DE102007017828A1 - Turbolader, turboaufgeladene Brennkraftmaschine, Verfahren und Verwendung - Google Patents

Turbolader, turboaufgeladene Brennkraftmaschine, Verfahren und Verwendung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Turbolader für eine turboaufladbare Brennkraftmaschine (30), mit mindestens einem Frischlufteinlass zum Ansaugen von Frischluft, mit mindestens einem Verdichter zum Verdichten der angesaugten Frischluft, der in Strömungsrichtung der Frischluft hinter dem Frischlufteinlass angeordnet ist, mit mindestens einem Frischluftauslass, der in Strömungsrichtung hinter dem Verdichter angeordnet ist und über den im Verdichter verdichtete Frischluft einer Lufteinlassseite der Brennkraftmaschine (30) zuführbar ist, mit mindestens einer Bypasseinrichtung zur Überbrückung mindestens eines Verdichters, welche dazu ausgelegt ist, im Betrieb zumindest einen Teil der zugeführten Frischluft an dem Verdichter vorbeizuleiten. Die Erfindung betrifft ferner eine solche Brennkraftmaschine (30), ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Turboladers sowie eine Verwendung.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Turbolader für eine turboaufladbare Brennkraftmaschine sowie eine solche Brennkraftmaschine. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Turboladers sowie eine Verwendung.
  • Bei herkömmlichen, nicht aufgeladenen Brennkraftmaschinen (Otto- oder Dieselmotor) wird beim Ansaugen von Luft ein Unterdruck im Ansaugtrakt erzeugt, der mit wachsender Drehzahl ansteigt und die theoretisch erreichbare Leistung des Motors begrenzt. Eine Möglichkeit, dem entgegenzuwirken und damit eine Leistungssteigerung zu erzielen, ist die Verwendung eines Abgasturboladers. Ein Abgasturbolader (ATL) oder kurz Turbolader 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 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, sodass durch diese Verdichtung während des Ansaugtaktes eine größere Menge Luft in die Zylinder der Brennkraftmaschine gelangt als bei einem herkömmlichen Saugmotor. Damit steht mehr Sauerstoff 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 schnell strömenden, heißen Abgasen entnommen.
  • Diese Energie, die sonst durch das Abgassystem verloren ginge, wird zur Verringerung der Ansaugverluste benutzt. Durch diese Art der Aufladung steigt der Gesamtwirkungsgrad einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine.
  • Wenngleich bei modernen Turboladern bereits viele Probleme und Schwierigkeiten beseitigt wurden, existieren dennoch einige ungelöste Probleme. An die Betriebsweise von mit Abgasturboladern ausgestatteten Antriebseinheiten werden die gleichen hohen Anforderungen wie an leistungsgleiche herkömmliche Brennkraftmaschinen gestellt. Dies führt dazu, dass zur Erreichung einer geforderten Motorleistung der volle Ladeluftdruck des Abgasturboladers auch bereits bei sehr niedrigen Motordrehzahlen zur Verfügung stehen muss. Das führt zu dem folgenden Problem:
    Beim Beschleunigen aus niedrigen Drehzahlen fehlt im Abströmpfad die richtige Abgasmenge, um den im Anströmpfad gewünschten Ladedruck für die angesaugte Frischluft zu erzeugen. Erst wenn zum Beispiel mit steigender Drehzahl ein ausreichend starker Abgasstrom zur Verfügung steht, setzen die gewünschte Verdichtung der angesaugten Frischluft und damit die gewünschte Aufladung ein. Diesen Leistungsmangel bei niedrigen Drehzahlen bezeichnet man im Allgemeinen als Turboloch. Auch generell setzt diese Aufladung bei plötzlichem Gasgeben erst verzögert ein, da die Brennkraftmaschine die Frischluft sehr viel schneller verbraucht, als verdichtete Luft durch den Verdichter bereitgestellt werden kann. Das heißt, der eingangsseitig am Verdichter anliegende Druck PE ist höher als der ausgangsseitig von dem Verdichter bereitgestellte Druck PA der Frischluft. Erst nachdem sich abströmseitig über die Turbine ein ausreichend hoher Abgasstrom eingestellt hat, stellt sich anströmseitig am Verdichter auch ein ausreichender Druck PA ≅ PE ein.
  • Dadurch, dass bei niedrigen Drehzahlen der Druck PA geringer ist als der Druck PE, drosselt der Verdichter die Brennkraftmaschine, statt dieser verdichtete Luft zuzuführen und damit zu einer Leistungssteigerung beizutragen. Dadurch, dass die Brennkraftmaschine gedrosselt wird, kann sie abgasseitig auch weniger Abgas zur Verfügung stellen, was in der Folge auch zu einer geringeren Drehzahl der Turbine führt. Dies bringt wiederum eine negative Rückwirkung auf die Drehzahl des Verdichters und damit auf die verdichtete Luft mit sich.
  • Diese Eigenheit eines Turboladers kann man zum Beispiel durch eigens dafür vorgesehene Regelsysteme, wie zum Beispiel eine variable Turbinengeometrie (VTG), durch den Einsatz sehr kleiner Turbolader und/oder durch speziell geformte Kanäle im Zylinderkopf zu einem großen Teil kompensieren.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den unerwünschten Effekt des Turbolochs bei Turboladern, insbesondere auf andere Weise, möglichst weit zu verringern.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch einen Turbolader mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, durch eine turboaufgeladene Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 15 und/oder durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 und/oder durch eine Verwendung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 28 gelöst.
  • Demgemäß ist vorgesehen:
    • – Ein Turbolader für eine turboaufladbare Brennkraftmaschine, mit mindestens einem Frischlufteinlass zum Ansaugen von Frischluft, mit mindestens einem Verdichter zum Verdichten der angesaugten Frischluft, der in Strömungsrichtung der Frischluft hinter dem Frischlufteinlass angeordnet ist, mit mindestens einem Frischluftauslass, der in Strömungsrichtung hinter dem Verdichter angeordnet ist und über den im Verdichter verdichtete Frischluft einer Lufteinlassseite der Brennkraftmaschine zuführbar ist, mit mindestens einer Bypasseinrichtung zur Überbrückung mindestens eines Verdichters, welche dazu ausgelegt ist, im Betrieb zumindest einen Teil der zugeführten Frischluft an dem Verdichter vorbeizuleiten.
    • – Eine turboaufgeladene Brennkraftmaschine, mit mindestens einem erfindungsgemäßen Turbolader dessen Verdichter anströmseitig mit einer Lufteinlassseite der Brennkraftmaschine verbunden ist und dessen Turbine abströmseitig mit einer Abgasauslassseite der Brennkraftmaschine verbunden ist.
    • – Ein Verfahren zum Betreiben eines Turboladers, der auf einer Frischluftseite des Turboladers eine Bypasseinrichtung zum Überbrücken eines Verdichters aufweist, mit einem ersten Betriebsmodus, bei dem die Bypasseinrichtung geschlossen ist und die angesaugte Frischluft über den durch die Bypasseinrichtung überbrückbaren Verdichter geleitet wird, mit einem zweiten Betriebsmodus, bei dem die Bypasseinrichtung geöffnet ist und die angesaugte Frischluft zumindest teilweise über die Bypasseinrichtung geleitet wird.
    • – Eine Verwendung einer Bypasseinrichtung, insbesondere eines Bypassventil und/oder eines Bypassrohrschalters und/oder einer Bypassklappe, zum Überbrücken eines Verdichters, insbesondere des Hochdruckverdichters, eines Turboladers.
  • Die der vorliegenden Erfindung zu Grunde liegende Idee besteht darin, auf der Verdichterseite, das heißt im Anströmpfad eines Turboladers, zumindest eine Bypasseinrichtung bereitzustellen. Diese Bypasseinrichtung ist dazu ausgelegt, bei Bedarf den Verdichter zu überbrücken, das heißt in diesem Falle wird im Anströmpfad die angesaugte bzw. bereits vorverdichtete Frischluft zumindest zum Teil an dem Verdichter vorbeigeleitet und beispielsweise direkt dem Motor in unverdichteter Form zugeführt. Auf diese Weise kann ein zu großer Druckunterschied zwischen der Einlassseite des Verdichters und dessen Auslassseite verhindert bzw. zumindest verringert werden. Auf diese Weise entsteht an der Auslassseite des Ver dichters gegenüber dessen Einlassseite kein zu starker Unterdruck, wodurch der Motor dadurch auch nicht gedrosselt wird. Der besondere Vorteil besteht also darin, dass durch die erfindungsgemäße Bypasseinrichtung ein Turboloch, welches typischerweise bei niedrigen Drehzahlen des Turboladers existiert, weitestgehend vermieden oder zumindest signifikant reduziert wird. Dieser Betrieb des Turboladers ist insbesondere bei niedrigen Drehzahlen des Turboladers und damit bei einem Beschleunigen aus niedrigen Drehzahlen relevant.
  • Auf Grund des reduzierten Unterdruckes zwischen Verdichterauslass und Motoreinlass wird auch weniger Öl aus den Lagerungen des Turboladers abgesaugt. Dieses Öl würde sonst in unerwünschter Weise über die vom Verdichter verdichtete Frischluft in den Verbrennungsraum des Motors gelangen. Dadurch wird der gesamte Verbrennungsprozess im Motor insgesamt verbessert.
  • Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die erfindungsgemäße Bypasseinrichtung bei einem Turbolader eine durch den Turbolader verursachte Lärmerzeugung deutlich reduziert.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung in Zusammenschau mit der Zeichnung.
  • In einer typischen Ausgestaltung des Turboladers und der Brennkraftmaschine ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche die Funktion der Bypasseinrichtung steuert. Diese Steuereinrichtung kann z. B. Bestandteil des Turboladers oder auch der Brennkraftmaschine sein. Typischerweise ist die Steuereinrichtung aber als Bestandteil der Motorsteuerung zur Steuerung sowohl der Brennkraftmaschine als auch des Turboladers ausgebildet. Eine solche Steuereinrichtung, die zum Beispiel das Öffnen und Schließen der Bypasseinrichtung steuert, kann mechanisch oder auch elektrisch ausgebildet sein. Im Falle einer elektrisch ausgebildeten Steuereinrichtung enthält die Bypasseinrichtung zum Beispiel ein elektrisch durch die Steuereinrichtung steuerbares Stellglied. Diese Steuereinrichtung kann in diesem Falle eine programmgesteuerte Einheit sein, zum Beispiel ein Mikrocontroller oder Mikroprozessor.
  • In einer typischen Ausgestaltung kann die Bypasseinrichtung zum Beispiel ein Bypassventil, ein Bypassrohrschalter, eine Bypassklappe oder dergleichen aufweisen. Denkbar wäre auch eine Kombination dieser Elemente. Vorzugsweise sind diese Elemente über die Steuereinrichtung steuerbar ausgebildet.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung weist der Turbolader zumindest zwei Turboladerstufen auf. Jede dieser (nacheinander angeordneten) Turboladerstufen enthält einen Verdichter und eine Turbine, die miteinander jeweils über eine gemeinsame Welle (z. B. mechanisch) miteinander gekoppelt sind. Bei zweistufigen Turboladern können die beiden Turboladerstufen gleichzeitig betrieben werden oder es kann auch jeweils nur eine der Turboladerstufen aktiv sein. Zweistufige Turbolader weisen gegenüber einstufigen Turboladern den Vorteil auf, dass dadurch eine bessere und effektivere Regelung der Aufladung realisierbar ist, wodurch insgesamt das Turboloch weiter reduziert werden kann.
  • In einer typischen Ausgestaltung ist eine der Turboladerstufen als Hochdruckstufe mit einer Hochdruckturbine und einem Hochdruckverdichter ausgebildet. Eine weitere Stufe ist als Niederdruckstufe mit einer Niederdruckturbine und einem Niederdruckverdichter ausgebildet. Hochdruckturbine und Hochdruckverdichter einerseits und Niederdruckturbine und Niederdruckverdichter andererseits sind jeweils über eine gemeinsame Welle miteinander gekoppelt.
  • In einer typischen Ausgestaltung des zumindest zweistufigen Turboladers überbrückt die Bypasseinrichtung zumindest den Verdichter der Hochdruckstufe.
  • In einer dazu alternativen Ausgestaltung ist im Falle einer zumindest zweistufigen Turboaufladung eine einzige Bypasseinrichtung vorgesehen, die sowohl den Niederdruckverdichter als auch den Hochdruckverdichter überbrückt.
  • Eine weitere, ebenfalls alternative Ausgestaltung sieht im Fall des zumindest zweistufigen Turboladers zumindest zwei Bypasseinrichtungen vor. Dabei ist eine erste Bypasseinrichtung dazu ausgelegt, den Niederdruckverdichter zu überbrücken und eine zweite Bypasseinrichtung ist dazu ausgelegt, den Hochdruckverdichter zu überbrücken.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist zumindest eine der Bypasseinrichtungen bezogen auf die Strömungsrichtung der Frischluft rückwärts sperrend ausgebildet. Im Falle einer geschlossenen Bypasseinrichtung kann somit verdichtete Frischluft, die auslassseitig von dem jeweils über die Bypasseinrichtung überbrückten Verdichter bereitgestellt wird, nicht wieder über diese Bypasseinrichtung zu der jeweiligen Einlassseite des Verdichters gelangen.
  • In einer weiteren, ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist die Bypasseinrichtung als Drosseleinrichtung für die Brennkraftmaschine betreibbar. Beispielsweise kann der Turbolader über die Steuereinrichtung so angesteuert werden, dass der Turbolader als Motorbremse fungiert, indem für den Fall, dass ein Bremsvorgang angezeigt wird, durch Schließen der Bypasseinrichtung künstlich ein Unterdruck zwischen dem jeweiligen Verdichter und der Brennkraftmaschine erzeugt wird, was insgesamt zu einem Drosseln der Brennkraftmaschine führen würde.
  • In einer typischen Ausgestaltung sind eine erste Rohrleitung zum Verbinden des Frischlufteinlasses mit der Einlassseite des Verdichters und eine zweite Rohrleitung zum Verbinden der Auslassseite des Verdichters mit dem Frischluftauslass oder mit einem weiteren Verdichter vorgesehen. Ferner ist mindestens eine Bypassrohrleitung als Bestandteil der Bypasseinrichtung vorgesehen, welche über eine erste Rohrabzweigung von der ersten Rohrleitung abzweigt und welche über eine zweite Rohrabzweigung in die zweite Rohrleitung mündet.
  • In einer typischen Ausgestaltung weist der Turbolader einen Luftfilter auf. Dieser Luftfilter ist im Anströmpfad zwischen dem Frischlufteinlass und dem Verdichter angeordnet. Die Bypassrohrleitung zweigt dabei in Strömungsrichtung der Frischluft nach dem Luftfilter ab. Dieser Luftfilter dient dem Reinigen der angesaugten Luft, um so zu verhindern, dass kleinste Staubteile und Partikel in das mit sehr hohen Drehzahlen betriebene Verdichterrad gelangen können, was zu einer Beschädigung bis hin zu einer Zerstörung des Verdichterrades führen kann.
  • In einer ebenfalls bevorzugten Ausgestaltung ist in dem Anströmpfad zwischen dem Verdichter, insbesondere dem Hochdruckverdichter, und dem Frischluftauslass ein Ladeluftkühler angeordnet. Der Ladeluftkühler mündet typischerweise unmittelbar vor dem Einlass der Brennkraftmaschine ein und dient dem Zweck, die der Brennkraftmaschine zugeführte verdichtete Ladeluft, die bei sehr hohen Drehzahlen des Turboladers sehr heiß wird und damit unter Umständen die Leistung der Brennkraftmaschine senken kann, entsprechend wieder abzukühlen. Die Bypassrohrleitung ist hier in Strömungsrichtung der Frischluft vor dem Ladeluftkühler angeordnet.
  • In einer ebenfalls typischen Ausgestaltung weist der erfindungsgemäße Turbolader eine weitere Bypasseinrichtung auf, welche im Abströmpfad des Turboladers angeordnet ist und welche dazu ausgelegt ist, eine Turbine des Turboladers zu überbrücken. Diese weitere Bypasseinrichtung wird häufig auch als Wastegate bezeichnet und dient der Ladedruckregelung. Das Wastegate kann z. B. ein Bypassventil, eine Klappe oder einen Bypassrohrschalter aufweisen. Üblicherweise überbrückt dieses Bypassventil mittels einer eigens dafür vorgesehenen Rohrleitung die abgasseitige Turbine. Bei einem eingestellten Ladedruck wird dieses Bypassventil durch einen Geber auf der Verdichterseite geöffnet und leitet dann das Abgas über die By passrohrleitung und das Bypassventil an der Turbine vorbei direkt in den Auspuff, was ein weiteres Ansteigen der Turbinendrehzahl unterbindet. Auf diese Weise wird verhindert, dass die Turbine und damit auch der Verdichter des Turboladers immer höher drehen und auf Grund der positiven Rückkopplung von Turbinen-Umdrehungsgeschwindigkeit und Verdichter-Umdrehungsgeschwindigkeit damit der Verdichter seine Fördergrenze erreicht und die mechanischen und thermischen Grenzen des Motors überschritten werden, was unter Umständen zu einem Zerstören des Turboladers sowie des Motors führt.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung ist eine erste Messeinrichtung vorgesehen. Diese erste Messeinrichtung ist dazu ausgelegt, eine Geschwindigkeit eines Turbinenrades des Turboladers zu messen, beispielsweise die Geschwindigkeit des Turbinenrades der Hochdruckturbine. Die Steuereinrichtung steuert die Bypasseinrichtung abhängig von der gemessenen Turbinenradgeschwindigkeit. Auf diese Weise kann drehzahlabhängig eine Steuerung der Bypasseinrichtung, sei es, dass sie geschlossen, geöffnet oder teilweise geöffnet ist, gezielt nach Maßgabe der Turbinenradgeschwindigkeit vorgenommen werden.
  • In einer weiteren, ebenfalls vorteilhaften Ausgestaltung ist eine zweite Messeinrichtung vorgesehen, die den durch die Bypasseinrichtung und/oder den durch den Verdichter geleiteten Luftmassenstrom misst. Dieser gemessene Luftmassenstrom, der in der englischsprachigen Literatur auch als Air Mass Flow (AMF) bezeichnet wird, bezeichnet den Luftdurchsatz des Verdichters bzw. der Bypasseinrichtung. Abhängig von dem so ermittelten Luftmassenstrom kann somit ebenfalls die Funktion der Bypasseinrichtung gezielt darauf abgestimmt werden. Vorzugsweise wird die Bypasseinrichtung sowohl nach Maßgabe des ermittelten Luftmassenstroms und damit des Luftdurchsatzes sowie der Geschwindigkeit des Turbinenrades gesteuert.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahrens zum Betreiben eines Turboladers ist ein erster Betriebsmodus und ein zweiter Be triebsmodus vorgesehen, wobei im ersten Betriebsmodus die Bypasseinrichtung geschlossen wird und die angesaugte Frischluft vollständig über den durch die Bypasseinrichtung überbrückbaren Verdichter geleitet wird und im zweiten Betriebsmodus die Bypasseinrichtung geöffnet wird und die angesaugte Frischluft zumindest teilweise über die Bypasseinrichtung geleitet wird. Erfindungsgemäß ist nun noch ein dritter Betriebsmodus – als Spezialfall des zweiten Betriebsmodus – vorgesehen, bei dem die angesaugte Frischluft ausschließlich über die Bypasseinrichtung an dem Verdichter vorbei geleitet wird. Über den Verdichter gelangt im dritten Betriebsmodus somit keine Frischluft. Dies kann beispielsweise durch eine am Einlass des Verdichters angebrachte steuerbare Klappe (Schalter, Ventil oder dergleichen) realisiert werden.
  • In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird eine erste Schwelle eines Luftdurchsatzes im Anströmpfad vorgegeben. Der Turbolader wird hier im dritten Betriebsmodus betrieben, sofern der gemessene, das heißt aktuelle Luftdurchsatz der Frischluft im Anströmpfad unter der ersten Schwelle liegt.
  • Zusätzlich oder alternativ wird eine zweite Schwelle des Luftdurchsatzes im Anströmpfad vorgegeben, die größer ist als die erste Schwelle. Der Turbolader wird im ersten Betriebsmodus betrieben, sofern der aktuelle Luftdurchsatz im Anströmpfad betragsmäßig über der zweiten Schwelle liegt.
  • Liegt der aktuelle Luftdurchsatz der Frischluft im Anströmpfad im Bereich zwischen erster und zweiter Schwelle, dann wird der Turbolader im zweiten Betriebsmodus betrieben.
  • Statt der Verwendung der zwei Schwellen wäre auch lediglich eine Schwelle denkbar, oberhalb der der Turbolader z. B. im ersten Betriebsmodus betrieben wird und unterhalb der der Turbolader z. B. im zweiten oder im dritten Betriebsmodus betrieben wird. Variationen hierzu wären selbstverständlich auch denkbar, zum Beispiel die Verwendung von mehr als zwei Schwellen oder das Einführen einer Schalthysterese für das Schalten zwischen den verschiedenen Betriebsmodi bei Über- oder Unterschreiten einer der Schwellen.
  • In einer zusätzlichen, dazu alternativen Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Turbolader im zweiten Betriebsmodus betrieben, solange im Anströmpfad der gemessene, aktuelle Luftdurchsatz durch den Verdichter geringer ist als der Luftdurchsatz über die Bypasseinrichtung.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung wird der durch die Bypasseinrichtung und/oder der durch den Verdichter geleitete aktuelle Luftdurchsatz gemessen und beispielsweise hinsichtlich der entsprechend vorgegebenen Schwellen ausgewertet. Dies erfolgt typischerweise in eigens dafür vorgesehenen Messeinrichtungen sowie in einer entsprechenden Auswerteeinrichtung.
  • Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der in den Figuren der Zeichnungen angegebenen Ausführungsbeispiele näher erläutert.
  • Es zeigen dabei:
  • 1 eine schematische Darstellung eines allgemeinen ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Turboladers;
  • 2 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Turboladers;
  • 3 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Turboladers;
  • 4 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Turboladers;
  • 5 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Turboladers;
  • 6 eine schematische Darstellung eines sechsten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Turboladers;
  • 7A eine schematische Darstellung eines ersten Betriebsmodus eines erfindungsgemäßen Turboladers;
  • 7B eine schematische Darstellung eines zweiten Betriebsmodus eines erfindungsgemäßen Turboladers.
  • In den Figuren der Zeichnungen sind gleiche und funktionsgleiche Elemente, Merkmale und Größen – sofern nichts Anderes angegeben ist – mit denselben Bezugszeichen versehen worden.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung eines ersten allgemeinen Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen, stark vereinfachter Turboladers, der lediglich die wesentlichen Bestandteile eines Turboladers aufweist.
  • In 1 ist der Turbolader mit Bezugszeichen 10 bezeichnet. Der Turbolader 10 weist in bekannter Weise einen Verdichter 11 und eine Turbine 12 auf, die über eine gemeinsame Welle 13 miteinander mechanisch gekoppelt sind. Der Verdichter 11 ist in einem Anströmpfad 14 und die Turbine 12 in einem Abströmpfad 15 angeordnet. Der Turbolader 10 in 1 ist einstufig ausgebildet, das heißt er weist lediglich einen Verdichter 11 und eine Turbine 12 auf.
  • Der Anströmpfad 14 des Turboladers 10 ist definiert zwischen einem Frischlufteinlass 16, über den Frischluft angesaugt wird, und einem Frischluftauslass 17, über den durch den Verdichter 11 verdichtete Frischluft vom Turbolader 10 bereitgestellt wird. Diese abgegebene, verdichtete Frischluft wird einer Frischlufteinlassseite einer (in der 1 nicht dargestellten) Brennkraftmaschine zugeführt. Der Abströmpfad 15 des Turboladers 10 ist definiert zwischen einem Abgaseinlass 18, über den von der (in 1 nicht dargestellten) Brennkraftmaschine erzeugtes Abgas in den Turbolader eingeleitet wird, und einem Abgasauslass 19, über das das Abgas ausströmen kann. Der Anströmpfad wird häufig auch als Ansaugtrakt, Frischluftseite oder Ladeluftseite bezeichnet. Der Abströmpfad wird häufig auch als Abgaspfad oder Abgasseite bezeichnet.
  • Hinsichtlich der in der vorliegenden Patentanmeldung gewählten Terminologie weist ein jeweiliger Verdichter eingangsseitig einen Einlass und ausgangsseitig ein Auslass auf. Die Strömungsrichtung wird auf der Verdichterseite jeweils durch die Strömungsluft der Frischluft, das heißt hin zur Brennkraftmaschine bestimmt. In sämtlichen Figuren der Zeichnung ist die Strömungsrichtung der Frischluft bzw. des Abgases durch entsprechende Pfeile in den Rohrleitungen dargestellt. Die jeweilige Frischluft ist dabei mit Bezugszeichen 20 und die jeweilige Abgasluft mit Bezugszeichen 21 bezeichnet.
  • Zwischen dem Frischlufteinlass 16 und dem Einlass des Verdichters 11 ist eine erste Rohrleitung 20a vorgesehen, innerhalb der die dem Verdichter 11 zugeführte Frischluft einen Druck P1 und eine Temperatur T1 aufweist. Ferner ist eine weitere Rohrleitung 20b zwischen dem Auslass des Verdichters 11 und dem Frischluftauslass 17 vorgesehen. Der Verdichter 11 ist dazu ausgelegt, die ihm über die Rohrleitung 20a zugeführte Frischluft 20 zu verdichten und ausgangsseitig über die Rohrleitung 20b in verdichteter Form bereitzustellen.
  • In gleicher Weise ist zwischen dem Abgaseinlass 18 und der Turbine 12 eine Rohrleitung 21b und zwischen der Turbine 12 und dem Abgasauslass 19 eine zweite Rohrleitung 20a vorgesehen.
  • Erfindungsgemäß weist der Turbolader 10 eine Bypasseinrichtung 22 auf. Die Bypasseinrichtung 22 umfasst einen Bypassschalter 23, der zum Beispiel als Bypassventil, Bypassklappe, Bypassrohrschalter 23 oder dergleichen, ausgebildet sein kann. Die Bypasseinrichtung 22 ist dazu ausgelegt, den Frischluftstrom 20 je nach Betriebsweise zumindest teilweise über entsprechende Rohrleitungen 24a, 24b und den Bypassschalter 23 vorbeizuleiten. Hierzu zweigt von der ersten Rohrleitung 20a über eine Rohrabzweigung eine Bypassrohrleitung 24a ab, die in den Rohrschalter 23 mündet. Von dort führt eine zweite Bypassrohrleitung 24b über eine zweite Rohrabzweigung 25b wieder in die zweite Rohrleitung 20b.
  • Die Bypasseinrichtung 22 kann, wie nachfolgend noch detailliert beschrieben wird, in verschiedenen Betriebsmodi betrieben werden. Beispielsweise kann die Bypasseinrichtung 22 vollständig geöffnet, vollständig geschlossen oder teilweise geöffnet und geschlossen ausgebildet sein. Je nach Betriebsmodus fließt somit die über den Frischlufteinlass 16 zugeführte Frischluft 20 vollständig über den Verdichter 11, vollständig über die Bypasseinrichtung 22 oder sowohl über den Verdichter 11 als auch über die Bypasseinrichtung 22.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung mit einem zweiten Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen, einstufig ausgebildeten Turboladers. Im Unterschied zu 1 ist in dem Ausführungsbeispiel in 2 zusätzlich die Brennkraftmaschine 30 dargestellt. Der Motorblock der Brennkraftmaschine 30 weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Zylinder auf, was allerdings lediglich beispielhaft zu verstehen ist. Auch ist die Brennkraftmaschine 30 sowie die Ankopplung an den Turbolader 10 über den Ansaugkrümmer und den Abgaskrümmer lediglich schematisch und stark vereinfacht dargestellt.
  • Der Motorblock 31 der Brennkraftmaschine 30 weist eine Lufteinlassseite 32 und eine Abgasauslassseite 33 auf. Die Lufteinlassseite 32 ist hier mit dem Frischluftauslass 17 des Turboladers 10 verbunden, sodass die von dem Turbolader 10 verdichtete Frischluft 20 über entsprechende (lediglich schematisch dargestellte) Frischluftkrümmer dem Motorblock 31 zugeführt werden kann. Die Abgasauslassseite 33 ist mit dem Abgaseinlass 18 des Turboladers 10 verbunden.
  • In dem Ausführungsbeispiel in der 2 ist ferner in der ersten Rohrleitung 20a, das heißt zwischen dem Frischlufteinlass 16 und dem Verdichter 11, ein Luftfilter 34 vorgesehen, der dazu ausgelegt ist, die angesaugte Luft zu filtern und damit zu reinigen.
  • Ferner ist in der Rohrleitung 20b, das heißt zwischen dem Verdichter 11 und dem Frischluftauslass 17 und damit unmittelbar vor der Brennkraftmaschine 30, ein Ladeluftkühler 35 vorgesehen. Dieser Ladeluftkühler 35 kühlt die bei sehr hohen Drehzahlen durch den Verdichter 11 typischerweise stark erhitzte Luft entsprechend ab, damit in dem Motorblock 31 eine optimale Verbrennung stattfinden kann.
  • Im Abströmpfad 15 ist ferner eine weitere Bypasseinrichtung 36 vorgesehen, die ein so genanntes Wastegate-Ventil 37 zwischen den beiden Bypassrohrleitungen 37a, 37b aufweist. Über diese weitere Bypasseinrichtung 36 lässt sich Abgas an der Turbine 12 vorbeileiten und damit verhindern, dass die Turbine 12 zu hohe Drehzahlen erreicht und damit der Motor über seine Leistungsgrenze gebracht wird.
  • Ferner ist in der Rohrleitung 21a auf der Abströmseite ein Abgassystem 38, wie zum Beispiel ein Katalysator, Abgasfilter, Auspuff und dergleichen, vorgesehen.
  • Im Unterschied zu den 1 und 2 ist in dem dritten Ausführungsbeispiel in der 3 der Turbolader 10 zweistufig ausgebildet, das heißt er weist zwei Turboladerstufen 40, 41 auf. Jede Turboladerstufe 40, 41 weist einen eigenen Verdichter 11a, 11b und eine eigene Turbine 12a, 12b auf, die innerhalb der jeweiligen Stufe 40, 41 über eine gemeinsame Welle 13a, 13b miteinander gekoppelt sind. Dabei ist die erste Turboladerstufe 40 als Niederdruckstufe 40 ausgebildet und umfasst einen Niederdruckverdichter 11a und eine Niederdruckturbine 12a. Die zweite Turboladerstufe 41, die direkt mit der Lufteinlassseite 32 und Abgasauslassseite 33 der Brennkraftmaschine 30 verbunden ist, ist als Hochdruckstufe 40b ausgebildet und umfasst einen Hochdruckverdichter 11b und eine Hochdruckturbine 12b.
  • Erfindungsgemäß weist in der 3 lediglich die Hochdruckstufe 40b eine Bypasseinrichtung 22 auf. Somit wird die angesaugte Frischluft in der Niederdruckstufe 40a stets durch den Niederdruckverdichter 11a geleitet. Abhängig von der Betriebsweise der Bypasseinrichtung 22 wird die in dem Niederdruckverdichter 11a verdichtete Luft entweder ausschließlich über die Bypasseinrichtung 22, ausschließlich über den Hochdruckverdichter 11b oder sowohl durch den Hochdruckverdichter 11b als auch die Bypasseinrichtung 22 geleitet.
  • In der 3 weist sowohl die Hochdruckstufe 40b wie auch die Niederdruckstufe 40a jeweils eine eigene Wastegate-Bypasseinrichtung 36a, 36b auf.
  • In dem vierten Ausführungsbeispiel in 4 weist der Turbolader 10 eine einzige Bypasseinrichtung 22 auf, wobei hier die Bypasseinrichtung 22 gleichermaßen sowohl den Niederdruckverdichter 11a und den Hochdruckverdichter 11b überbrückt. Die angesaugte Luft kann somit entweder über die beiden Verdichter 11a, 11b oder unverdichtet über die Bypasseinrichtung 22 geleitet werden.
  • Im Unterschied zu den 3 und 4 weist der Turbolader in dem fünften Ausführungsbeispiel in 5 zwei Bypasseinrichtungen 22a, 22b auf. Jede dieser Bypasseinrichtungen 22a, 22b ist jeweils einem einzigen Verdichter 11a, 11b zugeordnet und dazu ausgelegt, eben den ihm zugeordneten Verdichter 11a, 11b zu überbrücken. Diese beiden Bypasseinrichtungen 22a, 22b lassen sich vorzugsweise getrennt voneinander betreiben. Auf diese Weise ist ein gestuftes Zuschalten der jeweiligen Verdichter 11a, 11b möglich. Beispielsweise wäre denkbar, dass bei sehr niedrigen Drehzahlen des Turboladers 10 die Luft über beide Bypasseinrichtungen 22a, 22b direkt der Brennkraftmaschine 30 zugeführt wird. Bei steigenden Drehzahlen wird zunächst die Bypasseinrichtung 22a für den Niederdruckver dichter geschlossen, sodass die angesaugte Frischluft 20 zunächst über den Niederdruckverdichter 11a geleitet wird. Anschließend wird diese im Niederdruckverdichter 11a verdichtete Luft über die zweite Bypasseinrichtung 22b an dem Hochdruckverdichter 11b vorbeigeleitet. Bei weiter steigenden Drehzahlen kann dann auch die zweite Bypasseinrichtung 22b geschlossen werden, sodass die Frischluft vollständig über beide Verdichter 11a, 11b der Brennkraftmaschine zugeführt wird. Bei hohen Drehzahlen ist damit eine sehr hohe Verdichtung der angesaugten Frischluft 20 möglich.
  • 6 zeigt ein stark vereinfachtes sechstes Ausführungsbeispiel einer Anordnung mit einem erfindungsgemäßen Turbolader. Diese Anordnung umfasst drei Messeinrichtungen 50, 51, 52.
  • Die erste Messeinrichtung 50 ist dazu ausgelegt, den Luftdurchsatz auf der Anströmseite 14 zu ermitteln. Hierzu ist die erste Messeinrichtung 50 eingangsseitig mit der Rohrleitung 20a verbunden, um den Luftmassenstrom in dieser Rohrleitung 20a zu messen. Abhängig von dem ermittelten Luftmassenstrom erzeugt die erste Messeinrichtung 50 ein Messsignal M1.
  • Die zweite Messeinrichtung 51 ist dazu ausgelegt, die Umdrehungsgeschwindigkeit der Turbine 12 und damit auch des Verdichters 11 zu ermitteln. Zu diesem Zwecke ist die zweite Messeinrichtung 51 eingangsseitig mit der gemeinsamen Welle 13 verbunden, um deren Winkelgeschwindigkeit aufzunehmen. Abhängig von der aufgenommenen Winkelgeschwindigkeit erzeugt die zweite Messeinrichtung 51 ein zweites Messsignal M2.
  • Die dritte Messeinrichtung 52 ist dazu ausgelegt, den Luftdruck an der Frischluftauslassseite 17 des Turboladers 10 zu ermitteln. Zu diesem Zwecke ist die dritte Messeinrichtung 52 mit der Rohrleitung 20b verbunden, um dort den Druck P2 zu ermitteln. Abhängig von dem ermittelten Druck P2 erzeugt die dritte Messeinrichtung 52 ein drittes Messsignal M3.
  • Die Anordnung in 6 weist ferner eine Steuereinrichtung 53 auf. Die Steuereinrichtung 53 kann Bestandteil des Turboladers 10 oder der Brennkraftmaschine 30 sein oder auch als getrennte Steuereinrichtung, beispielsweise als Bestandteil der Motorsteuerung, ausgebildet sein. Die Steuereinrichtung 53 ist dazu ausgebildet, die Bypasseinrichtung 22 entsprechend durch ein Steuersignal S1 zu steuern. Dieses Steuersignal S1 wird nach Maßgabe zumindest eines der Messsignale M1–M3 erzeugt. Abhängig von diesen Messsignalen M1–M3 steuert das Steuersignal S1 die Bypasseinrichtung 22 in einen geöffneten, einen teilweise geschlossenen oder einen vollständig geschlossenen Zustand und reguliert auf diese Weise den Durchfluss der Frischluft auf der Anströmseite 14 dahingehend, dass angesaugte Frischluft entweder lediglich über den Verdichter 11, lediglich über die Bypasseinrichtung 22 oder sowohl durch den Verdichter 11 und die Bypasseinrichtung 22 strömt.
  • Anhand der 7A und 7B werden nachfolgend zwei schematische Darstellungen für die Betriebsweise eines mit einer erfindungsgemäßen Bypasseinrichtung 22 ausgestatteten, zum Beispiel einstufig ausgebildeten Turboladers 10 gezeigt, wobei hier von einem einstufigen Turbolader 10 entsprechend 1 ausgegangen wird. Ferner gehen diese Betriebsmodi davon aus, dass zur Steuerung der Bypasseinrichtung 22 lediglich der Luftdurchsatz im Anströmpfad 14 herangezogen wird. Zusätzlich oder alternativ kann hier natürlich auch der Druck P2 und/oder die Umdrehungsgeschwindigkeit herangezogen werden.
  • Erster Betriebsmodus:
  • Die Bypasseinrichtung 22 ist geschlossen, sodass die angesaugte Frischluft ausschließlich über den Verdichter 11 strömt.
  • Zweiter Betriebsmodus:
  • Die Bypasseinrichtung 22 ist geöffnet, sodass die Frischluft sowohl über die Bypasseinrichtung 22 als auch den Verdichter 11 strömen kann.
  • Dritter Betriebsmodus:
  • Die Bypasseinrichtung 22 ist geschlossen und über eine (in den 1 nicht dargestellte Klappe) ist die Einlassseite des Verdichters 11 geschlossen. In diesem Falle strömt die angesaugte Frischluft ausschließlich über die Bypasseinrichtung 22.
  • In der 7A ist eine Schwelle SW für den Luftdurchsatz AMF vorgegeben. Liegt der durch die Rohrleitung 20a fließende Frischluftstrom und damit der Luftdurchsatz AMF oberhalb dieser Schwelle SW, dann wird der Turbolader im ersten Betriebsmodus betrieben, liegt er darunter, wird er im zweiten Betriebsmodus betrieben.
  • Im Unterschied hierzu werden in dem Ausführungsbeispiel in 7B zwei Schwellen SW1, SW2 vorgegeben, wobei die erste Schwelle SW1 einen größeren Luftdurchsatz definiert als die zweite Schwelle SW2, d. h. SW1 > SW2. Ist der gemessene, das heißt aktuelle Luftdurchsatz AMF durch die Rohrleitung 20a größer als die Schwelle SW1, dann wird der Turbolader 10 im ersten Betriebsmodus betrieben. Ist der gemessene Luftdurchsatz AMF kleiner als die zweite Schwelle SW2, dann wird der Turbolader 10 im dritten Betriebsmodus betrieben. Ist der gemessene Luftdurchsatz AMF im Bereich zwischen der ersten Schwelle SW1 und der zweiten Schwelle SW2, dann wird der Turbolader 10 im zweiten Betriebsmodus betrieben.
  • Die vorliegende Erfindung sei nicht auf die vorstehenden Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern lässt sich selbstverständlich auf mannigfaltige Art und Weise modifizieren.

Claims (28)

  1. Turbolader (10) für eine turboaufladbare Brennkraftmaschine (30), mit mindestens einem Frischlufteinlass (16) zum Ansaugen von Frischluft (20), mit mindestens einem Verdichter (11) zum Verdichten der angesaugten Frischluft (20), der in Strömungsrichtung der Frischluft (20) hinter dem Frischlufteinlass (16) angeordnet ist, mit mindestens einem Frischluftauslass (17), der in Strömungsrichtung hinter dem Verdichter (11) angeordnet ist und über den im Verdichter (11) verdichtete Frischluft (20) einer Lufteinlassseite (32) der Brennkraftmaschine (30) zuführbar ist, mit mindestens einer Bypasseinrichtung (22) zur Überbrückung mindestens eines Verdichters (11), welche dazu ausgelegt ist, im Betrieb zumindest einen Teil der zugeführten Frischluft (20) an dem Verdichter (11) vorbeizuleiten.
  2. Turbolader nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (53) vorgesehen ist, welche die Funktion der Bypasseinrichtung (22) steuert.
  3. Turbolader nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypasseinrichtung (22) ein Bypassventil (23) und/oder ein Bypassrohrschalter (23) und/oder eine Bypassklappe (23) aufweist.
  4. Turbolader nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbolader (10) zumindest zwei Turboladerstufen (40, 41) aufweist, wobei jede Turboladerstufe (40, 41) einen Ver dichter (11a, 11b) und eine Turbine (12a, 12b) aufweist, die miteinander jeweils über eine gemeinsame Welle (13a, 13b) gekoppelt sind.
  5. Turbolader nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Turboladerstufen (40, 41) als Hochdruckstufe (41) mit einer Hochdruckturbine (12b) und einem Hochdruckverdichter (11b) und eine weitere der Turboladerstufen (40, 41) als Niederdruckstufe (40) mit einer Niederdruckturbine (12a) und einem Niederdruckverdichter (11a) ausgebildet ist.
  6. Turbolader nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypasseinrichtung (22) den Hochdruckverdichter (11b) überbrückt.
  7. Turbolader nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine einzige Bypasseinrichtung (22) vorgesehen ist und die einzige Bypasseinrichtung (22) sowohl den Niederdruckverdichter (11a) und als auch den Hochdruckverdichter (11b) überbrückt.
  8. Turbolader nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Bypasseinrichtungen (22a, 22b) vorgesehen sind, von denen eine erste Bypasseinrichtung (22a) den Niederdruckverdichter (11a) und eine zweite Bypasseinrichtung (22b) den Hochdruckverdichter (11b) überbrückt.
  9. Turbolader nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypasseinrichtung (22) bezogen auf die Strömungsrichtung der Frischluft (20) rückwärts sperrend ausgebildet ist.
  10. Turbolader nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypasseinrichtung (22) als Drosseleinrichtung für die Brennkraftmaschine (30) betreibbar ist.
  11. Turbolader nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Rohrleitung (20a) zum Verbinden des Frischlufteinlasses (16) mit der Einlassseite des Verdichters (11, 11a) und eine zweite Rohrleitung (20b) zum Verbinden der Auslassseite des Verdichters (11, 11a) mit dem Frischluftauslass (18) oder mit einem weiteren Verdichter (11b) vorgesehen sind und dass ferner mindestens eine Bypassrohrleitung (24a, 24b) als Bestandteil der Bypasseinrichtung (22) vorgesehen ist, welche über eine erste Rohrabzweigung (25a) von der ersten Rohrleitung (20a) abzweigt und welche über eine zweite Rohrabzweigung (25b) in die zweite Rohrleitung (20b) mündet.
  12. Turbolader nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Frischlufteinlass (16) und dem Verdichter (11) ein Luftfilter (34) angeordnet ist und die Bypassrohrleitung (24a, 24b) in Strömungsrichtung der Frischluft (20) nach dem Luftfilter (34) abzweigt.
  13. Turbolader nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Verdichter (11), insbesondere dem Hochdruckverdichter (11b), und dem Frischluftauslass (17) ein Ladeluftkühler (35) angeordnet ist und die Bypassrohrleitung (24a, 24b) in Strömungsrichtung der Frischluft (20) vor dem Ladeluftkühler (35) einmündet.
  14. Turbolader nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine weitere Bypasseinrichtung (36) vorgesehen ist, welche eine Turbine (12) des Turboladers (10) überbrückt.
  15. Turboaufgeladene Brennkraftmaschine (30), mit mindestens einen Turbolader (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, dessen Verdichter (11) anströmseitig mit einer Lufteinlassseite (32) der Brennkraftmaschine verbunden ist und dessen Turbine (12) abströmseitig mit einer Abgasauslassseite der Brennkraftmaschine (30) verbunden ist.
  16. Brennkraftmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (53) vorgesehen ist, welche die Funktion der Bypasseinrichtung (22) steuert.
  17. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Messeinrichtung (51) vorgesehen ist, welche die Geschwindigkeit eines Turbinenrades der Turbine (12) misst, wobei die Steuereinrichtung (53) die Bypasseinrichtung (22) abhängig von der durch die erste Messeinrichtung (51) gemessenen Geschwindigkeit steuert.
  18. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 15–17, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Messeinrichtung (50) vorgesehen ist, die den durch die Bypasseinrichtung (22) und/oder den durch den Verdichter (11) geleitete Luftdurchsatz ermittelt.
  19. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 15–18, dadurch gekennzeichnet, dass eine dritte Messeinrichtung (52) vorgesehen ist, die den Ladeluftdruck der Frischluft (20) im Bereich des Frischluftauslasses (17) misst.
  20. Verfahren zum Betreiben eines Turboladers (10), insbesondere eines Turboladers (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, der auf einer Frischluftseite (14) des Turboladers (10) eine Bypasseinrichtung (22) zum Überbrücken eines Verdichters (11) des Turboladers (10) aufweist, – mit einem ersten Betriebsmodus, bei dem die Bypasseinrichtung (22) geschlossen ist und die angesaugte Frischluft (20) über den durch die Bypasseinrichtung (22) überbrückbaren Verdichter (11) geleitet wird, – mit einem zweiten Betriebsmodus, bei dem die Bypasseinrichtung (22) geöffnet ist und die angesaugte Frischluft (20) zumindest teilweise über die Bypasseinrichtung (22) geleitet wird.
  21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Betriebsmodus vorgesehen ist, bei dem die angesaugte Frischluft (20) ausschließlich über die Bypasseinrichtung (22) an dem Verdichter (11) vorbei geleitet wird.
  22. Verfahren nach einem der Ansprüche 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Schwelle (SW1) eines Luftdurchsatzes im Anströmpfad (14) vorgegeben wird und dass der Turbolader (10) im dritten Betriebsmodus betrieben wird, sofern der Luftdurchsatz der Frischluft (20) im Anströmpfad (14) unterhalb der ersten Schwelle (SW1) ist.
  23. Verfahren nach einem der Ansprüche 20–22, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Schwelle (SW2) eines Luftdurchsatzes im Anströmpfad (14) vorgegeben wird, wobei die zweite Schwelle (SW2) größer ist als die erste Schwelle (SW1), und dass der Turbolader (10) im ersten Betriebsmodus betrieben wird, sofern der Luftdurchsatz der Frischluft (20) im Anströmpfad (14) oberhalb der zweiten Schwelle (SW2) ist.
  24. Verfahren nach einem der Ansprüche 20–23, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbolader (10) im zweiten Betriebsmodus betrieben wird, sofern der Luftdurchsatz der Frischluft (20) im Anströmpfad (14) im Bereich zwischen der ersten und der zweiten Schwelle (SW1, SW2) ist.
  25. Verfahren nach einem der Ansprüche 20–24, dadurch gekennzeichnet, dass der Turbolader (10) im zweiten Betriebsmodus betrieben wird, solange im Anströmpfad (14) der Luftdurchsatz durch den Verdichter (11) geringer ist als der Luftdurchsatz über die Bypasseinrichtung (22).
  26. Verfahren nach einem der Ansprüche 20–25, dadurch gekennzeichnet, dass der durch die Bypasseinrichtung (22) und/oder der durch den Verdichter (11) geleitete aktuelle Luftdurchsatz gemessen und ausgewertet wird.
  27. Verfahren nach einem der Ansprüche 20–26, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypasseinrichtung (22) als Drossel betrieben wird.
  28. Verwendung einer Bypasseinrichtung (22), insbesondere eines Bypassventils (23) und/oder eines Bypassrohrschalters (23) und/oder einer Bypassklappe (23), zum Überbrücken eines Verdichters (11), insbesondere des Hochdruckverdichters (11b), eines Turboladers (10).
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