DE102017200797A1

DE102017200797A1 - Brennkraftmaschine mit elektrisch antreibbarem Verdichter im Ansaugsystem und Verfahren zum Starten einer derartigen Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102017200797A1
Application number: DE102017200797.4A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kindl; Andreas Kuske; Jörg Kemmerling; Vanco Smiljanovski; Franz Arnd Sommerhoff; Christian Winge Vigild; Hanno Friederichs
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-01-19
Filing date: 2017-01-19
Publication date: 2018-07-19

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine (10) mit mindestens einem Zylinderkopf umfassend mindestens einen Zylinder (1, 2, 3, 4), bei der- jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens eine Einlassöffnung aufweist, an die sich eine Ansaugleitung zum Zuführen von Luft via Ansaugsystem (5) anschließt,- jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens eine Auslassöffnung aufweist, an die sich eine Abgasleitung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem (6) anschließt, und- ein elektrisch antreibbarer Verdichter (8) im Ansaugsystem (5) angeordnet ist.Es soll eine Brennkraftmaschine (10) der genannten Art bereitgestellt werden, mit der sich ein verbessertes Kaltstartverhalten realisieren lässt.Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine (10) der genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine erste Bypassleitung (9) vorgesehen ist, die stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters (8) unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (9a) vom Ansaugsystem (5) abzweigt und stromaufwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters (8) unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes (9b) in das Ansaugsystem (5) einmündet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf umfassend mindestens einen Zylinder, bei der

- jeder Zylinder mindestens eine Einlassöffnung aufweist, an die sich eine Ansaugleitung zum Zuführen von Luft via Ansaugsystem anschließt,
- jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung aufweist, an die sich eine Abgasleitung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem anschließt, und
- ein elektrisch antreibbarer Verdichter im Ansaugsystem angeordnet ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Starten einer derartigen Brennkraftmaschine.
Eine Brennkraftmaschine der genannten Art wird als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren, aber auch Ottomotoren und Hybrid-Brennkraftmaschinen, d. h. Brennkraftmaschinen, die mit einem Hybrid-Brennverfahren betrieben werden, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.
Brennkraftmaschinen werden zunehmend häufig mit einer Aufladung ausgestattet, wobei die Aufladung in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung ist, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozess benötigte Ladeluft verdichtet wird, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Ladeluftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden.
Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Wird der Hubraum reduziert, lässt sich bei gleichen Fahrzeugrandbedingungen das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Die Aufladung einer Brennkraftmaschine unterstützt folglich die Bemühungen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.
Durch eine geeignete Getriebeauslegung kann zusätzlich ein sogenanntes Downspeeding realisiert werden, wodurch ebenfalls ein geringerer spezifischer Kraftstoffverbrauch erzielt wird. Beim Downspeeding wird der Umstand ausgenutzt, dass der spezifische Kraftstoffverbrauch bei niedrigen Drehzahlen regelmäßig niedriger ist, insbesondere bei höheren Lasten.
Bei gezielter Auslegung der Aufladung können auch Vorteile bei den Abgasemissionen erzielt werden. So können mittels geeigneter Aufladung beispielsweise beim Dieselmotor die Stickoxidemissionen ohne Einbußen beim Wirkungsgrad verringert werden. Gleichzeitig können die Kohlenwasserstoffemissionen günstig beeinflusst werden. Die Emissionen an Kohlendioxid, die direkt mit dem Kraftstoffverbrauch korrelieren, nehmen mit sinkendem Kraftstoffverbrauch ebenfalls ab.
Häufig wird für die Aufladung ein Abgasturbolader eingesetzt, bei dem ein Verdichter und eine Turbine auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in der Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung der Zylinder erreicht wird. Vorteilhafterweise wird ein Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters im Ansaugsystem vorgesehen, mit dem die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in die Zylinder gekühlt wird. Der Kühler senkt die Temperatur und steigert damit die Dichte der Ladeluft, so dass auch der Kühler zu einer besseren Füllung der Zylinder, d. h. zu einer größeren Luftmasse, beiträgt. Es erfolgt eine Verdichtung durch Kühlung.
Der Vorteil eines Abgasturboladers im Vergleich zu einem Lader, der mittels Hilfsantrieb angetrieben wird, besteht darin, dass ein Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase nutzt, während ein Lader die für seinen Antrieb erforderliche Energie direkt oder indirekt von der Brennkraftmaschine bezieht und damit, zumindest solange die Antriebsenergie nicht aus einer Energierückgewinnung stammt, den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, d. h. mindert.
Falls es sich nicht um einen mittels Elektromaschine, d. h. elektrisch antreibbaren Lader bzw. Verdichter handelt, ist regelmäßig eine mechanische bzw. kinematische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen dem Lader und der Brennkraftmaschine erforderlich, die auch das Packaging im Motorraum nachteilig beeinflusst bzw. bestimmt.
Der Vorteil eines mittels Hilfsantrieb antreibbaren Laders gegenüber einem Abgasturbolader besteht wiederum darin, dass der Lader stets den angeforderten Ladedruck generieren und zur Verfügung stellen kann und zwar nahezu verzögerungsfrei und unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Das gilt insbesondere für einen Lader, der mittels Elektromaschine elektrisch antreibbar und daher unabhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle ist.
Nach dem Stand der Technik bereitet es nämlich Schwierigkeiten, die Leistung mittels Abgasturboaufladung in allen Drehzahlbereichen und insbesondere verzögerungsfrei zu steigern. Es wird ein stärkerer Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet. Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis bzw. der Turbinenleistung abhängt. Wird die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis bzw. einer kleineren Turbinenleistung. Folglich nimmt das Ladedruckverhältnis zu niedrigeren Drehzahlen hin ebenfalls ab. Dies ist gleichbedeutend mit einem Drehmomentabfall.
Eine mittels Abgasturboaufladung aufgeladene Brennkraftmaschine leidet grundsätzlich darunter, dass bei einer erhöhten Lastanforderung zunächst die Turbinenleistung gesteigert werden muss, um die erforderliche Antriebsleistung für den Verdichter bereitstellen zu können. Dies führt im instationären Betrieb der Brennkraftmaschine zu einem gewissen Verzögerungseffekt, der unerwünscht ist.
Die Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt über mindestens einen elektrisch antreibbaren Verdichter und ist damit zumindest eine aufladbare Brennkraftmaschine, vorzugsweise eine aufgeladene Brennkraftmaschine. Daher wird ein gegebenenfalls im Ansaugsystem vorgesehener Kühler auch als Ladeluftkühler und die via Ansaugsystem zugeführte Luft auch als Ladeluft bezeichnet.
Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist man ständig bemüht, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Zudem wird eine Reduzierung der Schadstoffemissionen angestrebt, um zukünftige Grenzwerte für Schadstoffemissionen einhalten zu können.
Um die vorstehend genannte Ziele zu erreichen, sind neben einer gegebenenfalls vorgenommenen Aufladung weitere Maßnahmen erforderlich, beispielsweise die Rückführung heißer Abgase von der Auslassseite auf die Einlassseite, wodurch die Stickoxidemissionen gesenkt werden können. Um eine deutliche Senkung der Stickoxidemissionen zu erzielen, sind hohe Abgasrückführraten erforderlich.
Um den Kraftstoffverbrauch und damit auch die Schadstoffemissionen zu mindern, ist es grundsätzlich sinnvoll, die Reibleistung einer Brennkraftmaschine zu minimieren.
Hinsichtlich der Reduzierung der Reibleistung sind eine zügige Erwärmung des Motoröls und eine schnelle Aufheizung der Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem Kaltstart, zielführend. Eine schnelle Erwärmung des Motoröls während der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine sorgt für eine entsprechend schnelle Abnahme der Viskosität und damit für eine Verringerung der Reibung bzw. Reibleistung, insbesondere in den mit Öl versorgten Lagern.
Die zügige Erwärmung des Motoröls wird durch eine schnelle Aufheizung der Brennkraftmaschine als solche forciert. Daher wird bei einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine während der Warmlaufphase bzw. nach einem Kaltstart regelmäßig eine No-Flow-Strategie realisiert, gemäß der eine Zirkulation des Kühlmittels verhindert wird, um die Wärmeabfuhr infolge Konvektion zu unterbinden. Zusätzlich erhitzt sich das in den Kühlmittelkanälen bzw. Kühlmittelmänteln stehende Kühlmittel im Rahmen einer No-Flow-Strategie schneller, da die im Zylinderkopf und/oder Zylinderblock in das Kühlmittel eingetragene Wärme dem Kühlmittel nicht in einem Wärmetauscher wieder entzogen wird. Das wärmere Kühlmittel sorgt bei einer Freigabe der Kühlmittelzirkulation dann wiederum für eine schnellere Aufheizung der übrigen bzw. gesamten Brennkraftmaschine.
Trotz der vorstehend beschriebenen Konzepte sind weitere Maßnahmen erforderlich, um das Kaltstartverhalten einer Brennkraftmaschine zu verbessern.
Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, mit der sich ein verbessertes Kaltstartverhalten realisieren lässt.
Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Starten einer derartigen Brennkraftmaschine aufzuzeigen.
Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf umfassend mindestens einen Zylinder, bei der

- jeder Zylinder mindestens eine Einlassöffnung aufweist, an die sich eine Ansaugleitung zum Zuführen von Luft via Ansaugsystem anschließt,
- jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung aufweist, an die sich eine Abgasleitung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem anschließt, und
- ein elektrisch antreibbarer Verdichter im Ansaugsystem angeordnet ist,

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist mit einem elektrisch antreibbaren Verdichter ausgestattet, der zwar grundsätzlich auch zur Aufladung der Brennkraftmaschine eingesetzt werden kann, erfindungsgemäß aber primär dem Zweck dient, im Rahmen eines Startvorganges bei nicht aufgeheizter Brennkraftmaschine mittels Kompression Wärme in die im Ansaugsystem befindliche Luft einzutragen, so dass im Ansaugsystem erwärmte Luft, d. h. Luft mit erhöhter Temperatur, zirkuliert bzw. bereitgestellt wird. Dadurch kann das Ansaugsystem als solches erwärmt bzw. dem mindestens einen Zylinder der Brennkraftmaschine beim Starten erwärmte bzw. wärmere Luft zugeführt werden.
Infolgedessen lassen sich insbesondere die einen Zylinder begrenzenden Bauteile und Komponenten erwärmen, nämlich der Zylinderblock, der zylinderzugehörige Kolben, der Zylinderkopf, die zylinderzugehörigen Steuerorgane für den Ladungswechsel sowie das sich an den Zylinder anschließende Abgasabführsystem mitsamt Abgasnachbehandlungssystemen.
Dem mindestens einen Zylinder wird beim Starten aber nur dann Luft zugeführt, wenn der elektrisch antreibbare Verdichter aktiviert und betrieben wird, während die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine unter Verwendung einer Startvorrichtung zwangsweise in Drehung versetzt wird bzw. die Brennkraftmaschine befeuert wird und die Ventiltriebe infolge der Kurbelwellenrotation betätigt werden und die zylinderzugehörigen Öffnungen für einen Gasaustausch freigeben.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist mit einer ersten Bypassleitung ausgestattet, die dazu dient, die erwärmte Luft mittels des elektrisch antreibbaren Verdichters im Kreis zu fördern bzw. zirkulieren zu lassen.
Hierzu zweigt die erste Bypassleitung stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes vom Ansaugsystem ab und mündet stromaufwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes in das Ansaugsystem ein.
Der elektrisch antreibbare Verdichter erwärmt die im Ansaugsystem befindliche Luft im Rahmen der Kompression und fördert die erwärmte Luft via Bypassleitung zurück auf seine Saugseite, d. h. an seinen Eintritt, und/oder führt die erwärmte Luft via Ansaugsystem dem mindestens einen Zylinder der Brennkraftmaschine zu.
Der elektrisch antreibbare Verdichter zeichnet sich dadurch aus, dass seine Antriebleistung nicht direkt und zeitgleich von der Brennkraftmaschine bereitgestellt wird bzw. werden muss, weshalb der elektrisch antreibbare Verdichter auch dann zur Kompression bzw. für den Wärmeeintrag genutzt werden kann, wenn die Brennkraftmaschine abgeschaltet ist, nicht befeuert wird bzw. die Kurbelwelle stillsteht.
Der elektrisch antreibbare Verdichter wird abgeschaltet, sobald der vorstehend beschriebene Bedarfsfall nicht mehr besteht.
Der elektrisch antreibbare Verdichter kann auch im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine eingesetzt werden, um das instationäre Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine sowie die Drehmomentcharakteristik bei niedrigen Drehzahlen bzw. geringen Abgasmengen zu verbessern.
Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine kann die erste Bypassleitung wieder zur Umgehung des elektrisch antreibbaren Verdichters genutzt werden, wobei die Luft dem Ansaugsystem dann auch gegebenenfalls stromaufwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters entnommen und stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters wieder zugeführt wird.
Bezüglich der Aufladung einer in Betrieb befindlichen Brennkraftmaschine besteht der Vorteil des elektrisch antreibbaren Verdichters darin, dass der elektrisch antreibbare Verdichter - im Gegensatz zum Abgasturbolader - den angeforderten Ladedruck unabhängig vom momentanen Betriebszustand der Brennkraftmaschine generieren und zur Verfügung stellen kann, insbesondere auch bei geringen Abgasmengen bzw. niedrigen Drehzahlen der Kurbelwelle und dies bei Anforderung nahezu verzögerungsfrei.
Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitgestellt, mit der sich ein verbessertes Kaltstartverhalten realisieren lässt. Damit wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Brennkraftmaschine werden in Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die erste Bypassleitung mit einem ersten Absperrelement ausgestattet ist.
Das erste Absperrelement gestattet durch Öffnen die Freigabe der ersten Bypassleitung und damit das Rückführen von erwärmter Luft mittels elektrisch antreibbaren Verdichter, falls die erwärmte Luft zirkulieren soll. Mit diesem Absperrelement lässt sich insbesondere die mittels elektrisch antreibbaren Verdichter rückgeführte Luftmenge steuern, d. h. einstellen, und damit auch die dem mindestens einen Zylinder der Brennkraftmaschine gegebenenfalls zugeführte Luftmenge.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters ein Ladeluftkühler im Ansaugsystem angeordnet ist.
Grundsätzlich kann der elektrisch antreibbare Verdichter stromabwärts oder stromaufwärts eines Ladeluftkühlers angeordnet sein, wobei der elektrisch antreibbare Verdichter vorzugsweise stromaufwärts des Ladeluftkühlers angeordnet ist, damit die mittels Verdichter komprimierte Luft im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine, wenn die in Betrieb befindliche Brennkraftmaschine aufgeladen werden soll, vor Eintritt in den mindestens einen Zylinder im Ladeluftkühler gekühlt werden kann.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine zweite Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts des Ladeluftkühlers unter Ausbildung eines dritten Knotenpunktes vom Ansaugsystem abzweigt und stromabwärts des Ladeluftkühlers unter Ausbildung eines vierten Knotenpunktes in das Ansaugsystem mündet.
Die zweite Bypassleitung gestattet die Umgehung des Ladeluftkühlers, falls die komprimierte bzw. erwärmte Luft nicht gekühlt werden soll, beispielsweise nach einem Kaltstart bzw. in der Warmlaufphase der Brennkraftmaschine.
Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die zweite Bypassleitung mit einem zweiten Absperrelement ausgestattet ist.
Das zweite Absperrelement gestattet durch Öffnen die Freigabe der zweiten Bypassleitung und damit das Umgehen des Ladeluftkühlers, falls die erwärmte Luft nicht gekühlt werden soll. Mit diesem Absperrelement lässt sich die am Ladeluftkühler vorbei geführte Luftmenge steuern, d. h. einstellen.
Vorteilhaft können in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen das zweite Absperrelement an dem dritten Knotenpunkt angeordnet ist und bei Freigabe der zweiten Bypassleitung gleichzeitig den Zustrom zum Ladeluftkühler entsprechend verringert bzw. vollständig unterbindet.
Verfügt die Brennkraftmaschine über einen Ladeluftkühler, der stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters im Ansaugsystem angeordnet ist, können Ausführungsformen vorteilhaft sein, bei denen die erste Bypassleitung stromaufwärts des Ladeluftkühlers unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes vom Ansaugsystem abzweigt.
Verfügt die Brennkraftmaschine über einen Ladeluftkühler, der stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters im Ansaugsystem angeordnet und mit einer zweiten Bypassleitung ausgestattet ist, können Ausführungsformen vorteilhaft sein, bei denen die erste Bypassleitung unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes von der zweiten Bypassleitung abzweigt.
Verfügt die Brennkraftmaschine über einen Ladeluftkühler, der stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters im Ansaugsystem angeordnet und mit einer zweiten Bypassleitung ausgestattet ist, können auch Ausführungsformen vorteilhaft sein, bei denen die erste Bypassleitung stromabwärts des Ladeluftkühlers unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes vom Ansaugsystem abzweigt.
Die drei vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen allesamt, dass die mittels elektrisch antreibbaren Verdichter erwärmte Luft, ohne im Ladeluftkühler gekühlt zu werden, auf die Einlassseite bzw. Saugseite des elektrisch antreibbaren Verdichters zurückgeführt wird, d. h. stromaufwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters in das Ansaugsystem eingeleitet wird.
Zweigt die erste Bypassleitung stromabwärts des Ladeluftkühlers unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes vom Ansaugsystem ab, ist es hierzu sinnvoll, die erwärmte Luft zuvor via zweiter Bypassleitung am Ladeluftkühler vorbei zu führen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst. Hinsichtlich der Abgasturboaufladung wird Bezug genommen auf die bereits gemachten Ausführungen.
Die Drehmomentcharakteristik einer abgasturboaufgeladenen Brennkraftmaschine kann durch unterschiedliche Maßnahmen verbessert werden.
Beispielsweise durch eine kleine Auslegung des Turbinenquerschnittes und gleichzeitiger Abgasabblasung. Eine derartige Turbine wird auch als Waste-Gate-Turbine bezeichnet. Überschreitet der Abgasmassenstrom eine kritische Größe wird ein Teil des Abgasstromes im Rahmen der sogenannten Abgasabblasung mittels einer Bypassleitung an der Turbine vorbei geführt. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, dass das Aufladeverhalten bei höheren Drehzahlen bzw. größeren Abgasmengen weniger zufriedenstellend ist.
Die Drehmomentcharakteristik kann auch mittels mehrerer in Reihe geschalteter Abgasturbolader vorteilhaft beeinflusst werden. Durch das in Reihe Schalten von zwei Abgasturboladern, von denen ein Abgasturbolader als Hochdruckstufe und ein Abgasturbolader als Niederdruckstufe dient, kann das Motorkennfeld bzw. Verdichterkennfeld in vorteilhafter Weise aufgeweitet werden und zwar sowohl hin zu kleineren Verdichterströmen als auch hin zu größeren Verdichterströmen.
Insbesondere ist bei dem als Hochdruckstufe dienenden Abgasturbolader ein Verschieben der Pumpgrenze hin zu kleineren Verdichterströmen möglich, wodurch auch bei kleinen Verdichterströmen hohe Ladedruckverhältnisse erzielt werden können, was im unteren Drehzahlbereich die Drehmomentcharakteristik deutlich verbessert. Erreicht wird dies durch eine Auslegung der Hochdruckturbine auf kleine Abgasmassenströme und Vorsehen einer Bypassleitung, mit der bei zunehmendem Abgasmassenstrom zunehmend Abgas an der Hochdruckturbine vorbeigeführt wird. Die Bypassleitung zweigt hierzu stromaufwärts der Hochdruckturbine vom Abgasabführsystem ab und mündet stromaufwärts der Niederdruckturbine wieder in das Abgasabführsystem, wobei in der Bypassleitung ein Absperrelement angeordnet ist, um den an der Hochdruckturbine vorbeigeführten Abgasstrom zu steuern.
Das Downsizing wird durch eine mehrstufige Aufladung mittels Abgasturboladern weiter fortgeführt. Des Weiteren ist das Ansprechverhalten einer derartig aufgeladenen Brennkraftmaschine deutlich verbessert gegenüber einer vergleichbaren Brennkraftmaschine mit einstufiger Aufladung, da die kleinere Hochdruckstufe weniger träge ist und sich das Laufzeug eines kleiner dimensionierten Abgasturboladers schneller beschleunigen lässt.
Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann des Weiteren durch mehrere parallel angeordnete Turbolader, d. h. durch mehrere parallel angeordnete Turbinen mit kleinerem Turbinenquerschnitt verbessert werden, wobei mit steigender Abgasmenge Turbinen sukzessive zugeschaltet werden.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers eine feste Turbinengeometrie aufweist. Eine feste Turbinengeometrie ist kostengünstig. Für eine befriedigende Drehmomentcharakteristik kann es sinnvoll sein, die Turbine als Waste-Gate-Turbine auszuführen.
Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers eine variable Turbinengeometrie aufweist.
Eine variable Turbinengeometrie erhöht die Flexibilität der Aufladung. Sie gestattet eine stufenlose Anpassung der Turbinengeometrie an den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine bzw. an den momentanen Abgasmassenstrom. Dabei sind stromaufwärts des Laufrades der Turbine Leitschaufeln zur Beeinflussung der Strömungsrichtung angeordnet. Im Gegensatz zu den Laufschaufeln des umlaufenden Laufrades rotieren die Leitschaufeln nicht mit der Welle der Turbine, d. h. dem Laufrad. Die Leitschaufeln sind zwar stationär angeordnet, aber nicht völlig unbeweglich, sondern um ihre Achse drehbar, so dass auf die Anströmung der Laufschaufeln Einfluss genommen werden kann.
Verfügt eine Turbine hingegen über eine feste unveränderliche Geometrie, sind die Leitschaufeln nicht nur stationär, sondern zudem völlig unbeweglich, d. h. starr fixiert, soweit überhaupt Leitschaufeln vorgesehen sind bzw. eine Leiteinrichtung vorgesehen ist.
Insbesondere gestattet die Kombination aus Turbine mit variabler Turbinengeometrie und Verdichter mit variabler Verdichtergeometrie, auch bei sehr geringen Abgasmengen hohe Ladedrücke zu erzielen.
Vorteilhaft sind daher auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Verdichter des mindestens einen Abgasturboladers eine variable Verdichtergeometrie aufweist. Insbesondere wenn nur eine geringe Abgasmenge durch die Turbine geleitet wird, erweist sich eine variable Verdichtergeometrie als vorteilhaft, da die Pumpgrenze des Verdichters durch Verstellen der Leitschaufeln im Verdichterkennfeld hin zu kleinen Verdichterströmen verschoben werden kann und so ein Arbeiten des Verdichters jenseits der Pumpgrenze vermieden wird. Vorteile bietet die veränderbare Verdichtergeometrie daher auch, wenn große Abgasmengen stromaufwärts der Turbine abgezweigt und zurückgeführt werden, um hohe Rückführraten zu realisieren. Verfügt die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers über eine variable Turbinengeometrie kann die variable Verdichtergeometrie auf die Turbinengeometrie kontinuierlich abgestimmt werden.
Bei abgasturboaufgeladenen Brennkraftmaschinen sind Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen der elektrisch antreibbare Verdichter stromabwärts des Verdichters des mindestens einen Abgasturboladers im Ansaugsystem angeordnet ist. Dann muss der elektrisch antreibbare Verdichter die erwärmte Luft nicht durch den Verdichter des mindestens einen Abgasturboladers fördern.
Ist der elektrisch antreibbare Verdichter nicht stromaufwärts, sondern stromabwärts des Verdichters des mindestens einen Abgasturboladers angeordnet, kann der elektrisch antreibbare Verdichter im Rahmen einer zweistufigen Verdichtung bzw. einer Aufladung als Hochdruckstufe dienen.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die erste Bypassleitung zwischen dem elektrisch antreibbaren Verdichter und dem Verdichter des mindestens einen Abgasturboladers unter Ausbildung des zweiten Knotenpunktes in das Ansaugsystem mündet.
Bei Ausstattung der Brennkraftmaschine mit einem Ladeluftkühler sind Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen stromabwärts des Ladeluftkühlers ein Sammelbehältnis für Kondensat im Ansaugsystem angeordnet ist. Das Behältnis dient dem Sammeln von Kondensat, d. h. von flüssigem Wasser, und damit auch dem Entfernen des Wassers aus dem übrigen Ansaugsystem, wodurch sich die aus der Kondensatbildung resultierende Problematik eliminieren lässt. Ausgeschiedenes Kondensat wird von der Ladeluftströmung infolge Kinetik mitgenommen und in das Sammelbehältnis abgeführt bzw. abgeschieden.
Das im Sammelbehältnis befindliche Wasser kann - wie das Wasser im Ladeluftkühler - frieren. Im Gegensatz zur Eisbildung im Ladeluftkühler sind Vereisungen im Sammelbehältnis aber unkritisch, da diese keine Blockade des Ansaugsystems verursachen können oder Beschädigungen des Sammelbehältnisses. Eisablagerungen im Sammelbehältnis können auch nicht zu einem erhöhten Druckverlust im Ansaugsystem führen. Letzteres ist insbesondere bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen von Relevanz, bei denen ein Druckverlust im Ansaugsystem stromabwärts des mindestens einen Verdichters gleichbedeutend ist mit einem Ladedruckabbau bzw. Ladedruckverlust, der im Rahmen der Aufladung der Brennkraftmaschine unerwünscht ist und einer effektiven Aufladung entgegen steht.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Ladeluftkühler selbstentwässernd ist, wodurch gewährleistet wird, dass sich kein Kondensat im Kühler ansammelt.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Ladeluftkühler in der Einbauposition der Brennkraftmaschine geneigt ist. Gemäß dieser Ausführungsform wird der Ladeluftkühler in einem Winkel angestellt, so dass ein Gefälle zwischen Eintritt und Austritt ausgebildet wird und der Transport eines Kondensats bereits im Kühler schwerkraftgetrieben unterstützt wird, um einem eventuellen Ansammeln entgegen zu wirken. Hinsichtlich des Winkels α wird dabei Bezug genommen auf eine virtuelle durch den Eintritt und den Austritt gelegte Gerade.
Ist der Ladeluftkühler selbstentwässernd, können daher auch Ausführungsformen vorteilhaft sein, bei denen ein Eintritt in den Ladeluftkühler in der Einbauposition der Brennkraftmaschine geodätisch höher angeordnet ist als ein Austritt aus dem Ladeluftkühler.
Diese Ausführungsform des Ladeluftkühlers stellt sicher, dass die Vorteile des erfindungsgemäßen Konzepts vollumfänglich zur Geltung kommen und sich kein Kondensat im Kühler ansammelt, weil der Austritt eine größere geodätische Höhe aufweist als der Eintritt.
Wird die Brennkraftmaschine mittels Abgasturboaufladung aufgeladen, sind Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen der elektrisch antreibbare Verdichter kleiner ausgelegt ist als der Verdichter des mindestens einen Abgasturboladers.
Vorteilhaft ist dies insbesondere bei Ausführungsformen, bei denen der elektrisch antreibbare Verdichter stromabwärts des Verdichters des mindestens einen Abgasturboladers im Ansaugsystem angeordnet ist und im Rahmen einer zweistufigen Verdichtung als Hochdruckstufe eingesetzt werden kann. Zudem ist ein klein bzw. kleiner dimensionierter elektrischer Verdichter in der Regel ausreichend für den primären Zweck, den dieser Verdichter erfindungsgemäß hat, nämlich Luft zu erwärmen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen nur ein Abgasturbolader vorgesehen ist. Hinsichtlich der Reibleistung und des Gesamtwirkungsgrades ist es vorteilhafter, einen einzelnen Abgasturbolader anstelle mehrerer Turbolader zu verwenden, weshalb die vorstehende Ausführungsform Vorteile im Wirkungsgrad aufweist. Es ergeben sich zudem Kostenvorteile und Vorteile beim Packaging. Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang auch, dass der elektrisch antreibbare Verdichter grundsätzlich für eine Aufladung bereitsteht, d. h. im Bedarfsfall zugeschaltet werden kann, weshalb nur ein Abgasturbolader ausreichend sein kann.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen ein Sensor zur messtechnischen Erfassung der Temperatur der im Ansaugsystem befindlichen Luft vorgesehen ist. Die messtechnisch erfasste Lufttemperatur kann als Eingangsgröße für eine Steuerung des in der ersten Bypassleitung vorgesehenen ersten Absperrelements und/oder der Antriebsleistung des elektrisch antreibbaren Verdichters herangezogen werden und/oder als Entscheidungskriterium dafür dienen, ob die erwärmte Luft im Ansaugsystem im Kreis gefördert wird oder dem mindestens einen Zylinder zugeführt wird.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens eine Abgasrückführung vorgesehen ist, die eine Rückführleitung umfasst, welche vom Abgasabführsystem abzweigt und in das Ansaugsystem einmündet. Die Abgasrückführung, d. h. die Rückführung von Verbrennungsgasen, ist ein geeignetes Mittel die Stickoxidemissionen zu reduzieren, wobei mit zunehmender Abgasrückführrate die Stickoxidemissionen deutlich gesenkt werden können.
Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich ein Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine einer zuvor beschriebenen Art aufzuzeigen, wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem der elektrisch antreibbare Verdichter im Rahmen eines Kaltstarts betrieben wird, um Wärme in die durch den elektrisch antreibbaren Verdichter geförderte Luft einzutragen und damit in die im Ansaugsystem befindliche Luft.
Das bereits für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine Gesagte gilt auch für das erfindungsgemäße Verfahren, weshalb an dieser Stelle im Allgemeinen Bezug genommen wird auf die vorstehend hinsichtlich der Brennkraftmaschine gemachten Ausführungen. Die verschiedenen Brennkraftmaschinen erfordern teils unterschiedliche Verfahrensvarianten.
Zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Kurbelwelle und Startvorrichtung sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, bei denen der elektrisch antreibbare Verdichter aktiviert und betrieben wird, bevor die Startvorrichtung aktiviert wird, um die Kurbelwelle zwangsweise in Drehung zu versetzen. Die Erwärmung der im Ansaugsystem befindlichen Luft und des Ansaugsystems selbst mitsamt dem elektrisch antreibbaren Verdichter ist dann zumindest auch eine vorbereitende Maßnahme vor dem eigentlichen Startvorgang bzw. eine Vorbereitung des Startvorganges, bevor die Startvorrichtung die Kurbelwelle zwangsweise in Drehung versetzt.
Vorteilhaft sind dabei aber Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen der elektrisch antreibbare Verdichter weiter betrieben wird, während die Kurbelwelle mittels Startvorrichtung zwangsweise in Drehung versetzt wird. Der elektrisch antreibbare Verdichter wird vorliegend bereits aktiviert und betrieben, bevor die Startvorrichtung aktiviert wird, und weiter betrieben, wenn die Kurbelwelle die Kurbelwelle zwangsweise in Drehung versetzt.
Zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Kurbelwelle und Startvorrichtung können auch Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein, bei denen der elektrisch antreibbare Verdichter aktiviert und betrieben wird, während die Kurbelwelle mittels Startvorrichtung zwangsweise in Drehung versetzt wird. Der elektrisch antreibbare Verdichter wird vorliegend erst dann aktiviert und betrieben, wenn die Startvorrichtung bereits die Kurbelwelle zwangsweise in Drehung versetzt.
Zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, bei der die erste Bypassleitung mit einem ersten Absperrelement ausgestattet ist, können Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein, die dadurch gekennzeichnet sind, dass ein Ladedruck im Ansaugsystem stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters sowie die dem mindestens einen Zylinder zugeführte Luftmenge eingestellt werden unter Verwendung einer Antriebsleitung des elektrisch antreibbaren Verdichters und/oder eines Öffnungsgrades des ersten Absperrelements.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Lufttemperatur T_Luft im Ansaugsystem unter Verwendung des elektrisch antreibbaren Verdichters und/oder eines Sensors und/oder des ersten Absperrelements gesteuert wird.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen der elektrisch antreibbare Verdichter abgeschaltet ist, wenn bzw. sobald die Brennkraftmaschine befeuert wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform einer Brennkraftmaschine und gemäß Figur 1 näher erläutert. Hierbei zeigt:

1 schematisch eine erste Ausführungsform der Brennkraftmaschine.

1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der Brennkraftmaschine 10, die mit einem Abgasturbolader 7 ausgestattet ist, der eine im Abgasabführsystem 6 angeordnete Turbine 7a und einen im Ansaugsystem 5 angeordneten Verdichter 7b umfasst.
Es handelt sich um einen Vier-Zylinder-Reihenmotor 10, bei dem die vier Zylinder 1, 2, 3, 4 entlang der Längsachse des Zylinderkopfes, d. h. in Reihe angeordnet sind. Die Abgasleitungen der Zylinder 1, 2, 3, 4 führen unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammen, die zur Turbine 7a des Abgasturboladers 7 führt. Das heiße Abgas entspannt sich in der Turbine 7a unter Energieabgabe.
Der Verdichter 7b komprimiert die Ladeluft, die im Normalbetrieb via Ansaugsystem 5 und stromabwärts gelegenem Ladeluftkühler 11 den Zylindern 1, 2, 3, 4 zugeführt werden kann, wodurch eine Aufladung der befeuerten Brennkraftmaschine 10 erreicht wird. Der Ladeluftkühler 11 ist integral mit dem Plenum 5a ausgebildet bzw. in das Plenum 5a integriert und mit einer Bypassleitung 12 ausgestattet, die der Umgehung des Ladeluftkühlers 11 dient und im Folgenden auch als zweite Bypassleitung 12 bezeichnet wird.
Diese zweite Bypassleitung 12 zweigt stromaufwärts des Ladeluftkühlers 11 unter Ausbildung eines dritten Knotenpunktes 12a vom Ansaugsystem 5 ab und mündet stromabwärts des Ladeluftkühlers 11 unter Ausbildung eines vierten Knotenpunktes 12b wieder in das Ansaugsystem 5. Die zweite Bypassleitung 12 ist mit einem zweiten Absperrelement 12c ausgestattet, welches am dritten Knotenpunkt 12a angeordnet ist und sowohl die zweite Bypassleitung 12 als auch den Ladeluftkühler 11 - zumindest teilweise - freigeben und versperren kann.
Im Ansaugsystem 5 ist zudem ein elektrisch antreibbarer Verdichter 8 vorgesehen, der zwischen dem Verdichter 7b des Abgasturboladers 7 und dem Ladeluftkühler 11 angeordnet und mit dem Verdichter 7b des Abgasturboladers 7 in Reihe geschaltet ist. Der elektrisch antreibbare Verdichter 8 ist als zuschaltbarer Verdichter 8 konzipiert, der im Bedarfsfall zugeschaltet und betrieben werden kann, um beispielsweise im Rahmen eines Kaltstarts Wärme mittels Kompression in die geförderte Luft einzutragen und damit in die im Ansaugsystem 5 befindliche Luft.
Der elektrisch antreibbare Verdichter 8 kann aktiviert und betrieben werden, bevor eine - nicht dargestellte - Startvorrichtung aktiviert wird, d. h. als Start vorbereitende Maßnahme bei stillstehender Kurbelwelle, und/oder während die Kurbelwelle bereits mittels Startvorrichtung zwangsweise in Drehung versetzt wird.
Dadurch soll einer Aufheizung der Brennkraftmaschine 10 mitsamt ihren Betriebsflüssigkeiten Vorschub geleistet, d. h. die Warmlaufphase verkürzt werden, wodurch der Kraftstoffverbrauch verringert und die Schadstoffemissionen reduziert werden können.
Der elektrisch antreibbare Verdichter 8 kann auch zur Unterstützung des Verdichters 7b des Abgasturboladers 7 zugeschaltet werden, um den befeuerten Zylindern 1, 2, 3, 4 ausreichend Ladeluft zu zuführen bzw. einen angeforderten Ladedruck bereitzustellen.
Der elektrisch antreibbare Verdichter 8 ist mit einer Bypassleitung 9 ausgestattet. Diese erste Bypassleitung 9 zweigt stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters 8 unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes 9a vom Ansaugsystem 5 ab und mündet zwischen dem elektrisch antreibbaren Verdichter 8 und dem Verdichter 7b des Abgasturboladers 7 unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes 9b wieder in das Ansaugsystem 5. Diese erste Bypassleitung 9 ermöglicht es, die erwärmte Luft mittels dem elektrisch antreibbaren Verdichter 8 im Kreis zu fördern bzw. im Ansaugsystem 5 zirkulieren zu lassen.
Vorliegend zweigt die erste Bypassleitung 9 unter Ausbildung des ersten Knotenpunktes 9a von der zweiten Bypassleitung 12 ab, so dass der elektrisch antreibbare Verdichter 8 erwärmte, nicht im Ladeluftkühler 11 gekühlte Luft via erster Bypassleitung 9 zurück auf seine Saugseite fördert bzw. zurückführt.
Die erste Bypassleitung 9 ist ebenfalls mit einem Absperrelement 9c ausgestattet, wobei stromaufwärts dieses ersten Absperrelements 9c ein Sensor zur messtechnischen Erfassung der Temperatur der via Bypassleitung 9 geförderten Luft vorgesehen werden kann.
Das erste Absperrelement 9c dient der Freigabe der ersten Bypassleitung 9 und der Einstellung der mittels elektrisch antreibbaren Verdichter 8 rückgeführten Luftmenge. Der Ladedruck im Ansaugsystem 5 stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters 8 sowie die den Zylindern 1, 2, 3, 4 zugeführte Luftmenge können unter Verwendung der Antriebsleitung des elektrisch antreibbaren Verdichters 8 und/oder des Öffnungsgrades des ersten Absperrelements 9c eingestellt werden.
Die Brennkraftmaschine 10 verfügt zur Nachbehandlung des Abgases über mehrere Abgasnachbehandlungssysteme 14, die im Abgasabführsystem 6 angeordnet sind, nämlich einen Oxidationskatalysator 14a, einen Partikelfilter 14b sowie einen SCR-Katalysator 14c.
Des Weiteren ist die Brennkraftmaschine 10 mit einer Abgasrückführung 13 ausgestattet, welche eine Rückführleitung umfasst die stromabwärts der Turbine 7a und stromabwärts des Partikelfilters 14b von der Gesamtabgasleitung abzweigt und stromaufwärts des Verdichters 7b der Abgasturboladers 7 wieder in das Ansaugsystem 5 mündet. Es handelt sich somit um eine Niederdruck-AGR.
Bezugszeichenliste

1: erster Zylinder, außenliegender Zylinder
2: zweiter Zylinder, innenliegender Zylinder, schaltbarer Zylinder
3: dritter Zylinder, innenliegender Zylinder, schaltbarer Zylinder
4: vierter Zylinder, außenliegender Zylinder
5: Ansaugsystem
5a: Plenum
6: Abgasabführsystem
7: Abgasturbolader
7a: Turbine des Abgasturboladers
7b: Verdichter des Abgasturboladers
8: elektrisch antreibbarer Verdichter
9: erste Bypassleitung
9a: erster Knotenpunkt
9b: zweiter Knotenpunkt
9c: erstes Absperrelement
10: Brennkraftmaschine, Vier-Zylinder-Reihenmotor
11: Ladeluftkühler
12: zweite Bypassleitung
12a: dritter Knotenpunkt
12b: vierter Knotenpunkt
12c: zweites Absperrelement
13: Abgasrückführung
14: Abgasnachbehandlungssystem
14a: Oxidationskatalysator
14b: Partikelfilter
14c: SCR-Katalysator

Claims

Brennkraftmaschine (10) mit mindestens einem Zylinderkopf umfassend mindestens einen Zylinder (1, 2, 3, 4), bei der - jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens eine Einlassöffnung aufweist, an die sich eine Ansaugleitung zum Zuführen von Luft via Ansaugsystem (5) anschließt, - jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens eine Auslassöffnung aufweist, an die sich eine Abgasleitung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem (6) anschließt, und - ein elektrisch antreibbarer Verdichter (8) im Ansaugsystem (5) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Bypassleitung (9) vorgesehen ist, die stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters (8) unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (9a) vom Ansaugsystem (5) abzweigt und stromaufwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters (8) unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes (9b) in das Ansaugsystem (5) einmündet.
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bypassleitung (9) mit einem ersten Absperrelement (9c) ausgestattet ist.
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters (8) ein Ladeluftkühler (11) im Ansaugsystem (5) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Bypassleitung (12) vorgesehen ist, die stromaufwärts des Ladeluftkühlers (11) unter Ausbildung eines dritten Knotenpunktes (12a) vom Ansaugsystem (5) abzweigt und stromabwärts des Ladeluftkühlers (11) unter Ausbildung eines vierten Knotenpunktes (12b) in das Ansaugsystem (5) einmündet.
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Bypassleitung (12) mit einem zweiten Absperrelement (12c) ausgestattet ist.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bypassleitung (9) stromaufwärts des Ladeluftkühlers (11) unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (9a) vom Ansaugsystem (5) abzweigt.
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bypassleitung (9) unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (9a) von der zweiten Bypassleitung (12) abzweigt.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abgasturbolader (7) vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem (6) angeordnete Turbine (7a) und einen im Ansaugsystem (5) angeordneten Verdichter (7b) umfasst.
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch antreibbare Verdichter (8) stromabwärts des Verdichters (7b) des mindestens einen Abgasturboladers (7) im Ansaugsystem (5) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Bypassleitung (9) zwischen dem elektrisch antreibbaren Verdichter (8) und dem Verdichter (7b) des mindestens einen Abgasturboladers (7) unter Ausbildung des zweiten Knotenpunktes (9b) in das Ansaugsystem (5) mündet.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des Ladeluftkühlers (11) ein Sammelbehältnis für Kondensat im Ansaugsystem (5) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladeluftkühler (11) selbstentwässernd ist.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch antreibbare Verdichter (8) kleiner ausgelegt ist als der Verdichter (7b) des mindestens einen Abgasturboladers (7).
Brennkraftmaschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nur ein Abgasturbolader (7) vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor zur messtechnischen Erfassung der Temperatur der im Ansaugsystem (5) befindlichen Luft vorgesehen ist.
Verfahren zum Starten einer Brennkraftmaschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch antreibbare Verdichter (8) im Rahmen eines Kaltstarts betrieben wird, um Wärme in die durch den elektrisch antreibbaren Verdichter (8) geförderte Luft einzutragen und damit in die im Ansaugsystem (5) befindliche Luft.
Verfahren nach Anspruch 16 zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) mit Kurbelwelle und Startvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch antreibbare Verdichter (8) aktiviert und betrieben wird, bevor die Startvorrichtung aktiviert wird, um die Kurbelwelle zwangsweise in Drehung zu versetzen.
Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch antreibbare Verdichter (8) weiter betrieben wird, während die Kurbelwelle mittels Startvorrichtung zwangsweise in Drehung versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 16 zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) mit Kurbelwelle und Startvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch antreibbare Verdichter (8) aktiviert und betrieben wird, während die Kurbelwelle mittels Startvorrichtung zwangsweise in Drehung versetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19 zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), bei der die erste Bypassleitung (9) mit einem ersten Absperrelement (9c) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ladedruck im Ansaugsystem (5) stromabwärts des elektrisch antreibbaren Verdichters (8) sowie die dem mindestens einen Zylinder (1, 2, 3, 4) zugeführte Luftmenge eingestellt werden unter Verwendung einer Antriebsleitung des elektrisch antreibbaren Verdichters (8) und/oder eines Öffnungsgrades des ersten Absperrelements (9c).