DE102018007871A1

DE102018007871A1 - Charging device for an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102018007871A1
Application number: DE102018007871.0A
Authority: DE
Inventors: Matthias Hamann
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-10-05
Filing date: 2018-10-05
Publication date: 2019-04-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufladeeinrichtung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit wenigstens einem elektrischen Zusatzverdichter (20) zum Verdichten von der Verbrennungskraftmaschine zuzuführender Luft, mit wenigstens einer Umgehungsleitung (24), welche unter Umgehen des Zusatzverdichters (20) von Luft durchströmbar ist, und mit wenigstens einem relativ zu der Umgehungsleitung (24) bewegbaren Ventilelement (30), mittels welchem durch Bewegen des Ventilelements (30) eine die Umgehungsleitung (24) durchströmende Menge der Luft einstellbar ist, wobei das Ventilelement (30) als eine von der Luft durchströmbare Hohlkugel (32) mit mehreren, voneinander beabstandeten und von der Luft durchströmbaren Durchgangsöffnungen (34) ausgebildet ist.

The invention relates to a charging device (10) for an internal combustion engine of a motor vehicle, comprising at least one additional electric compressor (20) for compressing air to be supplied to the internal combustion engine, with at least one bypass line (24) through which air can bypass while bypassing the auxiliary compressor (20) and at least one valve element (30) movable relative to the bypass line (24) by means of which by moving the valve element (30) an amount of air passing through the bypass line (24) is adjustable, the valve element (30) being one of Air flow-through hollow ball (32) having a plurality of spaced-apart and can be flowed through by the air passage openings (34) is formed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a charging device for an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.

Eine solche Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens, ist beispielsweise bereits der DE 102 45 336 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Aufladeeinrichtung weist wenigstens einen elektrischen Zusatzverdichter auf, mittels welchem unter Nutzung von elektrischer Energie Luft, die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführen ist, verdichtet werden kann. Dabei ist wenigstens eine Umgehungsleitung vorgesehen, welche den Zusatzverdichter umgeht und somit unter Umgehen des Zusatzverdichters von Luft durchströmbar ist. Die die Umgehungsleitung durchströmende Luft strömt somit nicht durch den Zusatzverdichter und wird somit nicht mittels des Zusatzverdichters verdichtet.Such a charging device for an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular a motor vehicle, for example, is already the DE 102 45 336 A1 to be known as known. The charging device has at least one additional electric compressor, by means of which, using electrical energy, air which is to be supplied to the internal combustion engine can be compressed. In this case, at least one bypass line is provided, which bypasses the additional compressor and thus can be flowed through by bypassing the additional compressor of air. The air flowing through the bypass line thus does not flow through the auxiliary compressor and is thus not compressed by means of the additional compressor.

Außerdem ist wenigstens ein relativ zu der Umgehungsleitung bewegbares Ventilelement vorgesehen, mittels welchem durch Bewegen des Ventilelements eine die Umgehungsleitung durchströmende Menge der Luft einstellbar ist. In der DE 102 45 336 A1 kann das Ventilelement als ein Kugelventil ausgebildet sein, welches mehrere Kugeln und korrespondierende Durchgangsöffnungen aufweist.In addition, at least one movable relative to the bypass line valve element is provided, by means of which by moving the valve element, a bypass line flowing through the amount of air is adjustable. In the DE 102 45 336 A1 For example, the valve element can be designed as a ball valve which has a plurality of balls and corresponding passage openings.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Aufladeeinrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb realisiert werden kann.Object of the present invention is to develop a charging device of the type mentioned in such a way that a particularly efficient operation can be realized.

Diese Aufgabe wird durch eine Aufladeeinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a charging device having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um eine Aufladeeinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Ventilelement als eine von der Luft durchströmbare Hohlkugel mit mehreren, voneinander beabstandeten und von der Luft durchströmbaren Durchgangsöffnungen ausgebildet ist. Hierdurch kann beispielsweise ein mittels des Ventilelements bewirkter Druckverlust der Luft besonders gering gehalten werden, sodass ein besonders energieeffizienter Betrieb realisiert werden kann.In order to develop a charging device specified in the preamble of claim 1 species such that a particularly efficient operation can be realized, it is inventively provided that the valve element formed as a through-air hollow ball with a plurality of spaced-apart and can be flowed through by the air passage openings is. As a result, for example, a pressure loss of the air caused by the valve element can be kept particularly low, so that a particularly energy-efficient operation can be realized.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass das auch einfach als Ventil bezeichnete Ventilelement Strömungsverluste verursachen kann, die beispielsweise abhängig von einer Menge der das Ventilelement durchströmenden bzw. umströmenden Luft und somit abhängig von einem Luftdurchsatz sind. Die mittels des Ventilelements bewirkten Druckverluste können beispielsweise bei Nennleistung der Verbrennungskraftmaschine und somit bei hohen Massenströmen der Luft zu einer merklichen Effizienzverringerung seitens der Verbrennungskraftmaschine führen. Eine solche Effizienzverringerung kann nun mittels der erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden. Mit anderen Worten kann durch das Ventilelement der erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung ein übermäßiger Druckverlust der Luft vermieden werden, wobei gleichzeitig die Menge der die Umgehungsleitung durchströmenden Luft mittels des Ventilelements präzise und bedarfsgereicht eingestellt werden kann.The invention is based on the finding that the valve element, which is also referred to simply as a valve, can cause flow losses which depend, for example, on an amount of the air flowing through or flowing around the valve element and thus on an air flow rate. The pressure losses caused by means of the valve element can, for example, lead to a marked reduction in efficiency on the part of the internal combustion engine at rated power of the internal combustion engine and thus at high mass flows of the air. Such efficiency reduction can now be kept in a particularly small frame by means of the charging device according to the invention. In other words, an excessive pressure loss of the air can be avoided by the valve element of the charging device according to the invention, wherein at the same time the amount of air flowing through the bypass line can be adjusted by the valve element precisely and as needed.

Vorzugsweise ist das Ventilelement bzw. die Hohlkugel drehbar gelagert bzw. relativ zu der Umgehungsleitung drehbar, sodass Verluste in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können. Die Durchgangsöffnungen sind beispielsweise Fenster, die an die Umgehungsleitung sowie beispielsweise weitere jeweilige Leitungen bzw. an deren Geometrie angepasst sind. Eine erste der Leitungen ist beispielsweise von Luft durchströmbar, sodass mittels der ersten Leitung die Luft zu dem Ventilelement und über das Ventilelement zu der Umgehungsleitung und zu einer zweiten der Leitungen führbar ist. Die Umgehungsleitung zweigt beispielsweise von dem Ventilelement ab und umgeht den elektrischen Zusatzverdichter. Die zweite Leitung führt beispielsweise von dem Ventilelement weg, sodass mittels der zweiten Leitung die Luft von dem Ventilelement abführbar ist, wobei beispielsweise die die zweite Leitung durchströmende Luft nicht durch die Umgehungsleitung strömt und umgekehrt. Somit umgeht beispielsweise die Umgehungsleitung die zweite Leitung bzw. die die zweite Leitung durchströmende Luft umgeht die Umgehungsleitung bzw. umgekehrt. Über die zweite Leitung kann die Luft beispielsweise zu dem Zusatzverdichter geführt, das heißt dem Zusatzverdichter zugeführt werden.Preferably, the valve element or the hollow ball is rotatably mounted or rotatable relative to the bypass line, so that losses can be kept in a particularly small frame. The passage openings are, for example, windows which are adapted to the bypass line and, for example, further respective lines or to their geometry. A first of the lines, for example, can be traversed by air, so that by means of the first line the air to the valve element and via the valve element to the bypass line and to a second of the lines is feasible. The bypass line branches off, for example, from the valve element and bypasses the electric auxiliary compressor. The second line leads, for example, away from the valve element, so that the air can be discharged from the valve element by means of the second line, wherein, for example, the air flowing through the second line does not flow through the bypass line and vice versa. Thus, for example bypasses the bypass line or the air flowing through the second line bypasses the bypass line or vice versa. Via the second line, the air can for example be led to the additional compressor, that is to say fed to the auxiliary compressor.

Die Hohlkugel ist beispielsweise relativ zu der Umgehungsleitung zwischen wenigstens einer ersten Stellung und wenigstens einer zweiten Stellung drehbar. In der ersten Stellung versperrt die Hohlkugel beispielsweise die Umgehungsleitung, und die Hohlkugel gibt in der ersten Stellung die zweite Leitung frei, wobei beispielsweise die Hohlkugel in der zweiten Stellung die Umgehungsleitung freigibt und die zweite Leitung versperrt.The hollow ball is, for example, rotatable relative to the bypass line between at least a first position and at least one second position. In the first position, the hollow sphere obstructs, for example, the bypass line, and the hollow sphere releases the second line in the first position, wherein, for example, the hollow sphere releases the bypass line in the second position and blocks the second line.

Eine Regelung oder Steuerung der Hohlkugel kann aktiv und dabei beispielsweise mittels eines elektrischen Stellers oder aber passiv mittels einer Differenzdruckdose realisiert werden. Bei der passiven Steuerung oder Regelung der Hohlkugel bzw. Ventilelements ist es beispielsweise vorgesehen, dass das Ventilelement in Abhängigkeit von einem Differenzdruck zwischen einem Ausgang bzw. Austritt des Zusatzverdichters und einem Ausgang oder Austritt eines zusätzlich zu dem Zusatzverdichter vorgesehenen Abgasturboladers bewegbar, insbesondere drehbar, ist.A regulation or control of the hollow sphere can be active and thereby, for example by means of an electric actuator or passive means a differential pressure can be realized. In the case of passive control or regulation of the hollow ball or valve element, it is provided, for example, that the valve element is movable, in particular rotatable, as a function of a differential pressure between an outlet or outlet of the auxiliary compressor and an outlet or outlet of an exhaust gas turbocharger provided in addition to the auxiliary compressor ,

Als besonders vorteilhaft hatte sich gezeigt, wenn wenigstens ein Federelement vorgesehen ist, mittels welchem eine Federkraft zum Bewegen des Ventilelements bereitstellbar ist. Dies ist besonders bei der passiven Steuerung bzw. Regelung von Vorteil.It was found to be particularly advantageous if at least one spring element is provided, by means of which a spring force for moving the valve element can be provided. This is particularly advantageous in passive control.

Als weiterhin besonders vorteilhaft hatte sich gezeigt, wenn das eine Ventilelement dazu ausgebildet ist, eine Schubumluft und/oder eine einen Verdichter eines Abgasturboladers umgehende Luftmenge einzustellen.As further particularly advantageous had been shown when the one valve element is adapted to adjust a thrust air and / or a compressor of an exhaust gas turbocharger immediate amount of air.

Der Erfindung liegen insbesondere die folgenden Erkenntnisse zugrunde: Bei auch als Verbrennungsmotoren oder Motoren bezeichneten Verbrennungskraftmaschinen mit einem zusätzlichen elektrischen Verdichter, welcher auch als EZV oder elektrischer Zusatzverdichter bezeichnet wird, ist es üblich, ein beispielsweise selbstgeregeltes oder selbstregelndes Ventil zu verwenden, über welches der elektrische Zusatzverdichter bypassiert, das heißt umgangen werden kann, insbesondere abhängig von einer Druckdifferenz zwischen dem Verdichter des Abgasturboladers und dem elektrischen Zusatzverdichter. Hierbei hängen Strömungs- bzw. Druckverluste in dem Ventilelement vom Luftdurchsatz ab. Dies führt beispielsweise bei Nennleistung und somit bei hohen Massenströmen der Luft zu einer bemerkbaren Verringerung der Effizienz der Verbrennungskraftmaschine. Die Erfindung ist ein Konzept, dessen Ventilelement als Hohlkugel und somit als Kugelventil ausgebildet ist. Die Erfindung zeigt gegenüber herkömmlichen Lösungen eine sehr geringe bzw. geringere Sensitivität auf den auch als Massendurchsatz bezeichneten Luftdurchsatz im Ventil und ist somit im Bereich der Nennleistung der Verbrennungskraftmaschine besonders effizient. Das erfindungsgemäße Kugelventil ist insbesondere effizienter als Klapp- oder Pilzventile, welche in Abhängigkeit von dem Luftdurchsatz starke Strömungsverluste erzeugen können.In particular, the invention is based on the following findings: In combustion engines referred to as internal combustion engines or engines with an additional electric compressor, which is also referred to as EZV or electrical auxiliary compressor, it is customary to use an example self-regulating or self-regulating valve, via which the electric Bypassed additional compressor, that can be bypassed, in particular depending on a pressure difference between the compressor of the exhaust gas turbocharger and the electric auxiliary compressor. In this case, flow or pressure losses in the valve element depend on the air flow rate. For example, this leads to a noticeable reduction in the efficiency of the internal combustion engine at rated power and thus at high mass flows of the air. The invention is a concept whose valve element is designed as a hollow ball and thus as a ball valve. Compared to conventional solutions, the invention exhibits a very low or lower sensitivity to the air throughput in the valve, which is also referred to as the mass flow rate, and is thus particularly efficient in the region of the rated power of the internal combustion engine. The ball valve according to the invention is in particular more efficient than folding or mushroom valves, which can produce strong flow losses as a function of the air flow rate.

Die Hohlkugel ist beispielsweise relativ zur Umgehungsleitung in unterschiedliche Drehstellungen drehbar. In Abhängigkeit von der jeweiligen Drehstellung der auch als inneren Kugel bezeichneten Hohlkugel wird entweder die Umgehungsleitung freigegeben und beispielsweise die zu dem Zusatzverdichter führende zweite Leitung wird verschlossen oder die Umgehungsleitung wird verschlossen und die beispielsweise zum Zusatzverdichter führende und auch als Verdichterleitung bezeichnete zweite Leitung wird freigegeben. Hierdurch können insbesondere zwei charakteristische Varianten realisiert werden:The hollow ball, for example, rotatable relative to the bypass line in different rotational positions. Depending on the respective rotational position of the hollow sphere, which is also referred to as an inner ball, either the bypass line is released and, for example, the second line leading to the auxiliary compressor is closed or the bypass line is closed and the second line, for example, leading to the additional compressor and also designated as the compressor line, is released. In this way, in particular two characteristic variants can be realized:

Bei einer ersten der Varianten wird das Ventilelement nur zur Umgehung des Zusatzverdichters genutzt. Dies bedeutet, dass das Ventilelement beispielsweise nur dazu verwendet wird, eine jeweilige, die Umgehungsleitung bzw. die zweite Leitung durchströmende Menge der Luft einzustellen. Hierbei erfolgt die Steuerung bzw. Regelung des Ventilelements passiv und somit kostengünstig, insbesondere mittels einer Druckdose und in Abhängigkeit von dem zuvor genannten Differenzdruck zwischen dem Austritt des Zusatzverdichters und dem Austritt des Verdichters des Abgasturboladers. Mittels des zuvor genannten und auch einfach als Feder bezeichneten Federelements kann eine Verstellgeschwindigkeit eingestellt werden, mit welcher die Hohlkugel bewegt, insbesondere gedreht, wird.In a first of the variants, the valve element is used only to bypass the additional compressor. This means that the valve element is used, for example, only to set a respective amount of air flowing through the bypass line or the second line. Here, the control or regulation of the valve element is passive and thus cost, in particular by means of a pressure cell and in dependence on the aforementioned differential pressure between the outlet of the additional compressor and the outlet of the compressor of the exhaust gas turbocharger. By means of the aforementioned spring element, which is also referred to simply as a spring, an adjustment speed can be set with which the hollow ball moves, in particular is rotated.

Bei der zweiten Variante wird das Ventilelement zur Einstellung, insbesondere zur Regelung oder Steuerung, der Schubumluft des Verdichters des Abgasturboladers, zur Bypassierung des Zusatzverdichters und zu einer zusätzlichen Umgehung bzw. Bypassierung des Verdichters des Abgasturboladers gelöst. Hierbei erfolgt beispielsweise die Bewegung, insbesondere die Regelung der Steuerung des Ventilelements mittels eines elektrischen Stellglieds.In the second variant, the valve element for setting, in particular for control or control, the thrust air of the compressor of the exhaust gas turbocharger, for bypassing the auxiliary compressor and to an additional bypass or bypassing of the compressor of the exhaust gas turbocharger is achieved. In this case, for example, the movement, in particular the control of the control of the valve element by means of an electric actuator.

Die Varianten haben in einer ersten Abschätzung eine Verringerung der Totaldruckverluste in dem auch als Bypassventil bezeichneten Ventilelement von ca. 70% gegenüber herkömmlichen Lösungen gezeigt. Dies entspricht einer Verbesserung der Nennleistung um ca. 2 bis 5 Kilowatt. Der Regelungs- oder Steuerungsaufwand ist im Vergleich zu bisherigen Lösungen gleich, insbesondere im Hinblick auf die erste Variante. Gegenüber herkömmlichen Konzepten können zudem Bauraumvorteile realisiert werden, da die Hohlkugel im Bereich einer Leitungsverzweigung, in deren Bereich beispielsweise die erste Leitung auf die Umgehungsleitung und die zweite Leitung aufzweigt, eingebracht werden und somit die Leitungsverzweigung ersetzen kann. Dadurch kann der Bauraumbedarf gering gehalten werden, und beispielsweise Bauraum, welcher üblicherweise genutzt wird, kann frei gemacht werden.The variants have shown in a first estimate a reduction in the total pressure losses in the valve element, also referred to as a bypass valve, of about 70% compared with conventional solutions. This corresponds to an improvement of the nominal power by approx. 2 to 5 kilowatts. The control or control effort is the same compared to previous solutions, especially with regard to the first variant. In addition, space advantages can be realized in comparison with conventional concepts, since the hollow sphere can be introduced in the region of a branch line in whose region, for example, the first line branches off onto the bypass line and the second line, and thus can replace the line branching. As a result, the space requirement can be kept low, and for example space, which is commonly used, can be made free.

Mittels der zweiten Variante können weitere Vorteile realisiert werden. Zum einen kann beispielsweise mittels eines Regelelements sowohl die Schubumluft als auch die Umgehung des Zusatzverdichters exakt bestimmt werden. Zum anderen kann über eine kombinierte Leitung von Schubumluft-und Verdichterumgehungsleitung mit geringem Aufwand eine Umgehung bzw. Bypassierung des Verdichtungsabgasturboladers realisiert werden. Dies hat wiederum den Vorteil, dass im Nennleistungsbetrieb der Verdichter des Abgasturboladers durch den elektrischen Zusatzverdichter unterstützt wird, sodass der Verdichter des Abgasturboladers besonders klein dimensioniert werden kann. Dadurch kann ein besonders vorteilhaftes Ansprechverhalten der einfach auch als Motor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine gewährleitet werden. Darüber hinaus kann der Verdichter des Abgasturboladers hin zu höheren Wirkungsgraden ausgelegt werden.By means of the second variant, further advantages can be realized. On the one hand, for example by means of a control element, both the propulsion air and the bypass of the additional compressor can be determined exactly. On the other hand, a combined line of diverter and compressor bypass line with little effort bypassing or bypassing the compression exhaust gas turbocharger can be realized. This in turn has the advantage that in the rated power operation of the compressor of the exhaust gas turbocharger is supported by the electric auxiliary compressor, so that the compressor of the exhaust gas turbocharger can be particularly small dimensions. As a result, a particularly advantageous response of the internal combustion engine, which is simply referred to as an engine, can be ensured. In addition, the compressor of the exhaust gas turbocharger can be designed to higher efficiencies.

Insbesondere im Hinblick auf die zweite Variante können sich durch eine erweiterte Ventildefinition mit gesteuerter oder geregelter Stellung weitere Freiheitsgrade zum Betrieb der Verbrennungskraftmaschine mit zumindest nahezu unverändertem Regelungs- bzw. Steuerungsumfang ergeben. Die Möglichkeit einer Umgehung des Verdichters des Abgasturboladers über den elektrischen Zusatzverdichter beispielsweise hat prinzipiell eine externe kernfeldstabilisierende Maßnahme (KSM), die eine spezifischere Optimierung des Verdichters des Abgasturboladers hin zu höheren Wirkungsgraden ermöglicht bei gleichzeitigem Erreichen des maximalen Massenstroms in der Nennleistung. Der elektrische Zusatzverdichter ist somit nicht nur bei einem Hochlaufen der Verbrennungskraftmaschine beispielsweise nahe der Pumpgrenze des Verdichters des Abgasturboladers im Einsatz, sondern auch bei Maximalleistung der Verbrennungskraftmaschine. Da beispielsweise der Fahrer eines mit der Verbrennungskraftmaschine ausgebildeten Kraftfahrzeugs die beispielweise sehr hohe Maximalleistung von mehr als 300 Kilowatt der Verbrennungsmaschine selten bis nie stationär und auch nur selten bis nie transient anfährt, ermöglicht die Erfindung eine Konzentration der Optimierung des Verdichters des Abgasturboladers auf praxisrelevante Fahrmodi. Durch eine zielführende Auslegung des Verdichters des Abgasturboladers ist es möglich, die Wirkungsgrade einer mittels der Verdichter realisierbaren Aufladung zu verbessern. Dies reduziert die Temperaturen in einem Ladeluftkühler zum Kühlen der verdichteten Luft und damit auch im Zylinder der Verbrennungskraftmaschine, was wiederum zu einer besonders vorteilhaften Verbrennung in den Zylindern der Verbrennungskraftmaschine führen kann.In particular with regard to the second variant, additional degrees of freedom for operating the internal combustion engine with at least virtually unchanged control or control scope can result from an expanded valve definition with a controlled or regulated position. The possibility of bypassing the compressor of the exhaust gas turbocharger via the electric auxiliary compressor, for example, has in principle an external core field stabilizing measure (KSM), which allows a more specific optimization of the compressor of the exhaust gas turbocharger to higher efficiencies while achieving the maximum mass flow in the rated power. The additional electric compressor is thus not only at a run-up of the internal combustion engine, for example, near the surge limit of the compressor of the exhaust gas turbocharger in use, but also at maximum power of the internal combustion engine. For example, since the driver of a trained with the internal combustion engine motor vehicle, for example, very high maximum power of more than 300 kilowatts of the internal combustion engine seldom to never stationary and rarely rarely to never transient anfährt, the invention allows concentration of the optimization of the compressor of the exhaust gas turbocharger on practice driving modes. By a purposeful design of the compressor of the exhaust gas turbocharger, it is possible to improve the efficiencies of a feasible by means of the compressor charge. This reduces the temperatures in an intercooler for cooling the compressed air and thus also in the cylinder of the internal combustion engine, which in turn can lead to a particularly advantageous combustion in the cylinders of the internal combustion engine.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or in the figures alone can be used not only in the respectively specified combination but also in other combinations or in isolation, without the scope of To leave invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
2 eine schematische Darstellung der Aufladeeinrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
3 ausschnittsweise eine schematische Perspektivansicht der Aufladeeinrichtung;
4 ausschnittsweise eine weitere schematische Perspektivansicht der Aufladeeinrichtung; und
5 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht der Aufladeeinrichtung.

The drawing shows in:

1 a schematic representation of a charging device according to the invention according to a first embodiment;
2 a schematic representation of the charging device according to a second embodiment;
3 a schematic perspective view of the charging device;
4 a detail of another schematic perspective view of the charging device; and
5 a fragmentary schematic sectional view of the charging device.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, identical or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine erste Ausführungsform einer Aufladeeinrichtung 10 für eine Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Kraftwagens. Das Kraftfahrzeug ist mittels der auch als Motors oder Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine antreibbar. Die Verbrennungskraftmaschine weist einen von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt auf, in welchem die Aufladeeinrichtung 10 angeordnet sein kann. Mittels der Aufladeeinrichtung 10 kann die den Ansaugtrakt durchströmende Luft verdichtet werden, wobei die verdichtete Luft auch als Ladeluft bezeichnet wird. Mit der verdichteten Luft können beispielsweise als Zylinder ausgebildete Brennräume der Verbrennungskraftmaschine versorgt werden. Dieses Versorgen der Brennräume mit der verdichteten Luft wird auch als Aufladen oder Aufladung der Verbrennungskraftmaschine bezeichnet. Die Aufladeeinrichtung 10 weist dabei einen von der Luft durchströmbaren Luftfilter 12 zum Filtern der Luft auf. Die Aufladeeinrichtung 10 umfasst darüber hinaus einen auch als Abgasturbolader-Verdichter oder ATL-Verdichter bezeichneten Verdichter 14 eines Abgasturboladers. Der Abgasturbolader umfasst darüber hinaus eine vom Abgas der Verbrennungskraftmaschine antreibbare Turbine, mittels welcher der Verdichter 14 angetrieben werden kann. Dabei ist eine Schubumluftleitung 16 vorgesehen, mittels welcher sogenannte Schubumluft von einer stromab des Verdichters 14 angeordneten Stelle S1 zu einer stromauf des Verdichters 14 angeordneten und stromab des Verdichters 14 angeordneten Stelle S2 rückgeführt werden kann. Bei der ersten Ausführungsform ist in der Schubumluftleitung 16 ein Schubumluftventil 18 angeordnet, mittels welchem eine die Schubumluftleitung 16 durchströmende Menge der Luft eingestellt werden kann. Die die Schubumluftleitung 16 durchströmende Luft wird auch als Schubumluft bezeichnet, deren Menge mittels des Schubumluftventils 18 eingestellt werden kann. Mit anderen Worten kann die die Schubumluftleitung 16 durchströmende Schubumluft mittels des Schubumluftventils 18 beeinflusst, insbesondere eingestellt, werden. 1 shows a schematic representation of a first embodiment of a charging device 10 for an internal combustion engine of a motor vehicle, in particular of a motor vehicle. The motor vehicle can be driven by means of the internal combustion engine, which is also referred to as an engine or internal combustion engine. The internal combustion engine has an air-flowable intake tract, in which the charging device 10 can be arranged. By means of the charging device 10 The compressed air flowing through the intake tract can be compressed, the compressed air also being referred to as charge air. With the compressed air, for example, designed as a cylinder combustion chambers of the internal combustion engine can be supplied. This supply of the combustion chambers with the compressed air is also referred to as charging or charging the internal combustion engine. The charging device 10 has an air filter that can be traversed by the air 12 to filter the air. The charging device 10 also includes a compressor, also referred to as an exhaust gas turbocharger compressor or ATL compressor 14 an exhaust gas turbocharger. The exhaust gas turbocharger moreover comprises a turbine drivable by the exhaust gas of the internal combustion engine, by means of which the compressor 14 can be driven. There is a diverting air duct 16 provided by means of which so-called propulsion air from a downstream of the compressor 14 arranged place S1 to an upstream of the compressor 14 arranged and downstream of the compressor 14 arranged place S2 can be returned. In the first embodiment, in the diverting air duct 16 a diverter valve 18 arranged, by means of which a Diverter line 16 flowing through amount of air can be adjusted. The the return air duct 16 flowing air is also referred to as thrust air, the amount of which by means of the diverter valve 18 can be adjusted. In other words, the the recirculation air duct 16 flowing through the return air by means of the diverter valve 18 influenced, in particular adjusted.

Die Aufladeeinrichtung 10 umfasst darüber hinaus einen elektrischen Zusatzverdichter 20, welcher zusätzlich zu dem Verdichter 14 vorgesehen ist. Mittels des elektrischen Zusatzverdichters 20 kann zumindest ein Teil der den Ansaugtrakt durchströmenden Luft unter Nutzung von elektrischer Energie beziehungsweise elektrischem Strom verdichtet werden. Der Verdichter 14 und der elektrische Zusatzverdichter 20 können beispielsweise parallel und/oder seriell das heißt in Reihe arbeiten.The charging device 10 also includes an electric auxiliary compressor 20 , which in addition to the compressor 14 is provided. By means of the electric auxiliary compressor 20 For example, at least some of the air flowing through the intake tract can be compressed using electrical energy or electrical current. The compressor 14 and the electric auxiliary compressor 20 For example, they can work in parallel and / or in series, ie in series.

Die Aufladeeinrichtung 10 umfasst darüber hinaus einen Ladeluftkühler 22, mittels welchem die verdichtete und dadurch erwärmte Luft gekühlt werden kann. Die Aufladeeinrichtung 10 weist des Weiteren eine dem Zusatzverdichter 20 zugeordnete Umgehungsleitung 24 auf, welche den Zusatzverdichter 20 umgeht und dadurch unter Umgehen des Zusatzverdichters 20 von Luft durchströmbar ist. Die die Umgehungsleitung 24 durchströmende Luft umgeht somit den Zusatzverdichter 20 und strömt somit nicht durch den Zusatzverdichter 20 und wird somit nicht mittels des Zusatzverdichters 20 verdichtet. Dies wird auch als Umgehen oder Bypassieren des Zusatzverdichters 20 bezeichnet.The charging device 10 also includes a charge air cooler 22 , by means of which the compressed and thus heated air can be cooled. The charging device 10 also has an additional compressor 20 associated bypass 24 on which the booster compressor 20 bypasses and thereby bypassing the additional compressor 20 can be flowed through by air. The the bypass line 24 air flowing through thus bypasses the additional compressor 20 and thus does not flow through the auxiliary compressor 20 and is thus not by means of the additional compressor 20 compacted. This is also called bypassing or bypassing the booster compressor 20 designated.

Die Aufladeeinrichtung 10 weist auch eine erste Leitung 26 und eine zweite Leitung 28 auf, wobei beispielsweise die erste Leitung 26 an einer Aufzweigstelle AZ in die Leitung 28 und in die Umgehungsleitung 24 aufzweigt. An der Aufzweigstelle AZ ist dabei ein relativ zu der Umgehungsleitung 24, relativ zu der Leitung 26 und relativ zu der Leitung 28 bewegbares und auch einfach als Ventil bezeichnetes Ventilelement 30 angeordnet, mittels welchem eine die Umgehungsleitung 24 durchströmende Menge sowie eine die Leitung 28 und somit den Zusatzverdichter 20 durchströmende Menge der Luft einstellbar sind. Hierzu wird das Ventilelement 30 relativ zu den Leitungen 26 und 28 und relativ zu der Umgehungsleitung 24 bewegt.The charging device 10 also has a first line 26 and a second line 28 on, for example, the first line 26 at a branching point AZ into the pipe 28 and in the bypass 24 bifurcates. At the junction AZ is a relative to the bypass line 24 , relative to the line 26 and relative to the line 28 movable and also simply called a valve valve element 30 arranged, by means of which a bypass line 24 flowing through quantity and a line 28 and thus the additional compressor 20 flowing through amount of air are adjustable. For this purpose, the valve element 30 relative to the lines 26 and 28 and relative to the bypass 24 emotional.

Das Ventilelement 30 ist beispielsweise zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung relativ zu den Leitungen 26 und 28 und relativ zu der Umgehungsleitung 24 bewegbar. In der ersten Stellung versperrt das Ventilelement 30 beispielsweise die Leitung 28 und gibt die Umgehungsleitung 24 frei, sodass die beispielsweise von dem Verdichter 14 kommende und/oder die Leitung 26 durchströmende und mittels der Leitung 26 zu dem Ventilelement 30 hingeführte Luft nicht durch die Leitung 28 und somit nicht durch den Zusatzverdichter 20, sondern durch die Umgehungsleitung 24 strömt. Somit strömt beispielsweise die gesamte, von der Leitung 26 kommende und das Ventilelement 30 durchströmende Luft durch die Umgehungsleitung 24 und umgeht somit den Zusatzverdichter 20.The valve element 30 is for example between a first position and a second position relative to the lines 26 and 28 and relative to the bypass 24 movable. In the first position the valve element blocks 30 for example, the line 28 and gives the bypass 24 free so that the example of the compressor 14 coming and / or the line 26 flowing through and by the line 26 to the valve element 30 not guided air through the pipe 28 and thus not by the additional compressor 20 but by the bypass line 24 flows. Thus, for example, the entire flows from the line 26 coming and the valve element 30 air flowing through the bypass line 24 and thus bypasses the additional compressor 20 ,

In der zweiten Stellung gibt das Ventilelement 30 beispielsweise die Leitung 28 frei und versperrt die Umgehungsleitung 24, sodass beispielsweise die gesamte, von der Leitung 26 kommende, die Leitung 26 durchströmende und mittels der Leitung 26 zu dem Ventilelement 30 hingeführte und das Ventilelement 30 durchströmende Luft die Leitung 28 und somit den Zusatzverdichter 20 und nicht die Umgehungsleitung 24 durchströmt. Somit wird die Luft mittels der Leitung 28 zu dem Zusatzverdichter geführt.In the second position, the valve element 30 for example, the line 28 free and obstructs the bypass 24 So, for example, the entire, from the line 26 coming, the line 26 flowing through and by the line 26 to the valve element 30 guided and the valve element 30 air flowing through the pipe 28 and thus the additional compressor 20 and not the bypass 24 flows through. Thus, the air through the pipe 28 led to the additional compressor.

Um nun Strömungs- beziehungsweise Druckverluste besonders gering halten und somit einen besonders effizienten Betrieb realisieren zu können, ist das Ventilelement 30 - wie besonders gut in Zusammenschau mit 3 und 4 erkennbar ist - als eine Hohlkugel 32 mit mehreren, von der die Leitung 26 durchströmenden Luft durchströmbaren Durchgangsöffnungen 34 ausgebildet. 3 zeigt dabei die erste Stellung des Ventilelements 30 beziehungsweise der Hohlkugel 32, während 4 die zweite Stellung der Hohlkugel 32 zeigt. Die Durchgangsöffnungen 34 sind voneinander beabstandet. Darunter ist zu verstehen, dass zwischen den Durchgangsöffnungen 34 jeweilige, für die Luftdichte und somit nicht von der Luft durchströmbare Wandungsbereiche der Hohlkugel 32 angeordnet sind. In der in 3 gezeigten ersten Stellung ist eine erste der Durchgangsöffnungen 34 in Überlappung mit einem von der Luft durchströmbaren ersten Kanalleitung der Leitung 26 angeordnet, und eine zweite die Durchgangsöffnungen 34 ist in Überlappung mit einem von der Luft durchströmbaren Umgehungskanal der Umgehungsleitung 24 angeordnet. Außerdem ist ein für die Luft dichter Wandungsbereich der Hohlkugel 32 in Überlappung mit einem von der Luft durchströmbaren zweiten Kanal der Leitung 28 angeordnet. Dadurch versperrt die Hohlkugel 32 die Leitung 28, und die die Leitung 26 durchströmende Luft kann die erste Durchgangsöffnung durchströmen, in der Folge die Hohlkugel 32 durchströmen und dann die zweite Durchgangsöffnung durchströmen und dadurch aus der Hohlkugel 32 ausströmen und in die Umgehungsleitung 24 einströmen und in der Folge die Umgehungsleitung 24 durchströmen.In order to keep flow or pressure losses particularly low and thus to realize a particularly efficient operation, is the valve element 30 - how very good in conjunction with 3 and 4 recognizable - as a hollow sphere 32 with several, by the line 26 through-flow through-flow through openings 34 educated. 3 shows the first position of the valve element 30 or the hollow sphere 32 , while 4 the second position of the hollow sphere 32 shows. The passage openings 34 are spaced from each other. By this is meant that between the passage openings 34 respective wall regions of the hollow sphere which are permeable to the air density and thus not through the air 32 are arranged. In the in 3 shown first position is a first of the through holes 34 in overlap with a first channel passage of the conduit through which the air can flow 26 arranged, and a second the through holes 34 is in overlap with an air-flow bypass channel of the bypass line 24 arranged. In addition, a dense for the air wall area of the hollow sphere 32 in overlap with an air-flowable second channel of the conduit 28 arranged. This blocks the hollow sphere 32 The administration 28 , and the line 26 air flowing through can flow through the first passage opening, in the sequence the hollow sphere 32 flow through and then flow through the second passage opening and thereby from the hollow sphere 32 flow out and into the bypass 24 inflow and subsequently the bypass 24 flow through.

In der in 3 gezeigten zweiten Stellung ist beispielsweise eine dritte der Durchgangsöffnungen in Überlappung mit dem ersten Kanal angeordnet, und eine vierte der Durchgangsöffnungen ist in Überlappung mit dem zweiten Kanal angeordnet. Ein weiterer Wandungsbereich der Hohlkugel 32 versperrt dabei den Umgehungskanal und somit die Umgehungsleitung 24. Dadurch kann die die Leitung 26 beziehungsweise den ersten Kanal durchströmende Luft die dritte Durchgangsöffnung durchströmen und dadurch in das Ventilelement 30 einströmen, das Ventilelement 30 beziehungsweise die Hohlkugel 32 durchströmen und dann die vierte Durchgangsöffnung durchströmen und dadurch aus der Hohlkugel 32 ausströmen und in die Leitung 28 beziehungsweise in den zweiten Kanal einströmen und schließlich die Leitung 28 beziehungsweise den zweiten Kanal durchströmen. Die Umgehungsleitung 24 beziehungsweise der Umgehungskanal ist jedoch mittels der Hohlkugel 32 fluidisch versperrt.In the in 3 For example, a third of the through holes is disposed in overlap with the first channel, and a fourth of the through holes is disposed in overlap with the second channel. Another wall area of the hollow sphere 32 blocked doing the bypass channel and thus the bypass line 24 , This allows the the line 26 or air flowing through the first channel to flow through the third passage opening and thereby into the valve element 30 flow in, the valve element 30 or the hollow sphere 32 flow through and then flow through the fourth passage opening and thereby from the hollow sphere 32 emanate and into the pipe 28 or flow into the second channel and finally the line 28 or flow through the second channel. The bypass line 24 or the bypass channel is, however, by means of the hollow sphere 32 fluidly blocked.

Bei der in 1 gezeigten ersten Ausführungsform ist das Ventilelement 30 als selbstregelndes oder selbststeuerndes Ventil ausgebildet, wobei die Hohlkugel 32 in Abhängigkeit von einem Differenzdruck zwischen einem Austritt des Zusatzverdichters 20 und einem Austritt des Verdichters 14 bewegbar und dabei drehbar ist.At the in 1 the first embodiment shown is the valve element 30 designed as a self-regulating or self-controlling valve, wherein the hollow ball 32 as a function of a differential pressure between an outlet of the additional compressor 20 and an outlet of the compressor 14 is movable and is rotatable.

In 3 sind Stellen S3 und S4, insbesondere in dem Ansaugtrakt, gezeigt. Die Stelle S3 ist beispielsweise stromab des Zusatzverdichters 20, stromab des Ventilelements 30 und stromauf des Ladeluftkühlers 22 angeordnet, wobei die Stelle S4 stromab des Verdichters 14 und stromauf des Ventilelements 30 und stromauf des Zusatzverdichters 20 angeordnet ist. An der jeweiligen Stelle S3 beziehungsweise S4 herrscht ein jeweiliger Druck, wobei beispielsweise an der Stelle S3 ein erster Druck und an der Stelle S4 ein zweiter Druck herrscht. Die zuvor genannte Druckdifferenz ist dabei eine Differenz zwischen dem ersten Druck und dem zweiten Druck.In 3 are bodies S3 and S4 , in particular in the intake tract, shown. The spot S3 is, for example, downstream of the additional compressor 20 , downstream of the valve element 30 and upstream of the intercooler 22 arranged, with the body S4 downstream of the compressor 14 and upstream of the valve element 30 and upstream of the booster compressor 20 is arranged. At the respective place S3 respectively S4 There is a respective pressure, for example, at the point S3 a first pressure and in the place S4 a second pressure prevails. The aforementioned pressure difference is a difference between the first pressure and the second pressure.

Beispielsweise bei einem Hauptbetrieb der auch als Motor oder Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine wird der Zusatzverdichter 20 bypassiert, das heißt umgangen, sodass sich die Hohlkugel 32 beispielsweise in der ersten Stellung befindet. Der Zusatzverdichter 20 ist danach beispielsweise deaktiviert. Bei einem Hochlauf sowie gegebenenfalls bei Nennleistung der Verbrennungskraftmaschine arbeitet der Zusatzverdichter 20 mit, sodass sich dann beispielsweise die Hohlkugel 32 in ihrer zweiten Stellung befindet. Die erste Stellung und die zweite Stellung sind jeweilige Drehstellungen der Hohlkugel 32, die relativ zu den Leitungen 26 und 28 und relativ zu der Umgehungsleitung 24 um ein in 3 und 4 gezeigte Drehachse 36 gedreht und dadurch in die Drehstellungen bewegt werden kann. Dabei veranschaulicht in 3 und 4 ein Pfeil 38 eine Drehrichtung, in die beispielsweise das Ventilelement 30 relativ zu den Leitungen 26 und 28 und relativ zu der Umgehungsleitung 24 gedreht werden kann.For example, in a main operation of the internal combustion engine, also referred to as an engine or internal combustion engine, the auxiliary compressor 20 Bypassed, that is bypassed, so that the hollow sphere 32 for example, in the first position. The additional compressor 20 is then deactivated, for example. During a run-up and optionally at rated power of the internal combustion engine, the auxiliary compressor works 20 with, so then, for example, the hollow sphere 32 in its second position. The first position and the second position are respective rotational positions of the hollow sphere 32 that are relative to the wires 26 and 28 and relative to the bypass 24 around a in 3 and 4 shown axis of rotation 36 can be rotated and thereby moved in the rotational positions. It illustrates in 3 and 4 an arrow 38 a direction of rotation, in the example, the valve element 30 relative to the lines 26 and 28 and relative to the bypass 24 can be turned.

Bei dem passiv geregelten oder gesteuerten Ventilelement 30, welches auf Basis des Differenzdrucks zwischen den Austritten gedreht wird, ist beispielsweise ein um die Drehachse 36 oder auf die Drehachse 36 wirkendes Federsystem vorgesehen, mittels welchem die Hohlkugel 32 gedreht werden kann.In the case of the passively controlled or controlled valve element 30 which is rotated based on the differential pressure between the outlets is, for example, one about the rotation axis 36 or on the rotation axis 36 acting spring system provided by means of which the hollow ball 32 can be turned.

2 zeigt eine zweite Ausführungsform der Aufladeeinrichtung 10. Bei der zweiten Ausführungsform ist die zusätzliche Integration des Schubumluftventils 18 in das Ventilelement 30 vorgesehen. Mit anderen Worten übernimmt bei der zweiten Ausführungsform das Ventilelement 30 sowohl die Funktion, die die Umgehungsleitung 24 durchströmende Menge der Luft einzustellen, als auch die Funktion, die die Schubumluftleitung 16 durchströmende Menge der Luft einzustellen. Außerdem ist beispielswiese bei der zweiten Ausführungsform eine aktive Regelung oder Steuerung des Ventilelements 30 vorgesehen. Somit ist beispielsweise ein aktives und beispielsweise elektrisches Stellglied vorgesehen, mittels welchem die Hohlkugel 32 aktiv um die Drehachse 36 zumindest in die Drehrichtung gedreht werden kann. 2 shows a second embodiment of the charging device 10 , In the second embodiment, the additional integration of the diverter valve 18 in the valve element 30 intended. In other words, in the second embodiment, the valve element takes over 30 both the function of the bypass 24 Adjust the amount of air flowing through, as well as the function of the return air duct 16 Adjust the amount of air flowing through. In addition, for example, in the second embodiment, an active control or control of the valve element 30 intended. Thus, for example, an active and, for example, electrical actuator is provided, by means of which the hollow ball 32 active around the axis of rotation 36 can be rotated at least in the direction of rotation.

Durch die Ausgestaltung des Ventilelements 30 als Hohlkugel können Druckverluste besonders gering gehalten werden. Beispielsweise ergeben sich in der ersten Stellung Druckverluste von circa 8 mbar, was gegenüber herkömmlichen Druckverlusten von 29 mbar äußerst gering ist.Due to the configuration of the valve element 30 as a hollow ball pressure losses can be kept very low. For example, in the first position pressure losses of about 8 mbar, which compared to conventional pressure losses of 29 mbar is extremely low.

Die jeweilige Durchgangsöffnung 34 ist beispielsweise als ein Langloch ausgebildet und weist eine strömungsoptimierte Gestaltung auf. Die jeweilige Durchgangsöffnung 34, insbesondere ihre Geometrie, wird beispielsweise in Abhängigkeit von den Leitungen 26 und 28 und in Abhängigkeit von der Umgehungsleitung 24, insbesondere in Abhängigkeit von deren Geometrien, gewählt. Für das Ventilelement 30 ist die Leitung 26 eine Zuleitung, da die Luft mittels der Leitung 26 zu dem Ventilelement 30 geführt wird. Für das Ventilelement 30 sind die Leitung 28 und die Umgehungsleitung 24 Ableitungen, da die das Ventilelemente 30 und die Leitung 26 durchströmende Luft mittels der Ableitungen von dem Ventilelement 30 abgeführt beziehungsweise abgeleitet wird.The respective passage opening 34 is designed for example as a slot and has a flow-optimized design. The respective passage opening 34 , in particular its geometry, for example, depending on the lines 26 and 28 and depending on the bypass 24 , in particular depending on their geometries, selected. For the valve element 30 is the lead 26 a supply line, as the air by means of the line 26 to the valve element 30 to be led. For the valve element 30 are the lead 28 and the bypass 24 Derivatives, since the valve elements 30 and the line 26 flowing air by means of the derivatives of the valve element 30 discharged or derived.

5 veranschaulicht beispielsweise die passive Steuerung oder Regelung der Hohlkugel 32. Die passive Regelung oder Steuerung des Ventilelements 30 (Hohlkugel 32) erfolgt beispielsweise über ein federbelastetes Drehschieberelement 40, auf die beispielsweise ein als Ringfeder 42 ausgebildetes Federelement wirkt. Wie in 5 besonders schematisch dargestellt ist, können über jeweilige Druckeinleitungen 44 auf das Drehschieberelement 40 die an den Stellen S1 und S2 herrschenden Drücke wirken, insbesondere derart, dass aus den Drücken, jeweilige, einander entgegengesetzte Kräfte resultieren. Dadurch wird das Drehschieberelement 40 in Abhängigkeit von dem Differenzdruck verschoben und dabei insbesondere um die Drehachse 36 gedreht, was in 5 durch einen Doppelpfeil 46 veranschaulicht ist. Das Drehschieberelement 40 ist beispielsweise mit der Hohlkugel 32 gekoppelt, sodass in Abhängigkeit von dem Differenzdruck die Hohlkugel 32 um die Drehachse 36 in die erste Drehrichtung oder in eine der ersten Drehrichtung entgegengesetzte zweite Drehrichtung gedreht wird. Dadurch wird die Hohlkugel 32 in Abhängigkeit von dem Differenzdruck in die jeweilige Drehstellung bewegt. Das Drehschieberelement 40 ist beispielsweise in einem Ringkanal 48 aufgenommen und entlang des Ringkanals 48 verschiebbar, insbesondere um die Drehachse 36. Mit anderen Worten ergibt sich eine jeweilige Position des einfach auch als Schieberelement bezeichneten Drehschieberelements 40 in Abhängigkeit von dem Differenzdruck. Die jeweilige Position des Schieberelements korrespondiert mit einer jeweiligen Drehstellung der Hohlkugel 32, sodass durch das Verschieben des Drehschieberelements 40 in die jeweilige Position die Hohlkugel 32 in die jeweilige Drehstellung gedreht werden kann. 5 illustrates, for example, the passive control or regulation of the hollow sphere 32 , The passive regulation or control of the valve element 30 (Hollow sphere 32 ) takes place for example via a spring-loaded rotary valve element 40 , for example, as a ring spring 42 trained spring element acts. As in 5 is shown particularly schematically, via respective pressure inlets 44 on the rotary valve element 40 the ones in the places S1 and S2 prevailing pressures act, in particular such that from the pressures, respective, opposite forces result. This will cause the rotary valve element 40 shifted in dependence on the differential pressure and in particular about the axis of rotation 36 turned what was in 5 by a double arrow 46 is illustrated. The rotary valve element 40 is for example with the hollow sphere 32 coupled so that, depending on the differential pressure, the hollow sphere 32 around the axis of rotation 36 is rotated in the first direction of rotation or in a first direction of rotation opposite second direction of rotation. This will make the hollow sphere 32 moved in response to the differential pressure in the respective rotational position. The rotary valve element 40 is for example in a ring channel 48 taken and along the ring channel 48 displaceable, in particular about the axis of rotation 36 , In other words, a respective position of the simply referred to as a slide element rotary valve element results 40 depending on the differential pressure. The respective position of the slider element corresponds to a respective rotational position of the hollow ball 32 so that by moving the rotary valve element 40 in the respective position the hollow sphere 32 can be rotated in the respective rotational position.

Durch eine demgegenüber erweiterte Ventildefinition mit gesteuerter oder geregelter Stellung ergeben sich weitere Freiheitsgrade zum Motorbetrieb bei nahezu unverändertem Regelungs- beziehungsweise Steuerungsumfang. Die Möglichkeit der Bypassierung des Verdichters 14 über den Zusatzverdichter 20 beschreibt prinzipiell eine externe kennfeldstabilisierende Maßnahme (KSM), die eine spezifischere Optimierung des Verdichters 14 hin zu höheren Wirkungsgraden ermöglicht bei gleichzeitigem Erreichen des maximalen Massenstroms und somit der Nennleistung. Der Zusatzverdichter 20 kann somit nicht nur bei einem Hochlauf der Verbrennungskraftmaschine nahe der Pumpgrenze des Verdichters 14 zum Einsatz kommen, sondern auch bei der Maximalleistung der Verbrennungskraftmaschine.By contrast, an expanded valve definition with a controlled or regulated position results in further degrees of freedom for engine operation with almost unchanged control or control scope. The possibility of bypassing the compressor 14 over the additional compressor 20 describes in principle an external map stabilizing measure (KSM), which is a more specific optimization of the compressor 14 to higher efficiencies possible while achieving the maximum mass flow and thus the rated power. The additional compressor 20 Thus, not only during a run-up of the internal combustion engine near the surge limit of the compressor 14 are used, but also at the maximum power of the internal combustion engine.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Aufladeeinrichtungcharging
1212: Luftfilterair filter
1414: Verdichtercompressor
1616: SchubumluftleitungDiverter line
1818: SchubumluftventilDiverter valve
2020: elektrischer Zusatzverdichterelectrical auxiliary compressor
2222: LadeluftkühlerIntercooler
2424: Umgehungsleitungbypass line
2626: Leitungmanagement
2828: Leitungmanagement
3030: Ventilelementvalve element
3232: Hohlkugelhollow sphere
3434: DurchgangsöffnungThrough opening
3636: Drehachseaxis of rotation
3838: Pfeilarrow
4040: DrehschieberelementRotary valve element
4242: RingfederRingfeder
4444: Druckeinleitungpressure introduction
4646: Doppelpfeildouble arrow
AZAZ: AufzweigstelleAufzweigstelle
S1S1: Stellelocation
S2S2: Stellelocation
S3S3: Stellelocation
S4S4: Stellelocation

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10245336 A1 [0002, 0003]

Claims

Charging device (10) for an internal combustion engine of a motor vehicle, with at least one additional electric compressor (20) for compressing air to be supplied to the internal combustion engine, with at least one bypass line (24), which is bypassed by bypassing the additional compressor (20) of air, and at least a valve element (30) movable relative to the bypass (24), by means of which by moving the valve element (30) an amount of air passing through the bypass (24) is adjustable, characterized in that the valve element (30) is one of the air through-flow hollow ball (32) having a plurality of spaced-apart and can be flowed through by the air passage openings (34) is formed.

Charging device (10) after Claim 1 , characterized in that the valve element (30) is designed as a passively movable valve element (30), which in dependence on a differential pressure between an outlet (A3) of the additional compressor (20) and an outlet (S4) of an addition to the auxiliary compressor (20 ) provided compressor (14) of an exhaust gas turbocharger is movable.

Charging device (10) after Claim 1 or 2 , characterized in that at least one spring element (42) is provided, by means of which a spring force for moving the valve element (30) can be provided.

Charging device (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the valve element (30) is adapted to adjust a thrust air and / or a compressor (14) of an exhaust gas turbocharger immediate amount of air.