DE102007017776B4 - turbocharger - Google Patents
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Abstract
Turbolader
(7) mit
– einer
Turbine (10), die mit einer drehbar gelagerten Primärwelle (8)
verbunden ist,
– einem
Verdichter (9), der mit einer drehbar gelagerten Sekundärwelle (11)
verbunden ist,
– einem
Kopplungsmittel (18) zum elektro-magnetischen Koppeln der Primärwelle (8)
mit der Sekundärwelle
(11) und
– einer
Steuereinrichtung (19) zum Steuern der elektromagnetischen Kopplung
zwischen der Primärwelle
(8) und der Sekundärwelle
(11),
dadurch gekennzeichnet, dass
an der Primärwelle (8)
ein erster Rotor (20, 33) und an der Sekundärwelle (11) ein zweiter Rotor
(21, 36) befestigt ist, die elektro-magnetisch miteinander koppelbar
sind.Turbocharger (7) with
A turbine (10) connected to a rotatably mounted primary shaft (8),
- A compressor (9) which is connected to a rotatably mounted secondary shaft (11),
- A coupling means (18) for the electro-magnetic coupling of the primary shaft (8) with the secondary shaft (11) and
A control device (19) for controlling the electromagnetic coupling between the primary shaft (8) and the secondary shaft (11),
characterized in that
on the primary shaft (8), a first rotor (20, 33) and on the secondary shaft (11), a second rotor (21, 36) is fixed, which are coupled to each other electro-magnetically.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Turbolader, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit einer Turbine und einem Verdichter.The The present invention relates to a turbocharger, in particular for a motor vehicle, with a turbine and a compressor.
Ein Turbolader, oder auch Abgasturbolader, ist ein Aufladesystem für eine Brennkraftmaschine, mittels dem die Zylinder der Brennkraftmaschine mit einem erhöhten Ladeluftdruck beaufschlagt werden. Der detaillierte Aufbau und die Funktionsweise eines solchen Turboladers ist vielfach bekannt und wird daher nachfolgend nur kurz erläutert. Ein Turbolader besteht aus einer (Abgas-) Turbine im Abgasstrom (Abströmpfad), die typischerweise über eine gemeinsame Welle mit einem Verdichter im Ansaugtrakt (Anströmpfad) verbunden ist. Die Turbine wird vom Abgasstrom des Motors in Rotation versetzt und treibt so den Verdichter an. Der Verdichter erhöht den Druck im Ansaugtrakt des Motors, so dass durch diese Verdichtung während des Ansaugtaktes eine größere Luftmenge in die Zylinder der Brennkraftmaschine gelangt, als bei einem herkömmlichen Saugmotor. Damit steht eine größere Frischluftmenge zur Verbrennung zur Verfügung. Dadurch steigen der Mitteldruck des Motors und sein Drehmoment, was die Leistungsabgabe signifikant erhöht. Das Zuführen einer größeren Menge an Frischluft verbunden mit dem Verdichtungsprozess nennt man Aufladen. Die Energie für die Aufladung wird durch die Turbine den heißen Abgasen entnommen. Die im Abgas enthaltene Enthalpie wird in Form einer Temperatur- und Druckabsenkung in der Turbine genutzt. Durch diese Art der Aufladung steigt der Gesamtwirkungsgrad einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine.One Turbocharger, or turbocharger, is a charging system for an internal combustion engine, by means of the cylinder of the internal combustion engine with an increased charge air pressure be charged. The detailed structure and functioning Such a turbocharger is widely known and will therefore be described below only briefly explained. A turbocharger consists of an (exhaust) turbine in the exhaust gas flow (discharge path), typically over a common shaft connected to a compressor in the intake (Anströmpfad) is. The turbine is set in rotation by the exhaust gas flow of the engine and so drives the compressor. The compressor increases the pressure in the intake tract of the engine, so that through this compression during the Ansaugaktes a larger amount of air gets into the cylinder of the internal combustion engine, as in a conventional Naturally aspirated engine. This is a larger amount of fresh air available for combustion. This increases the mean pressure of the engine and its torque, which significantly increases the output. Feeding a larger amount in fresh air connected with the compression process is called charging. The Energy for the charge is taken by the turbine to the hot exhaust gases. The In the exhaust gas contained enthalpy is in the form of a temperature and pressure drop used in the turbine. This type of charging increases Overall efficiency of a turbocharged internal combustion engine.
Der Abgasturbolader muss insbesondere bei einem Einsatz in einem Kraftfahrzeug einen weiten Betriebsbereich abdecken. Die Turbine und der Verdichter können allerdings nur auf einen Betriebspunkt, den Nennbetriebspunkt, optimal ausgelegt werden. Bei Betrieb außerhalb dieses Nennbetriebspunkts kommt es zu einer Verschlechterung des Wirkungsgrads. Der Betriebsbereich des Turboladers wird ferner durch sogenannte Pump- und Stopfgrenzen sowie eine maximale Drehzahl eingeschränkt. Des Weiteren ist ein Lastsprung beim Betrieb des Turboladers, z. B. bei einem veränderten Drehmomentenwunsch eines Fahrers des Kraftfahrzeugs, mit einer zeitlichen Verzögerung behaftet. Dies ist unerwünscht.Of the Exhaust gas turbocharger must especially in a use in a motor vehicle cover a wide operating range. The turbine and the compressor can but only to one operating point, the rated operating point, optimal be interpreted. When operating outside this rated operating point it comes to a deterioration of the efficiency. The operating area the turbocharger is further characterized by so-called pump and Stopfgrenzen as well as a maximum speed restricted. Furthermore, there is a load jump during operation of the turbocharger, z. B. in a changed Torque request of a driver of the motor vehicle, with a temporal delay afflicted. This is undesirable.
Zum Anpassen der Turboladerleistung an verschiedene Betriebsbedingungen der Brennkraftmaschine kann eine Ladedruckregelung vorgesehen sein. Dazu kann die Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie, VTG, ausgestattet sein. Dabei werden beispielsweise die Schaufeln des Schaufelrads der Turbine verdreht, so dass die wirksamen Strömungsquerschnitte der Schaufeln, auf die der Abgasstrom wirkt, verändert werden. Mittels der VTG kann die Verschlechterung des Wirkungsgrads begrenzt und der Betriebsbereich des Turboladers erweitert werden. Allerdings sind zahlreiche bewegte Teile zum Realisieren der VTG erforderlich, die zudem den hohen Temperaturen des Abgases ausgesetzt sind. Die VTG ist somit aufwändig zu realisieren und, insbesondere bei einem Einsatz im Ottomotor, anfällig. Zum Anpassen der Turboladerleistung ist es ebenso möglich, ein Überbrückungs- oder Abblasventil (ein sogenanntes Wastegate) für die Turbine vorzusehen, mit dem der Abgasstrom ganz oder teilweise an der Turbine, insbesondere ihrem Schaufelrad, vorbei geleitet werden kann. Ein solches Wastegate kann besonders wirkungsvoll zur Ladedruckregelung auf der Ansaugseite und zum Schutz vor zu hohen Drehzahlen eingesetzt werden. Es ist ferner bekannt, zum Verringern der Verzögerungszeit beim Lastwechsel oder -sprung einen elektrisch unterstützten Turbolader einzusetzen. Bei diesem elektrisch unterstützten Turbolader ist an der gemeinsamen Welle zusätzlich ein Elektromotor angebracht, mit dem die Welle bei Bedarf, zusätzlich zum Drehen durch die Turbine angetrieben, werden kann. Dadurch ist eine schnellere Erhöhung der Drehzahl des Schaufelrads des Verdichters und somit des Ladedrucks einstellbar.To the Adjust the turbocharger performance to different operating conditions The internal combustion engine may be provided a boost pressure control. For this purpose, the turbine with a variable turbine geometry, VTG, be equipped. For example, the blades of the Paddle wheel of the turbine twisted so that the effective flow cross sections the blades, on which the exhaust stream acts, are changed. By means of VTG can limit the deterioration of the efficiency and the operating range be extended of the turbocharger. However, many are moving Parts needed to realize the VTG, in addition to the high Temperatures of the exhaust gas are exposed. The VTG is thus too expensive realize and, especially when used in gasoline engine, vulnerable. To the Adjusting the turbocharger performance, it is also possible, a bypass or blow-off valve (a so-called Wastegate) for to provide the turbine with which the exhaust gas flow in whole or in part passed by the turbine, in particular its paddle wheel can be. Such a wastegate can be particularly effective for Boost pressure control on the suction side and to protect against excessive Speeds are used. It is also known to reduce the delay time during load change or jump an electrically assisted turbocharger use. In this electrically assisted turbocharger is at the common wave in addition Electric motor attached, with which the shaft if necessary, in addition to Turning through the turbine can be driven. This is one faster increase the speed of the impeller of the compressor and thus the boost pressure adjustable.
Die
Schließlich offenbart
die
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Turbolader, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, anzugeben, mit dem auf technisch einfache Weise über einen weiten Betriebsbereich ein hoher Wirkungsgrad ermöglicht wird.Of the present invention is based on the object, a turbocharger, especially for a motor vehicle to specify, with the technically simple way of a wide operating range high efficiency is possible.
Diese Aufgabe wird durch die technische Lehre des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den abhängigen Ansprüchen entnommen werden.These Task is solved by the technical teaching of claim 1. advantageous Embodiments of the invention can taken from the dependent claims become.
Erfindungsgemäß enthält der Turbolader eine Turbine, die mit einer drehbar gelagerten Primärwelle verbunden ist, und einen Verdichter, der mit einer drehbar gelagerten Sekundärwelle verbunden ist. Ein Kopplungsmittel dient zum elektromagnetischen Koppeln der Primärwelle mit der Sekundärwelle.According to the turbocharger contains a Turbine, which is connected to a rotatably mounted primary shaft, and a Compressor, which is connected to a rotatably mounted secondary shaft. A coupling means is used for electromagnetic coupling of the primary shaft with the secondary shaft.
Ferner ist eine Steuereinrichtung zum Steuern der elektromagnetischen Kopplung der Primärwelle und der Sekundärwelle vorhanden. Schließlich ist an der Primärwelle ein erster, insbesondere hohlzylindrischer, Rotor und an der Sekundärwelle ein zweiter, insbesondere hohlzylindrischer, Rotor befestigt, die elektro-magnetisch miteinander koppelbar sind.Further is a control device for controlling the electromagnetic coupling the primary wave and the secondary shaft available. Finally is at the primary shaft a first, in particular hollow-cylindrical, rotor and at the secondary shaft a second, in particular hollow cylindrical, rotor fixed, the electro-magnetic can be coupled together.
Aufgrund der vorliegenden Erfindung sind somit zwei Wellen vorhanden, wobei eine, die Primärwelle, der Turbine und die andere, die Sekundärwelle, dem Verdichter zugeordnet ist. Das Koppeln dieser beiden Wellen ermöglicht insbesondere ein Einstellen von voneinander unterschiedlichen Drehzahlen der Primär- und der Sekundärwelle. Ein Drehmoment der Primärwelle lässt sich vorteilhafterweise genau und zuverlässig gesteuert auf die Sekundärwelle übertragen. Die unterschiedlichen Drehzahlen der Primär- und der Sekundärwelle können vorteilhafterweise so eingestellt werden, dass sowohl für die Turbine als auch für den Verdichter, und somit für den Turbolader insgesamt, hohe Wirkungsgrade erreichbar sind. Dadurch, dass Pump- und Stopfgrenze des Turboladers neben den Druckverhältnissen des Verdichters von der jeweiligen Drehzahl des Verdichterrades, und damit der Welle, abhängt, kann vorteilhafterweise ein Betriebspunkt eingestellt werden, der einen ausreichenden Mindestabstand zur Pump- und Stopfgrenze gewährleistet. Durch die vorliegende Erfindung lässt sich ein besonders leistungsfähiger und wartungsarmer Turbolader realisieren. Es ist auf einfache Weise möglich, eine besonders geringe Verzögerungszeit bei einem Lastsprung oder -wechsel zu gewährleisten. Dabei ist es möglich, auf ein sogenanntes Wastegate zu verzichten und den gesamten Abgasmassenstrom vollständig durch die Turbine zu leiten, um dadurch die Enthalpie des vollständigen Abgasmassenstromes im gesamten Betriebskennfeld zu erreichen und zu nutzen. Ferner ist es nicht notwendig, eine aufwändige, sogenannte variable Turbinengeometrie, VTG, in der Turbine auszubilden. Das Kopplungsmittel des erfindungsgemäßen Turboladers kann vorteilhafterweise wenigstens eine elektrische Maschine zum Realisieren der elektro-magnetischen Kopplung zwischen der Primärwelle und der Sekundärwelle aufweisen. Diese wenigstens eine elektrische Maschine kann ferner so angeordnet und ausgebildet sein, dass eine variable Übersetzung zwischen der Primärwelle und der Sekundärwelle ausgebildet ist. Erfindungsgemäß kann somit ein elektrisch gesteuertes, variables Getriebe zwischen der Primär- und der Sekundärwelle ausgebildet sein. Dieses gewährleistet auf besonders einfache Weise ein variables Einstellen von unterschiedlichen Drehzahlen der Primär- und Sekundärwelle. Das Einstellen der unterschiedlichen Drehzahlen der Primär- und Sekundärwelle kann einfachheitshalber mittels der Steuereinrichtung durchgeführt werden, die insbesondere zum Steuern des Kopplungsmittels dient und geeignete Vorgaben zum Einstellen der elektro-magnetischen Kopplung festlegt. Die Steuereinrichtung kann dementsprechend das Kopplungsmittel in Abhängigkeit von diesen festgelegten Vorgaben ansteuern. Durch die beiden elektro-magnetisch koppelbaren Rotoren lässt sich das elektro-magnetische Koppeln der Primär- und Sekundärwelle besonders einfach umsetzen. Der erste und der zweite Rotor haben dazu vorteilhafterweise Bau- oder Wirkungselemente, mit denen magnetische Felder erzeugbar sind.by virtue of The present invention thus two waves are present, wherein one, the primary wave, the turbine and the other, the secondary shaft, assigned to the compressor is. The coupling of these two waves allows in particular a setting von mutually different speeds of the primary and Secondary shaft. A torque of the primary shaft let yourself advantageously accurately and reliably controlled transmitted to the secondary shaft. The different speeds of the primary and secondary shaft can advantageously be adjusted so that both for the turbine and for the compressor, and thus for the Overall turbocharger, high efficiencies are achievable. Thereby, that pumping and stuffing limit of the turbocharger in addition to the pressure conditions the compressor of the respective speed of the compressor wheel, and thus the wave, depends can advantageously be set an operating point, the one sufficient minimum distance to the pumping and Stopfgrenze guaranteed. By the present invention can be a particularly efficient and low maintenance Realize turbocharger. It is easily possible, one especially low delay time to ensure a load jump or change. It is possible to to dispense with a so-called wastegate and the entire exhaust gas mass flow Completely through the turbine, thereby the enthalpy of the complete exhaust gas mass flow to reach and use in the entire operating map. Further it is not necessary, a complex, so-called variable turbine geometry, VTG to train in the turbine. The coupling means of the turbocharger according to the invention can advantageously at least one electric machine for Realizing the electro-magnetic coupling between the primary shaft and the secondary shaft exhibit. This at least one electric machine can also be arranged and designed such that a variable translation between the primary wave and the secondary shaft is trained. According to the invention can thus a electrically controlled, variable transmission between the primary and the secondary shaft be educated. This ensures in a particularly simple way a variable setting of different Speeds of the primary and secondary shaft. The Setting the different speeds of the primary and secondary shaft can For simplicity, be carried out by means of the control device, the in particular serves to control the coupling means and suitable Defines specifications for setting the electro-magnetic coupling. The control device can accordingly the coupling means in dependence from these specified specifications. By the two electro-magnetically coupled Rotors leaves Especially the electro-magnetic coupling of the primary and secondary shaft easy to implement. The first and the second rotor have to advantageously Construction or action elements with which magnetic fields can be generated are.
In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist ein, insbesondere hohlzylindrischer, Stator vorhanden, der, bezogen auf Drehrichtungen des ersten Rotors und des zweiten Rotors, fest angeordnet und mit wenigstens einem der beiden Rotoren elektro-magnetisch koppelbar ist. Mit dem Stator kann auf besonders einfache Weise die elektro-magnetische Kopplung zu dem wenigstens einen der beiden Rotoren hergestellt werden. Diese elektro-magnetische Kopplung ermöglicht dann gegebenenfalls eine elektro-magnetische Kopplung zu dem anderen der beiden Rotoren. Der feste Stator kann auf einfache Weise eine Kraftabstützung des wenigstens einen der beiden Rotoren ermöglichen, um diesem sein Drehen zu ermöglichen.In a further, particularly advantageous embodiment is, in particular hollow cylindrical, stator present, based on directions of rotation of the first rotor and the second rotor, fixed and with at least one of the two rotors electro-magnetically coupled is. With the stator can be in a particularly simple manner, the electromagnetic Coupling made to the at least one of the two rotors become. This electro-magnetic coupling then allows optionally an electro-magnetic coupling to the other of the two rotors. The fixed stator can easily a force support of at least allow one of the two rotors to to enable this to be turned.
Bevorzugt liegen der erste Rotor und der zweite Rotor axial nebeneinander und der Stator ist radial benachbart zu dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor und axial verschiebbar angeordnet. Diese Anordnung der beiden Rotoren und des Stators ist besonders aufwandsarm und kostengünstig realisierbar. Das Verändern der elektro-magnetischen Kopplung zwischen den beiden Rotoren, und damit des Drehzahlverhältnisses der Primär- und Sekundärwicklung, ist besonders einfach über das axiale Verschieben des Stators möglich. Die radialen Abstände des Stators zu dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor sind dabei vorteilhafterweise fest.Prefers the first rotor and the second rotor are axially adjacent and the stator is radially adjacent to the first rotor and the second Rotor and arranged axially displaceable. This arrangement of the two Rotors and the stator is particularly low in complexity and cost feasible. Changing the electro-magnetic coupling between the two rotors, and thus the speed ratio the primary and secondary winding, is very easy about the axial displacement of the stator possible. The radial distances of the Stators to the first rotor and the second rotor are advantageously firmly.
Besonders bevorzugt weisen der erste Rotor und der zweite Rotor in ihre jeweilige Umfangsrichtung verteilt mehrere Permanentmagnete mit wechselnder Polarität auf. Der Stator enthält ferner eine Kurzschlusswicklung, die radial benachbart zu den Permanentmagneten angeordnet und abhängig von einer Stellung der Permanentmagnete der beiden Rotoren zueinander schaltbar ist. Dies gewährleistet auf besonders einfache Weise ein stabiles Erzeugen von magnetischen Feldern und insbesondere ein Einstellen der Drehzahlen der Primär- und der Sekundärwelle. Durch ein Verändern des Magnetfelds der Permanentmagnete des ersten Rotors beim Drehen der Primärwelle wird in der Kurzschlusswicklung des Stators eine elektrische Spannung induziert, die einen elektrischen Stromfluss in der Wicklung zur Folge hat. Durch diesen Stromfluss wird eine Kraft auf den zweiten Rotor ausgeübt, die ein Drehen des zweiten Rotors bewirkt.Particularly preferably, the first rotor and the second rotor distributed in their respective circumferential direction a plurality of permanent magnets with alternating polarity. The stator further includes a short-circuit winding radially adjacent to Permanent magnets arranged and depending on a position of the permanent magnets of the two rotors is switched to each other. This ensures in a particularly simple manner a stable generation of magnetic fields and in particular a setting of the rotational speeds of the primary and the secondary shaft. By changing the magnetic field of the permanent magnets of the first rotor when rotating the primary shaft, an electrical voltage is induced in the short-circuit winding of the stator, which has an electrical current flow in the winding result. By this current flow, a force is exerted on the second rotor, which causes a rotation of the second rotor.
Des Weiteren vorzugsweise weisen der erste Rotor und der zweite Rotor die Permanentmagnete an ihrer jeweiligen, in radialer Richtung betrachtet, Innenseite auf. Der Stator ist dabei, in radialer Richtung betrachtet, im Innern der beiden Rotoren angeordnet. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turboladers.Of Further preferably, the first rotor and the second rotor the permanent magnets at their respective, viewed in the radial direction, Inside up. The stator is, viewed in the radial direction, arranged inside the two rotors. This allows a particularly compact design of the turbocharger according to the invention.
Besonders bevorzugt sind der erste Rotor, der zweite Rotor und der Stator in radialer Richtung ineinander geschachtelt angeordnet. Dabei befindet sich der erste Rotor innen, der Stator außen und der zweite Rotor zwischen dem ersten Rotor und dem Stator. Zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor ist ein erster Luftspalt und zwischen dem zweiten Rotor und dem Stator ein zweiter Luftspalt ausgebildet. Dies ermöglicht ebenfalls eine besonders kompakte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Turboladers. Ferner ist das zuverlässige Einstellen der Drehzahlen der Primär- und Sekundärwelle besonders einfach möglich.Especially preferred are the first rotor, the second rotor and the stator arranged nested in the radial direction. It is located the first rotor inside, the stator outside and the second rotor between the first rotor and the stator. Between the first rotor and the second rotor is a first air gap and between the second Rotor and the stator formed a second air gap. This also allows a particularly compact embodiment of the turbocharger according to the invention. Furthermore, this is reliable Adjusting the speeds of the primary and secondary shaft especially just possible.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist das Kopplungsmittel einen an der Primärwelle angeordneten Energiewandler zum Wandeln von Rotationsenergie in elektrische Energie und eine Verarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten von elektrischem Strom auf. Die Verarbeitungseinrichtung ist mit dem Energiewandler zum Übertragen von von dem Energiewandler erzeugtem elektrischem Strom und mit der Steuereinrichtung zum Empfangen einer Steuerangabe verbunden. Die Verarbeitungseinrichtung ist ferner so ausgestaltet, dass sie den von dem Energiewandler übertragenen elektrischen Strom in Abhängigkeit von der von der Steuereinrichtung empfangenen Steuerangabe verarbeitet. Das Kopplungsmittel ist dabei so ausgestaltet, dass die Primärwelle mittels des von der Verarbeitungseinrichtung verarbeiteten elektrischen Stroms mit der Sekundärwelle koppelbar ist. Dies ermöglicht vorteilhafter weise einen weiteren, zweiten Weg des Koppelns der Primär- und der Sekundärwelle. Die Verarbeitungseinrichtung weist insbesondere Bauelemente der Leistungselektronik auf, mit denen relativ hohe elektrische Ströme schalt- und verarbeitbar sind. Mittels des Energiewandlers und der Verarbeitungseinrichtung kann der Primärwelle vorteilhafterweise Energie entzogen werden, die nicht zum Erzeugen der Drehung der Sekundärwelle eingesetzt wird. Dies gewährleistet eine Drehzahlbegrenzung und damit einen zuverlässigen Schutz des Turboladers vor zu hohen Drehzahlen. Ferner ist so eine effiziente Ladedruckregelung möglich.In an advantageous embodiment of the invention, the coupling means one at the primary shaft arranged energy converter for converting rotational energy into electrical energy and processing means for processing from electricity on. The processing device is with the energy converter to transfer of electricity generated by the energy converter and with the controller connected to receive a control indication. The processing device is further configured such that it that transmitted by the energy converter Electricity in dependence processed by the control information received from the controller. The coupling means is designed so that the primary shaft by means of of the processed by the processing means electrical Electricity with the secondary shaft can be coupled. this makes possible Advantageously, another, second way of coupling the Primary and secondary shaft. The processing device has in particular components of Power electronics with which relatively high electrical currents switch- and are processable. By means of the energy converter and the processing device can the primary wave advantageously be deprived of energy that is not for generating the rotation of the secondary shaft is used. This ensures a speed limitation and thus a reliable protection of the turbocharger too high speeds. Furthermore, such is an efficient boost pressure control possible.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist der Turbolader einen Anschluss an ein elektrisches Energieversorgungsnetzwerk auf. Die Steuereinrichtung ist dabei so ausgestaltet, dass einerseits ein Einspeisen von aus einem Rotieren der Primärwelle gewonnener elektrischer Energie in das Energieversorgungsnetzwerk und andererseits ein Beziehen von elektrischer Energie aus dem Energieversorgungsnetzwerk zum Antreiben der Sekundärwelle steuerbar ist. Auf diese Weise kann der Primärwelle entzogene Energie, die somit nicht zum Erzeugen der Drehung der Sekundärwelle eingesetzt wird, vorteilhafterweise in das Energieversorgungsnetzwerk eingespeist und damit Energie gewonnen und für andere Zwecke genutzt werden. Mit dem Beziehen zusätzlicher elektrischer Energie aus dem Energieversorgungsnetzwerk, um diese zum Antreiben der Sekundärwelle einzusetzen, kann der Ladedruck des Turboladers zusätzlich erhöht werden. Dadurch kann vorteilhafterweise eine geringe Verzögerungszeit bei einem Lastsprung oder -wechsel gewährleistet werden. Beim Einsatz des erfindungsgemäße Turboladers in einem Kraftfahrzeug ist das Energieversorgungsnetzwerk vorteilhafterweise ein Bordnetz des Kraftfahrzeugs.In a further advantageous embodiment of the invention, the Turbocharger a connection to an electrical power network on. The control device is designed such that on the one hand feeding electric power derived from rotating the primary shaft Energy in the energy supply network and on the other hand a referring of electrical energy from the power supply network to Driving the secondary shaft is controllable. In this way, the primary wave extracted energy, the thus not used to generate the rotation of the secondary shaft, advantageously fed into the energy supply network and thus energy won and for other purposes are used. By referring to additional electrical energy from the power network to this for driving the secondary shaft use, the boost pressure of the turbocharger can be additionally increased. This can advantageously a small delay time be ensured in a load jump or change. When used the turbocharger according to the invention in a motor vehicle, the power supply network is advantageously an electrical system of the motor vehicle.
Bevorzugt ist der Anschluss an das elektrische Energieversorgungsnetzwerk in der Verarbeitungseinrichtung ausgebildet.Prefers is the connection to the electrical energy supply network formed in the processing device.
Die Verarbeitungseinrichtung kann daher den einzuspeisenden elektrischen Strom zusätzlich so aufbereiten und verarbeiten, dass er an die Gegebenheiten des Energieversorgungsnetzwerks angepasst ist. Des Weiteren dann die Verarbeitungseinrichtung die aus dem Energieversorgungsnetzwerks bezogenen Energie, und damit den bezogenen Strom, einfachheitshalber so aufbereiten, dass dieser zum Antreiben der Sekundärwelle einsetzbar ist.The Processing device can therefore be fed electrical Electricity in addition process and process it to the conditions of the power supply network is adjusted. Furthermore, then the processing device the from the energy supply network related energy, and thus the electricity used, for simplicity, prepare it so that this for driving the secondary shaft can be used.
Nachfolgend werden die Erfindung und ihre Vorteile anhand von Beispielen und Ausführungsbeispielen und der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:following The invention and its advantages will be described by way of examples and embodiments and the attached Drawing closer explained. Show it:
In den Figuren sind nachfolgend gleiche oder funktionsgleiche Elemente – sofern nichts anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen.In The figures below are the same or functionally identical elements - if nothing else is stated - with provided the same reference numerals.
Die
Brennkraftmaschine
An
der Primärwelle
Bei
dem Kopplungsmittel
Mit
diesem Aufbau und der Anbindung der Turbine
Zum
Einstellen der Funktionsweise der Verarbeitungseinrichtung
Der prinzipielle Aufbau der ineinander geschachtelten Kombination zweier elektrischer Maschinen, mit der ein elektrisch gesteuertes variables Getriebe zwischen einer Primärwelle und einer Sekundärwelle realisiert wird, ist aus den Aufsätzen "The Electrical Variable Transmission" von Martin J. Hoeijmakers et al., Electrical Power Processing Unit, Delft University of Technology, Delft, Niederlande, IEEE 2004, und "The Electrical Variable Transmission in a city bus" von Martin J. Hoeijmakers et al., Electrical Power Processing Unit, Delft University of Technology, Delft, Niederlande, IEEE 2004, bekannt. In diesen Aufsätzen wird der Einsatz der Kombination der zwei elektrischen Maschinen für einen Einsatz in einem Hybridantrieb beschrieben. Betreffend die Funktionsweise und den Aufbau der bekannten Anordnung wird der Offenbarungsgehalt der beiden Aufsätze hiermit in den Offenbarungsgehalt der vorliegenden Anmeldung aufgenommen.Of the basic structure of the nested combination of two electric machines, with which an electrically controlled variable transmission between a primary wave and a secondary wave is realized from the essays "The Electrical Variable Transmission" by Martin J. Hoeijmakers et al., Electrical Power Processing Unit, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands, IEEE 2004, and "The Electrical Variable Transmission in a city bus "from Martin J. Hoeijmakers et al., Electrical Power Processing Unit, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands, IEEE 2004. In these essays becomes the use of the combination of the two electric machines for one Use described in a hybrid drive. Regarding the functioning and the structure of the known arrangement is the disclosure content of the two essays hereby incorporated into the disclosure of the present application.
Aufgrund
der vorliegenden Erfindung kann die bekannte Kombination der zwei
elektrischen Maschinen als Ausgestaltung des Kopplungsmittels
Aufgrund
der vorliegenden Erfindung kann die bekannte Kombination aus dem
Generatorteil und dem Elektromotorteil als Ausgestaltung des Kopplungsmittels
Bei
dem Turbolader
Von
der Innenseite des Gehäuses
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DE3602543A1 (en) * | 1986-01-29 | 1987-10-01 | Walter Schopf | Exhaust turbocharger with dynamic charging performance |
DE102005004054A1 (en) * | 2005-01-28 | 2006-08-03 | Audi Ag | Rechargeable internal combustion engine has charging device e.g. mechanical charger with suction device whereby second throttle valve is provided at suction device to admit combustion air |
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2007
- 2007-04-16 DE DE200710017776 patent/DE102007017776B4/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
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HOEIJMAKERS,Martin J., FERREIRA,Jan A.: The Electrical Variable Transmission. In: Electrical Power Processing Unit, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands: IEEE 2004 * |
HOEIJMAKERS,Martin J., RONDEL,Marcel: The Electrical Variable Transmission in a city bus. In: Electrical Power Processing Unit, Delft University of Technology, Delft, The Netherlands: IEEE 2004 * |
Also Published As
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