DE102008048366A1 - Anordnung zur Frischgasversorgung einer turboaufgeladenen Verbrennungsmaschine und Verfahren zum Steuern der Anordnung - Google Patents

Anordnung zur Frischgasversorgung einer turboaufgeladenen Verbrennungsmaschine und Verfahren zum Steuern der Anordnung Download PDF

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Abstract

Eine Anordnung zur Frischgasversorgung einer turboaufgeladenen Verbrennungsmaschine (1) mit einer Ansaugleitung (14) und einer Abgasleitung (15), weist Folgendes auf: einen Abgasturbolader (2) mit zumindest einem Verdichterlaufrad (4) zur Verdichtung von Frischgas und Zufuhr des verdichteten Frischgases an die Verbrennungsmaschine (1), und mit zumindest einem Antriebslaufrad (5) zum Antrieb durch Abgas der Verbrennungsmaschine (1) zum Antrieb des Verdichterlaufrads (4); und eine Druckluftzufuhreinrichtung (7) zur gesteuerten Zufuhr von verdichtetem Frischgas oder Druckluft an die Verbrennungsmaschine (1), wobei die Druckluftzufuhreinrichtung (7) mit einem Ladelufteinlass (10) mit dem Verdichterlaufrad (4), mit einem Auslass (13) mit der Ansaugleitung (14) und mit einem Drucklufteinlass (11) mit einer Druckluftquelle verbunden ist, wobei das zumindest eine Verdichterlaufrad (4) des Abgasturboladers (2) ganz oder teilweise aus Stahl oder einer Stahllegierung besteht.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Frischgasversorgung einer turboaufgeladenen Verbrennungsmaschine. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Steuern einer solchen Anordnung.
  • Verbrennungsmaschinen, wie zum Beispiel Dieselmotoren, sind sehr häufig mit Abgasturboladern ausgerüstet. Ein Antriebslaufrad, angetrieben durch einen Abgasstrom der Verbrennungsmaschine, treibt ein Verdichterlaufrad zur Verdichtung von Frischgas an. Verdichterlaufräder sind aus Aluminium bzw. Aluminiumlegierungen hergestellt. Dies hat insbesondere seine Ursache in der niedrigeren spezifischen Masse und damit auch niedrigem Massenträgheitsmoment, was besonders bei Drehmomentanforderungen, d. h. beim Beschleunigen der Verbrennungsmaschine von Bedeutung ist, denn der Abgasturbolader kann nicht in jedem Betriebszustand der Verbrennungsmaschine ausreichend Luft fördern und somit einen genügenden Ansaugdruck erzeugen. Beispielsweise weisen Kolbenmaschinen wie Dieselmotoren mit Abgasturbolader zum Beispiel einen Betriebszustand beim Beschleunigen auf, der als „Turboloch” bezeichnet wird. Hierbei reagiert die Verbrennungsmaschine beim Gasgeben mit einer Drehzahlerhöhung erst nach einer bestimmten Verzögerungszeit, in welcher keine Abgasenergie, d. h. auch kein genügender Abgasdruck, zum Antrieb des Abgasturboladers und somit keine komprimierte Ansaugluft mit entsprechendem Ansaugdruck zur Verfügung steht. Bei diesem Beschleunigungsvorgang muss der Abgasmassenstrom den Turbolader beschleunigen, bis dieser seinen vollen Ladedruck aufbauen kann. Die Zeit zum Erreichen des maximalen Ladedrucks bzw. Ladeluftdrucks hängt maßgeblich von der Massenträgheit der Laufräder (Verdichterlaufrad, Antriebslaufrad bzw. Turbine) des Turboladers ab.
  • Zur Überbrückung dieses „Turbolochs” sind Lösungsvorschläge gemacht worden, wobei Druckluft, zum Beispiel aus einem von einem Luftkompressor gespeisten Behälter, gesteuert in die Verbrennungsmaschine eingeleitet wird, um bei erhöhtem Ansaugluftbedarf der Verbrennungsmaschine diesen zu decken. Dieses erfolgt mittels einer Frischgasversorgungsvorrichtung, welche zwischen dem Verdichter des Turboladers bzw. einem in Strömungsrichtung nachgeschalteten Ladeluftkühler und der Saugleitung angeordnet ist und in der WO 2006/089779 A1 beschrieben ist, auf welche hierzu verwiesen wird.
  • Unter Frischgas ist hier Ansaugluft zu verstehen. Druckluft ist davon zu unterscheiden, sie wird separat, zum Beispiel mittels eines Kompressors erzeugt und in einem Behälter gespeichert. Ladeluft ist die vom Turbolader verdichtete Ansaugluft bzw. das von ihm verdichtete Frischgas.
  • Aufgrund der derzeitigen aktuellen Rahmenbedingungen, insbesondere die kommenden Emissionsgesetzgebungen (z. B. EU5; EU6 usw.) sind weitere Schritte notwendig. Einer davon ist die externe Abgasrückführung (AGR) als ein zentrales Mittel, um insbesondere die Grenzwerte der NOx-Emissionen zu erfüllen. Dies beruht auf dem Effekt, dass gekühltes Abgas dem Motor wieder zugeführt wird. Abgas ist damit inert und nimmt nicht an der Verbrennung teil. Dadurch sinkt die Verbrennungstemperatur, welche, neben dem Sauerstoffüberschuss, die bestimmende Größe für die NOx-Bildung ist. Dabei gilt folgender Zusammenhang: Je höher die AGR-Raten, desto niedriger ist die Verbrennungstemperatur und desto niedriger sind die NOx-Emissionen. Derzeit stehen AGR-Raten von bis zu 50% zur Diskussion. Um diese Raten zu realisieren, in Verbindung mit der gleichen Frischluft/gasmenge, sind deutlich höhere Ladedrücke (z. B. bis zu 4,5 bar) notwendig. Dadurch entstehen am Verdichterrad des Turboladers deutlich höhere Kräfte und Temperaturen als bei aktuellen Verbrennungsmaschinen. Nachteilig dabei ist, dass Aluminium diesen Belastungen nicht mehr standhalten kann. Als Lösung sind hier Verdichterräder aus Titan entwickelt worden, die auch bei Fahrzeugen mit extremen Beanspruchungen bereits in Serie laufen. Da Titan als Werkstoff sehr kostenaufwändig ist, entstehen hier bezüglich Funktionserfüllung aufgrund gesetzlicher Anforderungen und Kosten ein Konflikt. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass überlastete Verdichterräder aus Aluminium und auch aus Titan eine der häufigsten Ausfallursachen von Turboladern sein können.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Anordnung zur Frischgasversorgung einer Verbrennungsmaschine und ein Verfahren zum Steuern einer solchen Anordnung bereitzustellen, wobei die obigen Nachteile behoben beziehungsweise bedeutend verringert und weitere Vorteile geschaffen sind.
  • Die Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Frischgasversorgung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Sie wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 gelöst.
  • Demgemäß weist eine Anordnung zur Frischgasversorgung einer turboaufgeladenen Verbrennungsmaschine mit einer Ansaugleitung und einer Abgasleitung, Folgendes auf: einen Abgasturbolader mit zumindest einem Verdichterlaufrad zur Verdichtung von Frischgas und Zufuhr des verdichteten Frischgases an die Verbrennungsmaschine, und mit zumindest einem Antriebslaufrad zum Antrieb durch Abgas der Verbrennungsmaschine zum Antrieb des Verdichterlaufrads; und eine Druckluftzufuhreinrichtung zur gesteuerten Zufuhr von verdichtetem Frischgas oder Druckluft an die Verbrennungsmaschine, wobei die Druckluftzufuhreinrichtung mit einem Ladelufteinlass mit dem Verdichterlaufrad, mit einem Auslass mit der Ansaugleitung und mit einem Drucklufteinlass mit einer Druckluftquelle verbunden ist, ganz oder teilweise aus Stahl oder einer Stahllegierung besteht. Vorzugsweise ist das gesamte zumindest eine Verdichterlaufrad des Abgasturboladers aus Stahl ausgebildet.
  • Obwohl ein Verdichterlaufrad aus Stahl ein größeres Massenträgheitsmoment aufweist und somit ein Beschleunigen des Abgasturboladers bei erhöhter Drehmomentanforderung verzögern würde ergibt sich in Kombination mit der Druckluftzufuhreinrichtung der überraschende Effekt, dass der zuvor beschriebene Konflikt lösbar ist. Die Druckluftzufuhreinrichtung reduziert durch gesteuerte Einblasung bzw. Zufuhr von Druckluft bei erhöhter Drehmomentanforderung in die Ansaugleitung der Verbrennungsmaschine das „Turboloch” fast vollständig. Dadurch ergibt sich der Einsatz von Stahl für ein Verdichterlaufrad mit höherem Massenträgheitsmoment. Auf Aluminium oder Titan als Werkstoff mit den oben beschriebenen Nachteilen kann somit verzichtet werden. Hierdurch wir es auch möglich, den funktionalen Vorteil von Stahlverdichterrädern zu nutzen, denn das höhere Massenträgheitsmoment weist bei einem Gangwechsel bedeutende Vorteile auf. Während eines Schaltvorgangs bremst ein Aluminium- oder Titanverdichterlaufrad deutlich mehr als ein Verdichterlaufrad aus Stahl ab. Daraus folgt, dass in der nächsten Getriebeübersetzungsstufe das Verdichterrad aus Aluminium oder Titan eine weit größere Zeit als das Verdichterrad aus Stahl benötigt, um die optimale Drehzahl zu erreichen. Hierbei ergibt sich auch eine vorteilhafte Kraftstoffersparnis.
  • Ein weiterer Vorteil der Verdichterlaufräder aus Stahl ist die deutlich höhere Robustheit. Das wiederum ermöglicht höhere Drehzahlen und höhere Druckverhältnisse des Turboladers. Außerdem kann es möglich sein, die Anzahl notwendiger Ladungsstufen zu verringern (z. B. Reduzierung eines zweistufigen Laders auf einen einstufigen Lader). So können weitere Kosten, Gewicht und Bauraum eingespart werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass die Druckluftzufuhreinrichtung mit Ventilen zur gesteuerten Zufuhr von Druckluft an die Verbrennungsmaschine ausgebildet ist, wenn ein Druck des vom Verdichterrad verdichteten Frischgases in zumindest einem bestimmten Betriebszustand der Verbrennungsmaschine einen vorher festgelegten Wert unterschreitet. Dazu können dass die Ventile von einer Steuereinrichtung der Druckluftzufuhreinrichtung gesteuert werden. Es ist aber auch möglich, dass die Anordnung eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Druckluftzufuhreinrichtung und zur Ermittlung von Betriebsparametern des Abgasturboladers aufweist. Natürlich können dabei die im Fahrzeug vorhandenen Betriebsparameter einer Motorsteuerung benutzt werden. Es ist auch denkbar, dass eine solche Steuerung in die Motorsteuerung integrierbar ist.
  • Die Druckluftquelle kann zum Beispiel einen Druckluftbehälter und einen diesen speisenden Druckluftkompressor aufweisen. Andere Druckluftquellen, wie beispielsweise ein elektrischer Druckluftkompressor ohne Speicher sind möglich.
  • Die Anordnung kann einen Ladeluftkühler, welcher zwischen dem Verdichterlaufrad des Abgasturboladers und der Druckluftzufuhreinrichtung angeordnet ist, und auch eine Abgasrückführung aufweisen.
  • Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Steuern der oben beschriebenen Anordnung weist folgende Verfahrensschritte auf: Ermitteln der jeweiligen Betriebsparameter der Verbrennungsmaschine und eines Abgasturboladers durch eine Steuereinrichtung und/oder eine Motorsteuerung; Zuführen von Druckluft mittels einer von der Steuereinrichtung gesteuerten Druckluftzufuhreinrichtung zur Verbrennungsmaschine, wenn ein Ladeluftdruck des Abgasturboladers unter einem gemäß der jeweiligen ermittelten Betriebsparameter erforderlichen Druckwert liegt; oder Zuführen von Ladeluft des Abgasturboladers zur Verbrennungsmaschine.
  • Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt:
  • 1 eine schematische Darstellung einer Verbrennungsmaschine mit einer erfindungsgemäßen Anordnung zur Frischgasversorgung; und
  • 2 eine grafische Darstellung von Motordrehmomenten.
  • Gleiche Bauelemente bzw. Funktionseinheiten mit gleicher Funktion sind mit gleichen Bezugszeichen in den Figuren gekennzeichnet.
  • 1 illustriert eine schematische Darstellung einer Verbrennungsmaschine 1, deren Abgasleitung 15 mit einem Antriebslaufrad 5 eines Abgasturboladers 2 gekoppelt ist. Der Abgasturbolader 2 besitzt ein Verdichterlaufrad 4, das mit dem Antriebslaufrad 5 drehfest gekoppelt ist. Das Verdichterlaufrad 4 verdichtet Frischgas aus einem Frischgaseinlass 2 zur Erhöhung eines Ansaugdrucks in einer Ansaugleitung 14 für die Verbrennungsmaschine 1, wodurch zum Beispiel ein Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs mit der Verbrennungsmaschine 1 und eine Reduzierung des Energieverbrauchs erreicht werden. Das Verdichterlaufrad 4 wird von dem Antriebslaufrad 5 angetrieben, welches zum Beispiel eine Turbine ist, die vom Abgas der Verbrennungsmaschine 1 angetrieben wird und dazu in der Abgasleitung 15 in Strömungsrichtung vor einem Abgasauslass 16 angeordnet ist.
  • Bevor die von dem Verdichterlaufrad 4 verdichtete Ansaugluft als Ladeluft in die Verbrennungsmaschine 1 gelangt, wird sie in diesem Ausführungsbeispiel zunächst durch einen Ladeluftkühler 6 geleitet. Dieser ist notwendig, um die beim hohen Verdichten erhitzte Ladeluft abzukühlen. Zwischen dem Ladeluftkühler 6 und der Ansaugleitung 14 ist eine Druckluftzufuhreinrichtung 7 eingeschaltet. Sie ist mit einem Ladelufteinlass 10 mit dem Ladeluftkühler 6 und mit einem Auslass 13 mit der Saugleitung 14 verbunden. Diese Druckluftzufuhreinrichtung 7 ist wie oben angegeben in der WO 2006/089779 A1 ausführlich beschrieben und wird hier nur kurz erläutert. Zwischen dem Ladelufteinlass 10 und dem Auslass 13 befindet sich ein Klappenelement, das verstellbar ist. Weiterhin ist ein Drucklufteinlass 11 mit dem Auslass 13 und über ein Ventil über eine Druckluftleitung 12 mit einer Druckluftquelle verbunden, welche hier ein Druckluftbehälter 8, gespeist von einem von der Verbrennungsmaschine 1 angetriebenen Druckluftkompressor 9 ist. Eine nicht gezeigte Steuereinrichtung dient zur Steuerung des ebenfalls nicht gezeigten Ventils und des Klappenelementes. Sie ist hier auch mit ebenfalls nicht dargestellten Drucksensoren im Auslass 13 und Ladelufteinlass 10 verbunden. So kann in diesem Beispiel eine Drehmomentanforderung bei einem „Kick-Down” festgestellt werden. In diesem Fall öffnet das Ventil für Druckluft die Verbindung vom Drucklufteinlass 11 zum Auslass 13. Zuvor wird das gesteuerte Klappenelement geschlossen, so dass die Druckluft nicht über den Ladelufteinlass 10 in den Abgasturbolader 2 entgegen der Ansaugrichtung einströmen kann, sondern über den Auslass 13 gerichtet in die Saugleitung 14 strömt. Bei Beenden der Druckluftzufuhr wird dieses Klappenelement wieder geöffnet und das Ventil zur Druckluftleitung 12 geschlossen. Zu diesem Zeitpunkt ist der Ladeluftdruck durch den Abgasturbolader 2 wieder ausreichend.
  • Es wird – auch auf anderem als beschriebenen Weg möglich – ein Betriebszustand der Verbrennungsmaschine und des Turboladers (hier: dessen Ladeluftdruck) ermittelt. Ist bei einer Drehmomentanforderung der Ladeluftdruck unter einem erforderlichen Wert, so wird unmittelbar Druckluft der Verbrennungsmaschine 1 zugeführt, um dies so genannte „Turboloch” zu „stopfen”. Sobald der Turbolader 2 genügend Ladeluftdruck generiert, wird die Druckluftzufuhr unterbrochen und das Verdichterlaufrad 4 des Turboladers 2 wieder als Ladeluftlieferant verwendet. Dabei kann die Druckluftzufuhr die höhere Anlaufzeit eines Stahlverdicherlaufrades 4 überbrücken.
  • Hierzu zeigt 2 eine grafische Darstellung, welche ein Motordrehmoment der Verbrennungsmaschine 1 über der Zeit t für verschiedene Verdichterlaufräder 4 mit unterschiedlichen Werkstoffen in unterschiedlichen Kombinationen von Anordnungen zur Frischgasversorgung der Verbrennungsmaschine 1 illustriert.
  • Die Kurve 17 stellt einen ersten Motordrehmomentverlauf 17 dar, bei dem ein Verdichterlaufrad 4 aus Stahl eingesetzt ist und keine erfindungsgemäße Anordnung mit einer Druckluftzufuhreinrichtung 7 vorliegt. Ein 90%iges Motordrehmoment M90 wird erst bei einem Zeitpunkt t4 erreicht. Vor diesem Zeitpunkt t4 liegt ein Zeitpunkt t3, welcher durch ein Verdichterlaufrad aus Titan, ebenfalls ohne die erfindungsgemäße Anordnung mit einer Druckluftzufuhreinrichtung 7, einen zweiten Motordrehmomentverlauf 18 erreicht wird. Ohne die erfindungsgemäße Anordnung mit einer Druckluftzufuhreinrichtung 7 wird mittels eines Verdichterlaufrads 4 aus Aluminium mit einem dritten Motordrehmomentverlauf 19 ein noch früherer Zeitpunkt t2 zum Erreichen des 90%igen Motordrehmoments M90 erzielt. Wird nun die erfindungsgemäße Anordnung mit einer Druckluftzufuhreinrichtung 7 gleichzeitig mit einem Verdichterlaufrad 4 aus Stahl eingesetzt, so ergibt sich der vierte Motordrehmomentverlauf 20 mit dem frühesten Zeitpunkt t1 zum Erreichen des 90%igen Motordrehmoments trotz eines wesentlich höheren Massenträgheitsmoments des Verdichterlaufrads 4 gegenüber den anderen Laufrädern aus dem Stand der Technik. Bei diesem vierten Motordrehmomentverlauf 20 kann das Verdichterlaufrad 4 sogar aus einem beliebigen Material sein, wobei Stahl in der oben beschriebenen Anwendung hinsichtlich Dauerfestigkeit und Temperaturfestigkeit, Kosten und Nutzen vorteilhaft ist.
  • Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie ist im Rahmen der beigefügten Ansprüche modifizierbar.
  • So kann eine Steuereinrichtung auch mit gespeicherten Tabellenwerten für unterschiedliche Betriebszustände der Verbrennungsmaschine 1 und des Abgasturboladers 2 versehen sein, um für jeden Betriebszustand den optimalen Wert für Druckluftzufuhr und Ladeluft für die Verbrennungsmaschine 1 einzustellen.
  • 1
    Verbrennungsmaschine
    2
    Frischgaseinlass
    3
    Abgasturbolader
    4
    Verdichterlaufrad
    5
    Antriebslaufrad
    6
    Ladeluftkühler
    7
    Druckluftzufuhreinrichtung
    8
    Druckluftbehälter
    9
    Druckluftkompressor
    10
    Ladelufteinlass
    11
    Drucklufteinlass
    12
    Druckluftleitung
    13
    Auslass
    14
    Ansaugleitung
    15
    Abgasleitung
    16
    Abgasauslass
    17
    Erster Motordrehmomentverlauf
    18
    Zweiter Motordrehmomentverlauf
    19
    Dritter Motordrehmomentverlauf
    20
    Vierter Motordrehmomentverlauf
    M
    Motordrehmoment
    M90
    90% des maximalen Motordrehmoments
    t
    Zeit
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - WO 2006/089779 A1 [0003, 0020]

Claims (8)

  1. Anordnung zur Frischgasversorgung einer turboaufgeladenen Verbrennungsmaschine (1) mit einer Ansaugleitung (14) und einer Abgasleitung (15), aufweisend: einen Abgasturbolader (2) mit zumindest einem Verdichterlaufrad (4) zur Verdichtung von Frischgas und Zufuhr des verdichteten Frischgases an die Verbrennungsmaschine (1), und mit zumindest einem Antriebslaufrad (5) zum Antrieb durch Abgas der Verbrennungsmaschine (1) zum Antrieb des Verdichterlaufrads (4); und eine Druckluftzufuhreinrichtung (7) zur gesteuerten Zufuhr von verdichtetem Frischgas oder Druckluft an die Verbrennungsmaschine (1), wobei die Druckluftzufuhreinrichtung (7) mit einem Ladelufteinlass (10) mit dem Verdichterlaufrad (4), mit einem Auslass (13) mit der Ansaugleitung (14) und mit einem Drucklufteinlass (11) mit einer Druckluftquelle verbunden ist, wobei das zumindest eine Verdichterlaufrad (4) des Abgasturboladers (2) ganz oder teilweise aus Stahl oder einer Stahllegierung besteht.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftzufuhreinrichtung (7) mit Ventilen zur gesteuerten Zufuhr von Druckluft an die Verbrennungsmaschine (1) ausgebildet ist, wenn ein Druck des vom Verdichterrad (4) verdichteten Frischgases in zumindest einem bestimmten Betriebszustand der Verbrennungsmaschine (1) einen vorher festgelegten Wert unterschreitet.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventile von einer Steuereinrichtung der Druckluftzufuhreinrichtung (7) steuerbar sind.
  4. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung eine Steuereinrichtung zur Steuerung der Druckluftzufuhreinrichtung (7) und zur Ermittlung von Betriebsparametern des Abgasturboladers (2) aufweist.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckluftquelle einen Druckluftbehälter (8) und einen diesen speisenden Druckluftkompressor (9) aufweist.
  6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend einen Ladeluftkühler (6), welcher zwischen dem Verdichterlaufrad (4) des Abgasturboladers (2) und der Druckluftzufuhreinrichtung (7) angeordnet ist.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, weiterhin aufweisend eine Abgasrückführeinrichtung.
  8. Verfahren zum Steuern einer Anordnung zur Frischgasversorgung einer turboaufgeladenen Verbrennungsmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Verfahrensschritten: (i) Ermitteln der jeweiligen Betriebsparameter der Verbrennungsmaschine (1) und eines Abgasturboladers (2) durch eine Steuereinrichtung und/oder eine Motorsteuerung; (ii) Zuführen von Druckluft mittels einer von der Steuereinrichtung gesteuerten Druckluftzufuhreinrichtung (7) zur Verbrennungsmaschine (1), wenn ein Ladeluftdruck des Abgasturboladers (2) unter einem gemäß der jeweiligen ermittelten Betriebsparameter erforderlichen Druckwert liegt; oder Zuführen von Ladeluft des Abgasturboladers (2) zur Verbrennungsmaschine (1)
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012220893A1 (de) 2012-11-15 2014-05-15 Zf Friedrichshafen Ag Fahrzeugantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer Abwärmenutzungseinheit

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8567191B2 (en) * 2011-03-25 2013-10-29 General Electric Company Methods and systems for controlling transient engine response
EP2794346B1 (de) 2011-12-20 2017-03-22 Carrier Corporation Transportkühlsystem mit triebwerkswellen-pferdestärkenverstärkung
US20140158099A1 (en) * 2012-12-10 2014-06-12 Bendix Commercial Vehicle Systems Llc System and Method for Improved Emissions Control
US20170204818A1 (en) * 2016-01-19 2017-07-20 International Engine Intellectual Property Company,Llc Compressed air intake engine inlet booster
BR102018075301A2 (pt) * 2018-12-06 2020-06-16 CNH Industrial Brasil Ltda. Sistema para pressurização de gás para motores estacionários e kit de pressurização de gás para motores estacionários

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10144418A1 (de) * 2000-09-21 2002-04-25 Caterpillar Inc Mehrstufiger Kompressor in einem Turbolader und Verfahren zur Konfiguration
DE60200911T2 (de) * 2001-06-06 2005-09-01 Borgwarner Inc., Auburn Hills Verdichterlaufrad als Titaniumgusstück
WO2006089779A1 (de) 2005-02-24 2006-08-31 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Einrichtung zur frischluftversorgung einer turboaufgeladenen kolbenbrennkraftmaschine und verfahren zum betrieb derselben
DE102006039300A1 (de) * 2006-08-22 2008-02-28 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Einrichtung und Verfahren zur Frischluftversorgung einer turboaufgeladenen Kolbenbrennkraftmaschine

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3673796A (en) * 1970-03-03 1972-07-04 Caterpillar Tractor Co Anticipating air injection system for turbocharged engines
US3809493A (en) * 1970-06-08 1974-05-07 Carrier Corp Interchangeable compressor drive
DE2830358C2 (de) * 1978-07-11 1984-05-17 MTU Motoren- und Turbinen-Union München GmbH, 8000 München Verdichterlaufrad, insbesondere Radialverdichterlaufrad für Strömungsmaschinen
JPS6057721U (ja) * 1983-09-29 1985-04-22 株式会社小松製作所 エンジン駆動コンプレッサ装置
US4652216A (en) * 1984-05-21 1987-03-24 Allied Corporation Compressor inlet control device
JPH0192526A (ja) * 1987-09-30 1989-04-11 Isuzu Motors Ltd 回転電機付ターボチャージャ
JP2794522B2 (ja) * 1993-09-24 1998-09-10 株式会社クボタ 2サイクルエンジンの給気装置
JPH10148133A (ja) * 1996-11-19 1998-06-02 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 排気再循環用過給機及び排気再循環用過給機を用いた排気ガス再循環装置
JP4082009B2 (ja) * 2001-09-25 2008-04-30 株式会社日立プラントテクノロジー ターボ圧縮機
CA2432831A1 (en) * 2003-06-20 2004-12-20 Peter G. Mokry An impeller and a supercharger for an internal combustion engine
DE10361913A1 (de) * 2003-12-31 2005-09-08 Birgit Bergmann "Turboloch" (Ladeunterstützung mit Speicher)
GB2425332A (en) * 2005-04-23 2006-10-25 Siemens Ind Turbomachinery Ltd Providing swirl to the compressor of a turbocharger
US7654085B2 (en) * 2006-08-28 2010-02-02 Elijah Dumas System of an induced flow machine
US20090173071A1 (en) * 2008-01-07 2009-07-09 Davorin Kapich Diesel engine with exhaust gas recirculation system
DE102008008721A1 (de) * 2008-02-12 2009-08-20 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Verfahren und Vorrichtung zum Versorgen eines Kompressors mit Druckluft bei einer Verbrennungskraftmaschine
MX2010009332A (es) * 2008-02-28 2010-11-26 Knorr Bremse Systeme Metodo y dispositivo para control de par de salida de transmision automatizada acoplada a motor de combustion interna.
US20110120431A1 (en) * 2008-07-10 2011-05-26 Lilly Daryl A Exhaust Gas Recirculation Valve Actuator

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10144418A1 (de) * 2000-09-21 2002-04-25 Caterpillar Inc Mehrstufiger Kompressor in einem Turbolader und Verfahren zur Konfiguration
DE60200911T2 (de) * 2001-06-06 2005-09-01 Borgwarner Inc., Auburn Hills Verdichterlaufrad als Titaniumgusstück
WO2006089779A1 (de) 2005-02-24 2006-08-31 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Einrichtung zur frischluftversorgung einer turboaufgeladenen kolbenbrennkraftmaschine und verfahren zum betrieb derselben
DE102006039300A1 (de) * 2006-08-22 2008-02-28 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Einrichtung und Verfahren zur Frischluftversorgung einer turboaufgeladenen Kolbenbrennkraftmaschine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012220893A1 (de) 2012-11-15 2014-05-15 Zf Friedrichshafen Ag Fahrzeugantrieb mit einem Verbrennungsmotor und einer Abwärmenutzungseinheit

Also Published As

Publication number Publication date
EP2347107A1 (de) 2011-07-27
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US20110219766A1 (en) 2011-09-15

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