DE112011104763B4 - Fat fuel mixture Super turbocharged drive system - Google Patents

Fat fuel mixture Super turbocharged drive system Download PDF

Info

Publication number
DE112011104763B4
DE112011104763B4 DE112011104763.0T DE112011104763T DE112011104763B4 DE 112011104763 B4 DE112011104763 B4 DE 112011104763B4 DE 112011104763 T DE112011104763 T DE 112011104763T DE 112011104763 B4 DE112011104763 B4 DE 112011104763B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
turbine
compressor
gas mixture
catalyst
charge air
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE112011104763.0T
Other languages
German (de)
Other versions
DE112011104763T5 (en
Inventor
Ed VanDyne
Volker Schumacher
Jared William Brown
Tom Waldron
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
VanDyne SuperTurbo Inc
Original Assignee
VanDyne SuperTurbo Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by VanDyne SuperTurbo Inc filed Critical VanDyne SuperTurbo Inc
Publication of DE112011104763T5 publication Critical patent/DE112011104763T5/en
Application granted granted Critical
Publication of DE112011104763B4 publication Critical patent/DE112011104763B4/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16Other safety measures for, or other control of, pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/009Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00 having two or more separate purifying devices arranged in series
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N13/00Exhaust or silencing apparatus characterised by constructional features ; Exhaust or silencing apparatus, or parts thereof, having pertinent characteristics not provided for in, or of interest apart from, groups F01N1/00 - F01N5/00, F01N9/00, F01N11/00
    • F01N13/08Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/082Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of tailpipe, e.g. with means for mixing air with exhaust for exhaust cooling, dilution or evacuation
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/30Arrangements for supply of additional air
    • F01N3/32Arrangements for supply of additional air using air pump
    • F01N3/323Electrically driven air pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N3/00Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust
    • F01N3/08Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous
    • F01N3/10Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust
    • F01N3/24Exhaust or silencing apparatus having means for purifying, rendering innocuous, or otherwise treating exhaust for rendering innocuous by thermal or catalytic conversion of noxious components of exhaust characterised by constructional aspects of converting apparatus
    • F01N3/30Arrangements for supply of additional air
    • F01N3/32Arrangements for supply of additional air using air pump
    • F01N3/326Engine-driven air pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N5/00Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy
    • F01N5/04Exhaust or silencing apparatus combined or associated with devices profiting from exhaust energy the devices using kinetic energy
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/007Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust with exhaust-driven pumps arranged in parallel, e.g. at least one pump supplying alternatively
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/16Control of the pumps by bypassing charging air
    • F02B37/164Control of the pumps by bypassing charging air the bypassed air being used in an auxiliary apparatus, e.g. in an air turbine
    • F02B37/166Control of the pumps by bypassing charging air the bypassed air being used in an auxiliary apparatus, e.g. in an air turbine the auxiliary apparatus being a combustion chamber, e.g. upstream of turbine
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/02EGR systems specially adapted for supercharged engines
    • F02M26/04EGR systems specially adapted for supercharged engines with a single turbocharger
    • F02M26/05High pressure loops, i.e. wherein recirculated exhaust gas is taken out from the exhaust system upstream of the turbine and reintroduced into the intake system downstream of the compressor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2270/00Mixing air with exhaust gases
    • F01N2270/02Mixing air with exhaust gases for cooling exhaust gases or the apparatus
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/02Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor
    • F01N2560/025Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being an exhaust gas sensor for measuring or detecting O2, e.g. lambda sensors
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2560/00Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics
    • F01N2560/06Exhaust systems with means for detecting or measuring exhaust gas components or characteristics the means being a temperature sensor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01NGAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; GAS-FLOW SILENCERS OR EXHAUST APPARATUS FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES
    • F01N2900/00Details of electrical control or of the monitoring of the exhaust gas treating apparatus
    • F01N2900/06Parameters used for exhaust control or diagnosing
    • F01N2900/14Parameters used for exhaust control or diagnosing said parameters being related to the exhaust gas
    • F01N2900/1404Exhaust gas temperature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B39/00Component parts, details, or accessories relating to, driven charging or scavenging pumps, not provided for in groups F02B33/00 - F02B37/00
    • F02B39/16Other safety measures for, or other control of, pumps
    • F02B2039/162Control of pump parameters to improve safety thereof
    • F02B2039/164Control of pump parameters to improve safety thereof the temperature of the pump, of the pump drive or the pumped fluid being limited
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Abstract

Verfahren zur Verbesserung der Leistung eines mit einem fetten Brennstoffgemisch arbeitenden Antriebssystems (100), umfassend:einen Super-Turbolader (104) mit einer Turbine (106) und einem Verdichter (108);das Bereitstellen eines Katalysators (116), dem aus dem Antriebssystem (100) Abgase (230) zugeleitet werden und in dem eine exotherme Reaktion abläuft, die die Wärme der Abgase (230) erhöht, wodurch umgewandelte heiße Abgase (284) am Austritt des Katalysators (116) erzeugt werden;die Bereitstellung von Ladeluft aus dem Verdichter;die Vermischung eines Teils der Ladeluft (288) mit den umgewandelten, heißen Abgasen (284) aus dem Katalysator (116), um ein Gasgemisch (286) herzustellen, das eine Temperatur hat, die eine festgelegte Maximaltemperatur nicht überschreitet, um somit Schäden an der Turbine (106) des Super-Turboladers (104) zu verhindern;das Antreiben der Turbine (106) mit dem Gasgemisch (286);das Übertragen überschüssiger mechanischer Rotationsenergie der Turbine (106) von der Turbine an einen Antriebsstrang (112), um zu verhindern, dass die überschüssige mechanische Rotationsenergie die Turbine (106) mit Drehzahlen dreht, die zu Schäden am Verdichter (108) führen würden.A method of improving the performance of a rich fuel mixture propulsion system (100) comprising: a super turbocharger (104) having a turbine (106) and a compressor (108); providing a catalyst (116) from the propulsion system (100) exhaust gases (230) are supplied and in which an exothermic reaction takes place which increases the heat of the exhaust gases (230), thereby producing converted hot exhaust gases (284) at the exit of the catalyst (116); Mixing a portion of the charge air (288) with the converted hot exhaust gases (284) from the catalyst (116) to produce a gas mixture (286) having a temperature not exceeding a predetermined maximum temperature to thereby damage on the turbine (106) of the super turbocharger (104), driving the turbine (106) with the gas mixture (286), transferring excess mechanical rotational energy of the turbine (1 06) from the turbine to a driveline (112) to prevent the excess mechanical rotational energy from rotating the turbine (106) at speeds that would cause damage to the compressor (108).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Super-Turbolader sind geeignete Vorrichtungen, um die Leistung und/oder den Wirkungsgrad von Verbrennungsmotoren zu erhöhen. Eine kleinerer, effizienterer Motor, der einen Super-Turbolader nutzt, kann die gleiche Leistung abgeben wie ein großer, weniger effizienter Motor, und dadurch die Gesamteffizienz des Systems steigern. Super-Turbolader haben wenigstens einen Verdichter und wenigstens eine Turbine, die mit einer Kraftübertragungseinrichtung gekuppelt sind, die Leistung an einen Antriebsstrang überträgt oder von diesem erhält, wobei letzterer mit dem Motor, einer Kurbelwelle oder einem Fahrzeuggetriebe verbunden oder anderweitig angekuppelt ist, wenn der Motor in einem Fahrzeug eingesetzt wird. Auf diese Weise können Super-Turbolader die Leistung eines Kolbenmotors steigern, und zwar unabhängig davon, ob der Motor in einem Fahrzeug, zur Energieerzeugung oder für andere Zwecke eingesetzt wird.Super turbochargers are suitable devices to increase the performance and / or efficiency of internal combustion engines. A smaller, more efficient engine using a super turbocharger can deliver the same power as a large, less efficient engine, thereby increasing the overall efficiency of the system. Super turbochargers have at least one compressor and at least one turbine coupled to a power transmission that transmits power to or receives power from a powertrain, the latter being connected or otherwise coupled to the engine, a crankshaft, or a vehicle transmission when the engine used in a vehicle. In this way, super turbochargers can increase the performance of a piston engine, regardless of whether the engine is used in a vehicle, for power generation or for other purposes.

Die DE 100 62 377 B4 offenbart eine Vorrichtung zum Beheizen eines in einem Abgastrakt angeordneten Abgaskatalysators für eine aufgeladene Brennkraftmaschine. Die Vorrichtung umfasst einen Abgasturbolader, dessen im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine angeordnete Verdichter mittels einer Welle von einer im Abgastrakt der Brennkraftmaschine angeordneten Turbine angetrieben wird. Auf der Welle ist ein Elektromotor angeordnet, der den Verdichter des Abgasturboladers unabhängig von der Turbine des Abgasturboladers in bestimmten Betriebspunkten der Brennkraftmaschine zusätzlich antreibt. Des Weiteren ist ein Abzweig stromabwärts des Verdichters vorgesehen, über welchen zumindest ein Teil der vom Verdichter verdichteten Luft abzweigbar ist, wobei der Abzweig mit dem Abgastrakt stromaufwärts des Abgaskatalysators der Brennkraftmaschine verbunden ist, so dass bei eingeschaltetem Verdichter bei Bedarf Sekundärluft in den Abgastrakt eingeleitet wird.The DE 100 62 377 B4 discloses an apparatus for heating an exhaust catalyst arranged in an exhaust gas turbine for a supercharged internal combustion engine. The device comprises an exhaust gas turbocharger whose compressor arranged in the intake tract of the internal combustion engine is driven by means of a shaft by a turbine arranged in the exhaust gas tract of the internal combustion engine. On the shaft, an electric motor is arranged, which additionally drives the compressor of the exhaust gas turbocharger independently of the turbine of the exhaust gas turbocharger in certain operating points of the internal combustion engine. Furthermore, a branch is provided downstream of the compressor, via which at least part of the air compressed by the compressor can be branched, wherein the branch is connected to the exhaust tract upstream of the exhaust gas catalytic converter of the internal combustion engine, so that secondary air is introduced into the exhaust gas tract when the compressor is switched on ,

Die JP 61070116 A betrifft eine Maschine mit Turbolader. Um ein Turboloch in einem Motor effektiv zu eliminieren, wenn er durch vollständige Öffnen einer Großklappe beschleunigt wird, wird eine Luftmenge, die von einem stromaufwärts eines Katalysators vorgesehenen Lufteinlasskanal eingeführt wird, durch Beschleunigungsmittel, Temperaturerfassungsmittel und Druckerfassungsmittel eingestellt. Eine Abgasturbine, die einen in einem Ansaugkanal vorgesehenen Kompressor betreibt, ist in einem Abgaskanal angeordnet. Eine Katalysatoreinrichtung ist stromaufwärts der Abgasturbine vorgesehen. Die Motorbeschleunigung wird durch eine Beschleunigungserfassungseinrichtung, eine Einlasstemperatur der Abgasturbine durch eine Temperaturerfassungseinrichtung und ein Einlassseitendruck der Abgasturbine durch eine Druckerfassungseinrichtung erfasst. Ein Steuermittel, das ein Signal von diesen Erfassungsmitteln empfängt, stellt eine Luftmenge ein, die von einem Lufteinführungskanal eingeleitet wird.The JP 61070116 A concerns a turbocharged machine. In order to effectively eliminate a turbo lag in an engine when it is accelerated by fully opening a bulkhead, an amount of air introduced from an air intake passage provided upstream of a catalyst is adjusted by accelerating means, temperature detecting means and pressure detecting means. An exhaust gas turbine which operates a compressor provided in an intake passage is disposed in an exhaust passage. A catalyst device is provided upstream of the exhaust gas turbine. The engine acceleration is detected by an acceleration detecting means, an intake temperature of the exhaust turbine by a temperature detecting means, and an intake side pressure of the exhaust turbine by a pressure detecting means. A control means receiving a signal from these detection means sets an amount of air introduced from an air introduction passage.

Die DE 10 2008 032 604 A1 betrifft ein Verfahren zum Einstellen eines Zustands eines Abgasstroms einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Dies erfolgt mit einer Druckluftquelle zum Erzeugen eines Luftmassenstroms zum Versorgen der Brennkraftmaschine mit Verbrennungsluft, mittels eines an einer Einmündungsstelle in den Abgasstrom mündenden Brenners. Um ein verbessertes Einstellen des Zustands zu ermöglichen, ist ein Abzweigen eines Sekundärluftmassenstroms an einer Abzweigstelle stromabwärts der Druckluftquelle in den Brenner zur Versorgung des Brenners mit Verbrennungsluft sowie ein Anheben oder Einstellen eines Druckgefälles von der Abzweigstelle zu der Einmündungsstelle hin vorgesehen.The DE 10 2008 032 604 A1 relates to a method for adjusting a state of an exhaust gas flow of an internal combustion engine of a motor vehicle. This is done with a compressed air source for generating an air mass flow for supplying the internal combustion engine with combustion air, by means of a burner opening into the exhaust gas stream at a junction. In order to permit an improved state adjustment, branching of a secondary air mass flow at a branch point downstream of the compressed air source into the burner is provided for supplying the burner with combustion air and raising or setting a pressure gradient from the branch point to the confluence point.

KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE INVENTION

Eine Ausführungsform der Erfindung kann daher ein Verfahren zur Verbesserung der Leistung eines Antriebssystems beinhalten, das mit einem Super-Turbolader ausgestattet ist, wobei das Antriebssystem einen Motor aufweist, der mit einer fetten Brennstoffmischung arbeitet, umfassend: Erzeugen einer Ladeluftmenge von einem Verdichter in Reaktion auf ein Steuersignal; Mischen der Ladeluftmenge mit Abgasen aus dem Motor, um ein Gasgemisch aus den Abgasen und der Ladeluft zu erzeugen; Einleiten des Gasgemischs in einen Katalysator; Bestimmen des Sauerstoffpegels im Gasgemisch, das in den Katalysator eintritt; Erfassen des Temperaturniveaus des Gasgemischs, das den Katalysator verlässt; Steuern der Ladeluftmenge in Reaktion auf den Sauerstoffpegel, um eine ausreichende Ladeluftmenge bereitzustellen, um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, die im Gasgemisch im Katalysator enthalten sind, im Wesentlichen zu oxidieren, während ein vorbestimmtes und im Wesentlichen optimales Temperaturniveau für das Gasgemisch aufrechterhalten wird; und Weiterleiten des Gasgemischs an eine Turbine des Super-Turboladers, um den Super-Turbolader anzutreiben.An embodiment of the invention may therefore include a method of improving the performance of a propulsion system equipped with a super turbocharger, the propulsion system including an engine operating on a rich fuel mixture comprising: generating a charge air amount from a compressor in response a control signal; Mixing the charge air amount with exhaust gases from the engine to produce a mixed gas of the exhaust gases and the charge air; Introducing the gas mixture into a catalyst; Determining the oxygen level in the gas mixture entering the catalyst; Detecting the temperature level of the gas mixture leaving the catalyst; Controlling the amount of charge air in response to the oxygen level to provide a sufficient amount of charge air to substantially oxidize hydrocarbons and carbon monoxide contained in the gas mixture in the catalyst while maintaining a predetermined and substantially optimum temperature level for the gas mixture; and forwarding the gas mixture to a turbine of the super turbocharger to drive the super turbocharger.

Eine Ausführungsform der Erfindung kann des Weiteren ein Antriebssystem umfassen, das mit einer fetten Brennstoffmischung arbeitet, dabei umfassend: einen Super-Turbolader mit einer Turbine und einem Verdichter; einen zusätzlichen Verdichter, der in Reaktion auf ein Steuersignal eine Ladeluftmenge liefert; eine Mischkammer, die Abgase aus dem Antriebssystem mit der Ladeluftmenge mischt, um ein Gemisch aus den Abgasen und der Ladeluft zu erzeugen; einen mit der Mischkammer verbunden Katalysator, der das Gasgemisch aufnimmt; einen Sauerstoffsensor, der den jeweiligen Sauerstoffanteil des in den Katalysator eintretenden Gasgemischs erfasst und ein Sauerstoffsensorsignal erzeugt; einen Temperaturfühler, der das Temperaturniveau des Gasgemischs aus dem Katalysator erfasst, und der ein Temperaturfühlersignal erzeugt; ein Steuergerät, das in Abhängigkeit vom Sauerstoffsensorsignal und vom Temperaturfühlersignal ein Steuersignal erzeugt, so dass die Ladeluftmenge, die vom zusätzlichen Verdichter zum Katalysator geliefert wird, ausreichend ist, damit der Katalysator die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid im Gasgemisch im Wesentlichen oxidieren kann, während ein vorbestimmtes und im Wesentlichen optimales Temperaturniveau für das den Katalysator verlassende Gasgemisch aufrechterhalten wird; und Weiterleiten des Gasgemischs an die Turbine, um den Super-Turbolader anzutreiben.An embodiment of the invention may further include a propulsion system operating on a rich fuel mixture, comprising: a super turbocharger having a turbine and a compressor; an additional compressor providing a charge air amount in response to a control signal; a mixing chamber that mixes exhaust gases from the propulsion system with the amount of charge air to produce a mixture of the exhaust gases and the charge air; one with the mixing chamber connected catalyst, which receives the gas mixture; an oxygen sensor that detects the respective oxygen content of the gas mixture entering the catalyst and generates an oxygen sensor signal; a temperature sensor that detects the temperature level of the gas mixture from the catalyst and that generates a temperature sensor signal; a controller that generates a control signal in response to the oxygen sensor signal and the temperature sensor signal so that the amount of charge air supplied from the additional compressor to the catalyst is sufficient for the catalyst to substantially oxidize the hydrocarbons and the carbon monoxide in the gas mixture while a predetermined one and maintaining substantially optimum temperature level for the gas leaving the catalyst gas mixture; and passing the gas mixture to the turbine to drive the super turbocharger.

Eine Ausführungsform der Erfindung kann des Weiteren ein Verfahren zu Verbesserung der Leistung eines Antriebssystems umfassen, das einen Super-Turbolader aufweist, der von einer mit einem Verdichter gekuppelten Turbine angetrieben wird, umfassend: Bereitstellen eines Katalysators, der die Abgase vom Antriebssystem aufnimmt und in dem eine exotherme Reaktion stattfindet, durch die den Abgasen Wärme zugeführt wird, um am Ausgang des Katalysators umgewandelte heiße Abgase zu erhalten; Bereitstellen von Ladeluft aus einem Verdichter; Mischen eines Teils der Ladeluft mit den umgewandelten heißen Abgasen aus dem Katalysator, um ein Gasgemisch mit einer Temperatur zu erzeugen, die eine vorbestimmte Maximaltemperatur nicht überschreitet, so dass Schäden an der Turbine des Super-Turboladers vermieden werden; Antreiben der Turbine mit dem Gasgemisch; und Übertragen überschüssiger mechanischer Rotationsenergie der Turbine, die sonst zu Überdrehzahl der Turbine mit Schäden am Verdichter führen würde, von der Turbine an einen Antriebsstrang.An embodiment of the invention may further include a method of improving the performance of a propulsion system having a super turbocharger driven by a turbine coupled to a compressor, comprising: providing a catalyst that receives the exhaust gases from the propulsion system and in which an exothermic reaction takes place through which heat is supplied to the exhaust gases to obtain converted hot exhaust gases at the exit of the catalyst; Providing charge air from a compressor; Mixing a portion of the charge air with the converted hot exhaust gases from the catalyst to produce a gas mixture having a temperature not exceeding a predetermined maximum temperature such that damage to the turbine of the super turbocharger is avoided; Driving the turbine with the gas mixture; and transferring excess mechanical rotational energy of the turbine, which would otherwise result in overspeed of the turbine with damage to the compressor, from the turbine to a driveline.

Eine Ausführungsform der Erfindung kann des Weiteren ein Verfahren umfassen, um die Leistung eines super-turbogeladenen Antriebssystems zu verbessern, umfassend: Bereitstellen eines Antriebsmotors; Bereitstellen eines Katalysators, der mit einem Abgasauslass nahe am Motor verbunden ist, und der die Abgase vom Motors aufnimmt, die dabei eine exotherme Reaktion im Katalysator bewirken, durch die zusätzliche Energie an die Abgase abgegeben wird, und die am Ausgang des Katalysators Katalysatorabgase erzeugt, die heißer sind als die Motorabgase; Bereitstellen eines Ladeluftstroms zum Eintritt des Motors; Bereitstellen eines zusätzlichen Ladeluftstroms; Mischen der zusätzlichen Ladeluft mit den Katalysatorabgasen stromab vom Katalysator, um ein Gasgemisch aus den Katalysatorabgasen und der zusätzlichen Ladeluft zu erzeugen; Erzeugen eines Steuersignals zur Steuerung des Durchsatzes an zusätzlicher Ladeluft in die Mischkammer, um das Gasgemisch unter einer Maximaltemperatur zu halten; Einleiten des Gasgemischs in eine Turbine, die in Reaktion auf den Durchsatz des Gasgemischs mechanische Rotationsenergie in der Turbine erzeugt; Übertragen der mechanischen Rotationsenergie der Turbine von der Turbine an den Verdichter, der die mechanische Rotationsenergie der Turbine nutzt, um Luft zu verdichten und die Ladeluft zu erzeugen, wenn der Durchsatz des Gasgemischs durch die Turbine ausreichend ist, um den Verdichter anzutreiben; Entnehmen wenigstens eines Teils der mechanischen Rotationsenergie der Turbine aus der Turbine und Übertragen des Teils der mechanischen Rotationsenergie von der Turbine an einen Antriebsstrang, wenn der Teil der mechanischen Rotationsenergie der Turbine nicht benötigt wird, um den Verdichter anzutreiben; und Liefern mechanischer Rotationsenergie des Antriebsstrangs vom Antriebsstrang an den Verdichter, um ein Turboloch zu verhindern, wenn der Durchsatz des Gasgemischs durch die Turbine nicht ausreichend ist, um den Verdichter anzutreiben.An embodiment of the invention may further include a method for improving the performance of a super turbocharged propulsion system, comprising: providing a drive motor; Providing a catalyst connected to an exhaust gas outlet close to the engine and receiving the exhaust gases from the engine thereby causing an exothermic reaction in the catalyst to deliver additional energy to the exhaust gases and producing catalyst exhaust gases at the outlet of the catalyst; which are hotter than the engine exhaust; Providing a charge air flow to the engine inlet; Providing an additional charge air flow; Mixing the additional charge air with the catalyst exhaust gases downstream of the catalyst to produce a gas mixture of the catalyst exhaust gases and the additional charge air; Generating a control signal to control the flow of additional charge air into the mixing chamber to maintain the gas mixture below a maximum temperature; Introducing the gas mixture into a turbine which generates mechanical rotational energy in the turbine in response to the flow rate of the gas mixture; Transmitting the mechanical rotational energy of the turbine from the turbine to the compressor utilizing the mechanical rotational energy of the turbine to compress air and to produce the charge air when the flow rate of the gas mixture through the turbine is sufficient to drive the compressor; Extracting at least a portion of the mechanical rotational energy of the turbine from the turbine and transferring the portion of mechanical rotational energy from the turbine to a drive train when the portion of the mechanical rotational energy of the turbine is not needed to drive the compressor; and providing mechanical rotational energy of the powertrain from the driveline to the compressor to prevent turbocharging when the flow rate of the gas mixture through the turbine is insufficient to drive the compressor.

Eine Ausführungsform der Erfindung kann des Weiteren einen super-turbogeladenen Antrieb aufweisen, der umfasst: einen Antriebsmotor; einen Katalysator, der mit einer Abgasleitung nahe am Abgasauslass des Motors verbunden ist, so dass die heißen Abgase vom Motor eine exotherme Reaktion im Katalysator bewirken, durch die zusätzliche Energie an die heißen Abgase abgegeben wird und umgewandelte Abgase erzeugt werden; einen Verdichter, der mit einer Luftquelle verbunden ist, der Ladeluft erzeugt, die dem Eintritt des Motors zugeführt wird; einen zusätzlichen Verdichter, der einen Durchsatz zusätzlicher Ladeluft erzeugt, die einen Druck aufweist, der höher ist als das Druckniveau der Abgase; eine Verbindungsleitung, die die zusätzliche Ladeluft den umgewandelten Abgasen zuführt, so dass die zusätzliche Ladeluft mit den umgewandelten Abgasen gemischt wird, um ein Gasgemisch zu erzeugen; eine Turbine, die mechanisch mit dem Verdichter gekuppelt ist und aus den Abgasen mechanische Rotationsenergie in der Turbine erzeugt; ein Steuergerät, das ein Steuersignal erzeugt, welches die Menge der zusätzlichen Ladeluft steuert, um das Gasgemisch unter einer Maximaltemperatur zu halten; ein Getriebe, das mechanische Rotationsenergie des Antriebsstrangs aus dem Antriebsstrang an den Verdichter überträgt, um das Turboloch zu mindern, wenn der Abgasdurchsatz durch die Turbine nicht ausreicht, um den Verdichter auf den gewünschten Ladedruck zu bringen, und das überschüssige mechanische Rotationsenergie der Turbine aus der Turbine entnimmt, um die Drehzahl des Verdichters unter einer vorbestimmten Maximaldrehzahl zu halten, ab der der Verdichter Schaden nehmen würde. An embodiment of the invention may further comprise a super-turbocharged drive comprising: a drive motor; a catalyst connected to an exhaust pipe proximate the exhaust outlet of the engine such that the hot exhaust gases from the engine exert an exothermic reaction in the catalyst whereby additional energy is delivered to the hot exhaust gases and converted exhaust gases are generated; a compressor connected to an air source that generates charge air that is supplied to the inlet of the engine; an additional compressor which generates a flow of additional charge air having a pressure higher than the pressure level of the exhaust gases; a connecting line that supplies the additional charge air to the converted exhaust gases so that the additional charge air is mixed with the converted exhaust gases to produce a gas mixture; a turbine that is mechanically coupled to the compressor and generates mechanical rotational energy in the turbine from the exhaust gases; a controller that generates a control signal that controls the amount of additional charge air to maintain the gas mixture below a maximum temperature; a transmission that transmits mechanical rotational energy of the powertrain from the driveline to the compressor to reduce the turbo lag when the exhaust flow through the turbine is insufficient to bring the compressor to the desired boost pressure and the excess mechanical rotational energy of the turbine from the Turbine takes to keep the speed of the compressor below a predetermined maximum speed, from which the compressor would take damage.

Eine Ausführungsform der Erfindung kann des Weiteren ein Verfahren umfassen, um die Leistung eines Kolbenmotorsystems zu steigern, das einen Super-Turbolader aufweist: Einleiten der Abgase vom Kolbenmotorsystem in einen NOx-Konverter, der die Abgase umwandelt, um NOx-umgewandelte Gase zu erzeugen; Erzeugen einer Ladeluftmenge durch einen Verdichter in Reaktion auf ein Steuersignal; Mischen der Ladeluftmenge mit den NOx-umgewandelten Gasen, um ein Gasgemisch aus den NOx-umgewandelten Gasen und der Ladeluft zu erzeugen; Einleiten des Gasgemischs in einen Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter, um Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelte Gase zu erzeugen; Erfassen des Temperaturniveaus der Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelten Gase; Regeln der Ladeluftmenge, um das Temperaturniveau der Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxidumgewandelten Gase auf ein gewünschtes Temperaturniveau einzustellen.An embodiment of the invention may further include a method to increase the performance of a reciprocating engine system having a superturbocharger: introducing the exhaust gases from the piston engine system in a NO x -converter that converts the exhaust gases to NO x -umgewandelte gases to produce; Generating a charge air amount by a compressor in response to a control signal; Mixing the amount of compressed air to the NO x -umgewandelten gases to produce a gas mixture of the NO x -umgewandelten gases and the charge air; Introducing the gas mixture into a hydrocarbon / carbon monoxide converter to produce hydrocarbon / carbon monoxide converted gases; Detecting the temperature level of the hydrocarbon / carbon monoxide converted gases; Regulating the amount of charge air to adjust the temperature level of the hydrocarbon / carbon monoxide converted gases to a desired temperature level.

Eine Ausführungsform der Erfindung kann des Weiteren ein Verfahren umfassen, um die Leistung eines Kolbenmotorsystems zu steigern, das einen Super-Turbolader aufweist: Einleiten der Abgase des Kolbenmotorsystems in einen NOx-Konverter, der die Abgase umwandelt, um NOx-konvertierte Gase zu erzeugen; Erzeugen einer ersten Ladeluftmenge; Mischen der ersten Ladeluftmenge mit den NOx-konvertierten Gasen, um ein erstes Gasgemisch aus den NOx-konvertierten Gasen und der Ladeluft zu erzeugen; Einleiten des ersten Gasgemischs in einen Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter, um Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxidumgewandelte Gase zu erzeugen; Erzeugen einer zweiten Ladeluftmenge; Mischen der zweiten Ladeluftmenge mit den Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelten Gasen, um die Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelten Gase auf eine gewünschte Temperatur zu kühlen, um gekühlte Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxidumgewandelte Gase zu erzeugen; und Antreiben einer Turbine des Super-Turboladers mit den gekühlten Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelten Gasen.An embodiment of the invention may further include a method to increase the performance of a reciprocating engine system having a superturbocharger: introducing the exhaust gases of the piston engine system in a NO x -converter that converts the exhaust gases to NO x -konvertierte gases to produce; Generating a first charge air amount; Mixing the first charge air amount with the NO x -converted gases to produce a first mixed gas of the NO x -converted gases and the charge air; Introducing the first gas mixture into a hydrocarbon / carbon monoxide converter to produce hydrocarbon / carbon monoxide converted gases; Generating a second amount of charge air; Mixing the second charge air amount with the hydrocarbon / carbon monoxide converted gases to cool the hydrocarbon / carbon monoxide converted gases to a desired temperature to produce cooled hydrocarbon / carbon monoxide converted gases; and driving a turbine of the super turbocharger with the cooled hydrocarbon / carbon monoxide converted gases.

Eine Ausführungsform der Erfindung kann des Weiteren ein super-turbogeladenes Antriebssystem umfassen, welches umfasst: einen Kolbenmotor, der Abgase erzeugt; einen NOx-Konverter, der verbunden ist, um die Abgase aufzunehmen und NOx-umgewandelte Gase zu erzeugen; einen Verdichter, der mit einer Luftquelle verbunden ist, der Ladeluft erzeugt, die dem Eintritt eines Motors zugeführt wird; ein Rückführventil, das einen Teil der Ladeluft liefert, der mit den NOx-umgewandelten Gasen gemischt wird, um ein Gasgemisch zu erzeugen; einen Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter, der verbunden ist, um das Gasgemisch aufzunehmen und Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid im Gasgemisch zu oxidieren, um ein Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandeltes Gasgemisch zu erzeugen; und eine Turbine, die verbunden ist, um das Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Gasgemisch zu erhalten und aus dem Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelten Gasgemisch mechanische Rotationsenergie in der Turbine zu erzeugen.An embodiment of the invention may further include a super-turbocharged propulsion system including: a piston engine that generates exhaust gases; a NO x converter connected to receive the exhaust gases and to generate NO x -converted gases; a compressor connected to an air source that generates charge air supplied to the inlet of an engine; a recirculation valve that delivers a portion of the charge air, which is mixed with the NO x -umgewandelten gases to produce a gas mixture; a hydrocarbon / carbon monoxide converter connected to receive the gas mixture and to oxidize hydrocarbons and carbon monoxide in the gas mixture to produce a hydrocarbon / carbon monoxide converted gas mixture; and a turbine connected to receive the hydrocarbon / carbon monoxide gas mixture and to generate mechanical rotational energy in the turbine from the hydrocarbon / carbon monoxide converted gas mixture.

Eine Ausführungsform der Erfindung kann des Weiteren ein super-turbogeladenes Antriebssystem umfassen, welches umfasst: einen Kolbenmotor, der Abgase erzeugt; einen NOx-Konverter, der verbunden ist, um die Abgase aufzunehmen und NOx-umgewandelte Gase zu erzeugen; einen Verdichter, der eine Quelle für Ladeluft bildet; eine Verbindungsleitung, die die Ladeluft in die NOx-umgewandelten Gase einleitet, so dass die NOx-umgewandelten Gase mit der Ladeluft gemischt werden, um ein Gasgemisch zu erzeugen; einen Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter, der verbunden ist, um das Gasgemisch aufzunehmen und Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid im Gasgemisch zu oxidieren, um ein Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxidumgewandeltes Gasgemisch zu erzeugen; und eine Turbine, die verbunden ist, um das Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Gasgemisch zu erhalten und aus dem Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelten Gasgemisch mechanische Rotationsenergie in der Turbine zu erzeugen.An embodiment of the invention may further include a super-turbocharged propulsion system including: a piston engine that generates exhaust gases; a NOx-converter connected to receive the exhaust gases and produce NO x -umgewandelte gases; a compressor forming a source of charge air; a connection line that introduces the charge air into the NO x -converted gases so that the NO x -converted gases are mixed with the charge air to generate a gas mixture; a hydrocarbon / carbon monoxide converter connected to receive the gas mixture and to oxidize hydrocarbons and carbon monoxide in the gas mixture to produce a hydrocarbon / carbon monoxide converted gas mixture; and a turbine connected to receive the hydrocarbon / carbon monoxide gas mixture and to generate mechanical rotational energy in the turbine from the hydrocarbon / carbon monoxide converted gas mixture.

Figurenlistelist of figures

  • 1 ist ein vereinfachtes Einlinienschaltbild einer Ausführungsform eines super-turbogeladenen Antriebs gemäß der Lehre der Erfindung. 1 Figure 3 is a simplified one-line diagram of one embodiment of a super-turbocharged engine in accordance with the teachings of the invention.
  • 2 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 2 is a schematic representation of another embodiment of a highly efficient super-turbocharged drive system.
  • 3 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 3 is a schematic representation of another embodiment of a highly efficient super-turbocharged drive system.
  • 4 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 4 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system.
  • 5 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 5 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system.
  • 6 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 6 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system.
  • 7 ist eine grafische Darstellung der Betriebstemperaturen eines Katalysators. 7 is a graphical representation of the operating temperatures of a catalyst.
  • 8 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 8th is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system.
  • 9 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 9 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system.
  • 10 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 10 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system.
  • 11 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 11 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system.
  • 12 ist eine weitere Ausführungsfonn eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 12 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged drive system.
  • 13 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 13 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system.
  • 14 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 14 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system.
  • 15 A ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super- und 15 B turbogeladenen Antriebssystems. 15 A is another embodiment of a high efficiency super and 15 B turbocharged propulsion system.
  • 16 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 16 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system.
  • 17 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems. 17 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system.
  • 18 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines Katalysators. 18 is a schematic representation of another embodiment of a catalyst.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMENDETAILED DESCRIPTION OF THE EMBODIMENTS

1 ist eine vereinfachte Darstellung einer Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems 100 gemäß der Lehre der Erfindung. Dem Fachmann ist anhand der folgenden Beschreibung klar, dass ein solches super-turbogeladenes Antriebssystem 100 insbesondere für Benzinmotoren mit Fremdzündung Anwendung finden kann, die in Personenkraftwagen und kommerziell genutzten Fahrzeugen eingesetzt werden, weshalb die hierin erläuterten illustrativen Beispiele zum besseren Verständnis der Erfindung auf eine solche Einsatzumgebung bezogen sind. Da jedoch anzumerken ist, dass die erfindungsgemäßen Ausführungsformen des Systems 100 auch in anderen Betriebsumgebungen eingesetzt werden können, z.B. in stationären Energieerzeugungsanlagen und anderen stationären Maschinen, sind die Beispiele nur illustrativ und ohne einschränkende Wirkung zu sehen. 1 is a simplified illustration of one embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system 100 according to the teaching of the invention. It will be apparent to those skilled in the art from the following description that such a super-turbocharged drive system 100 especially for gasoline spark ignition engines used in passenger cars and commercial vehicles, and therefore the illustrative examples discussed herein for better understanding of the invention are related to such use environment. However, it should be noted that the embodiments of the system according to the invention 100 can also be used in other operating environments, such as in stationary power generation plants and other stationary machines, the examples are only illustrative and without restrictive effect.

Wie aus 1 hervorgeht, umfasst das System 100 einen Antriebsmotor 102, der einen Super-Turbolader 104 nutzt, um die Leistung des Antriebsmotors 102 zu steigern. Allgemein umfasst ein Super-Turbolader einen Verdichter und eine Turbine, die über eine Turbinenwelle miteinander verbunden sind. Auch andere Methoden zur Kupplung von Verdichter und Turbine wurden verwirklicht. Des Weiteren weist der Super-Turbolader ein Getriebe auf, das Leistung zwischen der Turbinenwelle und der Kraftübertragung oder der Antriebsanlage (Antriebsstrang) des Fahrzeugs überträgt. Beispielsweise kann das Getriebe mechanisch mit der Kurbelwelle eines Antriebsmotors, mit dem Fahrzeuggetriebe oder mit anderen Teilen der Antriebsanlage oder der Kraftübertragung gekuppelt werden. Diese werden insgesamt als Antriebsstrang bezeichnet. Das Getriebe kann als mechanisches Getriebe mit Zahnrädern, als hydraulisches oder pneumatisches Getriebe, als Reibgetriebe oder als elektrische Kraftübertragung ausgeführt sein. Ein elektrischer Motorgenerator kann mit der Turbinenwelle gekuppelt sein und die Turbinenwelle antreiben oder von der Turbinenwelle getrieben werden und dabei elektrische Energie erzeugen. Die vom Motorgenerator erzeugte elektrische Energie kann einfach nur zur Stromerzeugung genutzt werden, zur Ladung von Batterien oder zum Betrieb von Motorgeneratoren, die als Antrieb eines Fahrzeugs dienen, oder den Zusatzantrieb in einem Hybridfahrzeug bewirken. In dieser Hinsicht kann das super-turbogeladene Antriebssystem 100 zum Zweck der Erzeugung von elektrischer Energie für ein System eines Elektrofahrzeugs ausgelegt und genutzt werden, oder es kann, wie im Fall eines Hybridfahrzeugsystems, gleichzeitig für die Erzeugung elektrischer Energie und als mechanisch wirkender Zusatzantrieb des Fahrzeugs eingesetzt werden.How out 1 The system includes 100 a drive motor 102 who has a super turbocharger 104 uses the power of the drive motor 102 to increase. Generally, a super turbocharger includes a compressor and a turbine connected together by a turbine shaft. Other methods for coupling compressor and turbine were realized. Furthermore, the super turbocharger has a transmission that transmits power between the turbine shaft and the power train or powertrain of the vehicle. For example, the transmission can be mechanically coupled with the crankshaft of a drive motor, with the vehicle transmission or with other parts of the drive system or the power transmission. These are collectively referred to as a powertrain. The transmission can be designed as a mechanical transmission with gears, as a hydraulic or pneumatic transmission, as a friction gear or as an electric power transmission. An electric motor generator may be coupled to the turbine shaft and drive the turbine shaft or driven by the turbine shaft thereby generating electrical energy. The electrical energy generated by the motor generator can be used simply to generate electricity, to charge batteries or to operate motor generators that serve as a drive of a vehicle, or cause the auxiliary drive in a hybrid vehicle. In this regard, the super-turbocharged drive system 100 be designed and used for the purpose of generating electrical energy for a system of an electric vehicle, or it may, as in the case of a hybrid vehicle system, simultaneously used for the generation of electrical energy and as a mechanically acting auxiliary drive of the vehicle.

Wie 1 zeigt, umfasst der Super-Turbolader 104 eine Turbine 106, einen Verdichter 108, und ein Getriebe 110, das mit der Kurbelwelle 112 des Antriebsmotors 102 oder anderen Teilen des Antriebsstrangs verbunden ist. Obwohl nicht in allen Ausführungsformen benötigt, enthält die dargestellte Ausführungsform der 1 außerdem einen Ladeluftkühler 114 zur Erhöhung der Dichte der vom Verdichter 108 zum Antriebsmotor 102 geförderten Luft, um die vom Antriebsmotor 102 verfügbare Leistung weiter zu steigern.As 1 shows includes the super turbocharger 104 a turbine 106 , a compressor 108 , and a gearbox 110 that with the crankshaft 112 of the drive motor 102 or other parts of the drive train is connected. Although not required in all embodiments, the illustrated embodiment of the 1 also a charge air cooler 114 to increase the density of the compressor 108 to the drive motor 102 conveyed air to that of the drive motor 102 further increase available power.

Super-Turbolader haben bestimmte Vorteile gegenüber Turboladern. Ein Turbolader nutzt eine Turbine, die vom Abgas des Antriebsmotors angetrieben wird. Die Turbine ist mit einem Verdichter verbunden, der die Eintrittsluft verdichtet, die den Zylindern des Antriebsmotors zugeführt wird. Die Turbine in einem Turbolader wird vom Abgas aus dem Antriebsmotor angetrieben. Deshalb erfährt der Antriebsmotor beim Beschleunigen zunächst ein Leistungsloch, bis ausreichend heißes Abgas zur Verfügung steht, damit die Turbine Drehzahl aufnehmen und einen mechanisch mit der Turbine gekuppelten Verdichter auf ausreichenden Ladedruck bringen kann. Um das Leistungsloch zu verringern, werden typischerweise kleinere und/oder leichtere Turbolader eingesetzt. Die geringere Trägheit der leichten Turbolader lässt deren sehr rasche Beschleunigung zu und führt so zu einer Minimierung des Leistungslochs.Super turbochargers have certain advantages over turbochargers. A turbocharger uses a turbine, which is driven by the exhaust gas of the drive motor. The turbine is connected to a compressor which compresses the intake air supplied to the cylinders of the drive motor. The turbine in a turbocharger is driven by the exhaust gas from the drive motor. Therefore, when accelerating, the prime mover first experiences a power hole until sufficient hot exhaust gas is available to allow the turbine to take up rotational speed and bring a compressor mechanically coupled to the turbine to sufficient boost pressure. To reduce the performance hole, will be typically smaller and / or lighter turbochargers are used. The lower inertia of the light turbochargers allows for their very rapid acceleration, thus minimizing the power hole.

Leider können solche kleineren und/oder leichteren Turbolader beim Betrieb mit hohen Motordrehzahlen, bei denen große Mengen Abgase und hohe Temperaturen auftreten, auf Überdrehzahl beschleunigt werden. Um solche Überdrehzahlereignisse zu vermeiden, weisen übliche Turbolader ein Wastegate-Ventil auf, das im Abgasrohr stromauf der Turbine angeordnet ist. Das Wastegate-Ventil ist ein druckgesteuertes Ventil, das einen Teil des Abgases um die Turbine führt, wenn der Austrittsdruck des Verdichters einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet. Der Grenzwert ist auf einen Druck eingestellt, der geringer ist als der Druck, bei dem der Turbolader auf Überdrehzahl kommt. Dies führt leider dazu, dass ein Teil der aus den Abgasen des Motors gewinnbaren Energie verloren geht.Unfortunately, such smaller and / or lighter turbochargers can be accelerated to overspeed when operating at high engine speeds where high volumes of exhaust and high temperatures occur. To avoid such overspeed events, conventional turbochargers include a wastegate valve disposed in the exhaust pipe upstream of the turbine. The wastegate valve is a pressure controlled valve that carries a portion of the exhaust around the turbine when the discharge pressure of the compressor exceeds a predetermined threshold. The limit is set to a pressure less than the pressure at which the turbocharger reaches overspeed. Unfortunately, this leads to a loss of some of the energy that can be extracted from the exhaust gases of the engine.

Aufgrund der Erkenntnis, dass herkömmliche Turbolader im Hinblick auf die Erzielung hoher Leistungen die Leistung im niedrigen Bereich beeinträchtigen, wurden Einrichtungen entwickelt, die als Super-Turbolader bekannt sind. Ein solcher Super-Turbolader ist in der US-Patentschrift 7,490,594 mit dem Titel „Super-Turbocharger“ beschrieben, herausgegeben am 17. Februar 2009 und übertragen an die Rechtsnachfolgerin der sofortigen Anmeldung. Diese Anmeldung ist ausdrücklich in vollem Umfang hierin durch Referenz einbezogen.Recognizing that conventional turbochargers compromise low-end performance for high performance, devices known as super turbochargers have been developed. Such a super turbocharger is in the U.S. Patent 7,490,594 entitled "Super Turbocharger", issued on February 17, 2009 and assigned to the assignee of the instant application. This application is expressly incorporated herein by reference in its entirety.

Wie in der weiter oben durch Referenz einbezogenen Anmeldung beschrieben, wird in einem Super-Turbolader der Verdichter von der Kurbelwelle des Antriebsmotors über ein Getriebe angetrieben, das beim Betrieb mit niedriger Motordrehzahl mit dem Motor gekuppelt ist, wenn keine ausreichend erhitzten Motorabgase für den Antrieb der Turbine zur Verfügung stehen. Die vom Motor an den Verdichter abgegebene mechanische Energie reduziert das Problem des Turbolochs, das bei herkömmlichen Turboladern gegeben ist, und erlaubt den Einsatz größerer oder effizienterer Turbinen und Verdichter.As described in the above referenced application, in a super turbocharger, the compressor is driven by the crankshaft of the prime mover via a transmission that is coupled to the engine during low engine speed operation when there are insufficient engine exhaust gases to drive the engine Turbine are available. The mechanical energy delivered by the engine to the compressor reduces the turbo lag problem associated with conventional turbochargers and allows the use of larger or more efficient turbines and compressors.

Der in 1 dargestellte Super-Turbolader 104 liefert Ladeluft vom Verdichter 108 an den Antriebsmotor 102, ohne dabei das Problem des Turbolochs eines herkömmlichen Turboladers im unteren Leistungsbereich aufzuweisen, und ohne im oberen Leistungsbereich Energieverluste bei der aus dem an die Turbine gelieferten Motorabgas gewinnbaren Wärme zu erleiden. Diese Vorteile werden durch die Einbeziehung des Getriebes 110 erreicht, das während verschiedener Betriebsbedingungen des Motors 102 Leistung sowohl von der Kurbelwelle 112 des Motors abnehmen als auch an diese übertragen kann, um den Verdichter 108 anzutreiben bzw. die Turbine 106 zu belasten.The in 1 illustrated super turbocharger 104 provides charge air from the compressor 108 to the drive motor 102 without experiencing the problem of the turbocharger of a conventional turbocharger in the lower power range, and without suffering in the upper power range energy losses in recoverable from the engine exhaust gas supplied to the turbine. These benefits are made possible by the inclusion of the transmission 110 achieved during various operating conditions of the engine 102 Power both from the crankshaft 112 remove the engine as well as can transfer to the compressor 108 to drive or the turbine 106 to charge.

Beim Starten, wenn herkömmliche Turbolader ein Turboloch zeigen, da die Leistung aus der Abgaswärme des Motors für den Betrieb der Turbine nicht ausreichend ist, bewirkt der Super-Turbolader 104 eine Aufladung, wobei über das Getriebe 110 Leistung von der Kurbelwelle 112 abgenommen wird, um den Verdichter 108 anzutreiben, um ausreichenden Ladedruck für den Antriebsmotor 102 bereitzustellen. Wenn der Motor auf Drehzahl kommt und die aus der Motorabgaswärme verfügbare Leistung für den Betrieb der Turbine 106 ausreicht, wird die durch das Getriebe 110 von der Kurbelwelle 112 abgenommene Leistung reduziert. Danach übernimmt die Turbine 106 die Bereitstellung der Antriebleistung für den Verdichter 108, um die Eintrittsluft für den Antriebsmotor 102 zu verdichten.When starting, when conventional turbochargers show a turbo lag, because the power from the exhaust heat of the engine for the operation of the turbine is not sufficient, causes the super turbocharger 104 a charge, taking over the gearbox 110 Power from the crankshaft 112 is removed to the compressor 108 to drive sufficient charge pressure for the drive motor 102 provide. When the engine is at speed and the power available from the engine exhaust heat for the operation of the turbine 106 is sufficient, through the transmission 110 from the crankshaft 112 reduced power reduced. Then the turbine takes over 106 the provision of drive power to the compressor 108 to the inlet air for the drive motor 102 to condense.

Mit zunehmender Motordrehzahl steigt die aus der Abgaswärme des Motors verfügbare Energie bis zu dem Punkt, an dem die Turbine 106 in einem herkömmlichen Turbolader auf Überdrehzahl beschleunigen würde. Im Super-Turbolader 104 wird dagegen die überschüssige Energie aus der Abgaswärme des Motors, die der Turbine 106 zugeführt wird, durch das Getriebe 110 an die Kurbelwelle 112 des Motors abgegeben, wobei der Verdichter 108 auf der geeigneten Drehzahl gehalten wird, um den optimalen Ladedruck für den Antriebsmotor 102 zu liefern. Wenn mehr Ausgangsleistung aus der Abgaswärme des Motors 102 verfügbar ist, wird durch die Turbine 106 mehr Leistung erzeugt, die über das Getriebe 110 an die Kurbelwelle 112 abgegeben wird, während der vom Verdichter 108 gelieferte Ladedruck aufrechterhalten bleibt. Die Belastung der Turbine 106 durch das Getriebe 110 verhindert Überdrehzahlen der Turbine 106 und maximiert die Effizienz der aus den Motorabgasen gewonnenen Energie. Ein herkömmliches Wastegate wird daher nicht benötigt und es geht keine Energie durch ein Wastegate verloren.As the engine speed increases, the energy available from the exhaust heat of the engine increases to the point where the turbine is 106 in a conventional turbocharger would accelerate to overspeed. In the super turbocharger 104 on the other hand, the excess energy from the exhaust heat of the engine, that of the turbine 106 is fed through the transmission 110 to the crankshaft 112 the engine is discharged, the compressor 108 maintained at the appropriate speed to the optimum boost pressure for the drive motor 102 to deliver. If more output from the exhaust heat of the engine 102 is available through the turbine 106 More power is generated by the transmission 110 to the crankshaft 112 is discharged while that of the compressor 108 supplied boost pressure is maintained. The load of the turbine 106 through the transmission 110 prevents overspeed of the turbine 106 and maximizes the efficiency of the energy derived from the engine exhaust. A conventional wastegate is therefore not needed and no energy is lost through a wastegate.

Während die in einem herkömmlichen Super-Turbolader für den Antrieb der Turbine 106 verfügbare Leistung strikt auf die aus den Motorabgasen zu gewinnende Leistung beschränkt ist, ist die Turbine 106 in der Lage, deutlich mehr Leistung zu erzeugen, wenn die thermische Energie und der Massenstrom zu den Turbinenschaufeln voll genutzt und/oder weiter gesteigert werden können. Die Turbine 106 kann jedoch nicht oberhalb einer bestimmten Temperatur arbeiten, ohne Schaden zu nehmen, und der Massenstrom ist bei der herkömmlichen Weise auf die Abgase beschränkt, die vom Antriebsmotor 102 abgegeben werden.While in a conventional super turbocharger for driving the turbine 106 available power is strictly limited to the power to be extracted from the engine exhaust gases, the turbine is 106 able to produce significantly more power when the thermal energy and mass flow to the turbine blades can be fully utilized and / or further increased. The turbine 106 however, it can not operate above a certain temperature without being damaged, and the mass flow in the conventional manner is limited to the exhaust gases emitted by the drive motor 102 be delivered.

Aufgrund dieser Erkenntnis ist die Ausführungsform des Systems 100 in der Lage, zusätzliche Energie aus den Abgasen zu gewinnen und dabei die Turbine 106 vor hohen Temperaturtransienten zu schützen. In einer Ausführungsform ist der Katalysator 116 stromauf der Turbine in der Nähe des Abgaskrümmers angeordnet, was exotherme Reaktionen ermöglicht, die während andauerndem Betrieb bei hoher Drehzahl oder hoher Last des Motors zu einer Steigerung der Abgastemperatur führen. Um das Abgas zu kühlen, bevor dieses zur Turbine gelangt, wird ein Teil der vom Verdichter 108 erzeugten Ladeluft über ein steuerbares Rückführventil 118 unmittelbar in die Abgasleitung stromauf der Turbine eingeleitet und den Motorabgasen hinzugefügt, die den Katalysator 116 verlassen. Die kältere Eintrittsluft 122 expandiert und kühlt das Abgas und bringt zusätzliche Masse in den Abgasstrom ein, wodurch die Leistung der Turbine des Super-Turboladers wie weiter unten detailliert beschrieben zusätzlich erhöht wird. Wenn den heißen Abgasen mehr Kühlluft zugeführt wird, um die Temperatur des kombinierten Massenstroms zur Turbine auf der optimalen Temperatur zu halten, nehmen Energie und Massenstrom zu den Turbinenschaufeln ebenfalls zu. Dies erhöht die von der Turbine zum Antrieb der Kurbelwelle des Motors gelieferte Leistung.Because of this realization, the embodiment of the system 100 in a position, to gain additional energy from the exhaust gases while keeping the turbine 106 to protect against high temperature transients. In one embodiment, the catalyst is 116 Located upstream of the turbine in the vicinity of the exhaust manifold, which allows exothermic reactions that lead to an increase in the exhaust gas temperature during continuous operation at high speed or high load of the engine. To cool the exhaust before it gets to the turbine, part of the compressor 108 generated charge air via a controllable return valve 118 introduced directly into the exhaust pipe upstream of the turbine and added to the engine exhaust, which is the catalyst 116 leave. The colder intake air 122 expands and cools the exhaust gas and introduces additional mass into the exhaust stream, thereby further increasing the performance of the super turbocharger turbine, as further described below. As more cooling air is supplied to the hot exhaust gases to maintain the temperature of the combined mass flow to the turbine at the optimum temperature, energy and mass flow to the turbine blades also increase. This increases the power delivered by the turbine to drive the crankshaft of the engine.

Um nicht in die stöchiometrische Reaktion im Katalysator einzugreifen, wird die Rückführluft vom Verdichter stromab des Katalysators zugeführt. In einer solchen Ausführungsform wird das Abgas des Motors durch den Katalysator geleitet, wobei sich die Temperatur des Abgases durch die exotherme Reaktion erhöht. Anschließend wird die Rückführluft aus dem Verdichter zugeführt und expandiert, wodurch sich der insgesamt zur Turbine geführte Massenstrom erhöht. Die Ausführungsformen der Erfindung steuern die Menge der zur Kühlung des Abgases und für den Antrieb der Turbine rückgeführten verdichteten Luft, wodurch sichergestellt wird, dass die Kombination der kühleren Rückführluft vom Verdichter und der Motorabgase mit einer für die Funktion der Turbinenschaufeln optimalen Temperatur zur Turbine gelangt.In order not to interfere with the stoichiometric reaction in the catalyst, the return air from the compressor is supplied downstream of the catalyst. In such an embodiment, the exhaust gas of the engine is passed through the catalyst, wherein the temperature of the exhaust gas is increased by the exothermic reaction. Subsequently, the return air is supplied from the compressor and expanded, thereby increasing the overall mass flow to the turbine. The embodiments of the invention control the amount of compressed air recirculated to cool the exhaust and drive the turbine, thereby ensuring that the combination of the cooler return air from the compressor and the engine exhaust reaches the turbine at an optimum temperature for turbine blade function.

Da der in 1 dargestellte Katalysator 116 eine hohe thermische Masse aufweist, bewirkt der Katalysator 116 zunächst eine thermische Dämpfung, durch die verhindert wird, dass hohe Temperaturspitzen zur Turbine 106 gelangen. Da jedoch die im Katalysator 116 ablaufenden Reaktionen exothermer Natur sind, kann die Temperatur der aus dem Katalysator 116 austretenden Abgase letztlich höher sein als die des in den Katalysator 116 eintretenden Abgases. Solange die Temperatur des in die Turbine eintretenden Abgases unter der maximalen Betriebstemperatur der Turbine 106 bleibt, nimmt die Turbine keinen Schaden.Since the in 1 illustrated catalyst 116 has a high thermal mass causes the catalyst 116 First, a thermal damping, which prevents high temperature peaks to the turbine 106 reach. But there in the catalyst 116 If the reactions are exothermic in nature, the temperature may be that of the catalyst 116 Exiting exhaust gases will ultimately be higher than that of the catalyst 116 incoming exhaust gas. As long as the temperature of the exhaust gas entering the turbine is below the maximum operating temperature of the turbine 106 remains, the turbine takes no damage.

Bei andauerndem Betrieb mit hoher Drehzahl und hoher Last des Motors 102 können jedoch die Austrittstemperaturen des umgewandelten Abgases vom Katalysator 116 die maximale Betriebstemperatur der Turbine 106 überschreiten. Wie weiter oben dargelegt, wird die Temperatur der Abgase aus dem Katalysator 116 reduziert, indem ein Teil der Ladeluft vom Verdichter 108 über das Rückführventil 118 zugeführt und mit dem Abgas aus dem Katalysator 116 gemischt wird. Da unter solchen Bedingungen nicht Brennstoff als Kühlmittel genutzt wird, wie dies bei herkömmlichen Systemen der Fall ist, wird eine signifikant verbesserte Brennstoffökonomie erzielt. Zusätzlich wird die Funktion des Getriebes gesteuert, so dass der Verdichter 108 eine ausreichende Menge Ladeluft liefern kann, um den optimalen Ladedruck für den Antriebsmotor 102 bereitzustellen, und um über das Rückführventil 118 verdichtete Rückführluft zur Turbine 106 zu liefern. Die von der Turbine 106 erzeugte überschüssige Leistung, die aus dem erhöhten Massenstrom verdichteter Luft durch die Turbine resultiert, wird über das Getriebe 110 an die Kurbelwelle 112 übertragen, wodurch die Brennstoffökonomie noch weiter gesteigert wird.With continuous operation at high speed and high load of the engine 102 However, the outlet temperatures of the converted exhaust gas from the catalyst 116 the maximum operating temperature of the turbine 106 exceed. As stated above, the temperature of the exhaust gases from the catalyst 116 reduced by adding a portion of the charge air from the compressor 108 via the return valve 118 fed and with the exhaust gas from the catalyst 116 is mixed. Since fuel is not used as the coolant under such conditions, as is the case with conventional systems, a significantly improved fuel economy is achieved. In addition, the function of the transmission is controlled so that the compressor 108 can supply a sufficient amount of charge air to the optimum boost pressure for the drive motor 102 provide, and to the return valve 118 compressed return air to the turbine 106 to deliver. The from the turbine 106 excess power generated resulting from the increased mass flow of compressed air through the turbine is transmitted through the transmission 110 to the crankshaft 112 transfer, which further increases the fuel economy.

Die Austrittstemperatur der Ladeluft aus dem Verdichter 108 liegt typischerweise zwischen etwa 200°C und 300°C. Eine herkömmliche Turbine kann bei etwa 950°C in optimaler Weise arbeiten und Energie aus den Gasen gewinnen, nicht jedoch sehr viel darüber, ohne dass Verformungen oder mögliches Versagen auftreten. Aufgrund der Werkstoffgrenzen der Turbinenschaufeln wird die optimale Leistung bei etwa 950°C erzielt. Da die Werkstoffe die Abgastemperatur auf etwa 950°C begrenzen, wird durch Zufuhr von mehr Luft zur Erhöhung des Massendurchsatzes durch die Turbine beim Temperaturlimit, z.B. 950°C, die Leistung der Turbine gesteigert.The outlet temperature of the charge air from the compressor 108 is typically between about 200 ° C and 300 ° C. A conventional turbine can operate optimally at about 950 ° C and gain energy from the gases, but not much more, without deformation or potential failure. Due to the material limits of the turbine blades, the optimum performance is achieved at about 950 ° C. Since the materials limit the exhaust gas temperature to about 950 ° C, by adding more air to increase the mass flow rate through the turbine at the temperature limit, eg 950 ° C, the turbine's output is increased.

Obwohl ein solcher Durchsatz verdichteter Rückführluft bei 200°C bis 300°C für die Reduzierung der Temperatur der Abgase aus dem Katalysator 116 hilfreich ist, ist ersichtlich, dass die Maximalleistung der Turbine 106 geliefert werden kann, wenn die Temperatur und der Massenstrom innerhalb der thermischen Grenzen der Turbine 106 maximiert werden. Daher wird in einer Ausführungsform die Menge der Rückführluft geregelt, so dass die Kombination von Abgas und Rückführluft bei oder nahe bei der maximalen Betriebstemperatur der Turbine gehalten wird, damit die der Turbine zugeführte Leistung maximiert oder signifikant erhöht wird. Da normalerweise nicht die gesamte überschüssige Energie vom Verdichter 108 benötigt wird, um den optimalen Ladedruck für den Antriebsmotor 102 zu liefern und um die Rückführluft vom Verdichter über das Rückführventil 118 bereitzustellen, kann die überschüssige Leistung durch das Getriebe 110 an die Kurbelwelle 112 des Antriebsmotors 102 oder an den Antriebsstrang eines Fahrzeugs übertragen werden, wodurch der Gesamtwirkungsgrad oder die Leistung des Antriebsmotors 102 erhöht wird.Although such a rate of compressed recirculation air at 200 ° C to 300 ° C for reducing the temperature of the exhaust gases from the catalyst 116 helpful, it can be seen that the maximum power of the turbine 106 can be delivered when the temperature and mass flow within the thermal limits of the turbine 106 be maximized. Thus, in one embodiment, the amount of return air is controlled so that the combination of exhaust gas and recirculation air is maintained at or near the turbine's maximum operating temperature to maximize or significantly increase the power supplied to the turbine. Because normally not all the excess energy from the compressor 108 needed to get the optimal boost pressure for the drive motor 102 to deliver and to the return air from the compressor via the return valve 118 Provide excess power through the transmission 110 to the crankshaft 112 of the drive motor 102 or to the powertrain of a vehicle, thereby increasing the overall efficiency or performance of the drive motor 102 is increased.

Wie weiter oben erläutert, nutzt in einer Ausführungsform die Verbindung für die Rückführluft vom Verdichter über das Rückführventil 118 einen Katalysator 116 als thermischen Puffer zwischen dem Antriebsmotor 102 und der Turbine 106. Deshalb wird die Luft vom Verdichter stromab des Katalysators 116 zugeführt, um nicht in die stöchiometrische Reaktion im Katalysator 116 einzugreifen. Das heißt, bei Ausführungsformen, die einen Katalysator 116 nutzen, würde eine Zuführung der Rückführluft vom Verdichter stromauf des Katalysators 116 in einer übermäßigen Zufuhr von Sauerstoff zum Katalysator 116 resultieren, so dass im Katalysator 116 keine stöchiometrische Reaktion ablaufen kann, die, wie weiter unten detailliert beschrieben, für den einwandfreien Betrieb erforderlich ist. As discussed above, in one embodiment, the connection for the return air from the compressor via the recirculation valve 118 a catalyst 116 as a thermal buffer between the drive motor 102 and the turbine 106 , Therefore, the air from the compressor is downstream of the catalyst 116 fed to not in the stoichiometric reaction in the catalyst 116 intervene. That is, in embodiments that are a catalyst 116 would use a supply of the return air from the compressor upstream of the catalyst 116 in an excessive supply of oxygen to the catalyst 116 result, so that in the catalyst 116 no stoichiometric reaction is required, which is required for proper operation, as described in detail below.

Da ein höherer Wirkungsgrad der Energieerzeugung durch die Turbine 106 erzielt wird, wenn die Temperatur des Gasgemischs aus Rückführluft vom Verdichter und Abgas an den Turbinenschaufeln nahe beim Maximum liegt (innerhalb der Werkstoffgrenzen der Turbine), wird die Menge der über das Rückführventil 118 zugeführten Rückführluft vom Verdichter begrenzt, um die Temperatur nicht signifikant unter eine solche optimale Temperatur abzusenken. Wenn der Katalysator 116 mehr thermische Energie über eine exotherme Reaktion erzeugt und die Temperatur der umgewandelten Abgase vom Katalysator 116 bis nahe zur maximalen Betriebstemperatur der Turbine 106 steigt, kann mehr Rückführluft vom Verdichter über das Rückführventil 118 zugeführt werden, was den Massenstrom und die an die Turbine 106 gelieferte Energie erhöht. Wenn die Menge der vom Katalysator 116 erzeugten thermischen Energie zurückgeht, kann die Menge der über das Rückführventil 118 zugeführten Rückführluft vom Verdichter ebenfalls zurückgenommen werden, um zu vermeiden, dass mehr Luft als nötig zugeführt wird, so dass die Temperatur des Gasgemischs nahe den optimalen Betriebsbedingungen gehalten wird.Because a higher efficiency of energy production by the turbine 106 is achieved when the temperature of the gas mixture of the return air from the compressor and exhaust gas at the turbine blades is close to the maximum (within the material limits of the turbine), the amount of the return valve 118 supplied return air from the compressor limited so as not to lower the temperature significantly below such optimum temperature. If the catalyst 116 generates more thermal energy via an exothermic reaction and the temperature of the converted exhaust gases from the catalyst 116 close to the maximum operating temperature of the turbine 106 increases, can return more air from the compressor via the return valve 118 be fed, what the mass flow and the turbine 106 delivered energy increased. If the amount of the catalyst 116 The thermal energy generated can be reduced by the amount of the return valve 118 supplied return air from the compressor also be withdrawn to avoid that more air is supplied as necessary, so that the temperature of the gas mixture is kept close to the optimum operating conditions.

Bei einer anderen Ausführungsform nutzt das System unter Betriebsbedingungen mit niedriger Drehzahl und hoher Last das Rückführventil 118 zur Rückführung der kühleren Luft vom Verdichter in das Abgas vor der Turbine, um ein Pumpen des Verdichters zu vermeiden. Verdichterpumpen tritt auf, wenn der Verdichterdruck ansteigt, aber der Massenstrom zum Antriebsmotor gering bleibt, da der Motor mit niedriger Drehzahl läuft und keinen hohen Eintrittsluftdurchsatz benötigt. Pumpen (oder aerodynamischer Strömungsabriss) des Verdichters aufgrund von geringem Luftdurchsatz durch die Verdichterschaufeln führt zu sehr raschem Abfall des Verdichterwirkungsgrads. Im Fall eines normalen Turboladers kann hinreichendes Pumpen ein Durchdrehen der Turbine verhindern. Im Fall eines Super-Turboladers ist es möglich, Energie von der Kurbelwelle des Motors zu nutzen, um den Verdichter zum Pumpen anzuregen. Das Öffnen des Rückführventils 118 führt einen Teil der Ladeluft am Motor vorbei. Diese Rückführung vermeidet das Pumpen des Verdichters und erlaubt einen höheren Ladedruck zum Antriebsmotor 102, wodurch der Antriebsmotor 102 mehr Leistung abgeben kann, als dies bei niedrigen Motordrehzahlen normalerweise möglich wäre. Die Einspeisung der Ladeluft in das Abgas vor der Turbine erhält den Gesamtmassenstrom durch den Verdichter aufrecht, so dass der gesamte Durchsatz zur Turbine gelangt, wodurch die vom Motor zur Aufladung auf ein hohes Ladedruckniveau benötigte Leistung minimiert wird.In another embodiment, the system utilizes the recirculation valve under low speed, high load operating conditions 118 to return the cooler air from the compressor to the exhaust gas in front of the turbine to avoid pumping the compressor. Compressor pumps occur when the compressor pressure increases, but the mass flow to the drive motor remains low because the engine is running at low speed and does not require a high intake air flow rate. Pumping (or aerodynamic stalling) of the compressor due to low air flow through the compressor blades results in very rapid drop in compressor efficiency. In the case of a normal turbocharger, sufficient pumping may prevent the turbine from spinning. In the case of a super turbocharger, it is possible to use energy from the crankshaft of the engine to prime the compressor for pumping. Opening the return valve 118 Passes a portion of the charge air past the engine. This feedback avoids the pumping of the compressor and allows a higher boost pressure to the drive motor 102 , causing the drive motor 102 can deliver more power than would normally be possible at low engine speeds. Injecting the charge air into the exhaust gas upstream of the turbine maintains the total mass flow through the compressor so that the entire flow rate reaches the turbine, thereby minimizing the power required by the engine to charge to a high boost pressure level.

Bei einer anderen Ausführungsform kann ein zusätzliches Kaltstartregelventil 120 für den Betrieb des Motors mit fetter Kaltstartmischung einbezogen werden. Während eines solchen Kaltstarts des Motors enthalten die Abgase vom Antriebsmotor 102 typischerweise überschüssigen unverbrannten Brennstoff. Da die fette Mischung nicht stöchiometrisch ist, kann der Katalysator 116 die unverbrannten Kohlenwasserstoffe (UHC - unburnt hydrocarbons) im Abgas nicht vollständig oxidieren. Während dieses Zeitraums kann das Kaltstartregelventil 120 geöffnet werden, um Rückführluft vom Verdichter zum Eintritt des Katalysators 116 zu liefern, um den zusätzlichen Sauerstoff bereitzustellen, der benötigt wird, um die fette Mischung auf stöchiometrische Werte zu bringen. Dadurch wird der Katalysator 116 in die Lage versetzt, schneller auf Betriebstemperatur zu kommen und die Emissionen während des Kaltstartereignisses in effizienterer Weise zu reduzieren. Im Leerlauf des Motors würde bei einem normalen Turbolader kein Ladedruck zur Verfügung stehen, um die Rückführluft liefern zu können. Das Übersetzungsverhältnis des Getriebes 110 kann jedoch eingestellt werden, um den Verdichter auf ausreichende Drehzahl zu bringen, um den notwendigen Druck für den Luftstrom durch das Ventil 120 zu erzeugen. Diesbezüglich kann das Steuersignal 124 herangezogen werden, um das Verhältnis des Getriebes 110 einzustellen, so dass im Leerlauf ausreichend Drehzahl von der Abtriebswelle 112 des Motors an den Verdichter 108 übertragen werden kann, insbesondere während eines Kaltstarts, um hinreichend viel Luft zu verdichten, die durch das Kaltstartventil 120 strömt und den Katalysator 116 mit einer ausreichenden Menge Sauerstoff initiiert.In another embodiment, an additional cold start control valve 120 be included for the operation of the engine with fat cold start mixture. During such a cold start of the engine, the exhaust gases from the drive motor 102 typically excess unburned fuel. Since the rich mixture is not stoichiometric, the catalyst can 116 The unburned hydrocarbons (UHC - unburnt hydrocarbons) in the exhaust gas do not completely oxidize. During this period, the cold start control valve 120 be opened to return air from the compressor to the inlet of the catalyst 116 to provide the additional oxygen needed to bring the rich mixture to stoichiometric levels. This becomes the catalyst 116 enables it to get up to operating temperature faster and more efficiently reduce emissions during the cold start event. When the engine is idling, no boost pressure would be available in a normal turbocharger to provide the return air. The gear ratio of the transmission 110 however, can be adjusted to bring the compressor to sufficient speed to provide the necessary pressure for the air flow through the valve 120 to create. In this regard, the control signal 124 be used to determine the ratio of the gearbox 110 adjust so that at idle sufficient speed from the output shaft 112 of the engine to the compressor 108 can be transferred, in particular during a cold start, to compress sufficient air through the cold start valve 120 flows and the catalyst 116 initiated with a sufficient amount of oxygen.

Die Notwendigkeit von zusätzlichem Sauerstoff ist bei einem Kaltstartereignis typischerweise begrenzt und dauert oftmals für nur 30 bis 40 Sekunden an. Viele Fahrzeuge verfügen derzeit über eine separate Luftpumpe, um diesen Sauerstoff während des Kaltstartereignisses zu liefern, wobei der geringen Zeit, für die der Betrieb einer solchen Luftpumpe benötigt wird, vergleichsweise signifikante Kosten und hohes Gewicht gegenüberstehen. Mit dem Ersatz der separaten Luftpumpe durch das einfache Kaltstartregelventil 120 werden signifikante Einsparungen bei Kosten, Gewicht und durch geringere Komplexität realisiert. Da der Super-Turbolader 104 die Drehzahl des Verdichters 108 über das Getriebe 110 regeln kann, kann das Kaltstartregelventil 120 ein einfaches Ein/Aus-Ventil umfassen. Die Menge an Luft, die während des Kaltstartereignisses geliefert wird, kann damit mittels des Steuersignals 124 durch Regelung der Drehzahl des Verdichters 108 über das Getriebe 110 geregelt werden.The need for supplemental oxygen is typically limited in a cold start event and often lasts for as little as 30 to 40 seconds. Many vehicles currently have a separate air pump to deliver this oxygen during the cold start event, with the relatively short time required for the operation of such an air pump to be comparatively significant in cost and weight. With the replacement of the separate air pump by the simple cold start control valve 120 become significant Savings in cost, weight and realized by lower complexity. Because the super turbocharger 104 the speed of the compressor 108 over the transmission 110 can regulate the cold start control valve 120 include a simple on / off valve. The amount of air that is delivered during the cold start event can thus by means of the control signal 124 by controlling the speed of the compressor 108 over the transmission 110 be managed.

Das Kaltstartregelventil 120 kann auch während Zeiträumen extrem hoher Betriebstemperaturen genutzt werden, wenn trotz der negativen Auswirkung auf die Brennstoffeffizienz Brennstoff als Kühlmittel im Motor und/oder für den Katalysator 116 eingesetzt wird. Wie weiter unten detaillierter beschrieben, kann das Kaltstartregelventil 120 den zusätzlichen Sauerstoff liefern, der benötigt wird, um das fette Abgas auf stöchiometrische Werte zu bringen, so dass der Katalysator 116 die unverbrannten Kohlenwasserstoffemissionen im Abgas vollständig oxidieren kann. Dies bringt gegenüber früheren Systemen einen deutlichen Vorteil für die Umwelt mit sich.The cold start control valve 120 can also be used during periods of extremely high operating temperatures when, despite the negative impact on fuel efficiency, fuel is used as coolant in the engine and / or catalyst 116 is used. As described in more detail below, the cold start control valve 120 provide the additional oxygen needed to bring the rich exhaust gas to stoichiometric levels, so that the catalyst 116 can completely oxidize the unburned hydrocarbon emissions in the exhaust gas. This brings with it a clear environmental benefit over previous systems.

Bei Ausführungsformen, bei den das Kaltstartregelventil 120 ein Ein/Aus-Ventil ist, kann das System das Kaltstartregelventil 120 modulieren, um die Menge der gelieferten Ladeluft zu variieren, um das Abgas auf stöchiometrische Werte zu bringen. Andere Typen variabler Durchflussregelventile können ebenfalls genutzt werden, um die gleiche Funktion zu erfüllen.In embodiments where the cold start control valve 120 is an on / off valve, the system can provide the cold start control valve 120 to vary the amount of charge air supplied to bring the exhaust gas to stoichiometric levels. Other types of variable flow control valves can also be used to perform the same function.

1 offenbart außerdem ein Steuergerät 140. Das Steuergerät 140 steuert die Funktion des Rückführventils 118 und des Kaltstartventils 120. Das Steuergerät 140 bewirkt die Optimierung der Luftdurchsatzmenge durch das Rückführventil 118 unter verschiedenen Bedingungen. Die Luftmenge, die für den optimalen Betrieb durch das Rückführventil 118 strömt, entspricht dem minimalen Luftdurchsatz, der wie weiter oben beschrieben benötigt wird, um eine bestimmte gewünschte Bedingung herzustellen. Es gibt zwei spezifische Bedingungen, bei denen das Steuergerät das Rückführventil 118 betätigt, diese sind: 1) Beim Betrieb des Motors unter Bedingungen niedriger Drehzahl und hoher Last wird für eine bestimmte Ladedruckanforderung die Pumpgrenze des Verdichters angenähert; und 2) Beim Betrieb des Motors unter Bedingungen hoher Drehzahl und hoher Last nähert sich die Temperatur des in die Turbine 106 eintretenden Gasgemischs den Temperaturgrenzen. 1 also discloses a controller 140 , The control unit 140 controls the function of the return valve 118 and the cold start valve 120 , The control unit 140 causes the air flow through the return valve to be optimized 118 under different conditions. The amount of air required for optimal operation by the recirculation valve 118 flows corresponds to the minimum air flow required as described above to establish a particular desired condition. There are two specific conditions where the controller is the recirculation valve 118 These are: 1) When operating the engine under low speed, high load conditions, the surge limit of the compressor is approached for a given boost demand; and 2) When the engine is operated under high-speed and high-load conditions, the temperature of the engine is approaching that of the turbine 106 entering gas mixture the temperature limits.

Wie in 1 gezeigt, erhält das Steuergerät 140 das Temperatursignal 130 für das Gasgemisch von einem Temperaturfühler 138, der die Temperatur des Gasgemischs erfasst, das aus Kühlluft vom Verdichter 108 durch Mischung mit den vom Katalysator 116 erzeugten heißen Abgasen entsteht. Außerdem erfasst das Steuergerät 140 das Drucksignal 132 für den Eintrittsdruck der Ladeluft, das vom Druckgeber 136 erzeugt wird, der in der Leitung für die vom Verdichter 108 gelieferte Ladeluft angeordnet ist. Des Weiteren werden ein Motordrehzahlsignal 126 und ein Motorlastsignal 128, die vom Antriebsmotor 102 oder einer Drosselklappe geliefert werden, an das Steuergerät 140 geführt.As in 1 shown, receives the control unit 140 the temperature signal 130 for the gas mixture from a temperature sensor 138 , which detects the temperature of the gas mixture from the cooling air from the compressor 108 by mixing with the catalyst 116 produced hot exhaust gases arises. In addition, the controller detects 140 the pressure signal 132 for the inlet pressure of the charge air, that of the pressure transmitter 136 generated in the line for the compressor 108 supplied charge air is arranged. Furthermore, an engine speed signal 126 and an engine load signal 128 that from the drive motor 102 or a throttle valve, to the controller 140 guided.

Hinsichtlich der Regelung der Temperatur des Gasgemischs, das bei Bedingungen hoher Drehzahl und hoher Last an die Turbine 106 geliefert wird, erzeugt das Steuergerät 140 Steuersignale, um das Rückführventil 118 zu betätigen, so dass die Temperatur des Gasgemischs auf eine Temperatur begrenzt wird, die, in einigen Fällen, den Betrieb der Turbine 106 maximiert, ohne so hoch zu werden, dass die mechanischen Teile der Turbine 106 Schaden nehmen. In einer Ausführungsform ist eine Temperatur von etwa 925°C eine optimale Temperatur für das Gasgemisch zum Betrieb der Turbine 106. Wenn die Temperatur des in die Turbine 106 geführten Gasgemischs beginnt, den Wert von 900°C zu übersteigen, wird das Rückführventil 118 geöffnet, damit Ladeluft vom Verdichter 108 die heißen Abgase vom Katalysator 116 kühlen kann, bevor diese in die Turbine 106 eintreten. Das Steuergerät 140 kann auf einen Temperaturzielwert von etwa 925°C mit einer Obergrenze von 950°C und einer Untergrenze von 900°C ausgelegt sein. Die Grenze von knapp über 950°C ist ein Wert, bei dem bei Einsatz von herkömmlichen Werkstoffen an der Turbine 106 Schäden auftreten können. Natürlich kann das Steuergerät auf andere Temperaturen ausgelegt sein, je nachdem, welche speziellen Arten von Komponenten und Werkstoffen in der Turbine 106 verwendet werden. Ein herkömmliches proportional/integrierend/differenzierend wirkendes Steuerlogikelement (PID) kann im Steuergerät 140 eingesetzt werden, um diese Steuerungsfunktionen zu erfüllen.Regarding the control of the temperature of the gas mixture, which at high speed and high load conditions to the turbine 106 is delivered generates the control unit 140 Control signals to the return valve 118 to operate so that the temperature of the gas mixture is limited to a temperature which, in some cases, the operation of the turbine 106 maximized without becoming so high that the mechanical parts of the turbine 106 Get damaged. In one embodiment, a temperature of about 925 ° C is an optimum temperature for the gas mixture to operate the turbine 106 , When the temperature of the turbine 106 gas mixture starts to exceed the value of 900 ° C, the return valve 118 opened, so that charge air from the compressor 108 the hot exhaust gases from the catalyst 116 can cool before this in the turbine 106 enter. The control unit 140 may be designed for a temperature target of about 925 ° C with an upper limit of 950 ° C and a lower limit of 900 ° C. The limit of just above 950 ° C is a value at which when using conventional materials on the turbine 106 Damage can occur. Of course, the controller may be designed for different temperatures, depending on which particular types of components and materials in the turbine 106 be used. A conventional proportional / integrating / differentiating control logic element (PID) can be used in the control unit 140 be used to fulfill these control functions.

Der Vorteil einer Regelung der Temperatur des Gasgemischs, das in die Turbine 106 eintritt, liegt darin, dass der Einsatz von Brennstoff im Abgas zur Begrenzung der Eintrittstemperaturen des Gasgemischs zur Turbine entfällt, was die Effizienz des Systems erhöht. Die Verwendung des kühleren Ladeluftstroms zur Kühlung der heißen Abgase aus dem Katalysator 116 erfordert eine große Luftmenge, die eine große Masse aufweist, um die gewünschten niedrigeren Temperaturen des Gasgemischs zu erzielen. Die für die Kühlung der heißen Abgase aus dem Katalysator 116 erforderliche Luftmenge ist groß, da die kühlere Ladeluft vom Verdichter 108 kein gutes Kühlmittel darstellt, insbesondere im Vergleich zu flüssigem Brennstoff, der in das Abgas eingebracht ist. Die heißen Abgase vom Austritt des Katalysators 116 bewirken ein Expandieren der kühleren Ladeluft vom Verdichter 108, um das Gasgemisch zu bilden. Da eine große Masse der kühleren Ladeluft vom Verdichter 108 benötigt wird, um die Temperatur der heißen Abgase vom Katalysator 116 zu verringern, fließt ein großer Massenstrom des Gasgemisches durch die Turbine 106, der die Ausgangsleistung der Turbine 106 stark erhöht. Die Turbinenleistung steigt um die Differenz aus Leistung aus Massenstromänderung abzüglich der erforderlichen Arbeit für das Verdichten der Ladeluft, die durch das Rückführventil 118 strömt. Anhand des Temperatursignals 130 für das Gasgemisch vom Temperaturfühler 138 und durch Regelung der Zugabe von Ladeluft über das Rückführventil 118 wird die Maximaltemperatur nicht überschritten.The advantage of regulating the temperature of the gas mixture flowing into the turbine 106 This is because the use of fuel in the exhaust gas to limit the inlet temperatures of the gas mixture to the turbine is eliminated, which increases the efficiency of the system. The use of the cooler charge air stream to cool the hot exhaust gases from the catalyst 116 requires a large amount of air, which has a large mass to achieve the desired lower temperatures of the gas mixture. The cooling of the hot exhaust gases from the catalyst 116 required amount of air is large, as the cooler charge air from the compressor 108 is not a good coolant, especially compared to liquid fuel, which is introduced into the exhaust gas. The hot exhaust gases from the outlet of the catalyst 116 cause an expansion of the cooler charge air from the compressor 108 to form the gas mixture. Because a large mass of the cooler charge air from the compressor 108 needed to determine the temperature of the hot exhaust gases from the catalyst 116 To reduce, flows a large mass flow of the gas mixture through the turbine 106 , which is the output power of the turbine 106 greatly increased. The turbine power increases by the difference in power from mass flow change minus the work required for compressing the charge air through the recirculation valve 118 flows. Based on the temperature signal 130 for the gas mixture from the temperature sensor 138 and by controlling the addition of charge air via the recirculation valve 118 the maximum temperature is not exceeded.

Das Steuergerät 140 steuert außerdem das Rückführventil 118, um das Pumpen des Verdichters 108 zu begrenzen. Die Pumpgrenze ist eine Begrenzung, die in Abhängigkeit vom Ladedruck, vom Luftdurchsatz durch den Verdichter und von der Auslegung des Verdichters 108 variiert. Verdichter wie der Verdichter 108, die typischerweise in Turboladern eingesetzt werden, überschreiten eine Pumpgrenze, wenn der Durchsatz der Eintrittsluft 122 gering und das Druckverhältnis zwischen der Eintrittsluft 122 und der Ladeluft hoch ist. In herkömmlichen Super-Turboladern ist der Durchsatz der Eintrittsluft 122 gering, wenn die Motordrehzahl 126 (min-1) niedrig ist. Bei niedriger Drehzahl, wenn der Antriebsmotor 102 keine großen Mengen an Ladeluft benötigt, ist der Massenstrom der Eintrittsluft 122 gering, so dass Pumpen auftritt, weil der rotierende Verdichter 108 ohne ausreichenden Durchsatz an Eintrittsluft 122 keine Luft in eine Hochdruckleitung fördern kann. Das Rückführventil 118 gibt den Durchfluss durch die Ladeluftleitung 109 frei und verhindert oder reduziert das Pumpen des Verdichters 108. Wenn Pumpen des Verdichters 108 auftritt, kann der Druck in der Ladeluftleitung 109 nicht aufrechterhalten werden. Deshalb kann bei Betriebsbedingungen mit niedriger Drehzahl und hoher Last des Antriebsmotors 102 der Druck der Ladeluft in der Ladeluftleitung 109 unter das gewünschte Niveau fallen. Durch Öffnen des Rückführventils 118 wird der Durchsatz der Eintrittsluft 122 durch den Verdichter 108 erhöht, insbesondere bei Betriebsbedingungen mit niedriger Drehzahl und hoher Last des Motors, so dass das gewünschte Ladedruckniveau in der Ladedruckleitung 109 erreicht werden kann. Das Rückführventil 118 kann einfach geöffnet werden, bis der gewünschte Druck in der Ladeluftleitung 109 erreicht ist. Wird jedoch einfach nur der Ladedruck in der Ladeluftleitung 109 überwacht, tritt Pumpen auf, bevor das Rückführventil 118 geöffnet wird, um den Verdichter 108 aus einer Pumpbedingung zu bringen.The control unit 140 also controls the return valve 118 to pumping the compressor 108 to limit. The pumping limit is a limitation depending on the boost pressure, the air flow through the compressor and the design of the compressor 108 varied. Compressor like the compressor 108 , which are typically used in turbochargers, exceed a surge line when the throughput of the inlet air 122 low and the pressure ratio between the inlet air 122 and the charge air is high. In conventional super turbochargers, the throughput of the intake air 122 low, if the engine speed 126 (min -1 ) is low. At low speed when the drive motor 102 no large amounts of charge air needed, is the mass flow of the inlet air 122 low, so that pumps occurs because of the rotating compressor 108 without sufficient throughput of inlet air 122 can not deliver air to a high pressure line. The return valve 118 gives the flow through the charge air line 109 free and prevents or reduces the pumping of the compressor 108 , When pumping the compressor 108 occurs, the pressure in the charge air line 109 can not be sustained. Therefore, under low speed and high load operating conditions of the drive motor 102 the pressure of the charge air in the charge air line 109 fall below the desired level. By opening the return valve 118 is the throughput of the inlet air 122 through the compressor 108 increased, especially at low speed and high load operating conditions of the engine, so that the desired boost pressure level in the charge pressure line 109 can be achieved. The return valve 118 can simply be opened until the desired pressure in the charge air line 109 is reached. However, just the boost pressure in the charge air line 109 monitors, pumps occur before the return valve 118 is opened to the compressor 108 from a pumping condition.

Vorzugsweise ist jedoch eine Pumpgrenze festzulegen und das Rückführventil 118 im Voraus zu öffnen, bevor eine Pumpbedingung eintritt. Für eine gegebene Drehzahl und einen gewünschten Ladedruck kann eine Pumpgrenze festgelegt werden. Das Rückführventil 118 kann zu öffnen beginnen, bevor der Verdichter 108 die berechnete Pumpgrenze erreicht. Ein frühes Öffnen des Ventils erlaubt dem Verdichter ein schnelleres Hochlaufen auf einen höheren Ladedruck, da der Verdichter näher bei den Punkten höherer Effizienz innerhalb der Betriebsparameter des Verdichters bleibt. Somit kann eine rasche Steigerung des Ladedrucks bei niedriger Drehzahl erreicht werden. Durch Öffnen des Ventils vor Eintreten des Pumpens kann außerdem ein stabileres Regelungssystem erzielt werden.However, it is preferable to set a surge limit and the return valve 118 open in advance, before a pumping condition occurs. For a given speed and a desired boost pressure, a surge line can be set. The return valve 118 can start to open before the compressor 108 reaches the calculated surge limit. Early opening of the valve allows the compressor to ramp up to a higher boost pressure more quickly because the compressor remains closer to the points of higher efficiency within the operating parameters of the compressor. Thus, a rapid increase in the boost pressure at low speed can be achieved. By opening the valve prior to pumping, a more stable control system can also be achieved.

Ein Öffnen des Rückführventils 118 in einer Weise um das Antwortverhalten des Antriebsmotors 102 zu verbessern, wird erreicht, indem der Antriebsmotor 102 schneller einen höheren Ladedruck erhält, wenn der Antriebsmotor 102 mit niedrigerer Drehzahl läuft. Der Verdichter 108 arbeitet ebenfalls effizienter, was in geringerer Leistung für das Getriebe 110 zur Erzielung von Super-Aufladung resultiert. Die Regelung zur Begrenzung des Pumpens kann mit standardmodellbasierten Simulationsprogrammen für Regelungen wie z.B. MATLAB modelliert werden. Eine derartige Modellierung erlaubt die Simulation des Steuergeräts 140 und die automatische Erstellung von Code für die Algorithmen des Steuergeräts 140.An opening of the return valve 118 in a way about the response of the drive motor 102 To improve, is achieved by the drive motor 102 faster obtains a higher boost pressure when the drive motor 102 running at a lower speed. The compressor 108 also works more efficiently, resulting in lower power for the transmission 110 results in supercharging. The regulation for limiting the pumping can be modeled using standard model-based simulation programs for regulations such as MATLAB. Such modeling allows simulation of the controller 140 and the automatic generation of code for the algorithms of the controller 140 ,

Ein modellbasiertes Regelungssystem wie weiter oben beschrieben ist insofern einzigartig, als die Verwendung des Getriebes 110 zur Regelung der Drehzahl der Turbine 106 und des Verdichters 108 die Erzeugung des Ladedrucks ohne Turboloch bewirkt. Anders gesagt, das Getriebe 110 kann Rotationsenergie von der Kurbelwelle 112 abnehmen, um den Verdichter 108 anzutreiben, um den gewünschten Ladedruck in der Ladeluftleitung 109 sehr schnell aufzubauen, und zwar bevor die Turbine 106 ausreichend mechanische Leistung erzeugt, um den Verdichter 108 auf das gewünschte Druckniveau zu bringen. Auf diese Weise werden Regelfunktionen in einem herkömmlichen Turbolader zur Reduzierung des Turbolochs reduziert oder eliminiert. Die modellbasierte Regelung durch das Steuergerät 140 muss ausgelegt werden, um den optimalen Wirkungsgrad des Verdichters 108 innerhalb der Betriebsparameter des Verdichters 108 aufrechtzuerhalten.A model-based control system as described above is unique in that the use of the transmission 110 for controlling the speed of the turbine 106 and the compressor 108 causes the generation of the boost pressure without turbo lag. In other words, the transmission 110 can rotational energy from the crankshaft 112 lose weight to the compressor 108 to drive to the desired boost pressure in the charge air line 109 build up very fast, before the turbine 106 sufficient mechanical power is generated to the compressor 108 to bring to the desired pressure level. In this way, control functions in a conventional turbocharger to reduce the turbo lag are reduced or eliminated. The model-based control by the control unit 140 must be designed to optimize the efficiency of the compressor 108 within the operating parameters of the compressor 108 maintain.

Das Regelungsmodell für das Steuergerät 140 muss ebenfalls sorgfältig entsprechend den für den Druck maßgeblichen Betriebsparametern modelliert und ebenso auf den zulässigen Massenstrom des Motors bei vorgegebenen Zielwerten für Drehzahl und Last abgestimmt werden, wobei die Zielwerte für Drehzahl und Last bezogen auf die Drosselklappenstellung des Fahrzeugs definiert werden können. Wie in 1 gezeigt, kann das Motordrehzahlsignal 126 vom Antriebsmotor 102 abgefragt und an das Steuergerät 140 übermittelt werden. In gleicher Weise kann das Motorlastsignal 128 vom Antriebsmotor 102 abgefragt und an das Steuergerät 140 übermittelt werden. Alternativ können diese Parameter über Sensoren an der Drosselklappe des Motors (nicht dargestellt) erhalten werden. Damit kann das Rückführventil 118 in Reaktion auf ein vom Steuergerät 140 erzeugtes Steuersignal 142 betätigt werden. Der Druckgeber 136 erzeugt das Eintrittsdrucksignal 132 für die Ladeluft, das an das Steuergerät 140 geführt wird, das in Reaktion auf das Motordrehzahlsignal 126, das Motorlastsignal 128 und das Eintrittsdrucksignal 132 für die Ladeluft das Steuersignal 142 berechnet.The control model for the controller 140 must also be carefully modeled according to the pressure parameters applicable to the pressure and also tuned to the permissible mass flow of the engine at given target values for speed and load, whereby the target values for speed and load relative to the throttle position of the vehicle can be defined. As in 1 shown, the engine speed signal 126 from the drive motor 102 queried and to the control unit 140 be transmitted. In the same way, the engine load signal 128 from the drive motor 102 queried and to the control unit 140 be transmitted. Alternatively, these parameters may be obtained via sensors on the throttle of the engine (not shown). This allows the return valve 118 in response to a from the controller 140 generated control signal 142 be operated. The pressure transducer 136 generates the inlet pressure signal 132 for the charge air to the control unit 140 is performed in response to the engine speed signal 126 , the engine load signal 128 and the entrance pressure signal 132 for the charge air, the control signal 142 calculated.

Unter Betriebsbedingungen des Antriebsmotors 102, bei denen der Verdichter 108 nicht an die Pumpgrenze gelangt ist, und die vom Temperaturfühler 138 erfasste Temperatur des Gasgemischs nicht erreicht ist, ist das Rückführventil 118 geschlossen, so dass das System wie ein herkömmliches super-turbogeladenes System arbeitet. Die trifft für eine Mehrzahl der Betriebsparameter des Antriebsmotors 102 zu. Bei Auftreten von Bedingungen hoher Last und niedriger Drehzahl des Antriebsmotors 102 wird das Rückführventil 118 geöffnet, um Pumpen zu vermeiden. In ähnlicher Weise werden bei Betriebsbedingungen hoher Drehzahl und hoher Last des Antriebsmotors 102 hohe Temperaturen in den Abgasen am Austritt des Katalysators 116 erzeugt, so dass das Rückführventil 118 geöffnet werden muss, um die Temperatur des Gasgemischs zur Turbine 106 unter eine Temperatur abzusenken, die Schäden an der Turbine 106 verursachen würde.Under operating conditions of the drive motor 102 in which the compressor 108 did not reach the surge line and that of the temperature sensor 138 detected temperature of the gas mixture is not reached, is the return valve 118 closed, so that the system works like a conventional super turbocharged system. This is true for a majority of the operating parameters of the drive motor 102 to. When high load and low speed conditions of the drive motor occur 102 becomes the return valve 118 opened to avoid pumping. Similarly, at high speed and high load operating conditions of the drive motor 102 high temperatures in the exhaust gases at the outlet of the catalyst 116 generated, so that the return valve 118 must be opened to the temperature of the gas mixture to the turbine 106 lower it to a temperature that damages the turbine 106 would cause.

2 ist eine detaillierte Darstellung einer Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems 200. Wie in 2 gezeigt, enthält der Antriebsmotor 202 einen Super-Turbolader, der wie weiter oben unter Bezug auf 1 beschrieben modifiziert wurde, um eine insgesamt höhere Effizienz gegenüber herkömmlichen super-turbogeladen Motoren zu erzielen, und um unter Betriebsbedingungen niedriger Drehzahl und hoher Last hohe, nahezu optimale Effizienz zu bewirken, und um ebenso unter Bedingungen hoher Drehzahl und hoher Last hohe, nahezu optimale Effizienz zu bewirken. Der Super-Turbolader umfasst eine Turbine 204, die mechanisch über eine Welle mit dem Verdichter 108 verbunden ist. Der Verdichter 206 verdichtet die Eintrittsluft 234, um Ladeluft 288 zu erzeugen, die in die Ladeluftleitung 238 eingespeist wird. Die Ladeluftleitung 238 ist mit dem Rückführventil 260 und dem Ladeluftkühler 242 verbunden. Wie weiter oben dargelegt, bewirkt der Ladeluftkühler 242 die Kühlung der Ladeluft 288, die beim Verdichtungsvorgang erhitzt wird. Der Ladeluftkühler 242 ist mit der Ladeluftleitung 238 verbunden, die wiederum mit dem Einlasskrümmer (nicht dargestellt) des Antriebsmotors 202 verbunden ist. Der Druckgeber 240 ist mit der Ladeluftleitung 238 verbunden, um den Druck der Ladeluft 288 aufzunehmen und einen Druckmesswert als Drucksignal 262 für den Eintrittsdruck der Ladeluft zu liefern, das an das Steuergerät 266 geführt wird. Das Rückführventil 260 wird über ein Steuersignal 258 für das Rückführventil betätigt, das wie weiter oben beschrieben vom Steuergerät 266 erzeugt wird. Unter bestimmten Betriebsbedingungen öffnet das Rückführventil 260, um Ladeluft 288 aus der Ladeluftleitung 238 in eine Mischkammer 246 zu liefern. 2 is a detailed illustration of one embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system 200 , As in 2 shown contains the drive motor 202 a super turbocharger, referring to above with reference to 1 has been modified to achieve overall higher efficiency over conventional super turbocharged engines and to provide high, near optimum efficiency under low speed, high load operating conditions and high, near optimal efficiency even under high speed and high load conditions to effect. The super turbocharger includes a turbine 204 that mechanically via a shaft with the compressor 108 connected is. The compressor 206 compresses the inlet air 234 to charge air 288 to generate into the charge air line 238 is fed. The charge air line 238 is with the return valve 260 and the intercooler 242 connected. As explained above, causes the intercooler 242 the cooling of the charge air 288 , which is heated during the compression process. The intercooler 242 is with the charge air line 238 connected in turn to the intake manifold (not shown) of the drive motor 202 connected is. The pressure transducer 240 is with the charge air line 238 connected to the pressure of the charge air 288 record and a pressure reading as a pressure signal 262 for the inlet pressure of the charge air to be delivered to the control unit 266 to be led. The return valve 260 is via a control signal 258 operated for the return valve, as described above from the control unit 266 is produced. Under certain operating conditions, the return valve opens 260 to charge air 288 from the charge air line 238 in a mixing chamber 246 to deliver.

Wie in der Ausführungsform der 2 gezeigt, enthält die Mischkammer 246 einfach eine Reihe von Bohrungen 244 in der Katalysatoraustrittsleitung 210, wobei die Ladeluftleitung 238 um diese herumgelegt ist, so dass Ladeluft 288 aus der Ladeluftleitung 238 durch die Bohrungen 244 treten kann, um sich mit dem umgewandelten Gasgemisch 292 in der Katalysatoraustrittsleitung 210 zu vermischen. Jeder gewünschte Typ einer Mischkammer kann für die Mischung der kühleren Ladeluft 288 mit dem umgewandelten Gasgemisch 284 verwendet werden, um die Temperatur des gekühlten Gasgemischs 288 herabzusetzen. Der Temperaturfühler 248 ist in der Katalysatoraustrittsleitung 210 angeordnet, um die Temperatur des gekühlten Gasgemischs 286 in der Katalysatoraustrittsleitung 210 zu messen. Der Temperaturfühler 248 liefert ein Temperatursignal 256 für das Gasgemisch an das Steuergerät 266, das mittels des Steuersignals 258 für das Rückführventil das Rückführventil 260 steuert, um sicherzustellen, dass die Temperatur des gekühlten Gasgemischs 286 210 eine Maximaltemperatur nicht überschreitet, da sonst die Turbine 204 Schaden nehmen würde. Der Katalysator 252 ist über die Katalysatoreintrittsleitung 250 mit dem Abgaskrümmer 208 verbunden. Durch Anordnung des Katalysators 252 nahe beim Abgaskrümmer 208 strömen die heißen Abgase vom Antriebsmotor 202 direkt in den Katalysator 252, wodurch die Aktivierung des Katalysators 252 unterstützt wird. Anders gesagt, durch die Lage des Katalysators 252 nahe dem Auslass für die Motorabgase können die Abgase vor dem Eintritt in den Katalysator 252 nicht wesentlich abkühlen, wodurch die Leistung des Katalysators 252 erhöht wird. Während die Abgase den Katalysator 252 passieren, gibt der Katalysator 252 zusätzliche Wärme an die Abgase ab, da die Abgase im Katalysator 252 in einer exothermen Reaktion umgewandelt werden, die im Katalysator 252 stattfindet. Das sehr heiße umgewandelte Gasgemisch 284 am Ausgang des Katalysators 252 wird in die Katalysatoraustrittsleitung 210 eingeleitet und durch die Ladeluft 288 gekühlt. Je nach der Temperatur des sehr heißen umgewandelten Gasgemischs 284, die in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Antriebsmotors 202 variiert, wird dem umgewandelten Gasgemisch 284 eine unterschiedliche Menge an Ladeluft 288 zugegeben, wie z.B. unter Bedingungen hoher Drehzahl und hoher Last. Bei Bedingungen niedriger Drehzahl und hoher Last des Motors bewirkt außerdem das Rückführventil 260 die Zufuhr von Eintrittsluft zum Verdichter, um ein Pumpen zu vermeiden. Pumpen ist der aerodynamische Strömungsabriss an den Verdichterschaufeln, der infolge der niedrigen Durchsatzbedingungen im Verdichter bei Bedingungen niedriger Motordrehzahl auftritt. Wie weiter oben dargelegt, wird mechanische Rotationsenergie von der Kurbelwelle 222 des Motors über das stufenlos regelbare Getriebe 214 übertragen, das den Verdichter 206 mit einer durch das CVT-Steuersignal 264 vorgegebenen Drehzahl treibt, die ausreicht, den Verdichter 206 zu rotieren, um Pumpen zu vermeiden. Wenn Pumpen auftritt, fällt der Druck im Einlasskrümmer (nicht dargestellt) ab, da der Verdichter 206 nicht in der Lage ist, die Eintrittsluft zu verdichten. Wenn Luft durch den Verdichter 206 strömen kann, indem das Rückführventil 260 geöffnet wird, kann der Druck im Einlasskrümmer aufrechterhalten werden, so dass im Fall von erforderlichem hohen Drehmoment bei niedrigen Motordrehzahlen aufgrund des hohen Drucks im Einlasskrümmer das hohe Drehmoment erreicht werden kann.As in the embodiment of 2 shown, contains the mixing chamber 246 just a bunch of holes 244 in the catalyst outlet line 210 , wherein the charge air line 238 wrapped around this, so that charge air 288 from the charge air line 238 through the holes 244 can occur to deal with the converted gas mixture 292 in the catalyst outlet line 210 to mix. Any desired type of mixing chamber can be used for mixing the cooler charge air 288 with the converted gas mixture 284 used to determine the temperature of the cooled gas mixture 288 decrease. The temperature sensor 248 is in the catalyst outlet line 210 arranged to the temperature of the cooled gas mixture 286 in the catalyst outlet line 210 to eat. The temperature sensor 248 delivers a temperature signal 256 for the gas mixture to the control unit 266 that by means of the control signal 258 for the return valve, the return valve 260 controls to ensure that the temperature of the cooled gas mixture 286 210 does not exceed a maximum temperature, otherwise the turbine 204 Would take damage. The catalyst 252 is via the catalyst inlet line 250 with the exhaust manifold 208 connected. By arrangement of the catalyst 252 near the exhaust manifold 208 the hot exhaust gases flow from the drive motor 202 directly into the catalyst 252 , thereby activating the catalyst 252 is supported. In other words, by the location of the catalyst 252 Near the outlet for the engine exhaust gases, the exhaust gases can enter before entering the catalyst 252 do not cool significantly, reducing the performance of the catalyst 252 is increased. While the exhaust gases are the catalyst 252 pass, gives the catalyst 252 additional heat to the exhaust gases, as the exhaust gases in the catalyst 252 be converted in an exothermic reaction in the catalyst 252 takes place. The very hot converted gas mixture 284 at the exit of the catalyst 252 is in the catalyst outlet line 210 initiated and by the charge air 288 cooled. Depending on the temperature of the very hot converted gas mixture 284 depending on the operating conditions of the drive motor 202 varies, the converted gas mixture 284 a different amount of charge air 288 added, such as under conditions of high speed and high load. Under conditions of low speed and high load of the engine also causes the return valve 260 the supply of inlet air to the compressor to avoid pumping. Pumping is aerodynamic Stall at the compressor blades, which occurs due to the low throughput conditions in the compressor under conditions of low engine speed. As stated above, mechanical rotational energy from the crankshaft 222 of the engine via the continuously variable transmission 214 transfer that the compressor 206 with one by the CVT control signal 264 predetermined speed drives, which is sufficient, the compressor 206 to rotate to avoid pumping. When pumps occur, the pressure in the intake manifold (not shown) drops as the compressor 206 is unable to compress the inlet air. When air passes through the compressor 206 can flow by the return valve 260 is opened, the pressure in the intake manifold can be maintained, so that in the case of high torque required at low engine speeds due to the high pressure in the intake manifold high torque can be achieved.

Wie weiter oben dargelegt, setzt der Katalysator 252 beim Betrieb des Antriebsmotors 202 unter Bedingungen hoher Drehzahl und hoher Last eine große Wärmemenge in den Abgasen frei, die in die Katalysatoraustrittsleitung 210 gelangen. Durch Zuführung verdichteter Kühlluft 292 in die Katalysatoraustrittsleitung 210 wird das unter Bedingungen hoher Drehzahl und hoher Last gegebene heiße umgewandelte Gasgemisch 284 gekühlt. Bei steigender Last und Drehzahl des Motors werden heißere umgewandelte Gase erzeugt, und es wird mehr verdichtete Kühlluft 292 benötigt. Wenn die Turbine 204 nicht ausreichend Rotationsenergie liefert, um den Verdichter 206 anzutreiben, wie z.B. unter Bedingungen niedriger Drehzahl und hoher Last, kann die Kurbelwelle 222 des Motors über den Antriebsriemen 218, die Antriebsscheibe 220, die Welle 216, das Untersetzungsgetriebe 224 und das Getriebe 232 Rotationsenergie an den Verdichter 206 liefern. Auch hier kann jeder Teil des Antriebsstrangs eines Fahrzeugs genutzt werden, um Rotationsenergie an den Verdichter 206 zu liefern, und 2 erläutert eine Implementierung gemäß einer dargelegten Ausführungsform.As explained above, the catalyst is used 252 during operation of the drive motor 202 Under conditions of high speed and high load, a large amount of heat in the exhaust gases released into the catalyst outlet line 210 reach. By supplying compressed cooling air 292 in the catalyst outlet line 210 becomes the hot converted gas mixture given under conditions of high speed and high load 284 cooled. As the load and speed of the engine increases, hotter converted gases are generated and more compressed cooling air is generated 292 needed. If the turbine 204 does not provide enough rotational energy to the compressor 206 To drive, such as under conditions of low speed and high load, the crankshaft 222 of the engine via the drive belt 218 , the drive pulley 220 , the wave 216 , the reduction gear 224 and the gearbox 232 Rotational energy to the compressor 206 deliver. Again, each part of the powertrain of a vehicle can be used to provide rotational energy to the compressor 206 to deliver, and 2 illustrates an implementation according to an illustrated embodiment.

Wie außerdem in 2 dargestellt, ist auch ein Mischventil 236 mit der Ladeluftleitung 238 und der Mischleitung 212 verbunden. Die Mischleitung 212 ist mit der Katalysatoreintrittsleitung 250 verbunden, die stromauf des Katalysators 252 erstreckt ist. Zweck des Mischventils 236 ist die Bereitstellung von Ladeluft 280 am Eintritt des Katalysators 252 während Startbedingungen, wie weiter oben dargelegt, und bei anderen Bedingungen mit fetter Brennstoffmischung. Unter Startbedingungen, bevor der Katalysator 252 seine volle Betriebstemperatur erreicht hat, wird über die Mischleitung 212 mittels der Ladeluft 280 zusätzlicher Sauerstoff bereitgestellt, um den katalytischen Prozess einzuleiten. Der zusätzliche Sauerstoff, der über die Mischleitung 212 bereitgestellt wird, unterstützt die Einleitung des katalytischen Prozesses. Wie weiter unten detaillierter erläutert, kann während Betriebsbedingungen des Motors mit fetter Brennstoffmischung zusätzlicher Sauerstoff an den Eintritt des Katalysators 252 geliefert werden, z.B. beim Fahren mit geöffneter Drosselklappe, um den Katalysator auf stöchiometrische Arbeitsbedingungen zu bringen, wodurch die Schadstoffe verringert werden und die Temperatur der Abgase aus dem Katalysator 252 ansteigt, was zur Leistungssteigerung des in 2 dargestellten Super-Turboladers genutzt werden kann. Das Steuergerät 266 steuert das Mischventil 236 über das Steuersignal 254 für das Mischventil in Reaktion auf das Motordrehzahlsignal 268, das Motorlastsignal 270 und das Temperatursignal 256 für das Gasgemisch.As well as in 2 is also a mixing valve 236 with the charge air line 238 and the mixed line 212 connected. The mixed line 212 is with the catalyst inlet line 250 connected upstream of the catalyst 252 extends. Purpose of the mixing valve 236 is the supply of charge air 280 at the entrance of the catalyst 252 during launch conditions, as set forth above, and in other conditions with rich fuel mixture. Under starting conditions, before the catalyst 252 has reached its full operating temperature, via the mixing line 212 by means of the charge air 280 provided additional oxygen to initiate the catalytic process. The extra oxygen flowing through the mixing pipe 212 is provided, supports the initiation of the catalytic process. As explained in greater detail below, during operation of the rich fueled engine, additional oxygen may be added to the catalyst inlet 252 be delivered, for example when driving with the throttle open, to bring the catalyst to stoichiometric working conditions, whereby the pollutants are reduced and the temperature of the exhaust gases from the catalyst 252 increases, resulting in increased performance of in 2 shown super turbocharger can be used. The control unit 266 controls the mixing valve 236 via the control signal 254 for the mixing valve in response to the engine speed signal 268 , the engine load signal 270 and the temperature signal 256 for the gas mixture.

Das hocheffiziente super-turbogeladene Antriebssystem mit Fremdzündung 200 arbeitet folglich in einer Weise ähnlich einem Super-Turbolader, mit der Ausnahme, dass das Rückführventil 260 aus zwei Gründen einen Teil der Ladeluft 288 vom Verdichter an den Eintritt der Turbine liefert. Ein Grund ist die Kühlung des umgewandelten Gasgemischs 284 vor dem Eintritt in die Turbine, so dass die volle Energie des Abgases genutzt werden kann und die Notwendigkeit eines Wastegate unter Bedingungen hoher Drehzahl und hoher Last entfällt. Der andere Grund ist die Bereitstellung eines Luftstroms durch den Verdichter, um Pumpen unter Bedingungen niedriger Drehzahl und hoher Last zu vermeiden. Zusätzlich kann der Katalysator 252 in den Abgasstrom eingeschaltet werden, bevor die Abgase die Turbine erreichen, so dass die vom Katalysator 252 erzeugte Wärme genutzt werden kann, um die Turbine 204 anzutreiben, und um die Ladeluft 238 zu expandieren, die mit den heißen Gasen vom Katalysator 252 gemischt wird, was die Effizienz des Systems erhöht. Des Weiteren kann das Mischventil 236 genutzt werden, um den katalytischen Prozess im Katalysator 252 einzuleiten, indem während der Startbedingungen Sauerstoff in die Abgase eingebracht wird, und um Schadstoffe zu reduzieren und den Abgasen während anderer Betriebsbedingungen mit fetter Brennstoffmischung mehr Wärme zuzuführen.The highly efficient super-turbocharged propulsion system with spark ignition 200 thus operates in a manner similar to a super turbocharger, except that the recirculation valve 260 for two reasons a part of the charge air 288 from the compressor to the inlet of the turbine supplies. One reason is the cooling of the converted gas mixture 284 before entering the turbine, so that the full energy of the exhaust gas can be used and eliminates the need for a wastegate under conditions of high speed and high load. The other reason is to provide airflow through the compressor to avoid pumping under low speed, high load conditions. In addition, the catalyst can 252 be turned into the exhaust stream, before the exhaust gases reach the turbine, so that the catalyst 252 generated heat can be used to the turbine 204 to drive and to the charge air 238 to expand, with the hot gases from the catalyst 252 which increases the efficiency of the system. Furthermore, the mixing valve 236 be used to the catalytic process in the catalyst 252 introducing oxygen into the exhaust gases during the startup conditions, and reducing pollutants and adding more heat to the exhaust gases during other rich fuel mixture operating conditions.

Wie weiter oben erwähnt, können andere fette Luft/Brennstoffmischungen auftreten, insbesondere bei in Fahrzeugen eingesetzten Motoren. Wird beispielsweise ein Fahrzeug durch Öffnen der Drosselklappe beschleunigt, wird eine fette Luft/Brennstoffmischung erzeugt, und der Antriebsmotor 202 sowie der Katalysator 252 arbeiten nicht in stöchiometrischer Weise. Infolgedessen werden CO-Gase und Kohlenwasserstoffe in den Abgasen 230 emittiert. Obwohl der Antriebsmotor 200 bei Verwendung einer fetten Brennstoffmischung eine höhere Leistung abgeben kann, die eine Beschleunigung des Fahrzeugs erlaubt, wird die fette Brennstoffmischung im Antriebsmotor 202 oder im Katalysator 252 nicht vollständig verbrannt. Mit Steuern des Mischventils 236 für eine Zufuhr von mehr Sauerstoff zu den Abgasen, die aus dem Abgaskrümmer 208 austreten und in die Katalysatoreintrittsleitung 250 eintreten, kann der über die Ladeluft 280 bereitgestellte zusätzliche Sauerstoff ein Oxidieren des Kohlenmonoxids und der Kohlenwasserstoffe im Katalysator 252 bewirken. In der Katalysatoreintrittsleitung 250 ist ein Sauerstoffsensor 272 angeordnet, der ein Sauerstoffsensorsignal 274 liefert, das an das Steuergerät 266 geführt wird. Der Sauerstoffsensoreingang erfasst die Menge an Sauerstoff im Gasgemisch am Eintritt des Katalysators 252 und erzeugt das Steuersignal 254 für das Mischventil, um das Mischventil 236 zu betätigen. Auf diese Weise kann das Mischventil 236 geöffnet werden, um ausreichend Sauerstoff an die Katalysatoreintrittsleitung 250 zu liefern, um das in den Katalysator 252 eintretende Gasgemisch 290, das die fette Brennstoffmischung der Abgase aus dem Abgaskrümmer 208 und die Ladeluft 280 enthält, so einzustellen, dass das Kohlenmonoxid und die Kohlenwasserstoffe oxidiert werden, während die stöchiometrische Arbeitsweise des Katalysators 252 aufrechterhalten bleibt. Sowohl das Motordrehzahlsignal 268 wie auch das Motorlastsignal 270 kann genutzt werden, um festzustellen, wann eine fette Brennstoffmischung an den Antriebsmotor 202 geliefert wird, und um damit die Öffnung des Mischventils 236 einzustellen, indem durch das Steuergerät 266 ein Steuersignal 252 für das Mischventil erzeugt wird, das der Entstehung von fettem Brennstoffabgas im Abgaskrümmer 208 zuvorkommt. Da die fette Brennstoffmischung im Katalysator 252 oxidiert wird, wird vom Katalysator 252 zusätzliche Wärme erzeugt. Demzufolge wird der Temperaturfühler 248 eine höhere Temperatur der Gase in der Katalysatoraustrittsleitung 210 feststellen, und das Rückführventil 260 kann geöffnet werden, um zusätzliche verdichtete Kühlluft 292 zur Katalysatoraustrittsleitung 210 zu leiten, um sicherzustellen, dass das gekühlte Gasgemisch 286 eine Maximaltemperatur nicht überschreitet, die bei ungefähr 950°C liegen kann, da sonst Schäden an der Turbine 204 auftreten könnten. Der Einsatz des Mischventils 236 in dieser Weise ermöglicht die stöchiometrische Arbeitsweise des Katalysators 252 unter den meisten oder allen Betriebsbedingungen, wodurch die vom hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystem 200 emittierten Schadstoffe signifikant reduziert werden.As mentioned above, other rich air / fuel mixtures may occur, especially in engines used in vehicles. For example, when a vehicle is accelerated by opening the throttle, a rich air / fuel mixture is generated and the drive motor 202 and the catalyst 252 do not work stoichiometrically. As a result, CO gases and hydrocarbons in the exhaust gases 230 emitted. Although the drive motor 200 When using a rich fuel mixture can deliver a higher power that allows acceleration of the vehicle, the rich fuel mixture in the drive motor 202 or in the catalyst 252 not completely burned. With control of the mixing valve 236 for a supply of more oxygen to the exhaust gases coming out of the exhaust manifold 208 exit and into the catalyst inlet line 250 enter, the over the charge air 280 Additional oxygen provided causes oxidation of the carbon monoxide and hydrocarbons in the catalyst 252 cause. In the catalyst inlet line 250 is an oxygen sensor 272 arranged, which is an oxygen sensor signal 274 delivers that to the controller 266 to be led. The oxygen sensor input senses the amount of oxygen in the gas mixture at the inlet of the catalyst 252 and generates the control signal 254 for the mixing valve to the mixing valve 236 to press. In this way, the mixing valve 236 be opened to sufficient oxygen to the catalyst inlet line 250 to deliver that to the catalyst 252 entering gas mixture 290 containing the fat fuel mixture of the exhaust gases from the exhaust manifold 208 and the charge air 280 to adjust so that the carbon monoxide and the hydrocarbons are oxidized while the stoichiometric operation of the catalyst 252 is maintained. Both the engine speed signal 268 as well as the engine load signal 270 Can be used to determine when a fat fuel mixture to the drive motor 202 is delivered, and with it the opening of the mixing valve 236 adjust by the control unit 266 a control signal 252 is generated for the mixing valve, the emergence of rich fuel exhaust gas in the exhaust manifold 208 anticipates. Since the fat fuel mixture in the catalyst 252 is oxidized, is the catalyst 252 generates additional heat. As a result, the temperature sensor 248 a higher temperature of the gases in the catalyst outlet line 210 notice, and the return valve 260 Can be opened for additional compressed cooling air 292 to the catalyst outlet line 210 to guide to ensure that the cooled gas mixture 286 does not exceed a maximum temperature, which may be around 950 ° C, otherwise damage to the turbine 204 could occur. The use of the mixing valve 236 in this way allows the stoichiometric operation of the catalyst 252 under most or all operating conditions, eliminating the highly efficient super-turbocharged propulsion system 200 emitted pollutants are significantly reduced.

Das Mischventil 236 der 2 kann auch in einer Weise eingesetzt werden, die nicht zu einer stöchiometrischen Arbeitsweise des Katalysators 252 führt. Beispielsweise benötigen verschiedene Klassen von Rennwagen sowie die Fahrzeugmotoren in einigen Ländern keine Schadstoffbegrenzung. In diesem Fall kann das Mischventil 236 geöffnet werden, um ausreichend Sauerstoff bereitzustellen, damit sichergestellt ist, dass das gesamte Kohlenmonoxid und alle Kohlenwasserstoffe im Katalysator 252 oxidiert werden, ohne notwendigerweise die stöchiometrische Funktion des Katalysators 252 aufrechtzuerhalten. Rennmotoren verwenden typischerweise eine sehr fette Mischung, die die Leistungsabgabe des Antriebsmotors 202 erhöht. Außerdem unterstützt der zusätzliche Brennstoff die Kühlung der Bestandteile des Motors. Über das Mischventil 236 kann zusätzliche Ladeluft eingebracht werden, und zwar nicht nur, um Sauerstoff für das Oxidieren der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids zuzufügen, sondern auch, um zusätzliches Kühlgas am Eintritt des Katalysators 252 bereitzustellen. Das Oxidieren sehr fetter Brennstoffmischungen kann dazu führen, dass der Katalysator 252 bei zu hoher Temperatur arbeitet, die durch Einleitung zusätzlicher Luft über das Mischventil 236 herabgesetzt werden kann.The mixing valve 236 of the 2 can also be used in a way that does not lead to a stoichiometric operation of the catalyst 252 leads. For example, different classes of racing cars and vehicle engines in some countries do not require emission control. In this case, the mixing valve 236 be opened to provide sufficient oxygen to ensure that all the carbon monoxide and all the hydrocarbons in the catalyst 252 oxidized, without necessarily the stoichiometric function of the catalyst 252 maintain. Racing engines typically use a very rich mixture that reduces the power output of the drive motor 202 elevated. In addition, the additional fuel supports the cooling of the components of the engine. About the mixing valve 236 additional charge air may be introduced, not only to add oxygen to oxidize the hydrocarbons and carbon monoxide, but also to add additional cooling gas at the inlet of the catalyst 252 provide. Oxidizing very rich fuel mixtures can cause the catalyst 252 operating at too high a temperature, by introducing additional air through the mixing valve 236 can be reduced.

3 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems 300. Das super-turbogeladene Antriebssystem 300 unterscheidet sich in wenigstens einer Hinsicht von den Ausführungsformen der 1 und 2, indem ein zusätzlicher Verdichter 328 bereitgestellt ist. Wie in 3 gezeigt, umfasst der Antriebsmotor 340 eine Turbine 344, die einen Verdichter 356 mechanisch antreibt. Der Verdichter 356 verdichtet Luft vom Lufteintritt 360 und fördert die Ladeluft 388 in die Verbindungsleitung 312. Die Verbindungsleitung 312 ist mit einem Ladeluftkühler 362 verbunden, der die Ladeluft 388 kühlt. Der Ladeluftkühler 362 ist mit der Ladeluftleitung 368 verbunden, die wiederum mit dem Einlasskrümmer (nicht dargestellt) des Antriebsmotors 340 verbunden ist. Wie ebenfalls in 3 gezeigt, erhält das Steuergerät 354 ein Motordrehzahlsignal 350 und ein Motorlastsignal 352. Diese Signale werden genutzt, um ein Steuersignal 310 für das Super-Turboladerverhältnis zu berechnen, das an das regelbare Getriebe oder den elektrischen Motorgenerator 326 angelegt wird. Die Antriebsleistung 334 vom Antriebsmotor 340 oder vom Antriebsstrang eines Fahrzeugs ist mit dem regelbaren Getriebe oder dem elektrischen Motorgenerator 332 gekuppelt, so dass Antriebsleistung 334 zwischen dem regelbaren Getriebe oder dem elektrischen Motorgenerator 332 und einem mechanischen Antriebsstrang oder einem elektrischen Antriebssystem übertragen werden kann. 3 is a schematic representation of another embodiment of a highly efficient super-turbocharged drive system 300 , The super-turbocharged drive system 300 differs in at least one respect from the embodiments of 1 and 2 by adding an additional compressor 328 is provided. As in 3 shown includes the drive motor 340 a turbine 344 that a compressor 356 mechanically drives. The compressor 356 compresses air from the air inlet 360 and promotes the charge air 388 in the connection line 312 , The connection line 312 is with a charge air cooler 362 connected, which the charge air 388 cools. The intercooler 362 is with the charge air line 368 connected in turn to the intake manifold (not shown) of the drive motor 340 connected is. Like also in 3 shown, receives the control unit 354 an engine speed signal 350 and an engine load signal 352 , These signals are used to generate a control signal 310 for the super turbocharger ratio to the variable speed transmission or the electric motor generator 326 is created. The drive power 334 from the drive motor 340 or from the powertrain of a vehicle is connected to the variable transmission or the electric motor generator 332 coupled, allowing drive power 334 between the variable transmission or the electric motor generator 332 and a mechanical drive train or an electric drive system can be transmitted.

Wie ebenfalls in 3 gezeigt, ist ein separater Verdichter 328 mit einem regelbaren Getriebe oder einem Elektromotor 326 verbunden. Antriebsleistung 324 vom Antriebsstrang kann für den Antrieb des regelbaren Getriebes 326 genutzt werden. Alternativ kann elektrische Energie vom Antriebssystem 300 genutzt werden, um einen Elektromotor 326 anzutreiben. Der Verdichter 328 verdichtet Luft vom Kühlgaseintritt 322, um verdichtetes Kühlgas 380 zu erzeugen, das in eine Druckgasleitung 320 eingespeist wird. Das verdichtete Kühlgas 380 in der Druckgasleitung 320 wird der Mischkammer 316 zugeführt, die Bohrungen 314 in der Katalysatoraustrittsleitung 306 aufweist. Jeder gewünschte Typ einer Mischkammer kann für die Mischung des verdichteten Kühlgases 380 mit den umgewandelten Abgasen 384 verwendet werden, um die Temperatur der gekühlten Abgase 386 in der Katalysatoraustrittsleitung 306 herabzusetzen. Der Temperaturfühler 364 ist in der Katalysatoraustrittsleitung 306 stromab der Mischkammer 316 angeordnet, um die Temperatur der gekühlten Abgase 386 zu messen. Der Temperaturfühler 364 liefert ein Temperatursignal 348 für das Gasgemisch an das Steuergerät 354, das den Betrieb des regelbaren Getriebes oder des Elektromotors 332 steuert. Das Steuergerät 354 erzeugt ein Steuersignal 308 für das Getriebe/den Motor, das an das regelbare Getriebe oder den Elektromotor 326 angelegt wird, um die Drehzahl des Verdichters 328 und die Menge des in die Druckgasleitung 320 eingespeisten verdichteten Kühlgases 380 zu regeln. Die Menge des verdichteten Kühlgases 380, das in die Druckgasleitung 320 eingespeist wird, wird geregelt, um sicherzustellen, dass die Temperatur der gekühlten Abgase 386, die in die Turbine 344 eintreten, eine Maximaltemperatur nicht überschreitet, da sonst die Turbine 344 Schaden nehmen würde. Die Maximaltemperatur kann im Bereich von 900°C bis 950°C liegen. Die Abgase von der Turbine 344 werden anschließend über den Abgasauslass 366 abgeführt.Like also in 3 shown is a separate compressor 328 with a variable transmission or an electric motor 326 connected. drive power 324 from the powertrain can be used for driving the variable transmission 326 be used. Alternatively, electrical energy from the drive system 300 be used to an electric motor 326 drive. The compressor 328 compresses air from the cooling gas inlet 322 to compressed refrigerant gas 380 to produce that in a compressed gas line 320 is fed. The compressed refrigerant gas 380 in the compressed gas line 320 becomes the mixing chamber 316 fed, the holes 314 in the Catalyst exit line 306 having. Any desired type of mixing chamber may be used for the mixing of the compressed cooling gas 380 with the converted exhaust gases 384 used to determine the temperature of the cooled exhaust gases 386 in the catalyst outlet line 306 decrease. The temperature sensor 364 is in the catalyst outlet line 306 downstream of the mixing chamber 316 arranged to the temperature of the cooled exhaust gases 386 to eat. The temperature sensor 364 delivers a temperature signal 348 for the gas mixture to the control unit 354 that the operation of the variable speed gear or the electric motor 332 controls. The control unit 354 generates a control signal 308 for the gearbox / motor connected to the variable gearbox or the electric motor 326 is applied to the speed of the compressor 328 and the amount of in the compressed gas line 320 fed compressed refrigerant gas 380 to regulate. The amount of compressed refrigerant gas 380 that enters the compressed gas line 320 is fed, is regulated to ensure that the temperature of the cooled exhaust gases 386 in the turbine 344 enter, does not exceed a maximum temperature, otherwise the turbine 344 Would take damage. The maximum temperature can be in the range of 900 ° C to 950 ° C. The exhaust gases from the turbine 344 are then via the exhaust outlet 366 dissipated.

Wie außerdem in 3 gezeigt, ist die Katalysatoreintrittsleitung 342 mit dem Abgaskrümmer 318 an einem Punkt nahe beim Abgaskrümmer 318 verbunden, so dass die heißen Abgase aus dem Abgaskrümmer 318 das Katalysatorelement im Katalysator 346 aktivieren. Die heißen umgewandelten Abgase 384, die vom Katalysator 346 umgewandelt wurden, verlassen den Katalysator 346 und werden in die Katalysatoraustrittsleitung 306 geführt. Die umgewandelten Abgase 384 werden anschließend mit verdichtetem Kühlgas 380 gemischt.As well as in 3 is shown, the catalyst inlet line 342 with the exhaust manifold 318 at a point near the exhaust manifold 318 connected so that the hot exhaust gases from the exhaust manifold 318 the catalyst element in the catalyst 346 activate. The hot converted gases 384 that from the catalyst 346 have been transformed, leaving the catalyst 346 and enter the catalyst outlet line 306 guided. The converted exhaust gases 384 are then with compressed refrigerant gas 380 mixed.

Der zusätzliche Verdichter 328 und das regelbare Getriebe oder der Elektromotor 326, wie in 3 dargestellt, ersetzen folglich das Rückführventil 118 der 1, indem eine Quelle kühleren verdichteten Kühlgases 380 über die Ladeluftleitung 320 zur Verfügung gestellt wird, um sicherzustellen, dass die in der Katalysatoraustrittsleitung 306 geführten heißen umgewandelten Gase 384 aus dem Katalysator ausreichend gekühlt werden, um Schäden an der Turbine 344 zu vermeiden. Die Ausführungsform der 3 stellt jedoch keine Methode bereit, um ein Verdichterpumpen durch den Einsatz eines Rückführventils, wie z.B. dem Rückführventil 260 der 2, zu begrenzen. Folglich kann die Ausführungsform der 3 ebenso wie die in 4 gezeigte Ausführungsform modifiziert werden, um ein Rückführventil 118 einzubeziehen, das bei Annährung an die Pumpgrenzen, z.B. unter Betriebsbedingungen niedriger Drehzahl und hoher Last des Antriebsmotors, geöffnet werden kann, um Pumpen zu vermeiden. Ein Rückführventil wie z.B. das Rückführventil 260 in 2 kann außerdem nützlich sein, um zusätzliche kühlere Gase in die umgewandelten heißen Abgase in der Katalysatoraustrittsleitung 306 einzubringen, um zur Absenkung der Temperatur der gekühlten Abgase 386 auf eine optimale Temperatur beizutragen, und um Schäden an der Turbine 344 zu vermeiden.The additional compressor 328 and the variable speed transmission or the electric motor 326 , as in 3 thus replace the return valve 118 of the 1 by adding a source of cooler compressed refrigerant gas 380 over the charge air line 320 is made available to ensure that in the catalyst outlet pipe 306 guided hot converted gases 384 be sufficiently cooled from the catalyst to damage the turbine 344 to avoid. The embodiment of the 3 however, does not provide a method for pumping a compressor through the use of a recirculation valve such as the recirculation valve 260 of the 2 , to limit. Consequently, the embodiment of the 3 as well as the in 4 embodiment shown modified to a return valve 118 which can be opened when approaching the pumping limits, eg under low speed and high load operating conditions of the drive motor, to avoid pumping. A return valve such as the return valve 260 in 2 may also be useful to add additional cooler gases to the converted hot exhaust gases in the catalyst exit line 306 to bring to lowering the temperature of the cooled exhaust gases 386 to contribute to an optimal temperature, and to damage to the turbine 344 to avoid.

4 ist eine andere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems 400. Wie in 4 gezeigt, umfasst der Antriebsmotor 402 einen Super-Turbolader, der ein Hochgeschwindigkeitsgetriebe 406, eine Turbine 408, einen Abgasauslass 410, einen Verdichter 404 und einen Lufteintritt 462 enthält. Außerdem umfasst der Super-Turbolader ein regelbares Getriebe oder einen elektrischen Motorgenerator 428, das/der mit einem System für die Antriebsleistung 430 verbunden ist, z.B. einem mechanischen Antriebsstrang oder einem elektrischen Antriebssystem. Ladeluft vom Verdichter 404 wird in die Verbindungsleitung 412 gefördert. Der Ladeluftkühler 460 kühlt die Ladeluft und leitet die Ladeluft in die Ladeluftleitung 458 ein. Die Ladeluftleitung 458 ist mit einem Einlasskrümmer (nicht dargestellt) des Antriebsmotors 402 verbunden. 4 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system 400 , As in 4 shown includes the drive motor 402 a super turbocharger, which is a high-speed transmission 406 , a turbine 408 , an exhaust outlet 410 , a compressor 404 and an air intake 462 contains. In addition, the super turbocharger includes a variable speed transmission or an electric motor generator 428 that with a system for the drive power 430 is connected, for example, a mechanical drive train or an electric drive system. Charge air from the compressor 404 gets into the connection line 412 promoted. The intercooler 460 cools the charge air and directs the charge air into the charge air line 458 one. The charge air line 458 is with an intake manifold (not shown) of the drive motor 402 connected.

Wie in 4 gezeigt und weiter oben dargelegt, kann Antriebsleistung 430 vom Super-Turbolader an einen mechanischen Antriebsstrang oder einen elektrischen Antriebsstrang oder auch vom mechanischen oder elektrischen Antriebsstrang zurück an den Super-Turbolader übertragen werden, um den Super-Turbolader während bestimmter Bedingungen, wie beispielsweise bei Bedingungen eines Turbolochs, anzutreiben. Das regelbare Getriebe bzw. der elektrische Motorgenerator 428 kann entweder als stufenlos regelbares mechanisches Getriebe oder als Motorgenerator realisiert sein. Verschiedene Ausführungen elektrischer Motorgeneratoren können Verwendung finden. Beispielsweise können Motorgeneratoren verwendet werden, die ähnlich den Motorgeneratoren sind, die in elektrischen Fahrzeugen als Antrieb und Bremse dienen. Wenn das Untersetzungsgetriebe 426 einen elektrischen Motorgenerator 428 antreibt, kann vom elektrischen Motorgenerator erzeugte elektrische Energie an ein elektrisches Antriebssystem geliefert werden, das den Antrieb des Fahrzeugs unterstützt. Alternativ kann ein elektrischer Motorgenerator 428 als Motor arbeiten, der durch elektrische Energie aus dem elektrischen System eines Fahrzeugs gespeist wird, um unter bestimmten Bedingungen das Untersetzungsgetriebe 426 anzutreiben, etwa unter Bedingungen für mögliches Auftreten eines Turbolochs, um nur ein Beispiel zu nennen. Das regelbare Getriebe oder der elektrische Motorgenerator 428 arbeitet in ähnlicher Weise wie das regelbare Getriebe oder der elektrische Motorgenerator 326 der 3. Das regelbare Getriebe oder der elektronische Motorgenerator 428 arbeitet in Abhängigkeit vom Steuersignal 452 für das Super-Turboladerverhältnis. Das Motorlastsignal 456 und das Motordrehzahlsignal 454 werden an das Steuergerät 470 geführt, das das regelbare Getriebe oder den elektrischen Motorgenerator 428 über das Steuersignal 452 für das Super-Turboladerverhältnis steuert.As in 4 shown and discussed above, can drive power 430 from the super turbocharger to a mechanical driveline or electric powertrain, or even from the mechanical or electric powertrain back to the super turbocharger to power the super turbocharger during certain conditions, such as turbo lag conditions. The variable transmission or electric motor generator 428 can be realized either as a continuously variable mechanical transmission or as a motor generator. Different versions of electric motor generators can be used. For example, motor generators may be used which are similar to the motor generators used in electric vehicles as drive and brake. When the reduction gear 426 an electric motor generator 428 can be supplied, electrical energy generated by the electric motor generator to an electric drive system that supports the drive of the vehicle. Alternatively, an electric motor generator 428 operate as a motor, which is powered by electrical energy from the electrical system of a vehicle to under certain conditions, the reduction gear 426 under conditions for possible occurrence of a turbo lag, to name but one example. The variable transmission or the electric motor generator 428 works in a similar way as the variable speed transmission or the electric motor generator 326 of the 3 , The variable transmission or the electronic engine generator 428 works in response to the control signal 452 For the super turbocharger ratio. The engine load signal 456 and the engine speed signal 454 be to the controller 470 that is the variable speed transmission or the electric motor generator 428 via the control signal 452 controls for the super turbocharger ratio.

Das System der 4 umfasst auch einen Katalysator 468, der mit der Katalysatoreintrittsleitung 440 verbunden ist. Die Katalysatoreintrittsleitung 440 ist wiederum mit dem Abgaskrümmer 418 verbunden. Der Katalysator 468 ist in der Nähe des Abgaskrümmers 418 angeordnet, so dass die heißen Abgase 470 vom Abgaskrümmer 418 das Katalysatorelement im Katalysator aktivieren können. Der Katalysator 468 kann in einem vom Brennstoffsystem des Fahrzeugs gesteuerten stöchiometrischen Bereich arbeiten. Der Katalysator 468 erzeugt zusätzliche Wärme in den umgewandelten Abgasen 472, die in die Katalysatoraustrittsleitung 446 geführt werden. Das regelbare Getriebe 424 ist mit dem Untersetzungsgetriebe 426 gekuppelt und arbeitet unter der Steuerung durch das Steuersignal 448 für das regelbare Getriebe/den Elektromotor, das vom Steuergerät 470 erzeugt wird. Das regelbare Getriebe 424 treibt den Verdichter 422, der Gase vom Kühlgaseintritt 420 verdichtet und das verdichtete Kühlgas 478 in die Druckgasleitung 432 fördert. Das Druckgas in der Druckgasleitung 432 für das verdichtete Kühlgas wird mit den heißen umgewandelten Abgasen 472 in der Mischkammer 416 gemischt. Bohrungen 414 erlauben ein Überströmen des verdichteten Kühlgases 478 aus der Druckgasleitung 432 in die Katalysatoraustrittsleitung 440, um mit den umgewandelten Abgasen 472 aus dem Katalysator 468 gemischt zu werden. Der Temperaturfühler 464 misst die Temperatur stromab der Mischkammer 416. Auch hier wieder müssen die gekühlten Abgase 474 unter einer Maximaltemperatur bleiben, die sonst Schäden an der Turbine 408 hervorrufen würde, wobei diese in vielen Ausführungsformen bei etwa 900°C bis 950°C liegt. Der Temperaturfühler 464 übermittelt ein Temperatursignal 450 für die Gasmischung an das Steuergerät 470, das das Steuersignal 448 für das regelbare Getriebe/den Elektromotor erzeugt, das zur Regelung der Drehzahl des Verdichters 422 genutzt wird, der wiederum die Menge an verdichtetem Kühlgas 478 in der Druckgasleitung 432 bestimmt, das mit den umgewandelten Abgasen 472 in der Katalysatoraustrittsleitung 446 gemischt wird, um die Temperatur des verdichteten Kühlgases 478 auf einer optimalen Temperatur von ungefähr 900°C zu halten. Das hocheffiziente super-turbogeladene Antriebssystem 402 nutzt somit ein zusätzliches regelbares Getriebe 424, das mit dem Untersetzungsgetriebe 426 gekuppelt ist, um verdichtetes Kühlgas 478 in die umgewandelten Abgase 472 einzubringen, bevor das verdichtete Kühlgas 478 in die Turbine 408 eintritt. Auf diese Weise wird die Ladeluft 476 aus dem Verdichter 404 und der Verbindungsleitung 412 nicht zum Zweck der Kühlung der umgewandelten Abgase 472 herangezogen.The system of 4 also includes a catalyst 468 that with the catalyst inlet line 440 connected is. The catalyst inlet line 440 is in turn with the exhaust manifold 418 connected. The catalyst 468 is near the exhaust manifold 418 arranged so that the hot exhaust gases 470 from the exhaust manifold 418 activate the catalyst element in the catalyst. The catalyst 468 may operate in a stoichiometric range controlled by the vehicle's fuel system. The catalyst 468 generates additional heat in the converted exhaust gases 472 entering the catalyst outlet line 446 be guided. The adjustable transmission 424 is with the reduction gear 426 coupled and operates under the control of the control signal 448 for the adjustable gearbox / electric motor, that of the control unit 470 is produced. The adjustable transmission 424 drives the compressor 422 introducing gases from the cooling gas 420 compressed and the compressed refrigerant gas 478 in the compressed gas line 432 promotes. The compressed gas in the compressed gas line 432 for the compressed refrigerant gas is with the hot converted exhaust gases 472 in the mixing chamber 416 mixed. drilling 414 allow an overflow of the compressed refrigerant gas 478 from the compressed gas line 432 in the catalyst outlet line 440 to deal with the converted exhaust gases 472 from the catalyst 468 to be mixed. The temperature sensor 464 measures the temperature downstream of the mixing chamber 416 , Again, the cooled exhaust gases 474 stay below a maximum temperature that would otherwise damage the turbine 408 in many embodiments, at about 900 ° C to 950 ° C. The temperature sensor 464 transmits a temperature signal 450 for the gas mixture to the control unit 470 that is the control signal 448 generated for the variable speed transmission / electric motor, which is used to control the speed of the compressor 422 is used, in turn, the amount of compressed refrigerant gas 478 in the compressed gas line 432 determines that with the converted exhaust gases 472 in the catalyst outlet line 446 is mixed to the temperature of the compressed refrigerant gas 478 at an optimum temperature of about 900 ° C. The highly efficient super-turbocharged drive system 402 thus uses an additional variable transmission 424 that with the reduction gear 426 is coupled to compressed refrigerant gas 478 into the converted exhaust gases 472 before the compressed refrigerant gas 478 in the turbine 408 entry. In this way, the charge air 476 from the compressor 404 and the connection line 412 not for the purpose of cooling the converted exhaust gases 472 used.

Andere Gase können ebenfalls verwendet werden, die nicht aus der Umgebungsluft stammen, wie ein verdichtetes Kühlgas 478, das an den Kühlgaseintritt 420 geliefert wird. Beispielsweise können Endgase, Kurbelgehäusegase, RAM-Ansauggase etc. als Kühlgasquelle genutzt werden. Abgase enthalten große Mengen an Wasserdampf und Kohlendioxid, die geeignet sind, die umgewandelten Abgase 472 aus dem Abgaskrümmer 418 effektiv zu kühlen. Wie auch weiter oben angemerkt, kann eine Pumpe einbezogen werden, um die Kurbelgehäusegase aus dem Kurbelgehäuse zu fördern, um den Luftdruck im Kurbelgehäuse zu verringern und die aerodynamischen Effekte der beweglichen Teile im Kurbelgehäuse zu begrenzen. Da die Kurbelgehäusegase Öldämpfe enthalten, ist die Einspeisung der Öldämpfe vor dem Katalysator 836 hilfreich, um die Emissionen zu reduzieren, da der Katalysator 836 die Öldämpfe oxidiert.Other gases may also be used which are not from the ambient air, such as a compressed refrigerant gas 478 that enters the cooling gas inlet 420 is delivered. For example, end gases, crankcase gases, RAM intake gases, etc. can be used as a source of cooling gas. Exhaust gases contain large amounts of water vapor and carbon dioxide, which are suitable, the converted exhaust gases 472 from the exhaust manifold 418 to cool effectively. As noted above, a pump may be included to deliver the crankcase gases from the crankcase to reduce the crankcase air pressure and limit the aerodynamic effects of the moving parts in the crankcase. Since the crankcase gases contain oil vapor, the feed of the oil vapor before the catalyst 836 Helpful to reduce emissions as the catalyst 836 oxidizes the oil vapor.

Die in 1-3 dargestellten Ausführungsformen sind in erster Linie für den Einsatz mit Motoren bestimmt, die eine Luft/Brennstoffmischung erhalten, die einem am oder geringfügig über dem stöchiometrischen Punkt arbeitenden Motor entspricht. Dieser liegt, wie weiter unten detaillierter dargelegt, für die meisten Benzingemische normalerweise im Bereich von 14,6 - 14,8 Gewichtsteilen Luft auf einen Gewichtsteil Brennstoff. Auf diese Weise kann ein Dreiwege-Katalysator NOx reduzieren und Kohlenmonoxid und unverbrannte Kohlenwasserstoffe oxidieren, um geringe Emissionen zu bewirken. Wie weiter unten beschrieben, sind die Ausführungsformen der 5 und 6 in erster Linie für Motoren bestimmt, die eine fette Gas/Brennstoffmischung verwenden, wobei dem Eintritt des Katalysators Sauerstoff zugeführt wird. Die Ausführungsformen der 5 und 6 sind nicht unter dem Gesichtspunkt der Erzeugung von NOx-Gasen ausgeführt, sondern auf die Erzielung der maximalen Ausgangsleistung ausgelegt, die vom Motor abgegeben werden kann, indem eine fette Gas/Brennstoffmischung für die Verbrennung eingesetzt und Wärmerückgewinnung durch Oxidation von Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Katalysator genutzt wird.In the 1-3 The illustrated embodiments are primarily intended for use with engines that receive an air / fuel mixture that corresponds to an engine operating at or slightly above the stoichiometric point. For most gasoline blends, this is normally in the range of 14.6 - 14.8 parts by weight of air to one part by weight of fuel, as detailed below. In this way, a three-way catalyst NOx can reduce and oxidize carbon monoxide and unburned hydrocarbons to cause low emissions. As described below, the embodiments of the 5 and 6 primarily intended for engines using a rich gas / fuel mixture with oxygen supplied to the inlet of the catalyst. The embodiments of the 5 and 6 are not designed to produce NO x gases, but are designed to achieve the maximum output that can be delivered by the engine by using a rich gas / fuel mixture for combustion and heat recovery by oxidation of carbon monoxide and unburned hydrocarbons in the engine Catalyst is used.

5 ist eine andere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems 500, das einen zusätzlichen Verdichter 526 nutzt. Die Ausführungsform der 5 wird mit einem Antriebsmotor 502 verwendet, der eine fette Gas/Brennstoffmischung erhält, um hohe Leistung im Antriebsmotor 502 zu erzeugen. Beispielsweise kann die Ausführungsform der 5 in einem Rennwagen oder einem anderen Motor eingesetzt werden, der keinen Schadstoffanforderungen unterliegt, insbesondere was die NOx-Gase anlangt. Die Ausführungsform der 5 oxidiert Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidschadstoffe, der Katalysator 502 arbeitet jedoch nicht in stöchiometrischer Weise zur Reduzierung von NOx-Schadstoffen. 5 is another embodiment of a high efficiency super turbocharged propulsion system 500 that has an additional compressor 526 uses. The embodiment of the 5 comes with a drive motor 502 used, which gets a fat gas / fuel mixture to high performance in the drive motor 502 to create. For example, the embodiment of the 5 be used in a racing car or other engine, which is not subject to pollutant requirements, in particular as regards the NO x gases. The Embodiment of 5 oxidizes hydrocarbon and carbon monoxide pollutants, the catalyst 502 however, does not work stoichiometrically to reduce NO x pollutants.

Wie in 5 dargestellt, überträgt das regelbares Getriebe oder der elektrische Motorgenerator 532 Antriebsleistung 534 an den und von dem Antriebsstrang und/oder an ein und von einem elektrischen System. Ein Hochgeschwindigkeitsgetriebe 506 verbindet die Turbine 508 und den Verdichter 504 mit dem Untersetzungsgetriebe 568. Der Verdichter 504 verdichtet Luft vom Lufteintritt 540. Die Ladeluft wird in die Verbindungsleitung 530 gefördert, die mit dem Ladeluftkühler 544 verbunden ist. Der Ladeluftkühler 544 kühlt die Ladeluft und entlässt die Ladeluft in die Ladeluftleitung 542. Die Ladeluftleitung 542 ist mit dem Einlasskrümmer des Antriebsmotors 502 verbunden. Das regelbare Getriebe oder der elektrischer Motorgenerator 532 arbeitet unter der Steuerung durch ein Signal 562 für das Super-Turboladerverhältnis, das, wie weiter oben detaillierter erläutert, vom Steuergerät 514 aus dem Motordrehzahlsignal 564 und dem Motorlastsignal 566 erzeugt wird.As in 5 shown transmits the variable transmission or the electric motor generator 532 drive power 534 to and from the powertrain and / or to and from an electrical system. A high-speed transmission 506 connects the turbine 508 and the compressor 504 with the reduction gear 568 , The compressor 504 compresses air from the air inlet 540 , The charge air is in the connecting line 530 promoted with the intercooler 544 connected is. The intercooler 544 Cools the charge air and discharges the charge air into the charge air line 542 , The charge air line 542 is with the intake manifold of the drive motor 502 connected. The variable speed transmission or the electric motor generator 532 works under the control of a signal 562 for the super turbocharger ratio, which, as explained in more detail above, from the controller 514 from the engine speed signal 564 and the engine load signal 566 is produced.

Wie ebenfalls in 5 gezeigt, wird ein zusätzlicher Verdichter 526 über ein regelbares Getriebe oder einen Elektromotor 524 aus einer elektrischen oder mechanischen Energiequelle 522 angetrieben. Elektrische Energie aus der Energiequelle 534 kann genutzt werden, um einen Elektromotor 524 anzutreiben. Ein regelbares Getriebe oder ein elektrischer Motorgenerator 532 kann mit mechanischer Energie von einem Untersetzungsgetriebe 568 oder mit mechanischer Rotationsenergie vom Antriebsmotor 502 oder einem Antriebsstrang, mit dem der Antriebsmotor 502 gekuppelt ist, angetrieben werden. Der Verdichter 526 verdichtet Luft aus dem Kühlgaseintritt 528 und fördert die Ladeluft in die Ladeluftleitung 520. Das regelbares Getriebe oder der Elektromotor 524 arbeitet unter Steuerung durch das Getriebesteuersignal 558 für das regelbare Getriebe bzw. den elektrischen Motorgenerator. Die Ladeluft in der Ladeluftleitung 520 wird in die Mischkammer 516 geleitet, die eine Reihe von Bohrungen 546 in der Katalysatoreintrittsleitung 548 aufweist, so dass die Ladeluft in der Ladeluftleitung 520 mit den heißen Abgasen aus dem Abgaskrümmer 518 gemischt wird, um das Gasgemisch 572 zu erzeugen. Zweck der Einbringung zusätzlicher Ladeluft aus der Ladeluftleitung 520 stromauf des Katalysators 510 ist die Zufuhr von mehr Sauerstoff und/oder Kühlgasen zu den Abgasen, die an den Katalysator 510 geliefert werden.Like also in 5 shown is an additional compressor 526 via a controllable gearbox or an electric motor 524 from an electrical or mechanical energy source 522 driven. Electrical energy from the energy source 534 can be used to an electric motor 524 drive. An adjustable transmission or an electric motor generator 532 can with mechanical energy from a reduction gearbox 568 or with mechanical rotational energy from the drive motor 502 or a drive train with which the drive motor 502 is coupled, driven. The compressor 526 compresses air from the cooling gas inlet 528 and conveys the charge air into the charge air line 520 , The adjustable transmission or the electric motor 524 operates under control of the transmission control signal 558 for the variable transmission or the electric motor generator. The charge air in the charge air line 520 gets into the mixing chamber 516 passed a series of holes 546 in the catalyst inlet line 548 so that the charge air in the charge air line 520 with the hot exhaust gases from the exhaust manifold 518 is mixed to the gas mixture 572 to create. Purpose of introducing additional charge air from the charge air line 520 upstream of the catalyst 510 is the supply of more oxygen and / or cooling gases to the exhaust gases that are attached to the catalyst 510 to be delivered.

Bei der in 5 dargestellten Ausführungsform ist es nicht notwendigerweise beabsichtigt, dass der Katalysator 510 im stöchiometrischen Bereich arbeitet. Das hocheffiziente super-turbogeladene Antriebssystem 500 ist ein System, das in einem Rennwagen oder in anderen Antriebssystemen sehr hoher Leistung eingesetzt werden kann, die NOx-Gase emittieren können. In diesen Typen von Antriebssystemen werden die Motoren mit einer fetten Brennstoffmischung betrieben, um hohe Leistung im Antriebsmotor 502 zu erzeugen. Eine fette Brennstoffmischung ist ein Gemisch aus Brennstoff und Luft, bei dem während des Verbrennungszyklus nicht der gesamte Brennstoff verbrannt wird, und deshalb das Abgas unverbrannten Brennstoff enthält. In normalen Personenkraftwagen und kommerziell genutzten Fahrzeugen, die den Schadstoffrichtlinien unterworfen sind, werden die Antriebssysteme sorgfältig auf einen Dreiwege-Katalysator abgestimmt, damit gleichzeitig folgende drei Aufgaben erfüllt werden:

  1. 1. Reduktion der Stickoxide zu Stickstoff und Sauerstoff wie folgt: 2 NO x > x 0 2 + N 2
    Figure DE112011104763B4_0001
  2. 2. Oxidation des Kohlenmonoxids zu Kohlendioxid wie folgt: 2 CO + 0 2 > 2 C 0 2
    Figure DE112011104763B4_0002
  3. 3. Oxidation unverbrannter Kohlenwasserstoffe (HC) zu Kohlendioxid und Wasser wie folgt: C x H 2 X + 2 [ ( 3 x + 1 ) / 2 ] 0 2 > xC 0 2 + ( x + 1 ) H 2 0
    Figure DE112011104763B4_0003
At the in 5 In the illustrated embodiment, it is not necessarily intended that the catalyst 510 works in the stoichiometric range. The highly efficient super-turbocharged drive system 500 is a system that can be used in a racing car or in other very high power drive systems that can emit NO x gases. In these types of propulsion systems, the engines are operated with a rich fuel mixture for high power in the propulsion engine 502 to create. A rich fuel mixture is a mixture of fuel and air in which not all the fuel is burned during the combustion cycle, and therefore the exhaust contains unburned fuel. In normal cars and commercial vehicles that are subject to pollutant regulations, the propulsion systems are carefully tuned to a three-way catalytic converter to simultaneously perform the following three tasks:
  1. 1. Reduction of nitrogen oxides to nitrogen and oxygen as follows: 2 NO x - > x 0 2 + N 2
    Figure DE112011104763B4_0001
  2. 2. Oxidation of Carbon Monoxide to Carbon Dioxide as follows: 2 CO + 0 2 - > 2 C 0 2
    Figure DE112011104763B4_0002
  3. 3. Oxidation of unburned hydrocarbons (HC) to carbon dioxide and water as follows: C x H 2 X + 2 [ ( 3 x + 1 ) / 2 ] 0 2 - > xC 0 2 + ( x + 1 ) H 2 0
    Figure DE112011104763B4_0003

Diese Reaktionen laufen in am meisten effizienter Weise ab, wenn der Katalysator Abgase aus einem Motor erhält, der am oder geringfügig über dem stöchiometrischen Punkt arbeitet. Dieser liegt bei Benzin im Bereich von 14,6 - 14,8 Gewichtsteilen Luft auf einen Gewichtsteil Brennstoff. Innerhalb eines schmalen Bandes des Brennstoff/Luftverhältnisses um die Stöchiometrie erfolgt die Umwandlung aller drei Schadstoffe nahezu vollständig. Beispielsweise arbeiten die meisten Katalysatoren mit einem Wirkungsgrad von 97 Prozent. Bei Vorliegen von mehr Sauerstoff als nötig, wird das Antriebssystem als mager arbeitend bezeichnet, und das System befindet sich im oxidierenden Zustand. In diesem Fall werden zwei Oxidationsreaktionen, d.h. Gleichungen 2 und 3 oben, auf Kosten der Reduktion von NOx (Gleichung 1) bevorzugt. Andererseits arbeitet der Motor bei Vorliegen von Brennstoffüberschuss mit fettem Gemisch, und die Reduktion von NOx (Gleichung 1) wird auf Kosten der Oxidation von CO und HC (Gleichungen 2 und 3 oben) bevorzugt.These reactions occur most efficiently as the catalyst receives exhaust gases from an engine operating at or slightly above the stoichiometric point. For gasoline, this is in the range of 14.6-14.8 parts by weight of air to one part by weight of fuel. Within a narrow band of the fuel / air ratio around the stoichiometry, the conversion of all three pollutants is almost complete. For example, most catalysts work with an efficiency of 97 percent. In the presence of more oxygen than necessary, the drive system is referred to as lean-working and the system is in an oxidizing state. In this case, two oxidation reactions, that is, equations, preferably at the expense of reduction of NO x (Equation 1) 2 and 3 above. On the other hand, in the presence of excess fuel, the engine operates on a rich mixture and the reduction of NO x (Equation 1) is preferred at the expense of the oxidation of CO and HC (Equations 2 and 3 above).

Unter erneuter Bezugnahme auf 5 wird erkennbar, dass die Zugabe von Ladeluft über die Ladeluftleitung 520 zu den Abgasen in der Katalysatoreintrittsleitung 548 zur Erzeugung des Gasgemischs 572 die Gleichungen 2 und 3 oben begünstigt. Da ein Rennmotor oder ein anderer Motor, der eine hohe Leistung erzeugt, mit einer fetten Brennstoffmischung läuft, bewirkt das Beschleunigen des Fahrzeugs oder die Fahrt mit offener Drosselklappe, dass der Katalysator 510 eine große Menge der fetten Brennstoffmischung oxidiert, die in den Abgasen vom Motor gegeben ist. Anstatt das Passieren der fetten Brennstoffmischung durch den Katalysator 510 zum Abgasauslass 512 zuzulassen, ermöglicht es die Zugabe von Sauerstoff, der in der Ladeluft vom Verdichter 526 enthalten ist, dass im Katalysator 510 die Oxidationsreaktionen gemäß Gleichungen 2 und 3 oben im Wesentlichen vollständig ablaufen können. Der Prozess der Oxidation von unverbranntem Brennstoff im Katalysator 510 setzt eine große Wärmemenge im Katalysator 510 frei. Der Temperaturfühler 552 liefert ein Temperatursignal 560 für die Gasmischung an das Steuergerät 514. Auch hier wieder ist es notwendig, die Temperatur des umgewandelten Gasgemischs 574 auf einem Niveau unter ungefähr 950°C zu halten, so dass keine Schäden am Katalysator 510 oder der Turbine 508 auftreten. Diesbezüglich generiert das Steuergerät 514 das Getriebesteuersignal 558 für die Steuerung des regelbaren Getriebes oder des Elektromotors 524, um zusätzliche Kühlgase in der Ladeluftleitung 520 zu erzeugen, um die Temperatur in der Katalysatoraustrittsleitung 556 bei einer nahezu optimalen Temperatur von etwa 900°C - 950°C zu halten. Auch vom Verdichter 526 kann mehr oder weniger Ladeluft bereitgestellt werden, um die vom Temperaturfühler 552 gemessene Temperatur bei etwa 900°C zu halten. Auch hier wieder sind 900°C - 950°C eine nahezu optimale Temperatur, da dies unter der Temperatur bleibt, die Schäden an der Turbine 508 und am Katalysator 510 hervorruft, aber immer noch hoch genug ist, um die schnelle Strömung heißer Gase in der Katalysatoraustrittsleitung 556 zu erzeugen. Je heißer das umgewandelte Gasgemisch 574 ist, desto höher ist die Geschwindigkeit des umgewandelten Gasgemischs 574, so dass das heißere umgewandelte Gasgemisch 574 in der Lage ist, die Turbine 508 mit höherer Drehzahlrate zu betreiben als das umgewandelte Gasgemisch 574 von niedrigerer Temperatur. Auch hier wieder ist die Temperatur von 900°C - 950°C nur beispielhaft und basiert auf den Werkstoffen des Systems. Wenn zum Beispiel die Turbine 508 aus Werkstoffen gefertigt werden kann, die höhere Temperaturen ertragen, ist möglicherweise eine höhere Temperatur eine optimalere Temperatur.Referring again to 5 becomes apparent that the addition of charge air via the charge air line 520 to the exhaust gases in the catalyst inlet line 548 for generating the gas mixture 572 equations 2 and 3 above favored. Since a racing engine or other high-performance engine is running on a rich fuel mixture, accelerating the vehicle or running the throttle open causes the catalyst 510 oxidizes a large amount of the rich fuel mixture that is present in the exhaust gases from the engine. Instead of passing the rich fuel mixture through the catalyst 510 to the exhaust outlet 512 allowing the addition of oxygen, which is in the charge air from the compressor 526 that is contained in the catalyst 510 the oxidation reactions according to equations 2 and 3 above can proceed substantially completely. The process of oxidation of unburned fuel in the catalyst 510 sets a large amount of heat in the catalyst 510 free. The temperature sensor 552 delivers a temperature signal 560 for the gas mixture to the control unit 514 , Again, it is necessary, the temperature of the converted gas mixture 574 to maintain a level below about 950 ° C, so no damage to the catalyst 510 or the turbine 508 occur. In this regard, the controller generates 514 the transmission control signal 558 for the control of the variable transmission or the electric motor 524 to add additional cooling gases in the charge air line 520 to generate the temperature in the catalyst outlet line 556 at a near optimum temperature of about 900 ° C - 950 ° C. Also from the compressor 526 More or less charge air can be provided to the temperature sensor 552 to keep the measured temperature at about 900 ° C. Again, 900 ° C - 950 ° C is a near-optimal temperature, as this remains below the temperature, the damage to the turbine 508 and on the catalyst 510 but still high enough to allow the rapid flow of hot gases in the catalyst exit line 556 to create. The hotter the converted gas mixture 574 is, the higher the velocity of the converted gas mixture 574 so that the hotter converted gas mixture 574 is capable of the turbine 508 operate at a higher speed than the converted gas mixture 574 of lower temperature. Again, the temperature of 900 ° C - 950 ° C is only an example and is based on the materials of the system. If, for example, the turbine 508 can be made of materials that endure higher temperatures, possibly a higher temperature is a more optimal temperature.

Wie ebenfalls in 5 dargestellt, wird der Sauerstoffsensor 550 genutzt, um den Sauerstoffpegel der Gase zu messen, die zum Katalysator 510 geführt werden. Ein Sauerstoffsensorsignal 554, das vom Sauerstoffsensor 550 erzeugt wird, wird an das Steuergerät 514 geführt. Das Steuergerät 514 steuert den Sauerstoffpegel des Gemischs aus Abgasen und Ladeluft, das zum Katalysator 510 gelangt, durch Generieren des Getriebesteuersignals 558 für das regelbare Getriebe/den Elektromotor, das an das regelbare Getriebe oder den Elektromotor 524 geliefert wird, der den Verdichter 526 antreibt. Das Steuergerät 514 ist programmiert, um sicherzustellen, dass eine ausreichende Menge an Sauerstoff im Gasgemisch 572 enthalten ist, das zum Katalysator 510 geliefert wird, so dass die Oxidation gemäß Gleichungen 2 und 3 oben vollständig erfolgt. Folglich wird eine ausreichende Menge Ladeluft in die Katalysatoreintrittsleitung 548 eingeleitet, damit die Oxidation in Übereinstimmung mit Gleichungen 1 und 2 oben sichergestellt ist. Wenn sich die vom Temperaturfühler 552 erfasste Temperatur an 900°C - 950°C annähert, wird zusätzliche Ladeluft vom Verdichter 526 eingebracht. Auf diese Weise muss der Sauerstoffsensor 550 eine ausreichende Menge an Sauerstoff im Gasgemisch 572 erkennen, um die Oxidation in Übereinstimmung mit den Gleichungen 2 und 3 sicherzustellen, während die Temperatur in Reaktion auf das Temperatursignal 560 für die Gasmischung, das die Temperatur des umgewandelten Gasgemischs 574 aus dem Katalysator 510 meldet, unter einem maximalen Temperaturniveau gehalten wird. Die Programmierung des Steuergeräts 514 kann mit Hilfe der weiter oben beschriebenen Techniken vorgenommen werden.Like also in 5 is shown, the oxygen sensor 550 used to measure the oxygen level of the gases leading to the catalyst 510 be guided. An oxygen sensor signal 554 that from the oxygen sensor 550 is generated, is sent to the controller 514 guided. The control unit 514 controls the oxygen level of the mixture of exhaust gases and charge air that goes to the catalyst 510 passes, by generating the transmission control signal 558 for the variable speed gearbox / electric motor attached to the variable speed gearbox or the electric motor 524 is delivered, the compressor 526 drives. The control unit 514 is programmed to ensure that a sufficient amount of oxygen in the gas mixture 572 that is the catalyst 510 is delivered so that the oxidation according to equations 2 and 3 above completely. Consequently, a sufficient amount of charge air in the catalyst inlet line 548 to ensure oxidation in accordance with Equations 1 and 2 above. When the temperature sensor 552 detected temperature approaches 900 ° C - 950 ° C, additional charge air from the compressor 526 brought in. That way, the oxygen sensor needs to be 550 a sufficient amount of oxygen in the gas mixture 572 recognize to ensure the oxidation in accordance with equations 2 and 3, while the temperature in response to the temperature signal 560 for the gas mixture, which is the temperature of the converted gas mixture 574 from the catalyst 510 reports, is kept below a maximum temperature level. Programming the controller 514 can be done using the techniques described above.

Zusätzlich kann das in 5 dargestellte hocheffiziente super-turbogeladene Antriebssystem 500 auch so betrieben werden, dass der Katalysator 510 in stöchiometrischer Weise arbeitet. Beispielsweise kann beim Einsatz des Systems 500 in einem Fahrzeug zusätzlicher Sauerstoff in die Katalysatoreintrittsleitung 548 eingebracht werden, um ein Gleichgewicht der Reaktionen der Gleichungen 1-3 zu erhalten, so dass der Katalysator 510 in einem stöchiometrischen Bereich arbeitet. Eine typische Situation in einem Antriebssystem 500, das in einem Fahrzeug eingebaut ist, besteht darin, dass eine fette Brennstoffmischung zur Anwendung kommt, wenn die Drosselklappe geöffnet wird, um das Fahrzeug zu beschleunigen und mehr Leistung vom Antriebsmotor 502 zu erhalten. In diesem Fall kann zusätzlicher Sauerstoff über den Verdichter 526, die Ladeluftleitung 520, die Mischkammer 516 und die Bohrungen 546 zugeführt werden, um ein Gleichgewicht hinsichtlich der Gleichungen 1-3 herzustellen und eine stöchiometrische Arbeitsweise des Katalysators 510 zu bewirken. Auf diese Weise können Schadstoffe im Abgasauslass 512 auch während Beschleunigungszyklen des Fahrzeugs in hohem Maß reduziert werden.In addition, the in 5 presented highly efficient super-turbocharged drive system 500 also be operated so that the catalyst 510 works in a stoichiometric manner. For example, when using the system 500 in a vehicle additional oxygen in the catalyst inlet line 548 be introduced in order to obtain a balance of the reactions of Equations 1-3, so that the catalyst 510 works in a stoichiometric range. A typical situation in a drive system 500 Installed in a vehicle is that a rich fuel mixture is used when the throttle is opened to accelerate the vehicle and more power from the drive motor 502 to obtain. In this case, additional oxygen can be added via the compressor 526 , the charge air line 520 , the mixing chamber 516 and the holes 546 are fed to balance Equations 1-3 and a stoichiometric operation of the catalyst 510 to effect. In this way, pollutants in the exhaust outlet can 512 also be greatly reduced during acceleration cycles of the vehicle.

6 stellt ein System dar, das dem der 5 ähnlich ist, und das für ein Antriebssystem hoher Leistung 600 eingesetzt wird, wie es etwa in einem Rennwagen Verwendung findet, oder um Schadstoffe in Situationen geöffneter Drosselklappe zu reduzieren. Rennmotoren sind ausgelegt, um mit einer fetten Luft/Brennstoffmischung zu arbeiten, damit sichergestellt ist, dass der Antriebsmotor 602 eine hohe Leistung erzeugen kann. Ein regelbares Getriebe oder ein elektrischer Motorgenerator 630 überträgt Antriebsleistung 632 zwischen einem mechanischen oder elektrischen Antriebssystem in Reaktion auf das Steuersignal 656 für das Super-Turboladerverhältnis, das vom Steuergerät 638 in Reaktion auf das Motordrehzahlsignal 658 und das Motorlastsignal 660 erzeugt wird. Eine Turbine 604 und ein Verdichter 608 sind mit dem Hochgeschwindigkeitsgetriebe 606 gekuppelt, das mechanische Rotationsenergie an das Untersetzungsgetriebe 628 liefert. Der Verdichter 608 verdichtet Luft aus dem Lufteintritt 612 und fördert die Ladeluft 676 in die Verbindungsleitung 634. Die Ladeluft 676 wird im Ladeluftkühler 614 gekühlt und in die Ladeluftleitung 636 eingeleitet. Die Ladeluft 676 in der Ladeluftleitung 636 wird an den Einlasskrümmer (nicht dargestellt) geführt, um die Leistung des Antriebsmotors 602 zu erhöhen. Die Turbine 604 arbeitet mit einem heißen umgewandelten Gasgemisch 674 aus der Katalysatoraustrittsleitung 650. Das heiße umgewandelte Gasgemisch 674 treibt die Schaufeln der Turbine 604 und wird über den Abgasauslass 610 abgeführt. 6 represents a system similar to that of the 5 similar, and that for a high power drive system 600 is used, as it is used in a race car, or to reduce pollutants in situations of open throttle. Racing engines are designed to work with a rich air / fuel mixture to ensure that the drive motor 602 can produce a high power. An adjustable transmission or an electric motor generator 630 transfers drive power 632 between a mechanical or electrical drive system in response to the control signal 656 for the super turbocharger ratio, that of the control unit 638 in response to the engine speed signal 658 and the engine load signal 660 is produced. A turbine 604 and a compressor 608 are with the high-speed transmission 606 coupled, the mechanical rotational energy to the reduction gear 628 supplies. The compressor 608 compresses air from the air inlet 612 and promotes the charge air 676 in the connection line 634 , The charge air 676 is in the intercooler 614 cooled and in the charge air line 636 initiated. The charge air 676 in the charge air line 636 is fed to the intake manifold (not shown) to control the power of the drive motor 602 to increase. The turbine 604 works with a hot converted gas mixture 674 from the catalyst outlet line 650 , The hot converted gas mixture 674 drives the blades of the turbine 604 and is via the exhaust outlet 610 dissipated.

Wie in 6 gezeigt, ist ein zusätzlicher Verdichter 624 mit einem regelbaren Getriebe 626 gekuppelt, das mit dem Untersetzungsgetriebe 628 verbunden ist. Das regelbare Getriebe 626 rotiert den Verdichter 624 mit einer gewünschten Drehzahl in Reaktion auf das Getriebesteuersignal 652 für das regelbare Getriebe/den Motor. Der Verdichter 624 verdichtet Gase vom Kühlgaseintritt 622 und fördert das Druckgas 670 in die Druckgasleitung 620. Auch hier wieder kann die Quelle für den Kühlgaseintritt 622 jedes gewünschte Gas beinhalten, einschließlich Abgasen, Kurbelgehäusegasen, Frischluft und Gasen aus anderen Quellen. Das Druckgas 670 in der Druckgasleitung 620 wird in die Mischkammer 616 geleitet, die Bohrungen 662 in der Katalysatoreintrittsleitung 640 aufweist. Die Katalysatoreintrittsleitung 640 ist außerdem mit dem Abgaskrümmer 618 verbunden. Der Katalysator 646 ist mit der Katalysatoreintrittsleitung 640 nahe beim Abgaskrümmer 618 verbunden, so dass die heißen Gase aus dem Abgaskrümmer 618 an den Katalysator 646 geführt werden können. Der Temperaturfühler 644 erfasst die Temperatur des Gasgemischs 672 aus dem Druckgas und den Abgasen, das in den Katalysator 646 geleitet wird. Der Sauerstoffsensor 642 erzeugt ein Sauerstoffsensorsignal 648, das an das Steuergerät 638 geführt wird. Der Temperaturfühler 644 überwacht die Temperatur des umgewandelten Gasgemischs 674, das aus dem Katalysator 646 austritt. Der Temperaturfühler 644 erzeugt ein Temperaturfühlersignal 654 für die Gasmischung, das an das Steuergerät 638 geführt wird.As in 6 shown is an additional compressor 624 with a variable transmission 626 coupled with the reduction gearbox 628 connected is. The adjustable transmission 626 rotates the compressor 624 at a desired speed in response to the transmission control signal 652 for the variable transmission / engine. The compressor 624 compresses gases from the cooling gas inlet 622 and promotes the compressed gas 670 in the compressed gas line 620 , Again, the source for the cooling gas entry 622 include any desired gas, including exhaust gases, crankcase gases, fresh air and gases from other sources. The compressed gas 670 in the compressed gas line 620 gets into the mixing chamber 616 passed the holes 662 in the catalyst inlet line 640 having. The catalyst inlet line 640 is also with the exhaust manifold 618 connected. The catalyst 646 is with the catalyst inlet line 640 near the exhaust manifold 618 connected so that the hot gases from the exhaust manifold 618 to the catalyst 646 can be performed. The temperature sensor 644 detects the temperature of the gas mixture 672 from the compressed gas and the exhaust gases that enter the catalyst 646 is directed. The oxygen sensor 642 generates an oxygen sensor signal 648 connected to the control unit 638 to be led. The temperature sensor 644 monitors the temperature of the converted gas mixture 674 that's from the catalyst 646 exit. The temperature sensor 644 generates a temperature sensor signal 654 for the gas mixture attached to the control unit 638 to be led.

Das Steuergerät 638 arbeitet in im Wesentlichen gleicher Weise wie das Steuergerät 514 der 5. Das der Antriebsmotor 602 mit einer fetten Brennstoffmischung arbeiten kann, wird vom Verdichter 624 in Reaktion auf das Steuersignal 652 für des regelbare Getriebe/den Motor eine ausreichende Menge an Druckgas 670 zum Katalysator 646 gefördert, um eine im Wesentlichen vollständige Oxidation der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids gemäß Gleichungen 2 und 3 zu bewirken. Dies führt dazu, dass im Katalysator 646 eine große Wärmemenge an das umgewandelte Gasgemisch 674 abgegeben wird, das in die Katalysatoraustrittsleitung 650 geleitet wird und in der Folge in die Turbine 604 gelangt. Der Sauerstoffsensor 642 erzeugt ein Sauerstoffsensorsignal 648, das an das Steuergerät 638 geführt wird, das sicherstellt, dass als Resultat des vom Verdichter 624 gelieferten Druckgases 670 eine ausreichende Menge an Sauerstoff im Gasgemisch 672 vorliegt, um die Oxidation gemäß Gleichungen 2 und 3 im Katalysator 646 sicherzustellen. Der Temperaturfühler 644 erzeugt ein Temperatursignal 654 für die Gasmischung, das an das Steuergerät 638 geführt wird, um sicherzustellen, dass die korrekte Menge an Druckgas 670 in die Katalysatoreintrittsleitung 640 gefördert wird, damit sichergestellt ist, dass die Temperatur von ungefähr 900°C - 950°C im umgewandelten Gasgemisch 674 aufrechterhalten wird, so dass die Turbine 604 keinen Schaden nimmt. Das Steuersignal 652 für das regelbare Getriebe/den Motor regelt die Drehzahl, mit der der Verdichter 624 rotiert wird, wodurch wiederum die Menge an Druckgas geregelt wird, die der Verdichter 624 in die Druckgasleitung 620 fördert.The control unit 638 works in much the same way as the controller 514 of the 5 , That the drive motor 602 can work with a rich fuel mixture is removed from the compressor 624 in response to the control signal 652 for the variable transmission / engine, a sufficient amount of compressed gas 670 to the catalyst 646 promoted to effect a substantially complete oxidation of the hydrocarbons and the carbon monoxide according to equations 2 and 3. This causes that in the catalyst 646 a large amount of heat to the converted gas mixture 674 is discharged into the catalyst outlet line 650 is routed and subsequently into the turbine 604 arrives. The oxygen sensor 642 generates an oxygen sensor signal 648 connected to the control unit 638 which ensures that as a result of the compressor 624 delivered compressed gas 670 a sufficient amount of oxygen in the gas mixture 672 to the oxidation according to equations 2 and 3 in the catalyst 646 sure. The temperature sensor 644 generates a temperature signal 654 for the gas mixture attached to the control unit 638 is guided to ensure that the correct amount of compressed gas 670 in the catalyst inlet line 640 To ensure that the temperature of about 900 ° C - 950 ° C in the converted gas mixture 674 is maintained, so the turbine 604 no harm. The control signal 652 for the variable speed gearbox / motor controls the speed at which the compressor 624 is rotated, which in turn regulates the amount of compressed gas that the compressor 624 in the compressed gas line 620 promotes.

Wie weiter oben in Bezug auf 5 angemerkt, kann während der Beschleunigung oder unter Bedingungen mit geöffneter Drosselklappe des Antriebsmotors 602 dem Gasgemisch 672 über den Verdichter 624 zusätzlich Sauerstoff zugeführt werden. In diesem Fall arbeitet der Antriebsmotor 602 nicht stöchiometrisch, sondern es wird dem Antriebsmotor 602 eine fette Brennstoffmischung zugeführt. Deshalb kann dem Gasgemisch 672 zusätzlicher Sauerstoff beigemischt werden, der eben ausreichend ist, damit der Katalysator 646 stöchiometrisch arbeiten kann, so dass die Gleichungen 1-3 im Gleichgewicht stehen und alle drei Schadstoffquellen, d.h. NOx, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe, im Wesentlichen eliminiert sind.As above regarding 5 noted, during acceleration or under conditions with the throttle valve open, the drive motor 602 the gas mixture 672 over the compressor 624 additional oxygen can be supplied. In this case, the drive motor works 602 not stoichiometric, but it becomes the drive motor 602 fed to a rich fuel mixture. Therefore, the gas mixture 672 added additional oxygen, which is just enough for the catalyst 646 can operate stoichiometrically such that Equations 1-3 are in equilibrium and all three pollutant sources, ie, NO x , carbon monoxide and hydrocarbons, are substantially eliminated.

Die für den Betrieb der Verdichter 526, 624 in den 5 bzw. 6 erforderliche Energie ist etwa die Hälfte der Leistung, die von den Turbinen 508, 604 erzeugt werden kann, was aus der zusätzlich eingebrachten Wärmeenergie resultiert, die in den Katalysatoren 510, 646 erzeugt wird. Auf diese Weise kann eine große Menge zusätzlicher Energie bei den fett betriebenen Motoren extrahiert werden, die in den 5 und 6 dargestellt sind. Die in den 5 und 6 dargestellten Systeme extrahieren nicht nur zusätzliche Energie, um die Leistungsabgabe der in den 5 und 6 dargestellten Motoren zu erhöhen, sondern die in den Gleichungen 2 und 3 beschriebene Oxidation führt auch zu einer signifikanten Schadstoffreduzierung in den Abgasen der fett betriebenen Antriebssysteme, wie etwa im Fall von Rennwagen. Obwohl NOx nicht reduziert wird, wenn zusätzlicher Sauerstoff in den Eintritt des Katalysator 646 eingeleitet wird, werden Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe im Abgas der fett betriebenen Motoren signifikant oxidiert. Es ist außerdem anzumerken, dass dann, wenn der Antriebsmotor 602 fett betriebenen wird, der Antriebsmotor 602 weniger NOx-Gase im Brennraum erzeugt, der dabei eine Reduzierung der Abgabe von NOx-Gasen bewirkt, und zwar obwohl über den Verdichter 624 zusätzlicher Sauerstoff in den Eintritt des Katalysators 646 eingebracht wird, der die Effektivität der Gleichung 1 herabsetzt. Kleinere Verdichter, wie die Verdichter 526, 624 in den 5 bzw. 6, können verwendet werden, da keine große Menge an Druckgas 670 benötigt wird, um sowohl die Oxidation als auch die Kühlung der Abgase zu bewirken, die für den Betrieb der in den 5 und 6 dargestellten Antriebssysteme notwendig sind. Wenig kostenaufwändige Kolben-, Zentrifugal- oder Membranverdichter können verwendet werden, um die benötigte Ladeluft zu liefern. Diese Verdichter können, wie weiter oben erläutert, von einem Elektromotor oder einem regelbaren Getriebe angetrieben werden, das mit dem Antriebsstrang verbunden ist. Auf diese Weise können die in den 5 und 6 dargestellten Systeme leicht zu geringen Kosten realisiert werden. Außerdem kann es sich bei den Katalysatoren 510, 646 um High-Flow-Katalysatoren handeln, die in der Lage sind, große Mengen des Gasgemischs durch den Katalysator passieren zu lassen. In dieser Ausführung stellen die Katalysatoren 510, 646 keine Behinderung für den Abgasstrom zu den Turbinen 508, 604 dar.The for the operation of the compressor 526 . 624 in the 5 respectively. 6 Energy required is about half the power of the turbines 508 . 604 can be generated, which results from the additional heat energy introduced in the catalysts 510 . 646 is produced. In this way, a large amount of additional energy can be extracted in the rich engines that are used in the 5 and 6 are shown. The in the 5 and 6 Not only do systems that extract extra energy to extract the power output into the 5 and 6 shown engines but the oxidation described in equations 2 and 3 also leads to a significant reduction of pollutants in the exhaust gases of the richly powered drive systems, such as in the case of racing cars. Although NO x is not reduced when additional oxygen enters the catalyst 646 is initiated, carbon monoxide and hydrocarbons are significantly oxidized in the exhaust gas of the rich engines. It should also be noted that if the drive motor 602 is operated fat, the drive motor 602 produces less NO x gas in the combustion chamber, thereby causing a reduction in the release of NO x gases, although through the compressor 624 additional oxygen in the inlet of the catalyst 646 is introduced, which reduces the effectiveness of equation 1. Smaller compressors, like the compressors 526 . 624 in the 5 respectively. 6 , can be used, because no large amount of compressed gas 670 is required to cause both the oxidation and the cooling of the exhaust gases, for the operation of the in 5 and 6 shown drive systems are necessary. Little expensive piston, centrifugal or membrane compressors can be used to deliver the required charge air. These compressors can, as explained above, be driven by an electric motor or an adjustable transmission connected to the drive train. In this way, those in the 5 and 6 illustrated systems are easily realized at low cost. In addition, it may be in the catalysts 510 . 646 to act high-flow catalysts that are able to pass large amounts of the gas mixture through the catalyst. In this version put the catalysts 510 . 646 no hindrance to the exhaust gas flow to the turbines 508 . 604 represents.

7 ist eine graphische Darstellung 700, die die Temperaturen des Gasgemischs in der Katalysatoraustrittsleitung 556 der 5 und der Katalysatoraustrittsleitung 650 der 6 wiedergibt. Wie in 7 dargestellt, steigt die Temperatur im Abschnitt 702 der Kurve an, da der Katalysator 510, 646 zu arbeiten beginnt und über die Ladeluft zusätzlicher Sauerstoff bereitgestellt wird. Am Punkt 703 stellen die Steuergeräte 514, 638 fest, dass mehr Luft benötigt wird, um das Gasgemisch auf 900°C - 950°C zu halten. Deshalb wird eine ausreichende Luftmenge zugegeben, um die Temperatur des Gasgemischs am Austritt der Katalysatoren 510, 646 auf ungefähr 900°C - 950°C zu halten, wie im Abschnitt 704 der Kurve dargestellt. Wenn keine zusätzliche Ladeluft eingebracht worden wäre, würde anderenfalls die Temperatur des Gasgemischs am Austritt der Katalysatoren 510, 646 bis auf etwa 1100°C ansteigen, wie durch die Kurve 706 verdeutlicht. Am Punkt 705 stellen die Steuergeräte 514, 638 in Reaktion auf die Sauerstoffsensorsignale 554, 648 fest, dass eine ausreichende Menge Sauerstoff vorliegt, dass aber die größere Luftmenge, die durch die Verdichter 526, 624 geliefert wird, die Temperaturen des Gasgemischs am Austritt der Katalysatoren 510, 646 verringern würde, wie durch die Kurve 708 angedeutet. Demzufolge wird die Ladeluftmenge reduziert, so dass die Temperatur des Gasgemischs auf ungefähr 900°C - 950°C gehalten wird, wie durch den Abschnitt 709 der Kurve dargestellt. Auf diese Weise wird die Temperatur des Gasgemischs am Ausgang der Katalysatoren 510, 646 auf einem nahezu optimalen Niveau gehalten, um die größte Menge an Energie aus den heißen Abgasen der Turbinen 508, 604 zu extrahieren, wobei anhand der Messungen der Sauerstoffsensoren 550, 642 gleichzeitig sichergestellt wird, dass eine ausreichende Menge an Sauerstoff im Gasgemisch am Eintritt der Katalysatoren 510, 646 gegeben ist, wie durch die Sauerstoffsensoren 550, 642 erkannt, um sicherzustellen, dass eine vollständige Oxidation gemäß den Gleichungen 2 und 3 oben stattfindet. 7 is a graphic representation 700 indicating the temperatures of the gas mixture in the catalyst outlet line 556 of the 5 and the catalyst exit line 650 of the 6 reproduces. As in 7 shown, the temperature rises in the section 702 the curve, because the catalyst 510 . 646 begins to work and over the charge air additional oxygen is provided. At the point 703 put the control units 514 . 638 notes that more air is needed to maintain the gas mixture at 900 ° C - 950 ° C. Therefore, a sufficient amount of air is added to the temperature of the gas mixture at the outlet of the catalysts 510 . 646 to about 900 ° C - 950 ° C, as in the section 704 represented the curve. Otherwise, if no additional charge air had been introduced, the temperature of the gas mixture at the outlet of the catalysts would otherwise 510 . 646 rise to about 1100 ° C, as through the curve 706 clarified. At the point 705 put the control units 514 . 638 in response to the oxygen sensor signals 554 . 648 that there is a sufficient amount of oxygen, but that the larger amount of air passing through the compressor 526 . 624 is supplied, the temperatures of the gas mixture at the outlet of the catalysts 510 . 646 would decrease, as by the curve 708 indicated. As a result, the charge air amount is reduced so that the temperature of the gas mixture is maintained at about 900 ° C - 950 ° C, as indicated by the section 709 represented the curve. In this way, the temperature of the gas mixture at the outlet of the catalysts 510 . 646 kept at a near-optimal level to the largest amount of energy from the hot exhaust gases of the turbines 508 . 604 to extract, taking the measurements of the oxygen sensors 550 . 642 while ensuring that a sufficient amount of oxygen in the gas mixture at the entrance of the catalysts 510 . 646 is given, as by the oxygen sensors 550 . 642 to ensure that complete oxidation occurs according to equations 2 and 3 above.

8 ist eine schematische Darstellung einer anderen Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems 800. Wie in 8 gezeigt, nutzt der Antriebsmotor 802 einen Super-Turbolader, der eine Turbine 804 und einen Verdichter 806 umfasst. Mit der Turbine 804 und dem Verdichter 806 ist ein Getriebe 808 verbunden, das Leistung zwischen dem regelbaren Getriebe oder dem elektrischen Motorgenerator 820 und der Turbine 804/dem Verdichter 806 überträgt. Die Antriebsleistung 822 wird, wie weiter oben beschrieben, zwischen dem regelbaren Getriebe oder dem elektrischen Motorgenerator 820 und einer Motorabtriebswelle oder dem Antriebsstrang übertragen. Eintrittsgas 824 wird vom Verdichter 806 verdichtet, und im Abgasauslass 810 strömt Gas von der Turbine 804 ab. 8th is a schematic representation of another embodiment of a highly efficient super-turbocharged drive system 800 , As in 8th shown uses the drive motor 802 a super turbocharger, a turbine 804 and a compressor 806 includes. With the turbine 804 and the compressor 806 is a transmission 808 connected, the power between the variable speed transmission or the electric motor generator 820 and the turbine 804 / compressor 806 transfers. The drive power 822 is, as described above, between the variable speed transmission or the electric motor generator 820 and an engine output shaft or the drive train transmitted. inlet gas 824 is from the compressor 806 compressed, and in the exhaust outlet 810 gas flows from the turbine 804 from.

Wie in 8 dargestellt, fördert der Verdichter 806 Ladeluft 876 in die Verbindungsleitung 860. Die Ladeluft 876 in der Verbindungsleitung 860 wird zum Ladeluftkühler 858 geführt, der die Ladeluft 876 kühlt. Anschließend wird die gekühlte Ladeluft über die Ladeluftleitung 856 zum Einlasskrümmer (nicht dargestellt) des Antriebsmotors 802 geführt. Das Mischventil 842 ist mit der Mischleitung 818 verbunden, die die Ladeluft 870 über die Mischkammer 814 zur Katalysatoreintrittsleitung 830 führt. Das Mischventil 842 arbeitet unter der Steuerung durch das Steuersignal 844 für das Mischventil. Bohrungen 812 in der Katalysatoreintrittsleitung 830 erlauben das Überströmen der Ladeluft 870 in die Katalysatoreintrittsleitung 830 und die Mischung mit den Abgasen vom Abgaskrümmer 816. Der Druck der Ladeluft 870 in der Mischleitung 818 ist höher als der mittlere Druck der Abgase in der Katalysatoreintrittsleitung 830, so dass die Ladeluft 870 in diese einströmt und sich in der Katalysatoreintrittsleitung 830 mit den Abgasen mischt, um das Gasgemisch 872 zu erzeugen. Wie weiter oben angemerkt, kann das Eintrittsgas 824 frische Eintrittsluft aus der Umgebung oder andere Gase enthalten. Wenn Frischluft durch die Mischleitung 818 in die Mischkammer 814 eingeleitet wird, unterstützt die Zugabe von Sauerstoff zum Katalysator 836 die Oxidation von Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffen, die in den Abgasen vom Abgaskrümmer 816 enthalten sind. Durch Zugabe von zusätzlichem Sauerstoff zu den Abgasen über den stöchiometrischen Punkt für das Luft/Brennstoffverhältnis hinaus kann der Katalysator 836 die Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxidgase, die in den Abgasen enthalten sind, in Einklang mit den Abläufen gemäß Gleichung 2 und Gleichung 3 effektiv oxidieren. Jedoch reduziert der zusätzliche Sauerstoff, der über dem stöchiometrischen Punkt liegt, den Ablauf gemäß Gleichung 1, so dass eine weniger effektive Reduzierung von NOx-Gasen gegeben ist.As in 8th represented, promotes the compressor 806 charge air 876 in the connection line 860 , The charge air 876 in the connection line 860 becomes the intercooler 858 led, who the charge air 876 cools. Subsequently, the cooled charge air on the charge air line 856 to the intake manifold (not shown) of the drive motor 802 guided. The mixing valve 842 is with the mixed line 818 connected to the charge air 870 over the mixing chamber 814 to the catalyst inlet line 830 leads. The mixing valve 842 operates under the control of the control signal 844 for the mixing valve. drilling 812 in the catalyst inlet line 830 allow the overflow of the charge air 870 in the catalyst inlet line 830 and the mixture with the exhaust gases from the exhaust manifold 816 , The pressure of the charge air 870 in the mixing pipe 818 is higher than the average pressure of the exhaust gases in the catalyst inlet line 830 so that the charge air 870 flows into it and in the catalyst inlet line 830 mixes with the exhaust gases to the gas mixture 872 to create. As noted above, the inlet gas 824 fresh air from the environment or other gases. When fresh air through the mixing pipe 818 into the mixing chamber 814 initiates the addition of oxygen to the catalyst 836 the oxidation of carbon monoxide and hydrocarbons in the exhaust gases from the exhaust manifold 816 are included. By adding additional oxygen to the exhaust gases above the stoichiometric point for the air / fuel ratio, the catalyst may 836 oxidize the hydrocarbon and carbon monoxide gases contained in the exhaust gases effectively in accordance with the procedures of Equation 2 and Equation 3. However, the additional oxygen that is above the stoichiometric point reduces the flow according to Equation 1, so that there is a less effective reduction of NO x gases.

Wie ebenfalls in 8 gezeigt, ist die Katalysatoreintrittsleitung 830 mit dem Eintritt des Katalysators 836 verbunden. Der Katalysator 836 kann einen Katalysator mit hohem Durchsatz umfassen, der nur geringen oder keinen Gegendruck auf das vom Abgaskrümmer 816 emittierte Abgas ausübt. Katalysatoren mit hohem Durchsatz können in allen dargelegten Ausführungsformen verwendet werden. Ein Sauerstoffsensor 832 kann die Bildung von Gasgemischen mit einem stöchiometrischen Verhältnis unterstützen, so dass der Katalysator stöchiometrisch arbeitet. Der Sauerstoffsensor 832 erfasst den Sauerstoffanteil des Gasgemischs 872. Ein Sauerstoffsensorsignal 838, das vom Sauerstoffsensor 832 ausgegeben wird, wird an das Steuergerät 850 übermittelt. Das Steuergerät 850 berechnet den genauen Sauerstoffanteil, der benötigt wird, um im Gasgemisch 872 ein stöchiometrisches Verhältnis zu erzeugen, um einen stöchiometrischen Punkt zu erreichen. Das Steuergerät 850 erzeugt ein Steuergerätsignal 844 an das Mischventil zur Steuerung des Mischventils 842, um die Menge der Ladeluft 870 anzupassen, die mit den Abgasen in der Mischkammer 814 vermischt wird, um ein stöchiometrisches Verhältnis dieser Gase zu erzeugen.Like also in 8th is shown, the catalyst inlet line 830 with the entry of the catalyst 836 connected. The catalyst 836 may include a high throughput catalyst having little or no back pressure on the exhaust manifold 816 emitted exhaust gas exerts. High throughput catalysts can be used in all the embodiments set forth. An oxygen sensor 832 may assist the formation of gas mixtures with a stoichiometric ratio such that the catalyst operates stoichiometrically. The oxygen sensor 832 detects the oxygen content of the gas mixture 872 , An oxygen sensor signal 838 that from the oxygen sensor 832 is issued to the control unit 850 transmitted. The control unit 850 calculates the exact amount of oxygen needed to be in the gas mixture 872 to produce a stoichiometric ratio to reach a stoichiometric point. The control unit 850 generates a controller signal 844 to the mixing valve to control the mixing valve 842 to the amount of charge air 870 adapt to the exhaust gases in the mixing chamber 814 is mixed to produce a stoichiometric ratio of these gases.

Im Katalysator können dann die in obigen Gleichungen 1-3 angegebenen chemischen Reaktionen ablaufen. Da die Luft/Brennstoffmischung im Katalysator 836 in einem stöchiometrischen Verhältnis bereitgestellt wird, werden daher das Kohlenmonoxid und die Kohlenwasserstoffe im Katalysator 836 oxidiert, wobei NOx-Gase ebenfalls reduziert werden. Zusätzlich kann das Datensignal 880 dem Steuergerät 850 Daten des Fahrzeugcomputers liefern. Der Fahrzeugcomputer steuert das Luft/Brennstoffverhältnis des Gemischs, das in den Brennraum des Motors eintritt. Wird dem Motor eine Luft/Brennstoffmischung in einem nicht stöchiometrischen Verhältnis zugeführt, ist dem Fahrzeugcomputer dieses Verhältnis von Luft und Brennstoff bekannt. Das Datensignal 880 umfasst Daten des Luft/Brennstoffverhältnisses, die sich auf das Luft/Brennstoffverhältnis beziehen. Das Steuergerät 850 kann den Steuerungsprozess zum Öffnen oder Schließen des Mischventils 842 mittels des Steuergerätsignals 844 an das Mischventil in Erwartung einer Änderung des Luft/Brennstoffverhältnisses der vom Abgaskrümmer emittierten Abgase beginnen. Wird zum Beispiel die Drosselklappe des Fahrzeugs geöffnet, erzeugt der Fahrzeugcomputer ein Steuersignal, das das Luft/Brennstoffverhältnis steuert, um die Drosselklappe zu steuern. Das Steuersignal wird ebenfalls als Datensignal 880 dem Steuergerät 850 übermittelt. Das Steuergerät 850 berechnet das neue Luft/Brennstoffverhältnis und erzeugt ein Steuergerätsignal 844 an das Mischventil 844, das Mischventil 842 um ein vorbestimmtes Maß zu öffnen, um der Katalysatoreintrittsleitung 830 mehr Ladeluft 870 zuzuführen, um den Sauerstoffgehalt des Gasgemischs 872 zu erhöhen. Der Sauerstoffsensor 832 erzeugt ein Sauerstoffsensorsignal 838, das dem Steuergerät 850 übermittelt wird, um zu prüfen, ob der Sauerstoffanteil des Gasgemischs 872 am Eintritt des Katalysators 836 korrekt ist. Das Steuergerät 850 kann in Reaktion auf das Datensignal 880 fortfahren, das Mischventil 842 bei sich ändernden Luft/Brennstoffverhältnissen anzupassen. Der Zeitraum zwischen der Öffnung der Drosselklappe, die zu einem fetten Brennstoffmischung führt, und dem Vorliegen des fetten Brennstoffmischverhältnisses in dem vom Abgaskrümmer 816 emittierten Abgas ist bekannt oder kann vom Steuergerät 850 berechnet werden. Das Steuergerät 850 berechnet des Weiteren den Zeitraum zwischen der Öffnung des Mischventils 842 und der Einleitung von Ladeluft in die Katalysatoreintrittsleitung 830 bei einem gegebenen Druck der Ladeluft 870, wodurch der Zeitpunkt der Öffnung des Mischventils 842 so festgelegt werden kann, dass der zusätzliche Sauerstoff aus der Ladeluft die Katalysatoreintrittsleitung 830 ungefähr zum gleichen Zeitpunkt wie das fette, vom Abgaskrümmer 816 emittierte Brennstoffgemisch erreicht. Auf diese Weise kann im Katalysator 836 kontinuierlich ein stöchiometrisches Verhältnis bereitgestellt werden, wodurch der Katalysator 836 stöchiometrisch arbeiten und gemäß den Gleichungen 1-3 Schadstoffe wesentlich reduzieren kann. Der Katalysator 836 ist wie weiter unten beschrieben auch in der Lage, nicht stöchiometrisch zu arbeiten.In the catalyst, the chemical reactions given in Equations 1-3 above can then proceed. Since the air / fuel mixture in the catalyst 836 is provided in a stoichiometric ratio, therefore, the carbon monoxide and the hydrocarbons in the catalyst 836 oxidized, whereby NOx gases are also reduced. In addition, the data signal 880 the control unit 850 Provide data of the vehicle computer. The vehicle computer controls the air / fuel ratio of the mixture entering the combustion chamber of the engine. When the engine is supplied with an air / fuel mixture in a non-stoichiometric ratio, the vehicle computer is aware of this ratio of air and fuel. The data signal 880 includes air / fuel ratio data related to the air / fuel ratio. The control unit 850 may be the control process for opening or closing the mixing valve 842 by means of the controller signal 844 to the mixing valve in anticipation of a change in the air / fuel ratio of the exhaust gases emitted from the exhaust manifold begin. For example, when the throttle of the vehicle is opened, the vehicle computer generates a control signal that controls the air / fuel ratio to control the throttle. The control signal is also used as a data signal 880 the control unit 850 transmitted. The control unit 850 calculates the new air / fuel ratio and generates a controller signal 844 to the mixing valve 844 , the mixing valve 842 to open a predetermined amount to the catalyst inlet line 830 more charge air 870 to supply the oxygen content of the gas mixture 872 to increase. The oxygen sensor 832 generates an oxygen sensor signal 838 that the control unit 850 is transmitted to check whether the oxygen content of the gas mixture 872 at the entrance of the catalyst 836 correct is. The control unit 850 can in response to the data signal 880 continue, the mixing valve 842 to adapt to changing air / fuel ratios. The period between the opening of the throttle valve, which leads to a rich fuel mixture, and the presence of the rich fuel mixing ratio in the exhaust manifold 816 emitted exhaust gas is known or can from the control unit 850 be calculated. The control unit 850 further calculates the period between the opening of the mixing valve 842 and the introduction of charge air into the catalyst inlet line 830 at a given pressure of the charge air 870 , whereby the timing of the opening of the mixing valve 842 can be set so that the additional oxygen from the charge air, the catalyst inlet line 830 at about the same time as the fat, from the exhaust manifold 816 emitted fuel mixture reached. In this way, in the catalyst 836 be provided continuously a stoichiometric ratio, whereby the catalyst 836 Working stoichiometrically and according to equations 1-3 can significantly reduce pollutants. The catalyst 836 is also able, as described below, to not work stoichiometrically.

Wie ebenfalls in 8 gezeigt, erfasst der Temperaturfühler 834 die Temperatur des umgewandelten Gasgemischs 874, das aus dem Katalysator 836 austritt. Das umgewandelte Gasgemisch 874 strömt in die Katalysatoraustrittsleitung 840 und wird in die Turbine 804 geleitet, um die Turbine 804 anzutreiben. Das umgewandelte Gasgemisch 874 entweicht über den Abgasauslass 810. Das Steuergerät 850 empfängt das Sauerstoffsensorsignal 838, das die Sauerstoffmenge des dem Katalysator zugeführten Gasgemischs 872 angibt, und das Temperatursignal für das Gasgemisch 846, das die Temperatur des umgewandelten, aus dem Katalysator 836 ausströmenden Gasgemischs 874 angibt. In Reaktion auf das Motordrehzahlsignal 852 und das Motorlastsignal 854, wie auch auf das Sauerstoffsensorsignal 838 und das Temperatursignal 846 für das Gasgemisch erzeugt das Steuergerät 850 zur Steuerung des Betriebs des Mischventils 842 ein Steuergerätsignal 844 an das Mischventil. Beispielsweise kann die Ladeluft 870, die von der Verbindungsleitung 860 durch das Mischventil 842 strömt, zur Abkühlung des in den Katalysator 836 eintretenden Gasgemischs 872 verwendet werden, und ebenso zusätzlichen Sauerstoff für die Oxidation einer fetten Brennstoffmischung bereitstellen, ohne dabei ein stöchiometrisches Verhältnis herzustellen. Der Sauerstoffsensor 832 kann zum Beispiel dem Steuergerät 850 anzeigen, dass zusätzlicher Sauerstoff benötigt wird, um eine fette Brennstoffmischung zu oxidieren, um den Katalysator 836 auf ein stöchiometrisches Betriebsniveau zu bringen. Der Temperaturfühler 834 kann daraufhin anzeigen, dass zusätzliche Ladeluft benötigt wird, um die vom Katalysator 836 emittierten Gase abzukühlen, damit an der Turbine 804 keine Schäden entstehen. Das Steuergerät 850 kann das Mischventil 842 so steuern, dass sichergestellt wird, dass Eintrittsluft in ausreichendem Maß an der Katalysatoreintrittsleitung 830 bereitgestellt wird, so dass der Katalysator 836 beim Vorliegen einer fetten Brennstoffmischung stöchiometrisch arbeiten kann, und im Bedarfsfall weiteres Gas zur Kühlung bereitstellen, damit die Temperatur des umgewandelten Gasgemischs 874 eine Temperatur nicht übersteigt, die zu Schäden an der Turbine 804 führt. In diesem Fall würde die zusätzliche Ladeluft 870 dazu führen, dass im Gasgemisch 872 kein stöchiometrisches Verhältnis vorliegt, die umgewandelten Abgase können jedoch abgekühlt werden, um Schäden an der Turbine 804 zu vermeiden.Like also in 8th shown, the temperature sensor detects 834 the temperature of the converted gas mixture 874 that's from the catalyst 836 exit. The converted gas mixture 874 flows into the catalyst outlet line 840 and gets into the turbine 804 passed to the turbine 804 drive. The converted gas mixture 874 escapes through the exhaust outlet 810 , The control unit 850 receives the oxygen sensor signal 838 that is the amount of oxygen of the catalyst supplied gas mixture 872 indicates, and the temperature signal for the gas mixture 846 that converted the temperature of the catalyst 836 outgoing gas mixture 874 indicates. In response to the engine speed signal 852 and the engine load signal 854 as well as the oxygen sensor signal 838 and the temperature signal 846 for the gas mixture generates the control unit 850 for controlling the operation of the mixing valve 842 a controller signal 844 to the mixing valve. For example, the charge air 870 coming from the connecting line 860 through the mixing valve 842 flows, to cool the in the catalyst 836 entering gas mixture 872 and also provide additional oxygen for the oxidation of a rich fuel mixture without establishing a stoichiometric ratio. The oxygen sensor 832 can, for example, the controller 850 indicate that additional oxygen is needed to oxidize a rich fuel mixture to the catalyst 836 to a stoichiometric operating level. The temperature sensor 834 may indicate that additional charge air is needed to remove the catalyst 836 to cool emitted gases, thus at the turbine 804 no damage occurs. The control unit 850 can the mixing valve 842 so control that it is ensured that inlet air sufficiently on the catalyst inlet line 830 is provided so that the catalyst 836 in the presence of a rich fuel mixture can operate stoichiometrically, and if necessary provide additional gas for cooling, so that the temperature of the converted gas mixture 874 does not exceed a temperature leading to damage to the turbine 804 leads. In this case, the additional charge air would 870 cause in the gas mixture 872 There is no stoichiometric ratio, however, the converted exhaust gases can be cooled to damage the turbine 804 to avoid.

9 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems mit Fremdzündung 900. Das Antriebssystem umfasst einen Antriebsmotor 902, eine Turbine 904, einen Verdichter 906 und ein Getriebe 908. Das Getriebe 908 überträgt Energie zwischen der Turbinen/Verdichter-Welle (nicht dargestellt) und dem stufenlos regelbaren Getriebe 924. Des Weiteren wird Energie vom stufenlos regelbaren Getriebe 924 auf die Welle 926, den Antriebsriemen 928, die Antriebsscheibe 930 und die Kurbelwelle 974 übertragen. Das CVT-Steuersignal 952 steuert das stufenlos regelbare Getriebe 924 in Bezug auf das Einkuppeln der Rotationsenergie des Getriebes 908 auf die Kurbelwelle 974 bei der korrekten Drehzahl. Alternativ kann das stufenlos regelbare Getriebe 924, wie weiter oben dargelegt, mit einem elektrischen Motorgenerator verbunden werden. Des Weiteren kann Energie statt an eine Kurbelwelle 974 an einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs, wie ein Fahrzeuggetriebe, übertragen werden. 9 is a schematic representation of another embodiment of a highly efficient super-turbocharged propulsion system with spark ignition 900 , The drive system includes a drive motor 902 , a turbine 904 , a compressor 906 and a gearbox 908 , The gear 908 transfers energy between the turbine / compressor shaft (not shown) and the continuously variable transmission 924 , Furthermore, energy from the infinitely variable transmission 924 on the wave 926 , the drive belt 928 , the drive pulley 930 and the crankshaft 974 transfer. The CVT control signal 952 controls the continuously variable transmission 924 in terms of engaging the rotational energy of the transmission 908 on the crankshaft 974 at the correct speed. Alternatively, the continuously variable transmission 924 as discussed above, be connected to an electric motor generator. Furthermore, energy can take place on a crankshaft 974 be transmitted to a drive train of a vehicle, such as a vehicle transmission.

Wie ebenfalls in 9 gezeigt, verdichtet der Verdichter 906 die Luft aus einem Lufteintritt 910, wobei Ladeluft 996 in die Verbindungsleitung 964 eingespeist wird. Der Druckgeber 966 erzeugt ein Eintrittsdrucksignal 954 für die Ladeluft, das dem Steuergerät 956 übermittelt wird. Die Verbindungsleitung 964 führt die Ladeluft 996 in den Ladeluftkühler 970, der die Ladeluft 996 abkühlt. Die gekühlte Ladeluft 992 wird daraufhin in die Ladeluftleitung 968 geführt, die wiederum mit dem Einlasskrümmer (nicht dargestellt) des Antriebsmotors 902 verbunden ist. Die gekühlte Ladeluft 992 am Austritt des Ladeluftkühlers 970 wird des Weiteren in die Ladeluftkühlerleitung 934 eingespeist. Das Steuergerät 956 erzeugt ein Signal 950 für das Ladeluftkühlerventil, das an das Ladeluftkühlerventil 962 übermittelt wird, um die Funktion des Ladeluftkühlerventils 962 zu steuern. Ist das Ladeluftkühlerventil 962 geöffnet, wird gekühlte Ladeluft 992 über die Ladeluftkühlerleitung 934 in die Mischkammer 916 geleitet. Durch die Bohrungen 914 kann die gekühlte Ladeluft 992 in die Katalysatoraustrittsleitung 922 einströmen, um das vom Katalysator 944 umgewandelte Gasgemisch 990 abzukühlen. Der Temperaturfühler 932 erfasst die Temperatur des gekühlten Gasgemischs 994 und erzeugt ein Temperatursignal 948 für die Gasmischung, das an das Steuergerät 956 übermittelt wird. Ist die vom Temperatursignal 948 für die Gasmischung angegebene Temperatur des gekühlten Gasgemischs 994, das in die Turbine 904 einströmt, zu hoch, wird das Ladeluftkühlerventil 962 vom Signal 950 für das Ladeluftkühlerventil so angesteuert, dass es sich etwas mehr öffnet, um das gekühlte Gasgemisch 994, das in die Turbine 904 einströmt, noch weiter abzukühlen.Like also in 9 shown, the compressor compacts 906 the air from an air intake 910 , where charge air 996 in the connection line 964 is fed. The pressure transducer 966 generates an entrance pressure signal 954 for the charge air, the control unit 956 is transmitted. The connection line 964 leads the charge air 996 in the intercooler 970 that's the charge air 996 cools. The cooled charge air 992 is then in the charge air line 968 guided, in turn, with the intake manifold (not shown) of the drive motor 902 connected is. The cooled charge air 992 at the outlet of the intercooler 970 is further in the charge air cooler line 934 fed. The control unit 956 generates a signal 950 for the intercooler valve connected to the intercooler valve 962 is transmitted to the function of the intercooler valve 962 to control. Is the intercooler valve 962 opened, is cooled charge air 992 over the intercooler line 934 into the mixing chamber 916 directed. Through the holes 914 can the cooled charge air 992 in the catalyst outlet line 922 flow in to the catalyst 944 converted gas mixture 990 cool. The temperature sensor 932 detects the temperature of the cooled gas mixture 994 and generates a temperature signal 948 for the gas mixture attached to the control unit 956 is transmitted. Is that from the temperature signal 948 for the gas mixture indicated temperature of the cooled gas mixture 994 that in the turbine 904 flows in, too high, the intercooler valve 962 from the signal 950 for the intercooler valve so controlled that it opens a little more to the cooled gas mixture 994 that in the turbine 904 flows in, to cool even further.

Wie außerdem in 9 dargestellt, reagiert das Mischventil 972 in Reaktion auf das Mischventilsignal 946 so, dass Ladeluft 996 in die Mischleitung 920 geleitet wird. Die Mischleitung 920 ist mit der Mischkammer 978 verbunden, um die Ladeluft 986 aus der Mischleitung 920 in die Katalysatoreintrittsleitung 940 zu leiten. Die Ladeluft 986 in der Mischleitung 920 besteht normalerweise aus Ladeluft, die Sauerstoff enthält. Da durch die Ladeluftkühlerleitung 936 über die Mischkammer 916 Kühlluft in die umgewandelten, vom Katalysator 944 emittierten Abgase geleitet wird, muss die Ladeluft 986, die in die Katalysatoreintrittsleitung 940 eingespeist wird, weder Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid oxidieren noch Kühlgase bereitstellen, um das Gasgemisch 988 zu kühlen. Anders gesagt, die Abkühlung des umgewandelten Gasgemischs 990 kann allein durch die gekühlte Ladeluft 992 erreicht werden. Auf diese Weise kann die durch die Mischleitung 920 bereitgestellte Ladeluft 986 einzig zum Zweck der Erzeugung eines stöchiometrischen Verhältnisses der Gase in der Katalysatoreintrittsleitung 940 verwendet werden. In ähnlicher Weise wie weiter oben in Bezug auf 8 dargelegt, wird das Datensignal 982 des Fahrzeugcomputers, das die Luft/Brennstoffmischung angibt, die in den Brennraum des Antriebmotors 902 eingeleitet wird, vom Steuergerät 956 erhalten. Das Datensignal 982 wird vom Steuergerät 956 verwendet, um mittels des Mischventilsignals 946 die Öffnung des Mischventils 972 zu steuern. Durch das Mischventilsignal 946 wird das Mischventil 972 geöffnet, damit eine ausreichende Menge an Ladeluft 996 in die Mischleitung 920 einströmen kann, die über die Mischkammer 978 und die Bohrungen 980 in die Katalysatoreintrittsleitung 940 eingebracht wird, um in der für 8 dargelegten Weise bei den Gasen, die in den Katalysator 944 geleitet werden, ein stöchiometrisches Verhältnis zu erzeugen. Der Sauerstoffsensor 942 bestimmt den Sauerstoffanteil des Gasgemischs 988 und erzeugt ein Sauerstoffsensorsignal 976, das an das Steuergerät 956 übermittelt wird, um festzustellen, ob im Gasgemisch 988 der gewünschte Sauerstoffanteil erreicht wurde, um im Gasgemisch 988 ein stöchiometrisches Verhältnis herzustellen. Das Mischventil 972 kann mittels des Mischventilsignals 946 stufenlos geöffnet werden, um im Gasgemisch 988 kontinuierlich ein stöchiometrisches Verhältnis für die verschiedenen Betriebsbedingungen des Fahrzeugs herzustellen.As well as in 9 shown, the mixing valve reacts 972 in response to the mixing valve signal 946 so that charge air 996 into the mixing pipe 920 is directed. The mixed line 920 is with the mixing chamber 978 connected to the charge air 986 from the mixing line 920 in the catalyst inlet line 940 to lead. The charge air 986 in the mixing pipe 920 usually consists of charge air containing oxygen. Because of the charge air cooler line 936 over the mixing chamber 916 Cooling air in the converted, from the catalyst 944 emitted exhaust gases is passed, the charge air must 986 entering the catalyst inlet line 940 neither hydrocarbons nor carbon monoxide oxidize nor provide cooling gases to the gas mixture 988 to cool. In other words, the cooling of the converted gas mixture 990 can only by the cooled charge air 992 be achieved. In this way, the through the mixing line 920 provided charge air 986 solely for the purpose of generating a stoichiometric ratio of the gases in the catalyst inlet conduit 940 be used. In similar to above with respect to 8th set out, the data signal 982 the vehicle computer indicating the air / fuel mixture entering the combustion chamber of the drive motor 902 is initiated by the control unit 956 receive. The data signal 982 is from the controller 956 used to by means of the mixing valve signal 946 the opening of the mixing valve 972 to control. Through the mixing valve signal 946 becomes the mixing valve 972 opened, so that a sufficient amount of charge air 996 into the mixing pipe 920 can flow through the mixing chamber 978 and the holes 980 in the catalyst inlet line 940 is introduced to in the for 8th stated way with the gases that are in the catalyst 944 to generate a stoichiometric ratio. The oxygen sensor 942 determines the oxygen content of the gas mixture 988 and generates an oxygen sensor signal 976 connected to the control unit 956 is transmitted to determine whether in the gas mixture 988 the desired oxygen content was reached in the gas mixture 988 to produce a stoichiometric ratio. The mixing valve 972 can by means of the mixing valve signal 946 be opened continuously to the gas mixture 988 continuously establish a stoichiometric ratio for the various operating conditions of the vehicle.

Alternativ kann das Mischventil 972 in Reaktion auf das Sauerstoffsensorsignal 976 so betätigt werden, dass einfach sichergestellt wird, dass dem Gasgemisch 988 genug Sauerstoff beigemischt wird, damit die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid oxidiert werden, ohne dass im dem Katalysator 944 zugeführten Gasgemisch 988 ein stöchiometrisches Verhältnis erzeugt wird. In diesem Fall werden die Gleichungen 2 und 3 gegenüber der Gleichung 1 bevorzugt. Im Katalysator 944 erfolgt daher keine Reduzierung von NOx-Gasen. Beispielsweise kann der Sauerstoffsensor 942 ein Sauerstoffsensorsignal 976 erzeugen, das an das Steuergerät 956 übermittelt wird und den Sauerstoffanteil im Gasgemisch 988, das dem Katalysator 944 zugeführt wird, angibt. In Reaktion auf das Sauerstoffsensorsignal 976 erzeugt das Steuergerät 956 ein Mischventilsignal 946, mit dem der Sauerstoffanteil im Gasgemisch 988, das dem Katalysator 944 zugeführt wird, gesteuert wird. Auf diese Weise kann zur Sicherstellung einer vollständigen Oxidierung des Kohlenmonoxids und der Kohlenwasserstoffe zusätzlicher Sauerstoff beigefügt werden, ohne dass die Reduktion der NOx-Gase berücksichtigt wird. Die umgewandelten Gase am Austritt des Katalysators 944 werden dann zur Katalysatoraustrittsleitung 922 weitergeführt, wo diese Gase mit gekühlter Ladeluft 996 aus der Ladeluftkühlerleitung 934 gemischt werden. Das gekühlte Gasgemisch 994 wird zum Eintritt der Turbine 904 geführt, die von dem gekühlten Gasgemisch 994 angetrieben wird, und die das Abgas über den Abgasauslass 912 entlässt.Alternatively, the mixing valve 972 in response to the oxygen sensor signal 976 be operated so that it is simply ensured that the gas mixture 988 enough oxygen is added so that the hydrocarbons and the carbon monoxide are oxidized without being in the catalyst 944 supplied gas mixture 988 a stoichiometric ratio is generated. In this case, equations 2 and 3 are preferred over equation 1. In the catalyst 944 Therefore, there is no reduction of NOx gases. For example, the oxygen sensor 942 an oxygen sensor signal 976 generate that to the controller 956 is transmitted and the oxygen content in the gas mixture 988 that the catalyst 944 is supplied indicates. In response to the oxygen sensor signal 976 generates the control unit 956 a mixing valve signal 946 , with which the oxygen content in the gas mixture 988 that the catalyst 944 is supplied, is controlled. In this way, to ensure complete oxidation of the carbon monoxide and the hydrocarbons, additional oxygen can be added without taking into account the reduction of NOx gases. The converted gases at the outlet of the catalyst 944 then become the catalyst outlet line 922 continued, where these gases with cooled charge air 996 from the intercooler line 934 be mixed. The cooled gas mixture 994 becomes the entrance of the turbine 904 led by the cooled gas mixture 994 is driven, and the exhaust gas through the exhaust outlet 912 dismisses.

Wie in 9 des Weiteren gezeigt, wird das Eintrittsdrucksignal 954 für die Ladeluft an das Steuergerät 956 übermittelt. Das Steuergerät 956 ermittelt anhand des Eintrittsdrucksignals 954 für die Ladeluft, wie auch anhand des Motordrehzahlsignals 958 und des Motorlastsignals 960, ob die Bedingungen für das mögliche Auftreten von Pumpen entstehen können. Ist dies der Fall, kann entweder das Mischventil 972 oder das Ladeluftkühlerventil 962 geöffnet werden, um Pumpbedingungen zu vermeiden. Es ist möglicherweise vorzuziehen, das Ladeluftkühlerventil 962 zu öffnen, wodurch den umgewandelten Abgasen, die aus dem Katalysator 944 austreten, nur zusätzliches Kühlgas zugeführt wird, statt das Mischventil 972 zu öffnen, da ein Öffnen des Mischventils 972 dazu führen könnte, dass die Gase in der Katalysatoreintrittsleitung 940 nicht in einem stöchiometrischen Verhältnis vorliegen.As in 9 further shown, the entrance pressure signal 954 for the charge air to the control unit 956 transmitted. The control unit 956 determined on the basis of the inlet pressure signal 954 for the charge air, as well as on the basis of the engine speed signal 958 and the engine load signal 960 whether the conditions for the possible occurrence of pumps can arise. If this is the case, either the mixing valve 972 or the intercooler valve 962 be opened to avoid pumping conditions. It may be preferable to have the intercooler valve 962 open, reducing the converted exhaust gases from the catalyst 944 exit, only additional cooling gas is supplied, instead of the mixing valve 972 open as an opening of the mixing valve 972 could cause the gases in the catalyst inlet line 940 not in a stoichiometric ratio.

10 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems mit Fremdzündung 1000. Der Antriebsmotor 1002 ist mit einem Super-Turbolader versehen, der eine Turbine 1004 und einen Verdichter 1006 umfasst. Der Verdichter 1006 verdichtet Luft aus dem Lufteintritt 1010 und erzeugt Ladeluft, die in die Verbindungsleitung 1066 eingespeist wird. Der Druckgeber 1068 ist in der Ladeluftleitung 1066 angeordnet, um den Druck der Ladeluft 1026 zu erfassen und ein Eintrittsdrucksignal 1056 für die Ladeluft zu liefern, das an das Steuergerät 1058 übermittelt wird. Das Steuergerät 1058 zieht das Eintrittsdrucksignal 1056 für die Ladeluft, wie auch das Motordrehzahlsignal 1060 und das Motorlastsignal 1062, heran, um zu ermitteln, ob die Bedingungen für das mögliche Auftreten von Pumpen entstehen können. Ist das der Fall, kann in Reaktion auf das Mischventilsteuersignal 1048 bzw. das Steuersignal 1052 für das Ladeluftkühlerventil das Mischventil 1074 bzw. das Ladeluftkühlerventil 1064 geöffnet werden. 10 is another embodiment of a high efficiency spark-ignition super-turbocharged propulsion system 1000 , The drive motor 1002 is equipped with a super turbocharger, which is a turbine 1004 and a compressor 1006 includes. The compressor 1006 compresses air from the air inlet 1010 and generates charge air in the connection line 1066 is fed. The pressure transducer 1068 is in the charge air line 1066 arranged to the pressure of the charge air 1026 to capture and an entrance pressure signal 1056 for the charge air to be delivered to the control unit 1058 is transmitted. The control unit 1058 pulls the entrance pressure signal 1056 for the charge air, as well as the engine speed signal 1060 and the engine load signal 1062 , to determine if the conditions for the possible occurrence of pumps can arise. If that is the case, in response to the mixing valve control signal 1048 or the control signal 1052 for the intercooler valve, the mixing valve 1074 or the intercooler valve 1064 be opened.

10 ähnelt 9 in der Hinsicht, dass gekühlte Ladeluft 1008 über das Ladeluftkühlerventil 1064 in die Mischkammer 1016 geleitet werden und durch die Bohrungen 1014 strömen kann, um das umgewandelte Gasgemisch 1018 in der Katalysatoraustrittsleitung 1020 abzukühlen, um das gekühlte Gasgemisch 1040 herzustellen, mit dem die Turbine 1004 angetrieben wird. Diese Kühlung erfolgt jedoch hauptsächlich durch die Ladeluft 1026 in der Ladeluftleitung 1022. Der Temperaturfühler 1076 erzeugt ein Temperatursignal 1050 für das Gasgemisch, das die Temperatur des umgewandelten Gasgemischs 1018 stromab der Mischkammer 1016 angibt. Beginnt sich die Temperatur des umgewandelten Gasgemischs 1018 am Eintritt der Turbine 1004 einer Maximaltemperatur von z. B. 950° C anzunähern, wird das Mischventil 1074 in Reaktion auf das Mischventilsteuersignal 1048 geöffnet, das vom Steuergerät 1058 erzeugt wird. Wird das Mischventil 1074 vollständig geöffnet und steigt die Temperatur des umgewandelten Gasgemischs 1018 am Eintritt der Turbine 1004 weiter an, kann das Ladeluftkühlerventil 1064 in Reaktion auf das Steuersignal 1052 für das Ladeluftkühlerventil, das vom Steuergerät 1058 erzeugt wird, geöffnet werden. In diesem Fall kann das Mischventil 1074 geschlossen oder teilweise geschlossen sein, so dass eventuell die gekühlte Ladeluft 1008 vom Ladeluftkühler 1072, die sich in der Ladeluftkühlerleitung 1030 befindet, für die ausreichende Kühlung des umgewandelten Gasgemischs 1018 benötigt wird. Da die gekühlte Ladeluft 1008 kälter ist als die Ladeluft 1026, ist die gekühlte Ladeluft 1008 möglicherweise in der Lage, das umgewandelte Gasgemisch 1018 ausreichend abzukühlen, oder es ist möglicherweise eine Kombination aus gekühlter Ladeluft 1008 und Ladeluft 1026 erforderlich, um das umgewandelte Gasgemisch 1018 ausreichend abzukühlen. Stellt das Steuergerät 1058 fest, dass das Temperatursignal 1050 für das Gasgemisch weiterhin ansteigt, obwohl gekühlte Ladeluft 1008 und Ladeluft 1026 in das umgewandelte Gasgemisch 1018 eingeleitet werden, kann das Steuergerät 1058 ein CVT-Steuersignal 1054 erzeugen, so dass der Verdichter 1006 mit höherer Drehzahl arbeitet, um mehr Ladeluft 1026 und gekühlte Ladeluft 1008 zu erzeugen. Der Druckgeber 1068 erzeugt diesbezüglich ein Eintrittsdrucksignal 1056 für die Ladeluft, das den Druck in der Verbindungsleitung 1066 angibt, um nochmalig zu ermitteln, ob sich eine ausreichende Menge Ladeluft in der Verbindungsleitung 1066 befindet. Der Druckgeber 1068, wie auch die Druckgeber der anderen Ausführungsformen, bewirkt auch, wie weiter oben detaillierter dargelegt, dass das Steuergerät, wie z. B. das Steuergerät 1058, das Eintreten von Pumpbedingen vermeidet. 10 similar 9 in the sense that cooled charge air 1008 via the intercooler valve 1064 into the mixing chamber 1016 be guided and through the holes 1014 can flow to the converted gas mixture 1018 in the catalyst outlet line 1020 to cool, the cooled gas mixture 1040 to manufacture, with which the turbine 1004 is driven. However, this cooling is mainly due to the charge air 1026 in the charge air line 1022 , The temperature sensor 1076 generates a temperature signal 1050 for the gas mixture, which is the temperature of the converted gas mixture 1018 downstream of the mixing chamber 1016 indicates. The temperature of the converted gas mixture begins 1018 at the entrance of the turbine 1004 a maximum temperature of z. B. 950 ° C, the mixing valve 1074 in response to the mixing valve control signal 1048 opened by the control unit 1058 is produced. Will that be mixing valve 1074 fully opened and increases the temperature of the converted gas mixture 1018 at the entrance of the turbine 1004 continue, the charge air cooler valve 1064 in response to the control signal 1052 for the intercooler valve, that of the control unit 1058 is generated, to be opened. In this case, the mixing valve 1074 closed or partially closed, so that possibly the cooled charge air 1008 from the intercooler 1072 that are in the charge air cooler line 1030 is located, for the sufficient cooling of the converted gas mixture 1018 is needed. Because the cooled charge air 1008 colder than the charge air 1026 , is the cooled charge air 1008 possibly capable of converting the converted gas mixture 1018 Cool enough, or it may be a combination of cooled charge air 1008 and charge air 1026 required to the converted gas mixture 1018 to cool sufficiently. Represents the controller 1058 notice that the temperature signal 1050 for the gas mixture continues to rise, although cooled charge air 1008 and charge air 1026 into the converted gas mixture 1018 can be initiated, the control unit 1058 a CVT control signal 1054 generate so that the compressor 1006 working at higher speed to get more charge air 1026 and cooled charge air 1008 to create. The pressure transducer 1068 generates in this regard an entrance pressure signal 1056 for the charge air, which is the pressure in the connecting line 1066 indicating to re-determine whether there is a sufficient amount of charge air in the connecting line 1066 located. The pressure transducer 1068 , as well as the pressure transducer of the other embodiments, also causes, as explained in more detail above, that the control device, such as. B. the controller 1058 , avoids the occurrence of pumping conditions.

In der in 10 gezeigten Ausführungsform wird dem Eintritt des Katalysators 1044 keine Ladeluft, wie z. B. die Ladeluft 1026, zugeführt. Der Antriebsmotor 1002 kann daher entweder mit einem stöchiometrischen Luft/Brennstoffverhältnis oder einem nicht stöchiometrischen Luft/Brennstoffverhältnis arbeiten. Der Katalysator 1044 kann daher mit Abgasen arbeiten, die in einem stöchiometrischen Verhältnis oder in einem nicht stöchiometrischen Verhältnis vorliegen. In beiden Fällen wird der Katalysator 1044 versuchen, die Reaktionen der Gleichungen 1-3 zur Reduzierung der Schadstoffe im Abgasauslass 1012 abzuwickeln.In the in 10 embodiment shown is the entry of the catalyst 1044 no charge air, such. B. the charge air 1026 , fed. The drive motor 1002 can therefore operate with either a stoichiometric air / fuel ratio or a non-stoichiometric air / fuel ratio. The catalyst 1044 can therefore operate with exhaust gases which are in a stoichiometric ratio or in a non-stoichiometric ratio. In both cases, the catalyst becomes 1044 try the reactions of Equations 1-3 to reduce pollutants in the exhaust outlet 1012 handle.

11 ist eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems mit Fremdzündung 1100. Das super-turbogeladene Antriebssystem 1100 umfasst einen Antriebsmotor 1102 mit einem Super-Turbolader, der eine Turbine 1104 und einen Verdichter 1106 umfasst. Das regelbare Getriebe 1132 ist mit einem Verdichter 1130 verbunden, der ein Eintrittsgas aus dem Kühlgaseintritt 1128 verdichtet. Das Eintrittsgas besteht normalerweise aus Luft, kann aber, wie weiter oben dargelegt, andere Gase enthalten. Das regelbare Getriebe 1132 arbeitet in Reaktion auf ein Getriebesteuersignal 1152, das vom Steuergerät 1158 erzeugt wird. Das regelbare Getriebe 1132 versetzt den Verdichter 1130 in Drehung, um die Menge an Ladeluft 1008 bereitzustellen, die für die Abkühlung des umgewandelten Gasgemischs 1114 und die Oxidierung der Kohlenwasserstoffe im Gasgemisch 1112 gewünscht wird. Ein Mischventil 1074 steuert die Menge an Ladeluft 1108, die der Mischkammer 1118 zugeführt wird. Die Bohrungen 1116 lassen die Ladeluft 1108 in die Katalysatoreintrittsleitung 1140 durch die Bohrungen 1116 einströmen, um das Gasgemisch 1112 herzustellen. Das Gasgemisch 1112 besteht aus Abgasen aus dem Abgaskrümmer 1124 und aus Ladeluft 1108. Die Ladeluft 1108 wird außerdem der Mischkammer 1122 zugeführt. Durch die Bohrungen 1120 strömt die Ladeluft 1108 in die Katalysatoraustrittsleitung 1150 ein und vermischt sich mit dem umgewandelten Gasgemisch 1114. Ein optionales Ventil 1134 kann vorgesehen sein, um die Menge an Ladeluft 1108, die der Mischkammer 1122 in Reaktion auf ein Regelventilsignal 1137 zugeführt wird, zu steuern. 11 is another embodiment of a high efficiency spark-ignition super-turbocharged propulsion system 1100 , The super-turbocharged drive system 1100 includes a drive motor 1102 with a super turbocharger, a turbine 1104 and a compressor 1106 includes. The adjustable transmission 1132 is with a compressor 1130 connected, which enters an inlet gas from the cooling gas 1128 compacted. The inlet gas is usually air, but may contain other gases, as discussed above. The adjustable transmission 1132 operates in response to a transmission control signal 1152 from the control unit 1158 is produced. The adjustable transmission 1132 puts the compressor 1130 in rotation, to the amount of charge air 1008 provide for the cooling of the converted gas mixture 1114 and the oxidation of the hydrocarbons in the gas mixture 1112 it is asked for. A mixing valve 1074 controls the amount of charge air 1108 that of the mixing chamber 1118 is supplied. The holes 1116 let the charge air 1108 in the catalyst inlet line 1140 through the holes 1116 inflow to the gas mixture 1112 manufacture. The gas mixture 1112 consists of exhaust gases from the exhaust manifold 1124 and from charge air 1108 , The charge air 1108 also becomes the mixing chamber 1122 fed. Through the holes 1120 the charge air flows 1108 in the catalyst outlet line 1150 and mixes with the converted gas mixture 1114 , An optional valve 1134 can be provided to the amount of charge air 1108 that of the mixing chamber 1122 in response to a control valve signal 1137 is fed to control.

Gemäß der Ausführungsform in 11 wird die Menge an Ladeluft 1108, die vom Mischventil 1126 zugeführt wird, so gesteuert, dass ein Gasgemisch 1112 mit einem stöchiometrischen Luft/Brennstoffverhältnis entsteht. In Übereinstimmung mit einer alternativen Ausführungsform kann ein Signal 1136 für das Brennstoffverhältnis vom Fahrzeugcomputer an das Steuergerät 1158 übermittelt werden, das das Luft/Brennstoffverhältnis der Mischung angibt, die den Brennräumen des Antriebsmotors 1102 zugeführt wird. Das Signal für das Brennstoffverhältnis 1136 wird vom Steuergerät 1158 empfangen, das den Sauerstoff berechnet, der benötigt wird, damit im Gasgemisch 1112 ein stöchiometrisches Verhältnis vorliegt. Das Steuergerät 1158 erzeugt in Reaktion auf das Signal 1136 für das Brennstoffverhältnis ein Mischventilsignal 1144. Durch das Mischventilsignal 1144 wird das Mischventil 1126 so betätigt, dass die richtige Menge an Ladeluft 1108 in die Katalysatoreintrittsleitung 1140 eingeleitet wird, um ein Gasgemisch 1112 mit einem stöchiometrisches Verhältnis herzustellen. Der Sauerstoffsensor 1142 erfasst den Sauerstoffgehalt und erzeugt ein Sauerstoffsensorsignal 1148, das an das Steuergerät 1158 übermittelt wird, um sicherzustellen, dass die richtige Menge an Sauerstoff in die Katalysatoreintrittsleitung 1140 eingeleitet wurde, um ein stöchiometrisches Luft/Brennstoffverhältnis herzustellen. Der Katalysator 1146 wandelt daraufhin das Gasgemisch 1112 um, um das umgewandelte Gasgemisch 1114 in der Katalysatoraustrittsleitung 1150 zu erzeugen. Die Ladeluft 1108 wird dann der Mischkammer 1122 zugeführt. Die Ladeluft 1108 strömt durch die Bohrungen 1120 und vermischt sich mit dem umgewandelten Gasgemisch 1114, um in Reaktion auf ein vom Steuergerät 1158 erzeugtes Ventilsteuersignal das gekühlte Gasgemisch 1160 herzustellen. Ein optionales Ventil 1134 kann vorgesehen werden, um die Menge an Kühlluft, die in die Mischkammer 1122 eingeleitet wird, zu steuern. Es ist jedoch möglich, dass der Betrieb des regelbaren Getriebes 1132 mittels des Getriebesteuersignals 1152 geeignet erfolgt, um zu steuern, welche Menge an Ladeluft 1108 in die Mischkammer 1122 eingeleitet wird, so dass das Ventil 1134 nicht erforderlich ist. Das Ventil 1134 kann durch das Steuergerät 1158 über ein Ventilsteuersignal (nicht dargestellt) gesteuert werden. Der Temperaturfühler 1168 erfasst die Temperatur des gekühlten Gasgemischs 1160 und erzeugt ein Temperatursignal 1154 für das Gasgemisch. Das Steuergerät 1158 überwacht die Temperatur des gekühlten Gasgemischs 1160 und steuert über ein Getriebesteuersignal 1152 den Betrieb des regelbaren Getriebes 1132, um die Menge an Ladeluft 1108 zu steuern, die in die Katalysatoraustrittsleitung 1150 eingeleitet wird, um sicherzustellen, dass das gekühlte Gasgemisch 1160 eine Temperatur nicht überschreitet, die zu Schäden an der Turbine 1104 führen würde. Alternativ kann das optionale Ventil 1134 auch durch das Steuergerät 1158 gesteuert werden, um die Menge an Ladeluft 1108 zu steuern, die in die Katalysatoraustrittsleitung 1150 eingeleitet wird. Das gekühlte Gasgemisch 1160 wird dann in die Turbine 1104 eingeleitet. Die Turbine 1104 wird vom gekühlten Gasgemisch 1160 angetrieben und treibt selbst wiederum den Verdichter 1106 an.According to the embodiment in FIG 11 is the amount of charge air 1108 coming from the mixing valve 1126 is fed, so controlled that a gas mixture 1112 with a stoichiometric air / fuel ratio arises. In accordance with an alternative embodiment, a signal 1136 for the fuel ratio from the vehicle computer to the controller 1158 be reported, which indicates the air / fuel ratio of the mixture, the combustion chambers of the drive motor 1102 is supplied. The signal for the fuel ratio 1136 is from the controller 1158 which calculates the oxygen needed to be present in the gas mixture 1112 a stoichiometric ratio is present. The control unit 1158 generated in response to the signal 1136 for the fuel ratio, a mixing valve signal 1144 , Through the mixing valve signal 1144 becomes the mixing valve 1126 so pressed that the right amount of charge air 1108 in the catalyst inlet line 1140 is introduced to a gas mixture 1112 to produce with a stoichiometric ratio. The oxygen sensor 1142 detects the oxygen content and generates an oxygen sensor signal 1148 connected to the control unit 1158 is transmitted to ensure that the correct amount of oxygen in the catalyst inlet line 1140 was introduced to produce a stoichiometric air / fuel ratio. The catalyst 1146 then converts the gas mixture 1112 around the converted gas mixture 1114 in the catalyst outlet line 1150 to create. The charge air 1108 then becomes the mixing chamber 1122 fed. The charge air 1108 flows through the holes 1120 and mixes with the converted gas mixture 1114 to respond in response to a by control unit 1158 generated valve control signal the cooled gas mixture 1160 manufacture. An optional valve 1134 can be provided to control the amount of cooling air entering the mixing chamber 1122 is initiated to control. However, it is possible that the operation of the variable transmission 1132 by means of the transmission control signal 1152 suitably takes place to control what amount of charge air 1108 into the mixing chamber 1122 is initiated so that the valve 1134 is not required. The valve 1134 can through the control unit 1158 be controlled via a valve control signal (not shown). The temperature sensor 1168 detects the temperature of the cooled gas mixture 1160 and generates a temperature signal 1154 for the gas mixture. The control unit 1158 monitors the temperature of the cooled gas mixture 1160 and controls via a transmission control signal 1152 the operation of the variable transmission 1132 to the amount of charge air 1108 to control that in the catalyst outlet line 1150 is initiated to ensure that the cooled gas mixture 1160 does not exceed a temperature leading to damage to the turbine 1104 would lead. Alternatively, the optional valve 1134 also by the control unit 1158 be controlled to the amount of charge air 1108 to control that in the catalyst outlet line 1150 is initiated. The cooled gas mixture 1160 then gets into the turbine 1104 initiated. The turbine 1104 is from the cooled gas mixture 1160 driven and drives in turn the compressor 1106 at.

12 zeigt eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems mit Fremdzündung 1200. Das super-turbogeladene Antriebssystem 1200 umfasst einen Antriebsmotor 1202. Der Antriebsmotor 1202 ist mit einem Super-Turbolader gekuppelt, der eine Turbine 1210 und einen Verdichter 1204 umfasst. Der Verdichter 1204 verdichtet durch den Lufteintritt 1208 bereitgestellte Eintrittsluft, um in der Verbindungsleitung 1228 Ladeluft 1248 zu erzeugen. Der Ladeluftkühler 1232 kühlt die Ladeluft 1248 ab und erzeugt in der Ladeluftleitung 1230 gekühlte Ladeluft 1250, die dem Einlasskrümmer des Antriebsmotors 1202 zugeleitet wird. 12 shows another embodiment of a highly efficient super-turbocharged propulsion system with spark ignition 1200 , The super-turbocharged drive system 1200 includes a drive motor 1202 , The drive motor 1202 is coupled with a super turbocharger, which is a turbine 1210 and a compressor 1204 includes. The compressor 1204 compressed by the air inlet 1208 provided inlet air to in the connecting line 1228 charge air 1248 to create. The intercooler 1232 cools the charge air 1248 off and generated in the charge air line 1230 cooled charge air 1250 that is the intake manifold of the drive motor 1202 is forwarded.

Wie ebenfalls in 12 gezeigt, werden die Abgase 1242 aus dem Abgaskrümmer 1234 in die Katalysatoreintrittsleitung 1220 eingeleitet. Der Katalysator 1222 wandelt die Abgase 1242 um, um in der Katalysatoraustrittsleitung 1224 umgewandelte Abgase 1244 zu erzeugen. Das Rückführventil 1226 ist in der Verbindungsleitung 1228 angebracht. Die Verbindungsleitung 1228 ist mit der Katalysatoraustrittsleitung 1224 verbunden. Ist das Rückführventil 1226 in Reaktion auf ein Steuersignal geöffnet, vermischt sich die Kühlluft 1246 aus der Verbindungsleitung 1228 mit den umgewandelten Abgasen 1244. Die Länge der Verbindungsleitung 1240 ist ausreichend, um eine wesentliche Vermischung der umgewandelten Abgase 1244 und der Kühlluft 1246 zu ermöglichen, so dass das gekühlte Gasgemisch 1212 vor dem Eintritt in die Turbine 1210 vermischt und abgekühlt ist. Der Antriebsmotor 1202 kann entweder mit einem stöchiometrischen Luft/Brennstoffverhältnis oder einem nicht stöchiometrischen Luft/Brennstoffverhältnis, wie einem fetten Brennstoffverhältnis, arbeiten. Arbeitet der Antriebsmotor 1202 mit einem stöchiometrischen Luft/Brennstoffverhältnis, wickelt der Katalysator 1222 die chemischen Reaktionen der Gleichungen 1-3 ab, um die Schadstoffe und die umgewandelten Abgase 1244 wesentlich zu reduzieren. Wird ein nicht stöchiometrisches Verhältnis, z. B. ein fettes Brennstoffverhältnis, verwendet, ist der Katalysator 1222 nicht so effektiv, da die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid in den Abgasen vom Katalysator 1222 nicht vollständig oxidiert werden. Die Temperatur der umgewandelten Abgase 1244 wird jedoch vor dem Eintreten in die Turbine 1210 durch die Kühlluft 1246 verringert. Dabei wird in einem Fahrzeug, in dem der Antriebsmotor 1202 eingebaut ist, unter Betriebsbedingungen vollgeöffneter Drosselklappe im Antriebsmotor 1202 eine fette Brennstoffmischung verwendet. Dadurch wird in den Abgasen 1242, die vom Katalysator 1222 umgewandelt werden, der Anteil der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids erhöht. Die Kühlluft 1246 stellt sicher, dass die Temperatur des gekühlten Gasgemischs 1212 eine Temperatur nicht überschreitet, die Schäden an der Turbine 1210 verursachen würde.Like also in 12 shown, the exhaust gases 1242 from the exhaust manifold 1234 in the catalyst inlet line 1220 initiated. The catalyst 1222 converts the exhaust gases 1242 around, in the catalyst outlet line 1224 converted exhaust gases 1244 to create. The return valve 1226 is in the connection line 1228 appropriate. The connection line 1228 is with the catalyst outlet line 1224 connected. Is the return valve 1226 opened in response to a control signal, the cooling air mixes 1246 from the connection line 1228 with the converted exhaust gases 1244 , The length of the connecting line 1240 is sufficient to substantially mix the converted exhaust gases 1244 and the cooling air 1246 to allow the cooled gas mixture 1212 before entering the turbine 1210 mixed and cooled. The drive motor 1202 can operate with either a stoichiometric air / fuel ratio or a non-stoichiometric air / fuel ratio, such as a rich fuel ratio. Works the drive motor 1202 with a stoichiometric air / fuel ratio, the catalyst wraps 1222 the chemical reactions of equations 1-3 to the pollutants and the converted exhaust gases 1244 to reduce substantially. If a non-stoichiometric ratio, z. As a rich fuel ratio used, is the catalyst 1222 not as effective as the hydrocarbons and the carbon monoxide in the exhaust gases from the catalyst 1222 not completely oxidized. The temperature of the converted gases 1244 However, before entering the turbine 1210 through the cooling air 1246 reduced. It is in a vehicle in which the drive motor 1202 is installed, under operating conditions fully open throttle in the drive motor 1202 used a fatty fuel mixture. This will be in the exhaust gases 1242 that from the catalyst 1222 the proportion of hydrocarbons and carbon monoxide increases. The cooling air 1246 Ensures that the temperature of the cooled gas mixture 1212 a temperature does not exceed the damage to the turbine 1210 would cause.

13 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems mit Fremdzündung 1300. Das super-turbogeladene Antriebssystem 1300 umfasst einen Antriebsmotor 1302 mit einem Super-Turbolader, der eine Turbine 1304 und einen Verdichter 1306 umfasst. Der Verdichter 1306 verdichtet Luft aus dem Lufteintritt 1310, um Ladeluft 1320 in der Verbindungsleitung 1350 zu erzeugen. Die Ladeluft 1320 strömt durch den Ladeluftkühler 1352, der die Ladeluft abkühlt und so die gekühlte Ladeluft 1338 in der Ladeluftleitung 1354 erzeugt. Die gekühlte Ladeluft 1338 in der Ladeluftleitung 1354 wird in den Einlasskrümmer (nicht dargestellt) des Antriebsmotors 1302 geleitet. Die Abgase 1316 werden vom Abgaskrümmer 1362 emittiert und strömen durch die Verbindungsleitung 1330. Das Rückführventil 1336 lässt die Ladeluft 1320 in die Mischkammer 1360 strömen. Durch die Bohrungen 1358 kann die Ladeluft 1320 in die Katalysatoraustrittsleitung 1364 einströmen. Der Temperaturfühler 1366 erzeugt ein Temperatursignal 1332 für das Gasgemisch, das an das Steuergerät 1346 übermittelt wird. Das Steuergerät 1346 erzeugt ein Rückführventilsteuersignal 1334, das an das Rückführventil 1336 übermittelt wird, um die vom Temperaturfühler 1366 erfasste Temperatur des gekühlten Gasgemischs 1314 zu steuern. Die Temperatur des gekühlten Gasgemischs 1314 wird unterhalb einer Maximaltemperatur gehalten, die an der Turbine 1304 Schäden verursachen würde. 13 is a schematic representation of another embodiment of a highly efficient super-turbocharged propulsion system with spark ignition 1300 , The super-turbocharged drive system 1300 includes a drive motor 1302 with a super turbocharger, a turbine 1304 and a compressor 1306 includes. The compressor 1306 compresses air from the air inlet 1310 to charge air 1320 in the connection line 1350 to create. The charge air 1320 flows through the intercooler 1352 , which cools the charge air and so the cooled charge air 1338 in the charge air line 1354 generated. The cooled charge air 1338 in the charge air line 1354 is in the intake manifold (not shown) of the drive motor 1302 directed. The exhaust gases 1316 be from the exhaust manifold 1362 emitted and flow through the connecting line 1330 , The return valve 1336 leaves the charge air 1320 into the mixing chamber 1360 stream. Through the holes 1358 can the charge air 1320 in the catalyst outlet line 1364 flow. The temperature sensor 1366 generates a temperature signal 1332 for the gas mixture connected to the control unit 1346 is transmitted. The control unit 1346 generates a return valve control signal 1334 connected to the return valve 1336 is transmitted to the temperature sensor 1366 detected temperature of the cooled gas mixture 1314 to control. The temperature of the cooled gas mixture 1314 is kept below a maximum temperature at the turbine 1304 Would cause damage.

14 ist eine schematische Darstellung eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems mit Fremdzündung 1400. Das super-turbogeladene Antriebssystem 1400 umfasst einen Antriebsmotor 1402, der mit einem Super-Turbolader ausgestattet ist. Der Super-Turbolader umfasst eine Turbine 1404 und einen Verdichter 1406. Der Verdichter 1406 verdichtet durch den Lufteintritt 1410 bereitgestellte Eintrittsluft, um in der Verbindungsleitung 1462 Ladeluft 1484 bereitzustellen. Der Ladeluftkühler 1466 kühlt die Ladeluft 1484 ab, um gekühlte Ladeluft 1486 in der Ladeluftleitung 1464 zu erzeugen. Die gekühlte Ladeluft 1486 wird in den Einlasskrümmer (nicht dargestellt) des Antriebsmotors 1402 geleitet. 14 is a schematic representation of a highly efficient super-turbocharged propulsion system with spark ignition 1400 , The super-turbocharged drive system 1400 includes a drive motor 1402 which is equipped with a super turbocharger. The super turbocharger includes a turbine 1404 and a compressor 1406 , The compressor 1406 compressed by the air inlet 1410 provided inlet air to in the connecting line 1462 charge air 1484 provide. The intercooler 1466 cools the charge air 1484 off to cooled charge air 1486 in the charge air line 1464 to create. The cooled charge air 1486 is in the intake manifold (not shown) of the drive motor 1402 directed.

Wie ebenfalls in 14 dargestellt, wird der Betrieb eines regelbaren Getriebes oder elektrischen Motors 1426 durch ein vom Steuergerät 1456 erzeugtes Steuersignal 1450 für die Verdichterleistung gesteuert. Der Betrieb des regelbaren Getriebes oder elektrischen Motors 1426 erfolgt über die Energiequelle 1424. Die Energiequelle 1424 kann eine elektrische Energiequelle sein, durch die der Betrieb des elektrischen Motors 1426 erfolgt, oder eine mechanische Energiequelle, durch die der Betrieb eines regelbaren Getriebes 1426 erfolgt. Der Verdichter 1428 ist mit dem regelbaren Getriebe oder elektrischen Motor 1426 gekuppelt und erzeugt verdichtetes Kühlgas 1432. Der Verdichter 1428 erzeugt das verdichtete Kühlgas 1432 aus dem am Kühlgaseintritt 1430 bereitgestellten Gas. Im Allgemeinen besteht das Kühlgas aus Außenluft, kann aber auch andere der weiter oben beschriebenen Gase enthalten. Das verdichtete Kühlgas wird zur Mischkammer 1416 geleitet. Die Mischkammer 1416 weist Bohrungen 1414 auf, durch die das verdichtete Kühlgas 1432 in die Katalysatoreintrittsleitung 1440 einströmen und sich mit den Abgasen aus dem Abgaskrümmer 1422 vermischen kann, um ein Gasgemisch 1434 herzustellen. Zusätzlich wird das verdichtete Kühlgas 1432 zur Mischkammer 1420 geleitet. Die Mischkammer 1420 weist die Bohrungen 1418 in der Katalysatoraustrittsleitung 1448 auf, wodurch das umgewandelte Gasgemisch 1480 in die Katalysatoraustrittsleitung 1448 strömen kann, um das gekühlte Gasgemisch 1482 herzustellen. Das gekühlte Gasgemisch wird zur Turbine 1404 geleitet, um die Turbine 1404 anzutreiben, und wird über den Abgasauslass 1412 abgeführt. Wird der Antriebsmotor 1402 mit einer fetten Mischung betrieben, kann der Verdichter 1428 in Form von verdichtetem Kühlgas 1432, das in die Mischkammer 1416 eingeleitet wird, zusätzlichen Sauerstoff beifügen, um im Gasgemisch 1434 ein stöchiometrisches Verhältnis herzustellen. Das stöchiometrische Verhältnis des Gasgemischs 1434 kann in der Katalysatoreintrittsleitung 1440 erzeugt werden, indem in Reaktion auf das vom Steuergerät 1456 übermittelte Steuersignal 1450 für die Verdichterleistung eine Anpassung des Betriebs des regelbaren Getriebes oder elektrischen Motors 1426 erfolgt. Das Steuergerät 1456 steuert mittels des Steuersignals 1450 für die Verdichterleistung das regelbare Getriebe oder den elektrischen Motor 1426, so dass mehr oder weniger verdichtetes Kühlgas 1432 zur Katalysatoreintrittsleitung 1440 geleitet wird. Des Weiteren wird der Sauerstoffanteil in der Katalysatoreintrittsleitung 1440 durch den Sauerstoffsensor 1442 überwacht, der ein Sauerstoffsensorsignal 1446 erzeugt, das an das Steuergerät 1456 übermittelt wird und das den Sauerstoffanteil angibt, der in der Katalysatoreintrittsleitung 1440 vorliegt. Das Steuergerät 1456 kann auch den Sauerstoffanteil in der Katalysatoreintrittsleitung 1440 steuern, indem die Menge des zur Mischkammer 1416 geleiteten verdichteten Kühlgases 1432 gesteuert wird, indem der Betrieb des regelbaren Getriebes oder elektrischen Motors anhand des Sauerstoffsensorsignals 1446 gesteuert wird. Alternativ kann ein Datensignal 1408 vom Fahrzeugcomputer übermittelt werden, das das Luft/Brennstoffverhältnis des Gasgemischs angibt, das in den Brennraum des Antriebmotors 1402 geleitet wird. Das Steuergerät 1456 erzeugt daraufhin in Reaktion auf das Datensignal 1408 das Steuersignal 1450 für die Verdichterleistung. Der Temperaturfühler 1468 erzeugt ein Temperatursignal 1452 für das Gasgemisch, das ebenfalls an das Steuergerät 1456 übermittelt wird. Das regelbare Getriebe oder der elektrische Motor 1426 können wiederum durch das Steuergerät 1456 angepasst werden, das in Reaktion auf das Temperatursignal für das Gasgemisch 1452 ein Steuersignal 1450 für die Verdichterleistung erzeugt, um sicherzustellen, dass die Temperatur des gekühlten Gasgemischs 1482 eine maximale Temperatur nicht überschreitet, ab der an der Turbine 1404 Schäden entstehen können.Like also in 14 shown, the operation of a variable transmission or electric motor 1426 by one from the control unit 1456 generated control signal 1,450 controlled for the compressor capacity. The operation of the variable transmission or electric motor 1426 takes place via the energy source 1424 , The energy source 1424 may be an electrical energy source through which the operation of the electric motor 1426 takes place, or a mechanical energy source through which the operation of a variable transmission 1426 he follows. The compressor 1428 is with the adjustable gearbox or electric motor 1426 coupled and produces compressed refrigerant gas 1432 , The compressor 1428 generates the compressed refrigerant gas 1432 from the at the cooling gas inlet 1430 provided gas. In general, the cooling gas consists of outside air, but may also contain other of the gases described above. The compressed refrigerant gas becomes the mixing chamber 1416 directed. The mixing chamber 1416 has holes 1414 on, through which the compressed refrigerant gas 1432 in the catalyst inlet line 1440 infuse and deal with the exhaust gases from the exhaust manifold 1422 can mix to a gas mixture 1434 manufacture. In addition, the compressed refrigerant gas 1432 to the mixing chamber 1420 directed. The mixing chamber 1420 points out the holes 1418 in the catalyst outlet line 1448 on, whereby the converted gas mixture 1480 in the catalyst outlet line 1448 can flow to the cooled gas mixture 1482 manufacture. The cooled gas mixture becomes a turbine 1404 passed to the turbine 1404 drive and is via the exhaust outlet 1412 dissipated. Will the drive motor 1402 operated with a rich mixture, the compressor can 1428 in the form of compressed refrigerant gas 1432 that enters the mixing chamber 1416 is introduced, add additional oxygen to the gas mixture 1434 to produce a stoichiometric ratio. The stoichiometric ratio of the gas mixture 1434 can in the catalyst inlet line 1440 generated in response to that from the controller 1456 transmitted control signal 1,450 for the compressor power adjustment of the operation of the variable speed transmission or electric motor 1426 he follows. The control unit 1456 controls by means of the control signal 1,450 for the compressor power the variable speed drive or the electric motor 1426 , so that more or less compressed refrigerant gas 1432 to the catalyst inlet line 1440 is directed. Furthermore, the oxygen content in the catalyst inlet line 1440 through the oxygen sensor 1442 which monitors an oxygen sensor signal 1446 generated to the control unit 1456 is communicated and that indicates the oxygen content in the catalyst inlet line 1440 is present. The control unit 1456 may also be the oxygen content in the catalyst inlet line 1440 Control by changing the amount of the mixing chamber 1416 directed compressed refrigerant gas 1432 is controlled by the operation of the variable speed transmission or electric motor based on the oxygen sensor signal 1446 is controlled. Alternatively, a data signal 1408 be transmitted from the vehicle computer, which indicates the air / fuel ratio of the gas mixture in the combustion chamber of the drive motor 1402 is directed. The control unit 1456 then generates in response to the data signal 1408 the control signal 1,450 for the compressor capacity. The temperature sensor 1468 generates a temperature signal 1452 for the gas mixture, which is also to the control unit 1456 is transmitted. The variable transmission or the electric motor 1426 can turn through the control unit 1456 adapted in response to the temperature signal for the gas mixture 1452 a control signal 1,450 generated for the compressor power to ensure that the temperature of the cooled gas mixture 1482 does not exceed a maximum temperature, starting at the turbine 1404 Damage may occur.

15A zeigt eine weitere Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems mit Fremdzündung 1500. Das super-turbogeladene Antriebssystem 1500 umfasst einen Antriebsmotor 1502, der mit einem Super-Turbolader ausgestattet ist. Der Super-Turbolader umfasst eine Turbine 1504 und einen Verdichter 1506. Der Verdichter 1506 verdichtet Eintrittsluft aus dem Lufteintritt 1510, um Ladeluft 1548 in der Verbindungsleitung 1514 zu erzeugen. Der Ladeluftkühler 1518 kühlt die Ladeluft 1548 ab, um in der Ladeluftleitung 1516 gekühlte Ladeluft 1550 zu erzeugen, die in den Einlasskrümmer (nicht dargestellt) des Antriebsmotors 1502 geleitet wird. 15A shows another embodiment of a highly efficient super-turbocharged propulsion system with spark ignition 1500 , The super-turbocharged drive system 1500 includes a drive motor 1502 which is equipped with a super turbocharger. The super turbocharger includes a turbine 1504 and a compressor 1506 , The compressor 1506 compresses inlet air from the air inlet 1510 to charge air 1548 in the connection line 1514 to create. The intercooler 1518 cools the charge air 1548 off to the charge air line 1516 cooled charge air 1550 into the intake manifold (not shown) of the drive motor 1502 is directed.

Wie ebenfalls in 15A dargestellt, erfolgt der Betrieb eines regelbaren Getriebes oder elektrischen Motors 1550 in Reaktion auf ein vom Steuergerät 1527 erzeugtes Steuersignal 1519 für die Verdichterleistung. Ein Verdichter 1526 ist mit dem regelbaren Getriebe oder elektrischen Motor 1520 gekuppelt und verdichtet ein durch den Kühlgaseintritt 1528 zugeleitetes Kühlgas. Das Kühlgas kann aus Außenluft oder aus anderen weiter oben beschriebenen Gasen bestehen. Das vom Verdichter 1526 erzeugte Druckgas 1522 wird in die Verbindungsleitung 1562 geleitet. Das Druckgas wird durch die Verbindungsleitung 1562 zum Ausgleichsventil 1560 geleitet. Das Ausgleichsventil wird in Reaktion auf das vom Steuergerät 1527 erzeugte Ausgleichsventilsignal 1592 betätigt. Das Druckgas 1522 wird in die Mischkammer 1578 geleitet und strömt durch die Bohrungen 1580 in die NOx-Konvertereintrittsleitung 1588, um ein Gasgemisch 1524 herzustellen. Das Gasgemisch 1524 ist ein Gemisch aus dem Druckgas 1522 und Abgasen aus dem Abgaskrümmer 1576. Der Sauerstoffsensor 1590 überwacht den Sauerstoffanteil im Gasgemisch 1524 und erzeugt ein Sauerstoffsensorsignal 1596, das an das Steuergerät 1527 übermittelt wird. Das Steuergerät 1527 steuert mittels des Ausgleichsventilsignals 1592 die Funktion des Ausgleichsventils 1560, damit mehr oder weniger Druckgas 1522 zur NOx-Konvertereintrittsleitung 1588 geleitet wird. Der NOx-Konverter 1594 bewirkt gemäß obiger Gleichung 1 eine Reduzierung der NOx-Gase. Der Kohlenwasserstoff Kohlenmonoxid-Konverter 1572 bewirkt eine Oxidierung der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids im NOx-umgewandelten Gasgemisch 1541, das aus dem NOx-Konverter 1594 austritt. Mit anderen Worten erfolgt die Reduzierung der Schadstoffe in zwei Stufen. Der NOx-Konverter 1594 wandelt NOx-Gase um. Das NOx-umgewandelte Gasgemisch 1541 wird dann in den Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 geleitet, in dem die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid im NOx-umgewandelten Gasgemisch 1541 oxidiert werden. Aus der Gleichung 1 geht hervor, dass NOx-Gase reduziert werden, wenn das Brennstoffverhältnis fett ist. Gemäß obigen Gleichungen 2 und 3 kann der Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 durch zusätzlichen Sauerstoff die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid vollständig oxidieren. Wird ein sehr fettes Gemisch, wie ein zu 30% überfettetes Gemisch, im Antriebsmotor 1502 verbrannt, können die Abgase aus dem Abgaskrümmer 1576 sehr stark mit Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid angereichert sein. Eine Verbrennung der gesamten Kohlenwasserstoffe und des gesamten Kohlenmonoxids im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 kann zu einer Überhitzung des Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverters 1572 führen. In diesem Fall kann über das Ausgleichsventil 1560 mit dem Druckgas 1522 Sauerstoff zugeleitet werden, um einige der Kohlenwasserstoffe im Konverter 1594 zu verbrennen, der den Drei-Wege-Katalysator enthalten kann, der in der Lage ist, Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid zu oxidieren. Auf diese Weise wird das Vorliegen von Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid im NOx-umgewandelten Gasgemisch 1541 etwas reduziert, so dass der Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 nicht die gesamten Kohlenwasserstoffe und das gesamte Kohlenmonoxid oxidieren muss, wodurch eine Überhitzung vermieden wird. Um die Zuleitung von Sauerstoff an die NOx-Konvertereintrittsleitung 1588 mittels des Druckgases 1522 zu überwachen, übermittelt der Sauerstoffsensor 1590 ein Sauerstoffsensorsignal 1596 an das Steuergerät 1527.Like also in 15A shown, the operation of a variable transmission or electric motor 1550 in response to a from the controller 1527 generated control signal 1519 for the Compressor capacity. A compressor 1526 is with the adjustable gearbox or electric motor 1520 coupled and compressed one through the cooling gas inlet 1528 supplied cooling gas. The cooling gas may consist of outside air or other gases described above. That of the compressor 1526 generated compressed gas 1522 gets into the connection line 1562 directed. The compressed gas is through the connecting line 1562 to the balance valve 1560 directed. The equalizing valve is activated in response to the control unit 1527 generated equalization valve signal 1592 actuated. The compressed gas 1522 gets into the mixing chamber 1578 passed and flows through the holes 1580 into the NOx converter inlet line 1588 to form a gas mixture 1524 manufacture. The gas mixture 1524 is a mixture of the compressed gas 1522 and exhaust gases from the exhaust manifold 1576 , The oxygen sensor 1590 monitors the oxygen content in the gas mixture 1524 and generates an oxygen sensor signal 1596 connected to the control unit 1527 is transmitted. The control unit 1527 controls by means of the compensation valve signal 1592 the function of the compensation valve 1560 , so that more or less compressed gas 1522 to the NOx converter inlet line 1588 is passed. The NOx converter 1594 effects a reduction of the NOx gases according to Equation 1 above. The hydrocarbon carbon monoxide converter 1572 causes oxidation of hydrocarbons and carbon monoxide in the NOx-converted gas mixture 1541 that exits the NOx converter 1594. In other words, the reduction of pollutants takes place in two stages. The NOx converter 1594 converts NOx gases. The NOx-converted gas mixture 1541 is then in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 in which the hydrocarbons and the carbon monoxide in the NOx-converted gas mixture 1541 be oxidized. From Equation 1, it can be seen that NOx gases are reduced when the fuel ratio is rich. According to equations 2 and 3 above, the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 by additional oxygen, the hydrocarbons and the carbon monoxide completely oxidize. Will be a very rich mixture, such as a 30% over-rich mixture, in the drive motor 1502 burned, the exhaust gases from the exhaust manifold 1576 be very heavily enriched with hydrocarbons and carbon monoxide. Combustion of all hydrocarbons and all carbon monoxide in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 can lead to overheating of the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 to lead. In this case, via the balance valve 1560 with the compressed gas 1522 Oxygen can be fed to some of the hydrocarbons in the converter 1594 which may contain the three-way catalyst capable of oxidizing hydrocarbons and carbon monoxide. In this way, the presence of hydrocarbons and carbon monoxide in the NOx-converted gas mixture 1541 slightly reduced, leaving the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 does not have to oxidize all of the hydrocarbons and all carbon monoxide, thereby avoiding overheating. To the supply of oxygen to the NOx converter inlet line 1588 by means of the compressed gas 1522 to monitor, transmits the oxygen sensor 1590 an oxygen sensor signal 1596 to the control unit 1527 ,

Wie ebenfalls in der 15A dargestellt, ist die Verbindungsleitung 1562 mit der Verbindungsleitung 1582 verbunden, die Druckgas 1522 zur Mischkammer 1570 leitet, wenn das Ventil 1584 geöffnet ist. Das Druckgas 1522 strömt durch die Bohrungen 1574, um das Gasgemisch 1543 herzustellen. Das Ventil 1584 wird in Reaktion auf das vom Steuergerät 1527 erzeugte Regelventilsignal 1537 betätigt. Der Sauerstoffsensor 1586 überwacht den Sauerstoffanteil im NOx-umgewandelten Gasgemisch 1541 und erzeugt ein Sauerstoffsensorsignal 1525, das an das Steuergerät 1527 übermittelt wird. Das Steuergerät 1527 öffnet mittels des Regelventilsignals 1537 das Ventil 1584, um dem NOx-umgewandelten Gasgemisch 1541 durch die Bohrungen 1574 Druckgas 1522 beizufügen, um sicherzustellen, dass im Gasgemisch 1543, das in den Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 eintritt, ausreichend Sauerstoff vorhanden ist, damit die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid vollständig verbrannt werden. Im Gasgemisch 1543 muss kein stöchiometrisches Verhältnis hergestellt werden, da die NOx-Gase im NOx-Konverter 1594 umgewandelt wurden. Der Temperaturfühler 1533 überwacht die Temperatur des oxidierten Gasgemischs 1545, das aus dem Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 austritt und erzeugt ein Temperatursignal 1521 für das Gasgemisch, das an das Steuergerät 1527 übermittelt wird. Das Steuergerät 1527 verwendet das Temperatursignal 1521 für das Gasgemisch, um ein Regelventilsignal 1535 zu erzeugen, das die Funktion des in der Verbindungsleitung 1564 angebrachten Ventils 1566 steuert. Durch das Ventil 1566 kann Druckgas 1522 in die Mischkammer 1568 und durch die Bohrungen 1575 strömen, um sich mit dem oxidierten Gasgemisch 1545 zu vermischen, um das oxidierte Gasgemisch 1545 abzukühlen. Das gekühlte Gasgemisch 1547 wird dann in die Turbine 1504 eingeleitet. Die Betätigung des Ventils 1566 stellt sicher, dass das gekühlte Gasgemisch 1547 eine Temperatur nicht überschreitet, die Schäden an der Turbine 1504 verursachen würde.Like also in the 15A shown is the connection line 1562 with the connection line 1582 connected, the compressed gas 1522 to the mixing chamber 1570 conducts when the valve 1584 is open. The compressed gas 1522 flows through the holes 1574 to the gas mixture 1543 manufacture. The valve 1584 is in response to the control unit 1527 generated control valve signal 1537 actuated. The oxygen sensor 1586 monitors the oxygen content in the NOx-converted gas mixture 1541 and generates an oxygen sensor signal 1525 connected to the control unit 1527 is transmitted. The control unit 1527 opens by means of the control valve signal 1537 the valve 1584 to the NOx-converted gas mixture 1541 through the holes 1574 compressed gas 1522 to be added to ensure that in the gas mixture 1543 that converts to the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 sufficient oxygen is present to completely burn the hydrocarbons and carbon monoxide. In the gas mixture 1543 no stoichiometric ratio has to be produced since the NOx gases have been converted in the NOx converter 1594. The temperature sensor 1533 monitors the temperature of the oxidized gas mixture 1545 that is from the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 exits and generates a temperature signal 1521 for the gas mixture connected to the control unit 1527 is transmitted. The control unit 1527 uses the temperature signal 1521 for the gas mixture to a control valve signal 1535 to generate the function of in the connection line 1564 attached valve 1566 controls. Through the valve 1566 can compressed gas 1522 into the mixing chamber 1568 and through the holes 1575 flow to interact with the oxidized gas mixture 1545 to mix around the oxidized gas mixture 1545 cool. The cooled gas mixture 1547 then gets into the turbine 1504 initiated. The actuation of the valve 1566 Make sure that the cooled gas mixture 1547 a temperature does not exceed the damage to the turbine 1504 would cause.

Der Vorteil des in 15A dargelegten super-turbogeladenen Antriebssystems 1500 ist, dass der Antriebsmotor mit einem fetten Gemisch arbeiten kann, ohne dass zusätzliche Schadstoffe erzeugt werden. Wird ein Arbeiten des Antriebsmotors 1502 mit fettem Gemisch zugelassen, unterstützt der flüssige Brennstoff im Antriebsmotor die Kühlung der inneren Motorkomponenten, wodurch die Lebensdauer des Antriebsmotors 1502 erhöht wird. Des Weiteren arbeitet der NOx-Konverter 1594 mit einem fetten Brennstoffgemisch effizienter. Weiterhin wird das fette Brennstoffgemisch im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 vollständig oxidiert, so dass im Abgasauslass 1512 keine Kohlenwasserstoffe und kein Kohlenmonoxid vorliegen. Außerdem werden Antriebsmotoren, die mit fettem Gemisch arbeiten, aufgrund des ungenutzten Brennstoffs im Auslass im Allgemeinen als weniger effizient angesehen. Die Wärme, die durch die Oxidierung der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 erzeugt wird, wird jedoch wenigstens teilweise durch den Betrieb der Turbine 1504 mit dem oxidierten Gasgemisch 1545 zurückgewonnen. Die zusätzlich im oxidierten Gasgemisch 1545 erzeugte Wärme treibt die Turbine 1504 so an, dass ein großer Teil der Energie aus dem fetten Brennstoffgemisch zurückgewonnen werden kann. Das Ventil 1566 wird so gesteuert, dass sich die Temperatur des gekühlten Gasgemischs 1547 im Bereich 900°C - 950°C bewegt, der ein wenig unter der Temperatur liegt, bei der die Turbine 1504 Schäden erleiden könnte. Außerdem erzeugt der Antriebsmotor 1502, wenn er mit einem fetten Brennstoffgemisch arbeitet, eine höhere Leistung, wodurch die Effizienz des super-turbogeladenen Antriebssystems 1500 verbessert wird. Daher erhöht das in 15A dargelegte super-turbogeladene Antriebssystem 1500 die Leistung des Antriebsmotors 1502, erzeugt keine Schadstoffe und ist in der Lage, die anderenfalls ungenutzt gelassene Wärme des gekühlten Gasgemischs 1597 für den Betrieb der Turbine 1504 zurückzugewinnen. Außerdem arbeiten die internen Komponenten des Antriebsmotors 1502 bei einer niedrigeren Temperatur, da das fette Brennstoffgemisch für die Kühlung der Motorenkomponenten sorgt, und der NOx-Konverter 1594 dabei effektiver ist.The advantage of in 15A set forth super-turbocharged drive system 1500 is that the drive motor can work with a rich mixture without generating additional pollutants. Will a working of the drive motor 1502 approved with a rich mixture, supports the liquid fuel in the drive motor, the cooling of the internal engine components, reducing the life of the drive motor 1502 is increased. Furthermore, the NOx converter 1594 works more efficiently with a rich fuel mixture. Furthermore, the rich fuel mixture in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 completely oxidized, leaving in the exhaust outlet 1512 no hydrocarbons and no carbon monoxide present. In addition, rich-rich propulsion engines are generally considered less efficient due to the unused fuel in the exhaust. The heat generated by the oxidation of hydrocarbons and carbon monoxide in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 is generated, however, at least partially by the operation of the turbine 1504 with the oxidized gas mixture 1545 recovered. The additional in the oxidized gas mixture 1545 The heat generated drives the turbine 1504 so that much of the energy from the rich fuel mixture can be recovered. The valve 1566 is controlled so that the temperature of the cooled gas mixture 1547 in the range 900 ° C - 950 ° C moves, which is a little below the temperature at which the turbine 1504 Could suffer damage. In addition, the drive motor generates 1502 When working with a rich fuel mixture, higher horsepower, which increases the efficiency of the super-turbocharged propulsion system 1500 is improved. Therefore, this increases in 15A set forth super-turbocharged drive system 1500 the power of the drive motor 1502 , does not generate pollutants and is capable of the otherwise unused heat of the cooled gas mixture 1597 for the operation of the turbine 1504 recover. In addition, the internal components of the drive motor work 1502 at a lower temperature, as the rich fuel mixture cools the engine components, and the NOx converter 1594 is more effective.

Um die Funktionsweise des Antriebssystems 1500 noch weiter zu vereinfachen, kann die Einleitung des Druckgases 1522 in die NOx-Konvertereintrittsleitung 1588 wegfallen. Ein Grund für die Beifügung des Druckgases 1522 zum Gasgemisch 1524 ist die teilweise Oxidierung des fetten Brennstoffgemischs im NOx-Konverter 1594, der als Drei-Wege-Konverter arbeiten kann, statt nur als einfacher NOx-Konverter. Wie oben dargelegt, wird das fette Brennstoffgemisch teilweise oxidiert, um eine Überhitzung des Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverters 1572 aufgrund des Vorliegens einer großen Menge an Kohlenwasserstoffen und an Kohlenmonoxid im NOx-umgewandelten Gasgemisch 1541 zu vermeiden. Jedoch kann dem NOx-umgewandelten Gasgemisch 1541 eine zusätzliche Menge an Druckgas 1522 auch in der NOx-Konverteraustrittsleitung 1598 beigefügt werden, wobei diese Menge die für die vollständige Oxidierung der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids benötigte Menge übersteigt. Mit anderen Worten, es kann eine zusätzliche Menge an Druckgas 1522 in die NOx-Konverteraustrittsleitung 1598 eingeleitet werden, um nicht nur die gesamten Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 zu oxidieren, sondern auch um Kühlgase bereitzustellen, um die Betriebstemperatur des Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverters 1572 zu reduzieren. Auf diese Weise kann das von der Mischkammer 1570 zugeleitete Druckgas 1522 in einer Menge zugeleitet werden, die eine Überhitzung des Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverters 1572 verhindert. Das Temperatursignal 1521 für das Gasgemisch übermittelt die Temperaturdaten am Austritt des Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverters 1572 an das Steuergerät 1527, so dass das Steuergerät 1527 das Ventil 1584 mittels des Regelventilsignals 1537 betätigen kann, um eine Überhitzung des Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverters 1572 zu verhindern, wobei weiterhin eine angemessene Betriebstemperatur für die Arbeit des Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverters 1572 aufrechterhalten wird. Auf diese Weise kann das Ausgleichsventil 1560 entfallen.To the functioning of the drive system 1500 To simplify even further, the introduction of the compressed gas 1522 into the NOx converter inlet line 1588 omitted. A reason for the addition of the compressed gas 1522 to the gas mixture 1524 is the partial oxidation of the rich fuel mixture in the NOx Converter 1594, which can operate as a three-way converter rather than just a simple NOx converter. As stated above, the rich fuel mixture is partially oxidized to overheat the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 due to the presence of a large amount of hydrocarbons and carbon monoxide in the NOx converted gas mixture 1541 to avoid. However, the NOx converted gas mixture may 1541 an additional amount of compressed gas 1522 also be included in the NOx converter outlet line 1598, this amount exceeds the amount required for the complete oxidation of the hydrocarbons and the carbon monoxide. In other words, there may be an additional amount of compressed gas 1522 be introduced into the NOx converter outlet line 1598, not only the total hydrocarbons and the carbon monoxide in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 but also to provide cooling gases to the operating temperature of the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 to reduce. In this way, that of the mixing chamber 1570 supplied compressed gas 1522 be fed in an amount that overheats the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 prevented. The temperature signal 1521 for the gas mixture communicates the temperature data at the exit of the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 to the control unit 1527 so the controller 1527 the valve 1584 by means of the control valve signal 1537 can press to overheat the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 while still maintaining a reasonable operating temperature for the work of the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 is maintained. In this way, the balance valve 1560 omitted.

15B ist eine im Vergleich zu 15A modifizierte schematische Darstellung eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems mit Fremdzündung 1500. Wie in 15B gezeigt, wird eine einzelne Verbindungsleitung 1582 verwendet, um die Ladeluft 1522 für den doppelten Zweck der Einleitung von Sauerstoff in den Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 und der Bereitstellung von Kühlgas bereitzustellen. Im Vergleich mit 15A wurden neben der Verbindungsleitung 1564, dem Ventil 1566 und der Mischkammer 1568 die Mischkammer 1578 und das Ausgleichsventil 1560 weggelassen. Die Verbindungsleitung 1582 und das Ventil 1584 können den Sauerstoff zuleiten, der notwendig ist, damit im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 die vollständige Oxidierung der gesamten Kohlenwasserstoffe und des gesamten Kohlenmonoxids, die im NOx-umgewandelten Gasgemisch 1541 vorliegen, stattfinden kann. Außerdem kann dem NOx-umgewandelten Gasgemisch 1541 zusätzliche Ladeluft 1522 zur Kühlung des oxidierten Gasgemischs 1545 beigefügt werden, um die Temperatur des oxidierten Gasgemischs 1545 unter einer Maximaltemperatur zu halten, die an der Turbine 1504 Schäden verursachen würde. Der Temperaturfühler 1533 erzeugt ein Temperatursignal 1521 für das Gasgemisch, das an das Steuergerät 1527 übermittelt wird. Das Steuergerät kann die Temperatur des oxidierten Gasgemischs 1545 einfach überwachen und das Ventil 1584 mittels des Regelventilsignals 1537 steuern, um sicherzustellen, dass der NOx-Konverteraustrittsleitung 1598 eine ausreichende Menge an Druckgas 1522 zugeleitet wird, um die Temperatur des oxidierten Gasgemischs 1545 unter einer Temperatur zu halten, die Schäden an der Turbine 1504 verursachen würde. Dem NOx-umgewandelten Gasgemisch 1541 muss jedoch eine ausreichende Menge an Sauerstoff zugeleitet werden, um sicherzustellen, dass die gesamten Kohlenwasserstoffe und das gesamte Kohlenmonoxid im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 oxidiert werden. Beispielsweise unter Kaltstartbedingungen ist das NOx-umgewandelte Gasgemisch 1541 relativ kalt und benötigt kein zusätzliches Druckgas 1522 zur Kühlung. Zusätzliches Druckgas 1522 wird jedoch benötigt, um das Katalysatorelement im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 beim Oxidierungsprozess der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids zu aktivieren und zu unterstützen. Dabei überwacht der Sauerstoffsensor 1586 den Sauerstoffanteil des NOx-umgewandelten Gasgemischs 1541 und erzeugt ein Sauerstoffsensorsignal 1525, das an das Steuergerät 1527 übermittelt wird und den jeweiligen Sauerstoffanteil im NOx-umgewandelten Gasgemisch 1541 angibt. Wird im Gasgemisch 1543, das in den Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 strömt, zusätzlicher Sauerstoff benötigt, um eine vollständige Oxidierung der gesamten Kohlenwasserstoffe und des gesamten Kohlenmonoxids im NOx-umgewandelten Gasgemisch 1541 sicherzustellen, kann das Steuergerät 1527 das Ventil 1584 öffnen, um sicherzustellen, dass eine ausreichende Menge an Ladeluft 1522 zur NOx-Konverteraustrittsleitung 1598 geleitet wird, um die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid vollständig zu oxidieren. 15B is one compared to 15A modified schematic representation of a highly efficient super-turbocharged propulsion system with spark ignition 1500 , As in 15B shown is a single connection line 1582 used to charge the air 1522 for the dual purpose of introducing oxygen into the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 and to provide cooling gas. In comparison with 15A were next to the connection line 1564 , the valve 1566 and the mixing chamber 1568 the mixing chamber 1578 and the balance valve 1560 omitted. The connection line 1582 and the valve 1584 can conduct the oxygen necessary to be in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 the complete oxidation of all hydrocarbons and all carbon monoxide in the NOx-converted gas mixture 1541 be present, can take place. In addition, the NOx-converted gas mixture 1541 additional charge air 1522 for cooling the oxidized gas mixture 1545 be added to the temperature of the oxidized gas mixture 1545 below a maximum temperature, which is at the turbine 1504 Would cause damage. The temperature sensor 1533 generates a temperature signal 1521 for the gas mixture connected to the control unit 1527 is transmitted. The controller can control the temperature of the oxidized gas mixture 1545 just monitor and the valve 1584 by means of the control valve signal 1537 to ensure that the NOx converter exhaust line 1598 has a sufficient amount of pressurized gas 1522 is fed to the temperature of the oxidized gas mixture 1545 Keeping at a temperature that damages the turbine 1504 would cause. The NOx-converted gas mixture 1541 However, sufficient oxygen must be supplied to ensure that all the hydrocarbons and all carbon monoxide in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 be oxidized. For example, under cold start conditions, the NOx converted gas mixture 1541 relatively cold and does not require additional compressed gas 1522 for cooling. Additional compressed gas 1522 However, it is needed to the catalyst element in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 to activate and assist in the oxidation process of hydrocarbons and carbon monoxide. The oxygen sensor monitors 1586 the oxygen content of the NOx-converted gas mixture 1541 and generates an oxygen sensor signal 1525 connected to the control unit 1527 is transmitted and the respective oxygen content in the NOx-converted gas mixture 1541 indicates. Is in the gas mixture 1543 that converts to the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 additional oxygen is needed to complete oxidation of all hydrocarbons and all carbon monoxide in the NOx converted gas mixture 1541 can ensure the controller 1527 the valve 1584 open to ensure that there is a sufficient amount of charge air 1522 to the NOx converter outlet line 1598 is passed to completely oxidize the hydrocarbons and the carbon monoxide.

Außerdem wird das Ventil 1584 nicht benötigt, wenn das regelbare Getriebe 1520, das den Verdichter 1526 antreibt, vom Steuergerät 1527 über das Steuersignal 1519 für die Verdichterleistung so gesteuert wird, dass in Reaktion auf das Sauerstoffsensorsignal 1525 und das Temperatursignal 1521 für das Gasgemisch die gewünschte Menge an Druckgas 1522 zugeleitet wird. Alternativ kann der Verdichter 1526 bei einer konstanten Drehzahl arbeiten, so dass eine ausreichende Menge an Druckgas 1522 sowohl zur Oxidierung als auch zur Kühlung des NOx-umgewandelten Gasgemischs 1541 geliefert wird, entweder ohne Steuerung oder einfach indem das Ventil 1584 gesteuert wird. Arbeitet das System ohne das Ventil 1584, stellt der Verdichter 1526 einfach eine festgelegte Menge an Druckgas 1522 bereit, die sowohl die vollständige Oxidierung als auch ausreichend Druckgas 1522 sicherstellt, um das Gasgemisch 1543 bei allen Betriebsbedingungen abzukühlen. Der einzige Nachteil eines solchen Systems ist, dass die Temperatur des Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverters 1572 absinken könnte und dieser nicht so effizient arbeitet, wie ein Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1572 bei höherer Temperatur arbeiten könnte. Außerdem wird der zusätzliche Massenstrom der Luft unter vielen Bedingungen zu einem Absinken der Temperatur des gekühlten Gasgemischs 1547 führen, so dass die Turbine 1504 nicht so effizient arbeiten würde, wie die Turbine 1504 arbeiten würde, wenn das gekühlte Gasgemisch 1547 nahe der maximalen Temperatur ist, die anderenfalls an der Turbine 1504 Schäden verursachen würde. Der Verdichter 1526 kann auch unter Verwendung eines elektrischen Motors arbeiten, der durch ein elektrisches System des super-turbogeladenen Antriebssystems 1500 mit Energie versorgt wird. Ein elektrischer Motor 1520 kann ebenfalls durch das Steuergerät 1527 so gesteuert werden, dass die richtige Menge an Druckgas 1522 geliefert wird, so dass das Ventil 1584 nicht erforderlich ist.In addition, the valve 1584 not needed if the variable transmission 1520 that the compressor 1526 drives, from the control unit 1527 via the control signal 1519 for the compressor power is controlled so that in response to the oxygen sensor signal 1525 and the temperature signal 1521 for the gas mixture, the desired amount of compressed gas 1522 is forwarded. Alternatively, the compressor 1526 operate at a constant speed, so that a sufficient amount of compressed gas 1522 both for the oxidation and for the cooling of the NOx-converted gas mixture 1541 is delivered, either without control or simply by the valve 1584 is controlled. The system works without the valve 1584 , puts the compressor 1526 simply a fixed amount of compressed gas 1522 ready for both the complete oxidation and sufficient compressed gas 1522 ensures the gas mixture 1543 to cool in all operating conditions. The only drawback of such a system is that the temperature of the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 could not and does not work as efficiently as a hydrocarbon / carbon monoxide converter 1572 could work at a higher temperature. In addition, the additional mass flow of air under many conditions to a decrease in the temperature of the cooled gas mixture 1547 lead, leaving the turbine 1504 would not work as efficiently as the turbine 1504 would work if the cooled gas mixture 1547 near the maximum temperature, otherwise at the turbine 1504 Would cause damage. The compressor 1526 can also work using an electric motor powered by an electric system of the super-turbocharged propulsion system 1500 is energized. An electric motor 1520 can also by the control unit 1527 be controlled so that the right amount of compressed gas 1522 is delivered, so that the valve 1584 is not required.

Das in den 15A und 15B dargestellte super-turbogeladene Antriebssystem 1500 und die anderen hierin offenbarten Ausführungsformen sind insofern einzigartig, als Druckgas, wie das Druckgas 1522, als Kühlmittel verwendet wird. Druckgase werden normalerweise nicht als ein effektives Kühlmittel angesehen, da die Eigenschaften von Druckgasen sie als Kühlmittel nicht besonders effektiv machen. Normalerweise werden Flüssigkeiten wie Wasser oder flüssiger Brennstoff als effektive Kühlmittel angesehen. Die Verwendung von Druckgas stellt jedoch den Sauerstoff und ein Kühlmittel für die Kühlung der heißen Abgase bereit. Obwohl ein großer Teil der Ladeluft für die Kühlung benötigt wird, wird der zusätzliche Massenstrom verwendet, damit die Turbine 1504 mit höherer Leistung arbeitet. Außerdem wird verhindert, dass die Turbine 1504 Überdrehzahlen erreicht, indem die zusätzliche Leistung wieder zurück an die Kurbelwelle des Antriebsmotors oder den Antriebsstrang des Fahrzeugs übertragen wird.That in the 15A and 15B illustrated super-turbocharged drive system 1500 and the other embodiments disclosed herein are unique in that pressurized gas, such as the pressurized gas 1522 , is used as a coolant. Compressed gases are not usually considered to be an effective coolant because the properties of compressed gases do not make them particularly effective as coolants. Normally, liquids such as water or liquid fuel are considered effective refrigerants. However, the use of compressed gas provides the oxygen and a coolant for the cooling of the hot exhaust gases. Although much of the charge air is needed for cooling, the additional mass flow is used to make the turbine 1504 works with higher power. It also prevents the turbine 1504 Overspeed achieved by the additional power is transmitted back to the crankshaft of the drive motor or the drive train of the vehicle.

16 ist eine schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems mit Fremdzündung 1600. Wie in 16 gezeigt, umfasst das super-turbogeladene Antriebssystem 1600 einen Antriebsmotor mit Super-Turbolader. Der Super-Turbolader umfasst eine Turbine 1604 und einen Verdichter 1606. Der Verdichter 1606 verdichtet durch den Lufteintritt 1610 bereitgestellte Luft, um in der Verbindungsleitung 1616 Ladeluft 1674 zu erzeugen. Der Ladeluftkühler 1618 kühlt die Ladeluft ab und erzeugt in der Ladeluftleitung 1620 gekühlte Ladeluft 1622, die in den Einlasskrümmer (nicht dargestellt) des Antriebsmotors 1602 geleitet wird. Das Rückführventil 1664 ist in der Verbindungsleitung 1616 eingebaut und leitet Ladeluft 1674 zur Mischkammer 1640. Durch die Bohrungen 1638 strömt die Ladeluft 1674 in die NOx-Konverteraustrittsleitung 1682 ein und vermischt sich mit dem NOx-umgewandelten Gasgemisch 1632. Abgase aus dem Abgaskrümmer 1644 strömen in der NOx-Konvertereintrittsleitung 1646 in den NOx-Konverter. Der NOx-Konverter 1648 wandelt die Abgase um, um die NOx-Gase zu reduzieren und liefert das NOx-umgewandelte Gasgemisch 1632 zur NOx-Konverteraustrittsleitung 1682. Das Gasgemisch 1630 strömt in den NOx-Konverter 1648, der die NOx-Gase umwandelt. Das NOx-umgewandelte Gasgemisch 1632 strömt dann in die NOx-Konverteraustrittsleitung 1682. Der Sauerstoffsensor 1666 überwacht den Sauerstoffanteil im NOx-umwandelten Gasgemisch 1632 und erzeugt ein Sauerstoffsensorsignal 1668, das an das Steuergerät 1680 übermittelt wird. Das Steuergerät 1680 erzeugt ein Steuergerätsignal an das Mischventil 1660 zur Betätigung des Rückführventils 1664, um Ladeluft 1674 zur NOx-Konverteraustrittsleitung 1682 zu leiten, die sich mit dem NOx-umgewandelten Gasgemisch 1632 vermischt. Die Ladeluft 1674, die der NOx-Konverteraustrittsleitung 1682 durch das Rückführventil 1664 zugeleitet wird, stellt Sauerstoff und Kühlgase bereit, die sich mit dem NOx-umgewandelten Gasgemisch 1632 vermischen, wodurch das gekühlte Gasgemisch 1636 hergestellt wird. Das gekühlte Gasgemisch 1636 strömt in den Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1686, in dem die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid, die im gekühlten Gasgemisch 1636 vorliegen, oxidiert werden. Der Temperaturfühler 1684 überwacht die Temperatur des Wasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelten Gasgemischs 1634, das aus dem Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1686 austritt, und erzeugt ein Temperatursignal 1662 für das Gasgemisch, das an das Steuergerät 1680 übermittelt wird. Das Steuergerät 1680 erzeugt in Reaktion darauf ein Steuergerätsignal 1660 an das Mischventil, das das Rückführventil 1664 steuert, um dem gekühlten Gasgemisch 1636 zusätzliche Ladeluft 1674 beizufügen, falls sich die Temperatur des Gasgemischs am Austritt des Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverters 1686 einer Temperatur nähert, die zu Schäden an der Turbine 1604 führen könnte. Das Wasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelte Gasgemisch 1634 wird zur Turbine 1604 geleitet, um die Turbine 1604 anzutreiben. Das Wasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelte Gasgemisch 1634 wird dann über den Abgasauslass 1612 aus der Turbine 1604 abgeführt. Der Sauerstoffsensor 1666 überwacht außerdem den Sauerstoffanteil im NOx-umgewandelten Gasgemisch 1632 und erzeugt ein Sauerstoffsensorsignal 1668, das an das Steuergerät 1680 übermittelt wird. Das Steuergerät 1680 verwendet das Sauerstoffsensorsignal 1668 außerdem, um mittels des Steuergerätsignals 1660 an das Mischventil das Rückführventil 1664 zu steuern, um sicherzustellen, dass ausreichend Sauerstoff im gekühlten Gasgemisch 1636 vorliegt, um Kohlenwasserstoffe und Kohlenmonoxid, die im NOx-umgewandelten Gasgemisch 1632 vorliegen, vollständig zu oxidieren. Folglich übernimmt das Steuergerät 1680 die Funktion der Steuerung des Rückführventils 1664, um sowohl genug Sauerstoff bereitzustellen, um eine vollständige Oxidierung der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1686 sicherzustellen und ausreichend Kühlgase zur Kühlung des gekühlten Gasgemischs 1636 bereitzustellen, so dass an der Turbine 1604 keine Schäden auftreten. Auf diese Weise wird im Wasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelten Gasgemisch 1634 eine Temperatur aufrecht erhalten, bei der an der Turbine 1604 keine Schäden verursacht werden, wobei aber auch die gesamten Kohlenwasserstoffe und das gesamte Kohlenmonoxid im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1686 oxidiert wurden. 16 is a schematic representation of another embodiment of a highly efficient super-turbocharged propulsion system with spark ignition 1600 , As in 16 shown includes the super-turbocharged drive system 1600 a drive motor with super turbocharger. The super turbocharger includes a turbine 1604 and a compressor 1606 , The compressor 1606 compressed by the air inlet 1610 provided air to in the connecting line 1616 charge air 1674 to create. The intercooler 1618 cools the charge air and generated in the charge air line 1620 cooled charge air 1622 placed in the intake manifold (not shown) of the drive motor 1602 is directed. The return valve 1664 is in the connection line 1616 installed and conducts charge air 1674 to the mixing chamber 1640 , Through the holes 1638 the charge air flows 1674 into the NOx converter exhaust line 1682 and mixes with the NOx-converted gas mixture 1632 , Exhaust gases from the exhaust manifold 1644 flow in the NOx converter inlet line 1646 into the NOx converter. The NOx Converter 1648 converts the exhaust gases to reduce the NOx gases and provides the NOx converted gas mixture 1632 to the NOx converter outlet line 1682. The gas mixture 1630 flows into the NOx converter 1648, which converts the NOx gases. The NOx-converted gas mixture 1632 then flows into the NOx converter outlet line 1682. The oxygen sensor 1666 monitors the oxygen content in the NOx-converted gas mixture 1632 and generates an oxygen sensor signal 1668 connected to the control unit 1680 is transmitted. The control unit 1680 generates a controller signal to the mixing valve 1660 for actuating the return valve 1664 to charge air 1674 to the NOx converter outlet line 1682, which deals with the NOx-converted gas mixture 1632 mixed. The charge air 1674 , the NOx converter outlet line 1682 through the recirculation valve 1664 is supplied, provides oxygen and cooling gases, which deals with the NOx-converted gas mixture 1632 mix, causing the cooled gas mixture 1636 will be produced. The cooled gas mixture 1636 flows into the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1686 in which the hydrocarbons and the carbon monoxide present in the cooled gas mixture 1636 present, be oxidized. The temperature sensor 1684 monitors the temperature of the hydrogen / carbon monoxide converted gas mixture 1634 that is from the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1686 exits, and generates a temperature signal 1662 for the gas mixture connected to the control unit 1680 is transmitted. The control unit 1680 generates a controller signal in response thereto 1660 to the mixing valve, which is the return valve 1664 controls to the cooled gas mixture 1636 additional charge air 1674 if the temperature of the gas mixture at the outlet of the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1686 approaching a temperature that causes damage to the turbine 1604 could lead. The hydrogen / carbon monoxide converted gas mixture 1634 becomes a turbine 1604 passed to the turbine 1604 drive. The hydrogen / carbon monoxide converted gas mixture 1634 is then via the exhaust outlet 1612 from the turbine 1604 dissipated. The oxygen sensor 1666 also monitors the oxygen content in the NOx converted gas mixture 1632 and generates an oxygen sensor signal 1668 connected to the control unit 1680 is transmitted. The control unit 1680 uses the oxygen sensor signal 1668 in addition, by means of the controller signal 1660 to the mixing valve, the return valve 1664 to control, to ensure that sufficient oxygen in the cooled gas mixture 1636 present to hydrocarbons and carbon monoxide in the NOx-converted gas mixture 1632 be present to completely oxidize. Consequently, the controller takes over 1680 the function of the control of the return valve 1664 to provide enough oxygen to complete oxidation of the hydrocarbons and carbon monoxide in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1686 ensure and sufficient cooling gases for cooling the cooled gas mixture 1636 to provide, so that at the turbine 1604 no damage occurs. In this way, in the hydrogen / carbon monoxide converted gas mixture 1634 maintained a temperature at the turbine 1604 no damage is caused, but including all the hydrocarbons and all the carbon monoxide in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1686 were oxidized.

16 zeigt ebenfalls eine optionale Verbindungsleitung 1642 mit einem Mischventil 1624. Das Mischventil 1624 wird durch das Steuergerät 1680 mittels des Rückführventilsignals 1670 betätigt. Wie in 16 gezeigt, kann die Ladeluft 1626 optional in die Mischkammer 1628 geleitet werden, um dem Gasgemisch 1630 Sauerstoff und Kühlgase beizufügen, statt oder zusätzlich zu der Ladeluft 1674, die in der Mischkammer 1640 hinzugefügt wird. Auf diese Weise kann eine zusätzliche Menge an Ladeluft 1626 sowohl zur Kühlung als auch zur Oxidierung der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1686 hinzugefügt werden. In dieser Hinsicht stellt die Verbindungsleitung 1642 nur eine alternative Stelle für das Hinzufügen von Druckgas dar. Alternativ kann der NOx-Konverter 1648 einen Drei-Wege-Konverter umfassen. In diesem Fall wird durch die Ladeluft 1626 eine gewisse Menge Sauerstoff eingeleitet, die eine Oxidierung eines Teils der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids in einem Drei-Wege-Konverter 1648 ermöglichen würde, so dass nicht notwendigerweise die gesamten Kohlenwasserstoffe und das gesamte Kohlenmonoxid im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1686 oxidiert werden müssen. Ist das Gasgemisch 1630 z. B. ein sehr fettes Brennstoffgemisch, wie ein Brennstoffgemisch, das zu 30% überfettet ist, muss eine große Menge an Kohlenwasserstoffen und Kohlenmonoxid oxidiert werden. In diesem Fall könnte es zu einer Überhitzung des Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverters 1686 kommen, und eine ausreichende Menge Ladeluft 1674 ist möglichweise nicht in der Lage, für ausreichende Kühlung zu sorgen, damit die Temperatur des Wasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelten Gasgemischs 1634 auf eine Temperatur sinkt, die eine Beschädigung der Turbine 1604 verhindert. In diesem Fall wird ein Teil der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids im Drei-Wege-Konverter 1648 oxidiert, so dass nicht die gesamte Oxidierung im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1686 stattfindet. 16 also shows an optional connection line 1642 with a mixing valve 1624 , The mixing valve 1624 is through the control unit 1680 by means of the return valve signal 1670 actuated. As in 16 shown, the charge air can 1626 optional in the mixing chamber 1628 be routed to the gas mixture 1630 Add oxygen and cooling gases, instead of or in addition to the charge air 1674 in the mixing chamber 1640 will be added. In this way, an additional amount of charge air 1626 both for cooling and for oxidizing hydrocarbons and carbon monoxide in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1686 to be added. In this regard, the connecting line 1642 only one alternative location for the addition of pressurized gas. Alternatively, the NOx converter 1648 may comprise a three-way converter. In this case, the charge air 1626 introduced a certain amount of oxygen, which is an oxidation of a portion of the hydrocarbons and the carbon monoxide in a three-way converter 1648 would allow, so not necessarily all the hydrocarbons and all the carbon monoxide in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1686 must be oxidized. Is the gas mixture 1630 z. For example, a very rich fuel mixture, such as a fuel mixture that is over-greased to 30%, requires a large amount of hydrocarbons and carbon monoxide to be oxidized. In this case, there could be overheating of the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1686 come, and a sufficient amount of charge air 1674 may not be able to provide sufficient cooling to allow the temperature of the hydrogen / carbon monoxide converted gas mixture 1634 drops to a temperature that is damaging the turbine 1604 prevented. In this case, some of the hydrocarbons and carbon monoxide in the three-way converter 1648 oxidized, so not all the oxidation in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1686 takes place.

17 ist eine schematische Darstellung eines hocheffizienten super-turbogeladenen Antriebssystems mit Fremdzündung 1700. Das super-turbogeladene Antriebssystem 1700 umfasst einen Antriebsmotor 1702, der mit einem Super-Turbolader ausgestattet ist. Der Super-Turbolader umfasst eine Turbine 1704 und einen Verdichter 1706. Das super-turbogeladene Antriebssystem 1700 ähnelt dem super-turbogeladenen Antriebssystem 1600 aus 16, wobei die Verbindungsleitung 1642, das Mischventil 1624 und die Mischkammer 1628 weggelassen wurden. Wie in 17 dargelegt, stellt der Verdichter 1706 eine Quelle für die Ladeluft 1766 dar, die aus durch den Lufteintritt 1712 gelieferter Luft erzeugt wird. Die Ladeluft 1766 wird in die Verbindungsleitung 1778 gefördert. Die Ladeluft 1766 strömt durch den Ladeluftkühler 1730, der die Ladeluft 1766 abkühlt, um gekühlte Ladeluft 1764 in der Ladeluftleitung 1732 zu erzeugen, die mit dem Einlasskrümmer (nicht dargestellt) des Antriebsmotors 1702 verbunden ist. Die Abgase 1714 aus dem Abgaskrümmer 1744 strömen in die NOx-Konvertereintrittsleitung 1746. Die Abgase 1714 strömen dann von der NOx-Konvertereintrittsleitung 1746 in den NOx-Konverter 1748, der die NOx-Gase umwandelt, um in der NOx-Konverteraustrittsleitung 1742 NOx-umgewandelte Abgase 1716 zu erzeugen. Der Antriebsmotor 1702 kann unter Betriebsbedingungen mit geöffneter Drosselklappe und unter anderen Bedingungen für fettes Gemisch mit einem fetten Gemisch arbeiten, wodurch der NOx-Konverter 1748 in der Lage ist, effektiv zu arbeiten, und es dem Antriebsmotor 1702 möglich ist, eine geringere Menge an NOx-Gasen in den Brennräumen des Antriebmotors 1702 zu erzeugen. Der Sauerstoffsensor 1750 überwacht den Sauerstoffanteil in den NOx-umgewandelten Abgasen 1716 und erzeugt ein Sauerstoffsensorsignal 1752, das an das Steuergerät 1770 übermittelt wird und die Menge des Sauerstoffs angibt, die in den NOx-umgewandelte Abgasen 1716 vorliegt. Den NOx-umgewandelten Abgasen 1716 muss eine ausreichende Menge an Sauerstoff zugeleitet werden, um sicherzustellen, dass die gesamten Kohlenwasserstoffe und das gesamte Kohlenmonoxid im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1738 oxidiert werden. Das Steuergerät 1770 erzeugt ein Rückführventilsignal 1760, das die Menge an Ladeluft 1766 steuert, die in die Mischkammer 1736 geleitet wird. Durch die Bohrungen 1734 strömt die Ladeluft 1766 ein und vermischt sich mit den NOx-umgewandelte Abgasen 1716, um so ein gekühltes Gasgemisch 1720 herzustellen. Der Temperaturfühler 1740 überwacht die Temperatur des Wasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelten Gasgemischs 1722 am Ausgang des Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverters 1738 und erzeugt ein Temperatursignal 1756 für das Gasgemisch, das an das Steuergerät 1770 übermittelt wird. Das Steuergerät 1770 übernimmt das Temperatursignal 1756 für das Gasgemisch und steuert mittels des Rückführventilsignals 1760 das Rückführventil 1758, um das Rückführventil 1758 zu öffnen oder zu schließen, damit die Temperatur des Wasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelten Gasgemischs 1722 auf einer Temperatur gehalten wird, bei der an der Turbine 1704 keine Schäden auftreten. Wie weiter oben ausgeführt, können in einem Temperaturbereich von 900°C bis 950°C, der ein wenig unter der Temperatur liegt, bei der an der Turbine 1704 Schäden auftreten, durch die Turbine 1704 aus dem Wasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelten Gasgemisch 1722 große Energiemengen gewonnen werden. Das Wasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelte Gasgemisch 1722 wird zur Turbine 1704 geleitet, um die Turbine 1704 anzutreiben. Das Wasserstoff/Kohlenmonoxid-umgewandelte Gasgemisch 1722 wird dann über den Abgasauslass 1710 aus der Turbine 1704 abgeführt. 17 is a schematic representation of a highly efficient super-turbocharged propulsion system with spark ignition 1700 , The super-turbocharged drive system 1700 includes one drive motor 1702 which is equipped with a super turbocharger. The super turbocharger includes a turbine 1704 and a compressor 1706 , The super-turbocharged drive system 1700 resembles the super-turbocharged drive system 1600 out 16 , wherein the connecting line 1642 , the mixing valve 1624 and the mixing chamber 1628 were omitted. As in 17 set forth, represents the compressor 1706 a source for the charge air 1766 out through the air intake 1712 supplied air is generated. The charge air 1766 gets into the connection line 1778 promoted. The charge air 1766 flows through the intercooler 1730 that's the charge air 1766 cools to cooled charge air 1764 in the charge air line 1732 to be generated with the intake manifold (not shown) of the drive motor 1702 connected is. The exhaust gases 1714 from the exhaust manifold 1744 flow into the NOx converter inlet line 1746. The exhaust gases 1714 then, from the NOx converter inlet line 1746 into the NOx converter 1748, which converts the NOx gases, NOx-converted exhaust gases flow in the NOx converter outlet line 1742 1716 to create. The drive motor 1702 can operate under open throttle operating conditions and other rich mixture conditions with a rich mixture, allowing the 1748 NOx converter to operate effectively and the drive motor 1702 is possible, a smaller amount of NOx gases in the combustion chambers of the drive motor 1702 to create. The oxygen sensor 1750 monitors the oxygen content in the NOx-converted exhaust gases 1716 and generates an oxygen sensor signal 1752 connected to the control unit 1770 and the amount of oxygen present in the NOx converted exhaust gases 1716 is present. The NOx-converted exhaust gases 1716 A sufficient amount of oxygen must be supplied to ensure that all the hydrocarbons and all the carbon monoxide in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1738 be oxidized. The control unit 1770 generates a return valve signal 1760 that the amount of charge air 1766 controls that in the mixing chamber 1736 is directed. Through the holes 1734 the charge air flows 1766 and mixes with the NOx-converted exhaust gases 1716 to such a cooled gas mixture 1720 manufacture. The temperature sensor 1740 monitors the temperature of the hydrogen / carbon monoxide converted gas mixture 1722 at the outlet of the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1738 and generates a temperature signal 1756 for the gas mixture connected to the control unit 1770 is transmitted. The control unit 1770 takes over the temperature signal 1756 for the gas mixture and controls by means of the return valve signal 1760 the return valve 1758 to the return valve 1758 to open or close so that the temperature of the hydrogen / carbon monoxide converted gas mixture 1722 held at a temperature at the turbine 1704 no damage occurs. As stated above, in a temperature range of 900 ° C to 950 ° C, which is slightly lower than the temperature at the turbine 1704 Damage occurs through the turbine 1704 from the hydrogen / carbon monoxide converted gas mixture 1722 large amounts of energy are gained. The hydrogen / carbon monoxide converted gas mixture 1722 becomes a turbine 1704 passed to the turbine 1704 drive. The hydrogen / carbon monoxide converted gas mixture 1722 is then via the exhaust outlet 1710 from the turbine 1704 dissipated.

18 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines Doppelkatalysators 1800. Wie in 18 gezeigt, hat der Doppelkatalysator 1800 einen Eintritt 1802, in den Gasgemische, wie Abgase, die Stickoxid, Kohlenmonoxid und Kohlenwasserstoffe enthalten, in die erste Stufe des Doppelkatalysators 1800 einströmen, die den NOx-Konverterabschnitt 1804 umfasst. Der NOx-Konverter 1804 reduziert zunächst die NOx-Gase in dem Gasgemisch, das in den Katalysator 1800 geleitet wurde. Außenluft wird durch einen der in den verschiedenen Ausführungsformen weiter oben dargestellten Verdichter zum Ventil 1814 geleitet, das die Menge an Luft, die in die Verbindungsleitung 1812 geleitet wird, steuert. Die Verbindungsleitung 1812 ist mit der Mischkammer 1806 verbunden, die die NOx-umgewandelten Gase aus dem NOx-Konverterabschnitt 1804 mit Außenluft vermischt. Die Außenluft enthält eine ausreichende Menge an Sauerstoff, damit eine Oxidierung der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverterabschnitt 1808 stattfindet. Die umgewandelten Gase strömen dann zum Austritt 1810. 18 is a schematic representation of an embodiment of a double catalyst 1800 , As in 18 shown has the double catalyst 1800 an entrance 1802 , in the gas mixtures, such as exhaust gases containing nitrogen oxide, carbon monoxide and hydrocarbons, in the first stage of the double catalyst 1800 flowing in, which includes the NOx converter section 1804. The NOx converter 1804 first reduces the NOx gases in the gas mixture entering the catalyst 1800 was conducted. Outside air is supplied to the valve by one of the compressors shown above in the various embodiments 1814 directed, which is the amount of air that enters the connection line 1812 is directed controls. The connection line 1812 is with the mixing chamber 1806 which mixes the NOx-converted gases from the NOx converter section 1804 with outside air. The outside air contains a sufficient amount of oxygen, thereby oxidizing the hydrocarbons and the carbon monoxide in the hydrocarbon / carbon monoxide converter section 1808 takes place. The converted gases then flow to the outlet 1810 ,

Der Vorteil des in 18 dargestellten Katalysators 1800 ist, dass am Eintritt 1802 kein stöchiometrisches Gemisch an Gasen vorliegen muss. Tatsächlich ist es so, dass ein fettes Brennstoffgasgemisch eine effektivere Arbeitsweise des NOx-Konverterabschnitts 1804 unterstützt. Das Einleiten von Sauerstoff in die Mischkammer 1806 ermöglicht eine fast vollständige Oxidierung der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter 1808. Auf diese Weise ist der Schadstoffgehalt der umgewandelten Gase am Austritt 1810 extrem niedrig. Der Doppelkatalysator 1800 wird normalerweise nicht in einer Weise betrieben, bei der ein fettes Brennstoffgemisch in den Eintritt 1802 eingeleitet wird, da die bei der Oxidierung eines fetten Brennstoffgemischs erzeugte Wärme normalerweise nicht wiedergewonnen werden kann. Die Verwendung eines Doppelkatalysators 1800 ermöglicht es jedoch, die im Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverterabschnitt 1808 erzeugte Wärme zu nutzen, da die heißen Abgase auf eine fast optimale Temperatur abgekühlt werden, wobei ein erhöhter Massenstrom in die Turbine auftritt, die die Wärmeenergie nutzt. Mit anderen Worten, der Doppelkatalysator 1800 ermöglicht genau wie die beiden in 17 dargestellten Konverter 1748, 1738 und die beiden in 16 dargestellten Konverter 1648, 1686 eine effektive Reduzierung der Schadstoffe, ohne dass die Effizienz des Antriebssystems sinkt, da die erzeugte Wärme durch die erhöhten Temperaturen und den erhöhten Massenstrom der Abgase, die in die Turbine eintreten, nutzbar gemacht wird. Außerdem ermöglicht die Fähigkeit, für die Arbeit des Antriebsmotors ein fettes Brennstoffgemisch zu verwenden, die Kühlung der internen Komponenten des Antriebsmotors durch den Brennstoff, wodurch die Lebensdauer des Antriebsmotors erhöht wird. Überdies führt das fette Brennstoffgemisch, das zunächst in einen NOx-Konverter eingespeist wird, dazu, dass der NOx-Konverter besser arbeiten kann. Die Fähigkeit, zusätzlichen Sauerstoff statt eines stöchiometrischen Gemischs in den Kohlenwasserstoff/Kohlenmonoxid-Konverter einzuleiten, ermöglicht eine vollständige Oxidierung der Kohlenwasserstoffe und des Kohlenmonoxids, so dass die Abgase weniger Schadstoffe aufweisen als bei einem standardmäßigen Drei-Wege-Katalysator. Der Doppelkatalysator 1800 kann selbstverständlich in den Ausführungsformen der 15A, 15B, 16 und 17 verwendet werden.The advantage of in 18 represented catalyst 1800 is that at the entrance 1802 no stoichiometric mixture of gases must be present. In fact, it is such that a rich fuel gas mixture promotes more effective operation of the NOx converter portion 1804. The introduction of oxygen into the mixing chamber 1806 Allows almost complete oxidation of hydrocarbons and carbon monoxide in the hydrocarbon / carbon monoxide converter 1808 , In this way, the pollutant content of the converted gases at the outlet 1810 extremely low. The double catalyst 1800 is not normally operated in a manner in which a rich fuel mixture enters the inlet 1802 is initiated, since the heat generated in the oxidation of a rich fuel mixture can not normally be recovered. The use of a double catalyst 1800 however, allows the hydrocarbon / carbon monoxide converter section 1808 generated heat to be used, since the hot exhaust gases are cooled to an almost optimal temperature, with an increased mass flow occurs in the turbine, which uses the heat energy. In other words, the double catalyst 1800 just like the two in 17 illustrated converter 1748 . 1738 and the two in 16 illustrated converter 1648 . 1686 an effective reduction of pollutants without decreasing the efficiency of the propulsion system as the heat generated is harnessed by the increased temperatures and mass flow of the exhaust gases entering the turbine. In addition, the ability to use a rich fuel mixture for the work of the drive motor enables the fuel to cool the internal components of the drive motor, thereby increasing the life of the drive motor. Moreover, the rich fuel mixture that is first fed into a NOx converter will allow the NOx converter to perform better. The ability to introduce additional oxygen into the hydrocarbon / carbon monoxide converter, rather than a stoichiometric mixture, allows for complete oxidation of the hydrocarbons and carbon monoxide so that the exhaust gases have fewer pollutants than a standard three-way catalyst. The double catalyst 1800 Of course, in the embodiments of the 15A . 15B . 16 and 17 be used.

Die vorhergehende Beschreibung der Erfindung wurde für Zwecke der Darstellung und Beschreibung erstellt. Sie erhebt keinen Anspruch darauf, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf die offengelegten Ausführungsformen zu beschränken, und weitere Modifizierungen und Varianten sind unter Anwendung obiger Lehre möglich. Die Ausführungsform wurde ausgewählt und beschrieben, um das erfindungsgemäße Funktionsprinzip und seine praktische Anwendung am besten erläutern zu können, so dass ein anderer Fachmann in der Lage ist, die verschiedenen erfindungsgemäßen Ausführungsformen und Modifikationen zu verwenden, die für die geplante Anwendung zweckmäßig sind. Die beigefügten Ansprüche sollen derart ausgelegt werden, dass sie weitere alternative Ausführungsformen der Erfindung einschließen, soweit keine Einschränkung durch den Stand der Technik gegeben ist.The foregoing description of the invention has been presented for purposes of illustration and description. It does not claim to be exhaustive or to limit the invention to the disclosed embodiments, and other modifications and variations are possible using the above teachings. The embodiment has been chosen and described in order to best explain the principle of the invention and its practical application so that another person skilled in the art will be able to use the various embodiments and modifications of the invention which are convenient for the intended application. The appended claims are to be construed to include other alternative embodiments of the invention, as long as no limitation by the prior art is given.

Claims (14)

Verfahren zur Verbesserung der Leistung eines mit einem fetten Brennstoffgemisch arbeitenden Antriebssystems (100), umfassend: einen Super-Turbolader (104) mit einer Turbine (106) und einem Verdichter (108); das Bereitstellen eines Katalysators (116), dem aus dem Antriebssystem (100) Abgase (230) zugeleitet werden und in dem eine exotherme Reaktion abläuft, die die Wärme der Abgase (230) erhöht, wodurch umgewandelte heiße Abgase (284) am Austritt des Katalysators (116) erzeugt werden; die Bereitstellung von Ladeluft aus dem Verdichter; die Vermischung eines Teils der Ladeluft (288) mit den umgewandelten, heißen Abgasen (284) aus dem Katalysator (116), um ein Gasgemisch (286) herzustellen, das eine Temperatur hat, die eine festgelegte Maximaltemperatur nicht überschreitet, um somit Schäden an der Turbine (106) des Super-Turboladers (104) zu verhindern; das Antreiben der Turbine (106) mit dem Gasgemisch (286); das Übertragen überschüssiger mechanischer Rotationsenergie der Turbine (106) von der Turbine an einen Antriebsstrang (112), um zu verhindern, dass die überschüssige mechanische Rotationsenergie die Turbine (106) mit Drehzahlen dreht, die zu Schäden am Verdichter (108) führen würden.A method of improving the performance of a rich fuel mixture propulsion system (100), comprising: a super turbocharger (104) having a turbine (106) and a compressor (108); providing a catalyst (116) to which exhaust gases (230) are supplied from the drive system (100) and in which an exothermic reaction occurs which increases the heat of the exhaust gases (230), thereby converting converted hot exhaust gases (284) at the exit of the catalyst (116) are generated; the supply of charge air from the compressor; mixing a portion of the charge air (288) with the converted, hot exhaust gases (284) from the catalyst (116) to produce a gas mixture (286) having a temperature not exceeding a predetermined maximum temperature, thereby damaging the Prevent turbine (106) of the super turbocharger (104); driving the turbine (106) with the gas mixture (286); transferring excess mechanical rotational energy of the turbine (106) from the turbine to a driveline (112) to prevent the excess mechanical rotational energy from rotating the turbine (106) at speeds that would cause damage to the compressor (108). Verfahren nach Anspruch 1 weiterhin umfassend: das Übertragen von mechanischer Rotationsenergie des Antriebsstrangs (112) vom Antriebsstrang an den Verdichter (108), um das Auftreten von Turboloch-Bedingungen zu reduzieren.Method according to Claim 1 and further comprising: transmitting mechanical rotational energy of the powertrain (112) from the driveline to the compressor (108) to reduce the occurrence of turbo lag conditions. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei Effizienz des Antriebsmotors (102) verbessert wird, indem kein überschüssiges Gas des Gasgemischs (286) durch ein Wastegate ausgestoßen wird.Method according to Claim 1 or 2 wherein efficiency of the drive motor (102) is improved by not expelling excess gas of the gas mixture (286) through a wastegate. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Übertragung von überschüssiger mechanischer Turbinen-Rotationsenergie von der Turbine (106) an den Antriebsstrang (112) umfasst: das Verwenden eines Getriebes (110), das die überschüssige mechanische Turbinen-Rotationsenergie und mechanische Antriebsstrang-Rotationsenergie zwischen dem Antriebsstrang (112) und einer Welle, die die Turbine (106) und den Verdichter (108) verbindet, kuppelt.Method according to Claim 1 or 2 wherein transferring excess mechanical turbine rotational energy from the turbine (106) to the powertrain (112) comprises: using a transmission (110) that transmits the excess mechanical turbine rotational energy and mechanical driveline rotational energy between the driveline (112); and a shaft connecting the turbine (106) and the compressor (108) couples. Super-turbogeladenes Antriebssystem (1500) umfassend: einen Kolbenmotor (1502), der Abgase (1512) erzeugt; einen NOx-Konverter (1594), der verbunden ist, um die Abgase (1512) aufzunehmen und NOx-umgewandelte Gase (1541) zu erzeugen; einen Verdichter (1506), der mit einer Luftquelle (1510) verbunden ist und der Ladeluft (1548) bereitstellt, die zu einem Eintritt des Kolbenmotors (1502) geleitet wird; ein Rückführventil (1566), das einen Teil der Ladeluft (1548), die mit den NOx-umgewandelten Gasen (1541) vermischt ist, zuleitet, um ein Gasgemisch (1543) herzustellen; einen Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-Konverter (1572), der verbunden ist, um das Gasgemisch (1543) aufzunehmen und die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid im Gasgemisch (1543) zu oxidieren, um ein Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-umgewandeltes Gasgemisch (1545) herzustellen; eine Turbine (1504), die gekuppelt ist, um das Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-umgewandelte Gemisch (1545) aufzunehmen und mechanische Turbinen-Rotationsenergie aus dem Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-umgewandelten Gasgemisch (1545) zu erzeugen.A super turbocharged propulsion system (1500) comprising: a piston engine (1502) that generates exhaust gases (1512); a NOx converter (1594) connected to receive the exhaust gases (1512) and to produce NOx converted gases (1541); a compressor (1506) connected to an air source (1510) and providing charge air (1548) directed to an inlet of the piston engine (1502); a recirculation valve (1566) that supplies a part of the charge air (1548) mixed with the NOx converted gases (1541) to produce a gas mixture (1543); a hydrocarbon and carbon monoxide converter (1572) connected to receive the gas mixture (1543) and to oxidize the hydrocarbons and the carbon monoxide in the gas mixture (1543) to form a hydrocarbon and gas mixture Producing carbon monoxide-converted gas mixture (1545); a turbine (1504) coupled to receive the hydrocarbon and carbon monoxide converted mixture (1545) and generate turbine mechanical rotational energy from the hydrocarbon and carbon monoxide converted gas mixture (1545). Super-turbogeladenes Antriebssystem (1500) nach Anspruch 5, weiterhin umfassend: ein Steuergerät (1527), das ein Steuersignal (1537) erzeugt, das den Anteil an Ladeluft (1548) reguliert, um das in die Turbine (1504) eintretende Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-umgewandelte Gasgemisch (1545) unter einer Maximaltemperatur zu halten.Super turbocharged drive system (1500) after Claim 5 , further comprising: a controller (1527) that generates a control signal (1537) that regulates the amount of charge air (1548) to the hydrocarbon and carbon monoxide converted gas mixture (1545) entering the turbine (1504) below a maximum temperature to keep. Super-turbogeladenes Antriebssystem (1500) nach Anspruch 6, weiterhin umfassend: ein Getriebe (1520), das überschüssige mechanische Turbinen-Rotationsenergie von der Turbine (1504) entnimmt und die überschüssige mechanische Turbinen-Rotationsenergie in mechanische Antriebsstrang-Rotationsenergie umwandelt.Super turbocharged drive system (1500) after Claim 6 , further comprising: a transmission (1520) that extracts excess turbine mechanical rotational energy from the turbine (1504) and converts excess turbine mechanical rotational energy to mechanical driveline rotational energy. Super-turbogeladenes Antriebssystem (1500) nach Anspruch 5, wobei der Teil der Ladeluft (1548) ausreichend ist, damit die Kohlenwasserstoffe und das Kohlenmonoxid im Wesentlichen vollständig im Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-Konverter (1572) oxidiert werden.Super turbocharged drive system (1500) after Claim 5 wherein the portion of the charge air (1548) is sufficient to substantially completely oxidize the hydrocarbons and carbon monoxide in the hydrocarbon and carbon monoxide converter (1572). Super-turbogeladenes Antriebssystem (1500) nach Anspruch 5, wobei der Teil der Ladeluft (1548) ausreichend ist, um das Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-umgewandelte Gasgemisch (1545) auf eine gewünschte Temperatur abzukühlen.Super turbocharged drive system (1500) after Claim 5 wherein the portion of the charge air (1548) is sufficient to cool the hydrocarbon and carbon monoxide converted gas mixture (1545) to a desired temperature. Super-turbogeladenes Antriebssystem (1500) nach Anspruch 8, wobei der Teil der Ladeluft (1548) ausreichend ist, um das Kohlenwasserstoff- und Kohlenmonoxid-umgewandelte Gasgemisch (1545) auf eine gewünschte Temperatur abzukühlen.Super turbocharged drive system (1500) after Claim 8 wherein the portion of the charge air (1548) is sufficient to cool the hydrocarbon and carbon monoxide converted gas mixture (1545) to a desired temperature. Super-turbogeladenes Antriebssystem (1500) nach Anspruch 7, wobei das Getriebe (1520) mechanische Antriebsstrang-Rotationsenergie vom Antriebsstrang an den Verdichter (1506) überträgt, um Turboloch-Bedingungen zu reduzieren, wenn der Strom der Abgase (1512) durch die Turbine (1504) nicht ausreicht, um den Verdichter bei einem gewünschten Ladedruck anzutreiben.Super turbocharged drive system (1500) after Claim 7 wherein the transmission (1520) transfers mechanical driveline rotational energy from the driveline to the compressor (1506) to reduce turbo lag conditions when the flow of exhaust gases (1512) through the turbine (1504) is insufficient to control the compressor at a to drive desired boost pressure. Super-turbogeladenes Antriebssystem (1500) nach Anspruch 7, wobei das Getriebe (1520) überschüssige mechanische Turbinen-Rotationsenergie von der Turbine (1504) entnimmt, um die Drehzahl des Verdichters (1506) aufrechtzuerhalten, um den Verdichter (1506) bei einem gewünschten Ladedruck anzutreiben.Super turbocharged drive system (1500) after Claim 7 wherein the transmission (1520) extracts excess mechanical turbine rotational energy from the turbine (1504) to maintain the speed of the compressor (1506) to drive the compressor (1506) at a desired boost pressure. Super-turbogeladenes Antriebssystem (1500) nach Anspruch 7, wobei das Getriebe (1520) mechanische Antriebsstrang-Rotationsenergie vom Antriebsstrang an den Verdichter (1506) überträgt, um den Verdichter (1506) bei einem gewünschten Ladedruck anzutreiben, wenn der Strom der Abgase (1512) durch die Turbine (1504) nicht ausreicht.Super turbocharged drive system (1500) after Claim 7 wherein the transmission (1520) transmits mechanical powertrain rotational energy from the driveline to the compressor (1506) to drive the compressor (1506) at a desired boost pressure when the flow of exhaust gases (1512) through the turbine (1504) is insufficient. Super-turbogeladenes Antriebssystem (1500) nach Anspruch 13, wobei das Rückführventil (1566) zulässt, dass der Teil der Ladeluft (1548) mit den NOx-umgewandelten Gasen (1541) vermischt wird, um Pumpen zu vermeiden und einen gewünschten Ladedruck zu erreichen, wenn der Strom der Ladeluft (1548) durch den Verdichter (1506) anderen falls zu Pumpen im Verdichter (1506) führen würde.Super turbocharged drive system (1500) after Claim 13 wherein the recirculation valve (1566) allows the portion of the charge air (1548) to be mixed with the NOx converted gases (1541) to avoid pumping and to achieve a desired boost pressure when the charge air (1548) flows through the charge air Compressor (1506) would otherwise lead to pumps in the compressor (1506).
DE112011104763.0T 2011-01-24 2011-01-24 Fat fuel mixture Super turbocharged drive system Active DE112011104763B4 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/US2011/022298 WO2012170001A1 (en) 2011-01-24 2011-01-24 Rich fuel mixture super-turbocharged engine system

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112011104763T5 DE112011104763T5 (en) 2013-11-14
DE112011104763B4 true DE112011104763B4 (en) 2019-10-02

Family

ID=47296314

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112011104763.0T Active DE112011104763B4 (en) 2011-01-24 2011-01-24 Fat fuel mixture Super turbocharged drive system

Country Status (4)

Country Link
CN (1) CN103429868B (en)
DE (1) DE112011104763B4 (en)
MX (1) MX366764B (en)
WO (1) WO2012170001A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11625961B2 (en) 2020-08-21 2023-04-11 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for modeling a compressor intake temperature and/or a compressor discharge temperature of a compressor, and a control unit, and a motor vehicle

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9670832B2 (en) 2013-11-21 2017-06-06 Vandyne Superturbo, Inc. Thrust absorbing planetary traction drive superturbo
MX364676B (en) 2014-10-24 2019-05-03 Superturbo Tech Inc Method and device for cleaning control particles in a wellbore.
US10107183B2 (en) 2014-11-20 2018-10-23 Superturbo Technologies, Inc. Eccentric planetary traction drive super-turbocharger
US10533492B2 (en) 2015-02-20 2020-01-14 Pratt & Whitney Canada Corp. Compound engine assembly with mount cage
US9869240B2 (en) 2015-02-20 2018-01-16 Pratt & Whitney Canada Corp. Compound engine assembly with cantilevered compressor and turbine
US10408123B2 (en) 2015-02-20 2019-09-10 Pratt & Whitney Canada Corp. Engine assembly with modular compressor and turbine
US10428734B2 (en) 2015-02-20 2019-10-01 Pratt & Whitney Canada Corp. Compound engine assembly with inlet lip anti-icing
US10533500B2 (en) 2015-02-20 2020-01-14 Pratt & Whitney Canada Corp. Compound engine assembly with mount cage
US10371060B2 (en) 2015-02-20 2019-08-06 Pratt & Whitney Canada Corp. Compound engine assembly with confined fire zone
US9932892B2 (en) * 2015-02-20 2018-04-03 Pratt & Whitney Canada Corp. Compound engine assembly with coaxial compressor and offset turbine section
EP3095982B1 (en) * 2015-05-20 2018-12-05 Volvo Car Corporation Improved turbocharger system
JP6499951B2 (en) * 2015-09-25 2019-04-10 日立オートモティブシステムズ株式会社 Engine system control device
US10202913B2 (en) * 2017-02-06 2019-02-12 Ford Global Technologies, Llc Method and system for boosted engine system
FR3122211A1 (en) * 2021-04-27 2022-10-28 Psa Automobiles Sa MOTOR VEHICLE ENGINE WITH A TWO-WAY AIR PASSAGE CONNECTOR

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6170116A (en) 1984-09-13 1986-04-10 Nissan Motor Co Ltd Engine with turbocharger
DE10062377B4 (en) 2000-12-14 2005-10-20 Siemens Ag Apparatus and method for heating an exhaust catalyst for a supercharged internal combustion engine
US7490594B2 (en) 2004-08-16 2009-02-17 Woodward Governor Company Super-turbocharger
DE102008032604A1 (en) 2008-07-11 2010-01-14 Volkswagen Ag Exhaust gas flow condition adjusting method for e.g. diesel engine of motor vehicle for desulfurization of catalysts, involves increasing or adjusting pressure gradient from diverging area to junction area

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3532938C1 (en) * 1985-09-14 1986-09-18 M.A.N.-B & W Diesel GmbH, 8900 Augsburg Internal combustion engine charged by means of an exhaust gas turbocharger with an exhaust gas excess energy conversion device
US5586540A (en) * 1995-08-29 1996-12-24 Marzec; Steven E. Multiple stage supercharging system
DE19841330A1 (en) * 1998-09-10 2000-03-23 Daimler Chrysler Ag Device to control IC engine which is charged with charger has an induction line leading to charger, second throttle organ connected to control unit, and transmitting signals
DE10023022A1 (en) * 2000-05-11 2001-11-22 Borgwarner Inc Supercharged internal combustion engine
DE102004013232A1 (en) * 2004-03-18 2005-10-20 Daimler Chrysler Ag Method and device for operating an internal combustion engine with turbocharging
US7685819B2 (en) * 2006-03-27 2010-03-30 Aqwest Llc Turbocharged internal combustion engine system
DE102006054043A1 (en) * 2006-11-16 2008-05-21 Volkswagen Ag Internal combustion engine with exhaust gas recirculation
WO2008127755A2 (en) * 2007-01-27 2008-10-23 Borgwarner Inc. Secondary air system for a combustion engine breathing system
DE102008036284B4 (en) * 2008-08-04 2013-09-12 Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft Powertrain for a motor vehicle

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6170116A (en) 1984-09-13 1986-04-10 Nissan Motor Co Ltd Engine with turbocharger
DE10062377B4 (en) 2000-12-14 2005-10-20 Siemens Ag Apparatus and method for heating an exhaust catalyst for a supercharged internal combustion engine
US7490594B2 (en) 2004-08-16 2009-02-17 Woodward Governor Company Super-turbocharger
DE102008032604A1 (en) 2008-07-11 2010-01-14 Volkswagen Ag Exhaust gas flow condition adjusting method for e.g. diesel engine of motor vehicle for desulfurization of catalysts, involves increasing or adjusting pressure gradient from diverging area to junction area

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11625961B2 (en) 2020-08-21 2023-04-11 Volkswagen Aktiengesellschaft Method for modeling a compressor intake temperature and/or a compressor discharge temperature of a compressor, and a control unit, and a motor vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
MX366764B (en) 2019-07-23
WO2012170001A1 (en) 2012-12-13
CN103429868A (en) 2013-12-04
DE112011104763T5 (en) 2013-11-14
MX2013008258A (en) 2014-09-12
CN103429868B (en) 2016-02-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112011104763B4 (en) Fat fuel mixture Super turbocharged drive system
DE112009005092B4 (en) Improving fuel economy for a piston engine and using a super turbocharger
DE112010005233B4 (en) Super turbocharger with high-speed traction drive and continuously variable transmission
DE112007001954B4 (en) Electric charger
DE19750445C1 (en) Method for controlling a VTG exhaust gas turbocharger
DE102020100875A1 (en) METHOD AND SYSTEM FOR EMISSION REDUCTION
DE69923716T2 (en) HIGH-PRESSURE GAS TURBINE UNIT WITH HIGH-PRESSURE PISTON COMPRESSOR
EP3207231B1 (en) Supercharger device for an internal combustion engine and operating method for supercharger device
DE102014224474B4 (en) Charging device for an internal combustion engine and operating method for the charging device
WO2009097889A1 (en) Supercharging system for an internal combustion engine and method for controlling the same
DE102006027865A1 (en) Tubocharged-internal combustion engine e.g. drive motor, for use in e.g. passenger car, has additional device with external compressor driven by engine, and pressure reservoir is connected with external compressor over pressure pipe
EP3224467A1 (en) Supercharging device for an internal combustion engine, and operating method for the supercharging device
DE102006024420A1 (en) Controlling unit for controlling pre supercharger system connected with internal combustion engine supplies higher air pressure available in air intake of engine whereby engine is regulated by engine regulated module
DE102013106643A1 (en) Engine arrangement with energy recovery from the exhaust
DE112018000751T5 (en) Fast cold start heating and energy efficiency for the powertrain of commercial vehicles
DE2617708B2 (en)
DE102017108185A1 (en) Control of engine exhaust back pressure after engine cold start
DE19960762A1 (en) Energy recovery system of turbine and compressor links these by power line with compressor downstream of included heat exchanger and turbine downstream plus fresh air input to compressor.
DE102020121573A1 (en) METHOD AND SYSTEM FOR EXHAUST AIR INJECTION
DE102015011981A1 (en) Method for controlling an engine system
DE112013001678T5 (en) Methods and systems for an engine
EP2339154A1 (en) Method for operating an internal combustion engine with an exhaust turbocharger and combustion engine for carrying out said method
EP1504177B1 (en) Variable, exhaust-gas turbocharger with an auxiliary drive for an internal combustion engine
DE102005048329A1 (en) Internal combustion engine e.g. petrol engine, has exhaust gas recirculation device comprising exhaust gas recirculation pipe between exhaust and suction tracts, and gas pump arranged in pipe for supplying gas into suction tract
WO2019238297A1 (en) Method and control device for operating a drive device, and drive device

Legal Events

Date Code Title Description
R083 Amendment of/additions to inventor(s)
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final
R082 Change of representative

Representative=s name: TETZNER & PARTNER MBB PATENT- UND RECHTSANWAEL, DE