening device in a closed state, ie when high pressure is provided by the turbocharger. The lower drawing in 4 shows the opening device in an open state, with air through the opening device in the Luftansaugkrümmer 11 penetrates to the air inlets 20 the cylinder 21 to stream.

In der in 4 gezeigten Ausführungsform ist die Öffnungsvorrichtung an dem Ansaugkrümmer 11 an einer Stelle gegenüber dem Trakt 29, der den Luftansaugkrümmer 11 mit dem Verdichter 6 verbindet, angeordnet. Es sind alternative Anordnung der Öffnungsvorrichtung möglich, wie vorstehend beschrieben wurde.In the in 4 In the embodiment shown, the opening device is on the intake manifold 11 at a point opposite the tract 29 holding the air intake manifold 11 with the compressor 6 connects, arranged. Alternative arrangement of the opening device is possible, as described above.

Aus Sicherheitsgründen kann in der Erkenntnis, dass die Generatoren in manchen Fällen eine wichtige Stromquelle sind, zum Beispiel in Krankenhäusern, die Öffnungsvorrichtung dupliziert werden, so dass sie redundant ist. Dieses optionale Merkmal ist in 5 gezeigt, die eine erste Öffnungsstufe 23 und eine zweite Öffnungsstufe 23', die in Reihe angeordnet sind, zeigt, so dass der Ansaugkrümmer nur zur Atmosphäre offen ist, wenn beide Stufen offen sind, wie in der unteren Zeichnung gezeigt ist. Die Ausführungsform in 5 sieht einen solchen redundanten Betrieb mithilfe von zwei der Ausführungsformen der Öffnungsvorrichtung, die in 4 gezeigt sind, in Reihe vor, d.h. unter Verwenden von Klappen 23 und 23' und Dichtungen 25 und 25'. Natürlich könnte Redundanz auch mit den anderen Ausführungsformen, wie in 2 und 3 gezeigt, vorgesehen werden.For safety reasons, recognizing that the generators are in some cases an important power source, for example in hospitals, the opening device may be duplicated to be redundant. This optional feature is in 5 shown a first opening stage 23 and a second opening stage 23 ' , which are arranged in series, so that the intake manifold is open only to the atmosphere when both stages are open, as shown in the lower drawing. The embodiment in 5 sees such a redundant operation by means of two of the embodiments of the opening device incorporated in 4 shown in series, ie using flaps 23 and 23 ' and seals 25 and 25 ' , Of course, redundancy could also be with the other embodiments, as in 2 and 3 be shown provided.

Die erfindungsgemäße Öffnungsvorrichtung kann in der Hochdruckseite des Lufteinlasssystems an unterschiedlichen Stellen angeordnet werden und entweder direkt mit der Atmosphäre oder mit einer Niederdruckseite des Lufteinlasssystems verbunden werden.The opening device according to the invention can be arranged in different positions in the high-pressure side of the air inlet system and connected either directly to the atmosphere or to a low-pressure side of the air inlet system.

Wie vorstehend beschrieben zeigt 1b eine Öffnungsvorrichtung, die in einem Luftansaugkrümmer an einer Stelle zwischen zwei Zylindern 21 angeordnet ist. 4 bis 6 zeigen eine Öffnungsvorrichtung, die in dem Ansaugkrümmer an einer Stelle gegenüber dem Trakt 29, der den Ansaugkrümmer 11 mit dem Verdichter 6 verbindet, angeordnet ist. In beiden Konfigurationen weist die Vorrichtung einen separaten Lufteinlass und bevorzugt einen Luftfilter 13 auf.As described above 1b an opening device located in an air intake manifold at a location between two cylinders 21 is arranged. 4 to 6 show an opening device located in the intake manifold at a location opposite the tract 29 that the intake manifold 11 with the compressor 6 connects, is arranged. In both configurations, the device has a separate air inlet and preferably an air filter 13 on.

7a und 7b zeigen zwei Konfigurationen, bei denen die Öffnungsvorrichtung zwischen der Hochdruckseite des Lufteinlasssystems und der Niederdruckseite des Lufteinlasssystems angeordnet ist und daher den Hauptlufteinlass 7 nutzt, der ebenfalls von dem Verdichter 6 genutzt wird. 7a and 7b show two configurations in which the opening device between the high pressure side of the air inlet system and the low pressure side of the air inlet system is arranged and therefore the main air inlet 7 which also comes from the compressor 6 is being used.

In der in 7a gezeigten Ausführungsform ist die Öffnungsvorrichtung 12 in einem Bypass 26 zwischen einem Trakt 28, der den Hauptlufteinlass 7 und den Niederdruckeinlass des Verdichters 6 verbindet, und dem Trakt 27, der den Hochdruckauslass des Verdichters 6 mit dem Ladeluftkühler 8 verbindet, angeordnet.In the in 7a the embodiment shown is the opening device 12 in a bypass 26 between a tract 28 , which is the main air intake 7 and the low pressure inlet of the compressor 6 connects, and the tract 27 , which is the high pressure outlet of the compressor 6 with the intercooler 8th connects, arranged.

In der in 7b gezeigten Ausführungsform ist die Öffnungsvorrichtung 12 in einem Bypass 26 angeordnet, der den Ansaugkrümmer 11 mit dem Trakt 28 verbindet, der den Haupteinlass 7 mit dem Niederdruckeinlass des Verdichters 6 verbindet.In the in 7b the embodiment shown is the opening device 12 in a bypass 26 arranged, which the intake manifold 11 with the tract 28 connects the main entrance 7 with the low pressure inlet of the compressor 6 combines.

Eine jede der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen für eine Öffnungsvorrichtung kann an beliebigen Stellen und in beliebigen Konfigurationen, die vorstehend beschrieben sind, genutzt werden.Any of the opening device embodiments described above may be used anywhere and in any of the configurations described above.

In einem Motor können abhängig von dessen Architektur und Konfiguration ein oder mehrere erfindungsgemäße Öffnungsvorrichtungen vorgesehen werden.In an engine, depending on its architecture and configuration, one or more opening devices according to the invention may be provided.

In einem V-Motor mit zwei separaten und unabhängigen Luftansaugkrümmern können zum Beispiel die zwei Ansaugkrümmer jeweils ihre eigene Öffnungsvorrichtung aufweisen. Alternativ könnten die Ansaugkrümmer durch eine Brücke verbunden sein, in der die Öffnungsvorrichtung vorgesehen ist.For example, in a V-engine having two separate and independent air intake manifolds, the two intake manifolds may each have their own opening device. Alternatively, the intake manifolds could be connected by a bridge in which the opening device is provided.

Die vorliegende Erfindung kann auch an einem mehrstufigen turbogeladenen Motor implementiert wird, wie etwa in 8 gezeigt. Bei einer solchen Konfiguration ist die Öffnungsvorrichtung bevorzugt an der Hochdruckseite des Verdichters des Hochdruck-Turboladers angeordnet.The present invention may also be implemented on a multi-stage turbocharged engine, such as in 8th shown. In such a configuration, the opening device is preferably arranged on the high-pressure side of the compressor of the high-pressure turbocharger.

Ein Beispiel dafür ist in 8 gezeigt. Zusätzlich zu den vorstehend beschriebenen Komponenten des Motors ist der Motor mit einem Niederdruck-Turbolader 4' versehen, wobei der Turbolader 4 als Hochdruck-Turbolader ausgelegt ist. Bei dieser Konfiguration ist der Verdichter 6' des Niederdruck-Turboladers 4' mit dem Hauptlufteinlass 7 verbunden und versorgt den Verdichter 6 des Hochdruck-Turboladers 4 mit Druckluft. Der Turbinenauslass 9 der Hochdruckturbine 5 ist mit der Niederdruckturbine 5' verbunden, die den Niederdruckverdichter 6' antreibt. Die Niederdruckturbine 5' weist einen Abgasauslass 9' auf.An example of this is in 8th shown. In addition to the components of the engine described above, the engine is a low-pressure turbocharger 4 ' provided, with the turbocharger 4 is designed as a high-pressure turbocharger. In this configuration, the compressor is 6 ' of the low-pressure turbocharger 4 ' with the main air inlet 7 connected and supplies the compressor 6 of the high-pressure turbocharger 4 with compressed air. The turbine outlet 9 the high-pressure turbine 5 is with the low-pressure turbine 5 ' connected to the low pressure compressor 6 ' drives. The low pressure turbine 5 ' has an exhaust outlet 9 ' on.

Die Erfindung kann in einer solchen turbogeladenen Konfiguration in genau gleicher Weise wie vorstehend beschrieben verwendet werden, wobei die Öffnungsvorrichtung an einer beliebigen Stelle stromabwärts des Hochdruck-Turboladers 6 angeordnet ist, und kann die Hochdruckseite entweder direkt mit der Atmosphäre oder mit der Niederdruckseite, bevorzugt mit der Niederdruckseite des Niederdruck-Turboladers 4', verbinden.The invention can be used in such a turbocharged configuration in much the same way as described above, with the opening device at any point downstream of the high-pressure turbocharger 6 is arranged, and can the high pressure side either directly to the atmosphere or with the low pressure side, preferably with the low pressure side of the low pressure turbocharger 4 ' , connect.

Die vorliegende Erfindung wurde bezüglich der Erzeugung elektrischen Stroms und insbesondere für eine Notstromversorgung beschrieben, ist aber nicht auf eine solche Anwendung beschränkt.The present invention has been described with respect to the generation of electric power and in particular for an emergency power supply, but is not limited to such an application.

Insbesondere kann eine erfindungsgemäße Öffnungsvorrichtung oder ein Motor, wie sie vorstehend beschrieben sind, ebenfalls in jeder anderen Anwendung genutzt werden, bei der ein Schnellstart des Motors nach Einschalten von Bedeutung ist.In particular, an opening device or a motor according to the invention, as described above, can also be used in any other application in which a quick start of the motor after switching is important.

Zum Beispiel könnte der Motor als Antrieb in einem Transport- und/oder Arbeitsgerät mit einer Start-Stopp-Funktionalität verwendet werden, die den Motor automatisch stoppt, wenn das Gerät nicht betrieben wird, und daher den Motor schnell neu starten muss, sobald der Betrieb wiederaufgenommen wird.For example, the engine could be used as a drive in a transport and / or implement with a start-stop functionality that automatically stops the engine when the equipment is not operating, and therefore needs to restart the engine quickly as soon as it is operational is resumed.

Claims

An electrical power supply having a generator and an internal combustion engine driving the generator, the engine for supplying the engine with compressed air having a turbocharger with a turbine connected to an exhaust manifold of the engine and a compressor driven by the turbine and an intake manifold of the engine, characterized in that the engine has an opening device for opening a high-pressure side of the air intake system downstream of the compressor toward the atmosphere so that the engine can suck air at atmospheric pressure when the opening device is open.

Electrical power after Claim 1 wherein the opening device is adapted to open during a phase in which the compressor forms a throttle for the intake of the engine, and / or during a start phase of the engine, wherein the electrical power supply is preferably an emergency power supply and / or comprises an emergency start function ,

Electric power supply according to one of the preceding claims, wherein the opening device is adapted to open in response to a low pressure condition in the high-pressure section.

Electrical power supply according to one of the preceding claims, wherein the opening device is biased by a spring in a closed state and is activated by a pressure difference between the high-pressure air passage and the atmosphere, which overcomes the spring bias to an open state.

Electric power supply according to one of the preceding claims, wherein the opening device is adapted to open in response to a time condition, and preferably during a predetermined time interval after starting the engine, wherein the time interval preferably starts at engine start and / or a length between 2 seconds and 30 Seconds and / or wherein the opening device is preferably closed before switching on the electric power generation and / or before applying the full load to the engine.

Electrical power supply according to one of the preceding claims, wherein the opening device comprises a drive mechanism which is controlled electronically, in particular in dependence on a time condition and / or a pressure condition.

Electrical power supply according to one of the preceding claims, wherein the opening device is a valve or a flap, wherein the opening device is preferably a one-way valve or a one-way flap.

Electric power supply according to one of the preceding claims, wherein the opening device for providing redundancy comprises two stages.

Electric power supply according to one of the preceding claims, wherein the opening device comprises a separate air inlet, which preferably comprises an air filter, and / or wherein the opening device bypasses the compressor, wherein the compressor and the opening device receive air from a main air inlet, wherein the main air inlet is preferably an air filter includes.

Electrical power supply according to one of the preceding claims, wherein the motor has an output power of between 100 kW and 10 MW, preferably between 500 kW and 10 MW, and / or wherein the engine has a total displacement of between 2 liters and 200 liters, preferably a total displacement of between 15 liters and 200 liters, and / or wherein the rotor of the generator is directly coupled to the crankshaft of the engine.

An internal combustion engine, in particular for an electric power supply according to one of the preceding claims, which for supplying the engine with compressed air, a turbocharger with a turbine which is connected to an exhaust manifold of the engine, and a compressor which is driven by the turbine and with an intake manifold of the Engine, characterized in that the engine has an opening device for opening a high-pressure side of the air intake system downstream of the compressor to the atmosphere, so that the engine can suck in air at atmospheric pressure with the opening device open.

Transport and / or implement, which is a motor after Claim 11 wherein the transport and / or working device is preferably a mobile device with a drive mechanism and / or wherein the transport and / or working device preferably has a start-stop function for automatically stopping and starting the engine.

Opening device for a motor of an electrical power supply according to one of Claims 1 to 10 or for a motor Claim 11 ,

Method for operating an internal combustion engine, in particular for operating an internal combustion engine of an electrical power supply according to one of Claims 1 to 10 or an engine Claim 11 wherein the engine for supplying the engine with compressed air comprises a turbocharger having a turbine connected to an exhaust manifold of the engine and a compressor driven by the turbine and connected to an intake manifold of the engine, characterized in that a high-pressure side of the air intake system downstream of the compressor is opened to the atmosphere so that the engine can suck in air at atmospheric pressure.