DE3621445A1

DE3621445A1 - Method and device for conveying a gaseous medium, in particular charging reciprocating internal combustion engines, such as diesel engines, spark ignition engines and the like

Info

Publication number: DE3621445A1
Application number: DE19863621445
Authority: DE
Inventors: Fritz Merten; Lutz Willner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-06-26
Filing date: 1986-06-26
Publication date: 1987-07-09

Abstract

The invention relates to a method and a device for carrying out the same in order, as a rejection of known exhaust gas turbochargers, to ensure the amount of required air is supplied in sufficient quantity and independently of the rpm of the internal combustion engine and in all its rpm ranges. This takes place in that an air conveying system is driven, instead of by the exhaust gases, by a generator which is driven by the crank shaft of the internal combustion engine and an electric motor, which is connected downstream of the said generator via a converter and whose voltage and/or frequency can be controlled. A process detection and control system controls a converter in an open-loop or closed-loop fashion so that with the said system the voltages and/or frequencies for driving the motor can be made available in accordance with a large number of detectable parameters such as air pressure, air temperature, air density, fuel quality and so on. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrich tung zum Durchführen dieses Verfahrens zum Fördern eines gasförmigen Mediums, insbesondere zum Aufladen von Hubkolben- Brennkrafmaschinen, wie Dieselmotoren, Ottomotoren u.a., wobei das Medium der Atmosphäre entnommen, einer Verdichtung unterzogen und anschließend entsprechend vorgegebener Fülltak te einer Vermischung mit einem Kraftstoff, wie auch einer darauf folgenden Verbrennung mit diesem zugeführt wird, und bei welchen Verfahren die Menge des pro Fülltakt der Vermischung zuzuführenden Mediums von der Öffnungszeit einer vom Fülltakt bestimmten und der Vermischung vorgeschalteten Einlaßphase, insbesondere in Abhängigkeit eines Sollwertes, bestimmbar ist. The invention relates to a method and a device device for performing this method of promoting a gaseous medium, in particular for charging reciprocating Internal combustion engines, such as diesel engines, gasoline engines, etc. the medium being taken from the atmosphere, a compression subjected and then according to the specified filling stroke a mixture with a fuel, as well as one subsequent combustion is supplied with this, and with which method the amount of the mixture per filling cycle medium to be fed from the opening time of the filling cycle certain inlet phase upstream of the mixing, can be determined in particular as a function of a setpoint.

Es ist allgemein bekannt daß insbesondere Verbrennungsab läufe zwischen gasförmigen Medien, wie Luft und fossilen Brennstoffen, wie Benzinen, Dieselkraftstoffen, pflanzli chen Ölen u.a., besonders dann mit einem hohen Wirkungsgrad bei geringen Schadstoffemissionen ablaufen, wenn zum einen eine stöchiometrische Vermischung der zu verbrennenden Be standteile vor deren Verbrennung vorgenommen wird und wenn zum anderen für die Vermischung hohe kinetische Energien der sich mischenden Medien aufgebaut werden, um den Misch vorgang in einer möglichst sehr kurzen Zeitspanne durchfüh ren zu können. Verbrennungsabläufe mit diesen Charakteristi ken werden zwar überall, wo Verbrennungsvorgänge ablaufen gefordert, sie sind aber vielfach unerläßlich bei solchen Verbrennungsvorgängen, wie sie beispielsweise bei Hubkolben- Brennfkraftmaschinen, wie Dieselmotoren, Ottomotoren u.a., mit kurzen Arbeitstakten zwischen Luftansaug, Vermischung, Verbrennung und Ausschub der Brennrückstände, ablaufen.It is generally known that in particular combustion ab runs between gaseous media such as air and fossil Fuels, such as gasoline, diesel fuel, vegetable oils, especially with a high degree of efficiency expire with low pollutant emissions if, on the one hand a stoichiometric mixing of the beings to be burned components before they are burned and if secondly, high kinetic energies for mixing of the mixing media are built to the mixing Carry out the process in the shortest possible time to be able to. Combustion processes with these characteristics They are used wherever combustion processes take place required, but they are often indispensable for such Combustion processes, such as those in reciprocating Internal combustion engines, such as diesel engines, gasoline engines, etc. with short work cycles between air intake, mixing, Combustion and expulsion of the burning residues, expire.

Die zunehmende Verknappung, insbesondere fossiler Kraftstof fe, einerseits und die zunehmende Belastung der Umwelt mit Rückständen aus solchen Verbrennungen andererseits, zwingen die Hersteller und Anwender von Brennkraftmaschinen, wie Dieselmotoren, Ottomotoren u.a., der Optimierung des Verbren nungsablaufes eine größere Bedeutung als bisher beizumessen.The increasing scarcity, especially fossil fuel fe, on the one hand and the increasing pollution of the environment Residues from such burns, on the other hand, force the manufacturers and users of internal combustion engines, such as Diesel engines, petrol engines, etc., optimizing combustion more important than before.

Untersuchungen haben wiederholt bestätigt, daß Verbrennungs abläufe solcher Art verbessert werden können, wenn die zu verbrennenden Kraftstoff-Luftbestandteile vorher stöchiome trisch vermischt und der Verbrennungsablauf, gegebenenfalls mit geringem Luftüberschuß, in der Brennkammer ablaufen könnte. Zu diesem Zweck ist es auch bekannt, der bzw. den Brennkammern einer Brennkraftmaschine einen sogenannten Aufla der zuzuordnen und die für den Verbrennungsvorgang erforder liche Menge an gasförmigen Medium, z.B. atmosphärische Luft, mittels dieses Aufladers in die Brennkammer einzubringen. Research has repeatedly confirmed that combustion processes of this kind can be improved if the too burning fuel-air components previously stoichiome mixed and the combustion process, if necessary with little excess air, run off in the combustion chamber could. For this purpose it is also known to the Combustion chambers of an internal combustion engine a so-called Aufla the assign and the required for the combustion process amount of gaseous medium, e.g. atmospheric air, by means of this supercharger in the combustion chamber.

Bekannte Auflader dieser Art bedienen sich besonders ausge legter Lüfterräder, die vielfach im Ansaugstrom einer Brenn kraftmaschine vorgesehen und dort das zu verbrennende Me dium, z.B. die Luft, von außen nach innen in die Brennkammer fördern. Die Lüfterräder, die als Axial- oder Radialturbinen ausgeführt sein können, sind im Förderstrom zur Brennkammer so angebracht, daß sie möglichst verlustarm größere Gasvolu mina fördern können. Zu diesem Zweck sind solche Axial oder Radialturbinen mit Saug- und Druckstutzen, wie auch einer Verdichtungszone versehen, so daß eine in diese ge langene Gasmenge durch den Ansaugstutzen eintritt, in der Verdichtungszone auf das geforderte Maß verdichtet und an schließend über den Druckstutzen in den Ansaugstutzen der Brennkammer gefördert wird, aus welchem Ansaugstutzen dieses verdichtete Gas als Brenngas der Vermischung mit dem Kraft stoff zugeführt wird.Known superchargers of this type make particular use of themselves placed fan wheels, which are often in the intake flow of a burner Engine provided and there the Me to be burned dium, e.g. the air, from the outside in to the combustion chamber promote. The fan wheels, which act as axial or radial turbines can be carried out in the flow to the combustion chamber attached so that they have as little loss of gas as possible can promote mina. For this purpose, such are axial or radial turbines with suction and pressure ports, as well provided a compression zone so that a ge in this long amount of gas enters through the intake manifold in which Compression zone compressed to the required size and on closing via the pressure port in the intake port of the Combustion chamber is promoted, from which intake this compressed gas as the fuel gas for mixing with the power substance is supplied.

Ein bekanntes und am weitesten verbreitetes Lüfterrad dieser Art ist als sogenannter Abgasturbolader ausgeführt, und be steht dabei aus zwei auf einer gleichen Welle sitzenden Turbinen, von denen die eine der Förderung der für den Ver brennungsablauf erforderlichen Gasmenge, z.B. Luft, und die andere Turbine dem Antrieb dieser ersten Turbine dient. Beide Turbinen sind in eigenen Gehäusen drehbar gelagert, und es ist jedes Gehäuse mit jeweils einem eigenen Ansaug und Druckstutzen versehen, wobei der Ansaug- und Druckstutzen der treibenden Turbine mit dem Rohrsystem der Abgasabführung und der Ansaug- und Druckstutzen der getriebenen Turbine mit dem Rohrsystem der Gaszuführung zur Brennkraftmaschine verbunden ist. Bei dieser Turbine wird die kinetische Ener gie des Abgases für den Antrieb der getriebenen Turbine ausgenutzt, so daß diese Turbine entsprechend der Drehzahl der treibenden Turbine die benötigte Gasmenge bzw. Luft menge in die Vermischung, d.h. Brennkammer, fördert. A well-known and most widely used fan wheel of this Art is designed as a so-called exhaust gas turbocharger, and be consists of two sitting on the same shaft Turbines, one of which is the promotion of for the Ver required amount of gas, e.g. Air and the other turbine is used to drive this first turbine. Both turbines are rotatably supported in their own housings, and it is each case with its own intake and discharge nozzle provided, the intake and discharge nozzle the driving turbine with the exhaust system pipe system and the intake and discharge ports of the driven turbine with the pipe system of the gas supply to the internal combustion engine connected is. In this turbine, the kinetic energy gie of the exhaust gas for driving the driven turbine exploited so that this turbine according to the speed the driving turbine the required amount of gas or air amount in the mix, i.e. Combustion chamber, promotes.

Bei diesem System ist eine optimale Versorgung der Brenn kammern mit Brenngas nur dann möglich, wenn nach Erreichen der optimierten Drehzahl der getriebenen Turbine und deren Füllmenge diese nicht mehr verändert werden. Diese Forderung ist aber bei Brennkraftmaschinen mit sich ständig ändernden Lastwechseln nicht erfüllbar, da mit jeder Änderung der Dreh zahl der treibenden Turbine auch eine Änderung der Drehzahl und damit auch eine Änderung der Füllmenge der getriebenen Tur bine eintreten, was bewirkt, daß die getriebene Turbine stets mit einer entsprechenden Verzögerung den Änderungen der trei benden Turbine folgt. Solche Änderungen führen bei Brennkraft maschinen, wie sie beispielsweise im Straßenverkehr, wo stän dig Drehzahländerungen hingenommen werden müssen, verwendet werden, zum chronischen Luftmangel in den unteren Drehzahl bereichen und zu überhöhten Luftüberschüssen in den oberen Drehzahlbereichen der Brennkraftmaschine, so daß diese Maschine nur in einem ganz engen Drehzahlbereich eine ausreichende Luft menge für den Verbrennungsablauf erhält. Diese Unzulänglichkei ten in der Optimierung der der Verbrennung zuzuführenden Luft menge, d.h. des Liefergrades, im unteren Drehzahlbereich führen zu einer unvollständigen Vermischung und Verbrennung der Kraft stoff-Luftgemische mit den bekannten Abgasemissionen, wie Ruß, Schwarz- oder Blaurauch, erhhöhtem Kraftstoffverbrauch, gering erer Leistung und giftigen Abgasen, wie Kohlenwasserstoffen (CH), Kohlenmonoxid (CO), Stickoxyden (NO_X) u.a.m., und sie führen im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine wiederum zu Luftüberschüssen, die eine Überhitzung des Materials der Brennkammer und hier insbesondere deren Leichtmetallteile, wie Zylinderkopf, Kolben u.a., bewirken. Die Überhitzung dieser Materialteile führt auch zu einem erhöhten Ölverbrauch als auch zu einer intensiveren Kühlung, die auf Kosten der Wirtschaftlichkeit der Brennkraftmaschine gehen (vgl. "Auflade gruppen" aus Dubbels Taschenbuch für den Maschinenbau, 2. Bd. 1966, S. 379). With this system, an optimal supply of the combustion chambers with fuel gas is only possible if, after reaching the optimized speed of the driven turbine and its filling quantity, these are no longer changed. However, this requirement cannot be met in internal combustion engines with constantly changing load changes, since with each change in the number of revolutions of the driving turbine there is also a change in the speed and thus also a change in the filling quantity of the driven turbine, which means that the driven turbine always with a corresponding delay follows the changes in the driving turbine. Such changes result in internal combustion engines, such as those used in road traffic, where constant speed changes must be accepted, areas for chronic lack of air in the lower speed ranges and excessive air excess in the upper speed ranges of the internal combustion engine, so that this machine only in one receives a sufficient amount of air for the combustion process in a very narrow speed range. These inadequacies in the optimization of the amount of air to be supplied to the combustion, ie the degree of delivery, in the lower speed range lead to incomplete mixing and combustion of the fuel-air mixtures with the known exhaust gas emissions, such as soot, black or blue smoke, and increased fuel consumption Power and toxic exhaust gases, such as hydrocarbons (CH), carbon monoxide (CO), nitrogen oxides (NO _x ), etc., and they in turn lead to excess air in the upper speed range of the internal combustion engine, which overheats the material of the combustion chamber and in particular its light metal parts, such as the cylinder head , Piston and others. The overheating of these material parts also leads to increased oil consumption and to more intensive cooling, which are at the expense of the economy of the internal combustion engine (cf. "charging groups" from Dubbel's Taschenbuch für Maschinenbau, 2nd vol. 1966, p. 379).

Es ist ferner ein Auflader für Brennkraftmaschinen bekannt, der nach Art eines Zellenrades ausgeführt ist und dessen Zellen auf einer Walze angebracht sind, die von einem Gehäuse mit Saug- und Druckstutzen umschlossen bleiben. Die einzel nen Zellen sind konzentrisch um die Welle des Aufladers angeordnet und zwischen sich so unterteilt, daß diese mit deren Kammern parallel zur Welle verlaufen. Die Welle selbst ist aus dem Gehäuse herausgeführt und über einen Riementrieb am Abtrieb einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine ange schlossen. Die zum Gehäuse führenden Saug- und Druckstutzen für Abgas und Frischluft sind an diesem überwiegend axial angeschlossen, so daß das Abgas, welches in die Zellen ein tritt, eine axial zur Zelle verlaufende Druckwelle erzeugt. Diese Druckwelle bewegt sich durch die jeweilige Zelle so lange, bis sie auf eine, in der gleichen Zelle sich befin denden Frischluft stößt. Diese Frischluft, die durch den Saugstutzen in die gleiche Zelle gelangt war, wird durch das Abgas aus der Zelle in den Druckstutzen für Frischluft, der wiederum mit dem Saugstutzen der Brennkraftmaschine verbunden ist, verdrängt. Das Abgas, welches nach Verdrängen der Frischluft aus der Zelle seine Energie überwiegend ver loren hat, wird durch die neu in die gleiche Zelle einströ mende Frischluft aus der Zelle in den Druckstutzen des Ab gassystems verdrängt. Diese Spielwechsel von Ansaug von Frischluft und Abgas und Auspressen derselben aus den Zel len erfolgen im Rhytmus der Arbeitstakte der Brennkraftma schinen und werden durch den direkten Antrieb der Welle über die Riemenscheibe von der Kurbelwelle entsprechend unter stützt. Zwar können mit einem solchen Lader einige Verbesse rungen, insbesondere im unteren Drehzahlbereich der Brenn kraftmaschine, in bezug auf deren Füllungsgrad durch den direkten Antrieb der Welle des Laders mit der Kurbelwelle erzielt werden, diese Vorteile gehen aber mit steigender Drehzahl der Brennkraftmaschine schnell verloren, als es nicht gelingt, in Kürze der Arbeitstakte der Brennkraft maschine die ausreichenden Mengen an Frischluft den Zellen zuzuführen, um sie aus diesen durch Einwirkung der Druckwel len des Abgases in den Druckstutzen des Laders und von dort wieder in die Brennkammer der Brennkraftmaschine zu pressen. Doch selbst die Verbesserungen im unteren Drehzahlbereich sind besonders in der Start- und Leerlaufphase der Brennkraft maschine noch nicht ausreichend, als mangels ausreichender Abgasmengen noch geringe Druckwellen aufgebaut werden kön nen, die nicht ausreichen, eine genügend starke, kinetische Energie der Frischluft zu verleihen, wie sie für einen opti malen Mischvorgang und Verbrennungsablauf notwendig wäre. Somit deckt dieses System auch nur einen sehr engen Bereich der Aufladung einer Brennkraftmaschine ab und ist zudem nicht geeignet, schnellen Lastwechseln der Brennkraftmaschine mit entsprechend benötigten Liefergraden zu folgen (COMPREX, Prospekt BBC-AG, Baden/Schweiz).A supercharger for internal combustion engines is also known, which is designed in the manner of a cellular wheel and its Cells are mounted on a roller by a housing remain enclosed with suction and pressure ports. The single NEN cells are concentric around the charger shaft arranged and divided between them so that with whose chambers run parallel to the shaft. The wave itself is led out of the housing and via a belt drive on the output of a crankshaft of the internal combustion engine closed. The suction and pressure ports leading to the housing for exhaust gas and fresh air are mainly axial connected so that the exhaust gas, which enters the cells occurs, generates a pressure wave extending axially to the cell. This pressure wave moves through the cell long until she is on one in the same cell fresh air. This fresh air through the Suction nozzle had reached the same cell the exhaust gas from the cell into the pressure port for fresh air, which in turn with the intake manifold of the internal combustion engine connected, displaced. The exhaust gas, which after displacement the fresh air from the cell mainly uses its energy loren, will flow into the same cell through the new fresh air from the cell into the discharge nozzle of the Ab gas systems displaced. This change of game by suction from Fresh air and exhaust gas and squeezing them out of the cell len take place in rhythm with the work cycles of the internal combustion engine seem and are driven by the direct drive of the shaft the pulley from the crankshaft accordingly under supports. Some improvements can be made with such a loader stations, especially in the lower speed range of the burner engine, in terms of their degree of filling by the direct drive of the loader shaft with the crankshaft are achieved, but these advantages go with increasing Engine speed lost quickly than it does not succeed shortly the work cycles of the internal combustion engine the sufficient quantities of fresh air in the cells feed to them from this by the action of Druckwel len of the exhaust gas in the pressure port of the charger and from there to press back into the combustion chamber of the internal combustion engine. But even the improvements in the lower speed range are particularly in the start and idle phase of the internal combustion engine machine not yet sufficient, as insufficient Small amounts of pressure waves can be built up those that are not sufficient, a sufficiently strong, kinetic To give energy to the fresh air as it is for an opti paint mixing process and combustion process would be necessary. This system therefore only covers a very narrow area the charging of an internal combustion engine and is also not suitable, rapid load changes of the internal combustion engine with the required delivery levels (COMPREX, Brochure BBC-AG, Baden / Switzerland).

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrunde liegt, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Durchführen des Ver fahrens zu schaffen, mit denen die Aufladung einer Brenn kraftmaschine unabhängig von deren Lastwechseln und Dreh zahlen mit einer den jeweiligen Füllungsgrad des Verbren nungsablaufes erforderlichen Gasmenge zu versorgen, und diese Gasmenge zusätzlich nach einer Reihe von erfaßbaren Parametern aufzubereiten, der Verbrennungsablauf mit einer ausreichend hohen kinetischen Energie, wie sie für die stö chiometrische Vermischung erforderlich erscheint, zuzuführen.This is where the invention begins, which is based on the task a method and an apparatus for performing the ver driving with which to charge a burning engine regardless of their load changes and rotation pay with the respective degree of filling of the cremation supply flow required gas quantity, and this amount of gas additionally after a series of detectable Prepare parameters, the combustion process with a sufficiently high kinetic energy, such as that for the disturbance chiometric mixing appears necessary.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe verfahrensspezifisch mit einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch ge löst, daßAccording to the invention, this task becomes process-specific ge with a method of the type mentioned solves that

a) vor Einführen einer der jeweiligen Vermischung erforder lichen Menge an Medium eine Erfassung und/oder Messung mindestens eines, in der Einlaßphase herrschenden Para meters vorgenommen wird. a) required before introducing one of the respective mixtures amount of medium a detection and / or measurement at least one para that prevails in the intake phase meters is made.
b) ein aus dieser Erfassung bzw. Messung ermittelter Wert einer elektronischen Prozeßerfassung und -regelung zuge führt wird, und ein dort erhaltenes, elektrisches Signal als Ausgangsgröße für eine Frequenz- und/oder Spannungs regelung dient.b) a value determined from this recording or measurement electronic process recording and control leads, and an electrical signal obtained there as an output variable for a frequency and / or voltage regulation serves.
c) entsprechend der Größe dieses Signals eine elektrische Energieversorgung regelbar und diese Versorgung auf den erforderlichen Energiebedarf für die Förderung des Me diums ansteuerbar ist undc) an electrical according to the size of this signal Energy supply adjustable and this supply on the required energy for the promotion of me diums is controllable and
d) der Energiebedarf für die Förderung des Mediums in Ab hängigkeit vom Fülltakt regelbar und auf das Maß der Aufbereitung des Mediums, entsprechend festgelegter Para meter, einstellbar ist.d) the energy requirement for the promotion of the medium in Ab Dependency on the filling cycle adjustable and to the measure of Preparation of the medium, according to the specified para meter, is adjustable.

Vorrichtungsspezifisch wird dieses Verfahren mit einer Vor richtung, bestehend aus mindestens einer der Förderung und/ oder Verdichtung des Mediums dienenden und mit einem Antrieb versehene Luftförderorgan z.B. Turbine, welches sowohl mit einem Ansaug- als auch einem Druckstutzen für das Einführen und Ausführen des Mediums ausgestattet und welches über dessen Druckstutzen mit dem als Einlaßphase ausgebildeten Ansaugstutzen einer in die Vermischung mündenden Kammer verbunden ist, in der Weise gelöst, daßThis method is device-specific with a pre direction, consisting of at least one of the funding and / or compression of the medium serving and with a drive provided air conveyor e.g. Turbine, which with both a suction as well as a pressure port for insertion and running the medium equipped and what about the pressure port with that designed as the inlet phase Intake of a chamber opening into the mixture is connected, solved in such a way that

a) der Antrieb des Luftförderorgans als ein spannungs- und/ oder frequenzgesteuerter und/oder geregelter Motor aus geführt ist,a) the drive of the air conveyor as a voltage and / or frequency controlled and / or regulated motor is led
b) dieser Motor des Luftförderorgans über einen spannungs und/oder frequenzgesteuerten Umformer mit elektrischer Energie versorgbar ist,b) this motor of the air conveyor over a voltage and / or frequency controlled converters with electrical Energy is available
c) für die elektrische Energieversorgung des Umformers ein frequenzvariabler Generator angeschaltet und dieser vom Verbrennungsmotor antreibbar ist, c) for the electrical power supply of the converter frequency variable generator switched on and this from Internal combustion engine can be driven,
d) im Ansaugstutzen vor der in die Vermischung mündenden Kammer eine Meßsonde für die Erfassung mindestens eines Parameters vorgesehen ist, hingegen für die Erfassung weiterer Parameter zur Optimierung des Füllungsgrades der Verbrennungskammer, insbesondere entsprechend dem jeweiligen Fülltakt, weitere Signalaufnehmer, so etwa für Druck, Temperatur, Luftfeuchte, Luftdichte u.a., als weitere Sonden der Prozeßregelung zugeordnet sind.d) in the intake manifold before the opening into the mixture Chamber a measuring probe for the detection of at least one Parameter is provided, however, for the acquisition further parameters to optimize the degree of filling the combustion chamber, in particular according to the respective filling cycle, further signal pickups, such as for pressure, temperature, air humidity, air density etc. are assigned to the process control as further probes.

Durch diese erfindungsgemäßen Maßnahmen wird nicht nur die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe vorteilhaft gelöst, sondern es wird eine Möglichkeit geschaffen, die Dosierung einer der Verbrennung zuzuführenden Gasmenge nach einer Reihe von erfaßbaren Parametern zu regeln. So kann beispiels weise die Dosierung der für den Verbrennungsablauf erforder lichen Gasmenge, d.h. der Ansaugeluft, nach deren Feuchte, Dichte, Temperatur und anderen Eigenschaften, in deren Menge und Konsistenz festgelegt werden, und es kann zudem, um eine intensive Mischung der Verbrennungsluft mit dem in der Brennkammer einzubringenden Krafstoff zu erreichen, diese Verbrennungsluft mit einer solchen Geschwindigkeit in die Brenn kammer eingebracht werden, daß durch eine entsprechende Tur bolenz die einzelnen Luftbestandteile sich stöchiometrisch zu mischen vermögen. Bei Brennkraftmaschinen, die einen hohen Drall der Verbrennungsluft in der Brennkammer für den Mischef fekt erfordern, kann die Geschwindigkeit der in die Brennkam mer einströmende Verbrennungsluft so gesteigert werden, daß mit Sicherheit innerhalb des Arbeitstaktes sowohl die Ver mischung der Luftbestandteile mit dem Kraftstoff erfolgen kann, als auch ein Luftpolster in der Brennkammer selbst, selbst nach abgeschlossenem Verbrennungsablauf, noch erhal halten bleibt, um etwaige schädliche Abgasmengen noch vor Austritt in das Auspuffsystem zu neutralisieren. Damit läßt sich mit einem solchen System die Brennkraftmaschine auch mit einem Luftüberschuß in deren Brennkammer betreiben und dies selbst im unteren Drehzahlbereich, wo die ausreichende Luftmenge außerordentlich entscheidend ist für die Qaualität der Abgase. These measures according to the invention not only object on which the invention is based is advantageously achieved, but it creates a way of dosing a quantity of gas to be supplied to the combustion after a Regulate a number of detectable parameters. For example as the dosage required for the combustion process gas quantity, i.e. the intake air, according to its humidity, Density, temperature and other properties, in their quantity and consistency, and it can also be used to create a intensive mixing of the combustion air with that in the Combustion chamber fuel to achieve this Combustion air into the burning at such a speed chamber are introduced that through a corresponding door The individual air components are stoichiometric able to mix. In internal combustion engines that have a high Swirl of the combustion air in the combustion chamber for the mixer may require the speed of the burn inflowing combustion air can be increased so that with certainty both the ver air components are mixed with the fuel can, as well as an air cushion in the combustion chamber itself, even after the combustion process has been completed remains to avoid any harmful amounts of exhaust gas Neutralize exhaust in the exhaust system. So that leaves the internal combustion engine with such a system too operate with an excess of air in their combustion chamber and even in the lower speed range, where the sufficient The amount of air is extremely important for the quality the exhaust gases.

Ein weiterer, wesentlicher Vorteil dieser Erfindung kann darin gesehen werden, daß die Vorrichtung optimal dem Ansaug system der Brennkraftmaschine zugeordnet werden kann, weil auf die Rohrführung der Abgasleitungen keine Rücksicht ge nommen zu werden braucht. Darin kann ein weiterer Vorteil insofern gesehen werden, als auch die in die Brennkammer einzu bringende Verbrennungsluft an solchen Stellen in das System eingesaugt wird, die von der Abgaswärme weit genug entfernt sind, so daß eine Aufheizung dieser Verbrennungsluft vor deren Einführung in die Brennkammer unterbleibt. Das Regel verhalten der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann nach mehre ren Erfordernissen ausgelegt werden, wodurch es möglich wird, unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine, die für die optimale Verbrennung erforderlichen Luftvolumina aufzubauen, diese für die Verbrennung aufzubereiten und letztlich diese Volumina der Verbrennung zuzuführen. Die Prozeßregelung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann mit einer Reihe von Sonden bestückt werden, so daß die Werte einer Vielzahl von Parametern der Optimierung des Verbrennungsab laufes zufließen, und selbst unterschiedliche Qualitäten der Kraftstoffe durch entsprechende mehr oder weniger große Zu mischung an Verbrennungsluft vielfach ausgeglichen werden können.Another significant advantage of this invention can can be seen that the device optimally suction system of the internal combustion engine can be assigned because no consideration for the pipe routing of the exhaust pipes needs to be taken. This can be another benefit can be seen in that, as well as in the combustion chamber Bringing combustion air into the system at such points is sucked in, far enough away from the exhaust heat are, so that heating of this combustion air before their introduction into the combustion chamber is omitted. The rule behavior of the device according to the invention may vary their requirements are designed, making it possible regardless of the speed of the internal combustion engine, the Air volumes required for optimal combustion build up, prepare them for combustion and ultimately to supply these volumes to the combustion. The Process control of the device according to the invention can with a Series of probes can be fitted so that the values of a Variety of parameters for optimizing combustion flow, and even different qualities of Fuels through corresponding more or less large zu mixture of combustion air can be balanced in many ways can.

Die spannungs- und/oder frequenzabhängige Regelbarkeit des Antriebes für die Förderung der entsprechenden Gasvolumina, d.h. Regelung des Liefergrades an Verbrennungsluft für die Brennkraftmaschine, läßt eine Regelung der Lutverhältnisse nach mehreren Forderungen zu, so beispielsweise nach Druck konstanz, Strömungsgeschwindigkeit in der Anlaßphase konstant, Luftmenge konstant u.a.m. Damit lassen sich Brennkraftma schinen stets in einem optimalen Leistungsbereich betreiben, wodurch nicht nur erhöhte Leistungen gewonnen, sondern auch geringere Kraftstoffverbräuche erzielt werden. Ein weiteres und in Verbindung mit der Umwelt sicherlich wesentliches Kri terium kann auch darin gesehen werden, daß durch die Steige rung der Leistung der Brennkraftmaschine einerseits und die Versorgung derselben mit der ausreichenden Luftmenge ande rerseits, diese in einer geringeren Drehzahl als sonst üblich, betrieben werden kann, wodurch eine Reihe von Emissionen, wie Lärm, kritisches Schwingungsverhalten der Brennkraftma schine u.a., unterbleiben. Durch die Erhöhung der effektiven Leistung im Zuge der Optimierung des Verbrennungsablaufes ist es auch möglich, das Leistungsgewicht der Brennkraftmaschine zu reduzieren, was insbesondere im Fahrzeugbau eine sehr we sentliche Rolle spielen kann.The voltage and / or frequency dependent controllability of the Drive for the conveyance of the corresponding gas volumes, i.e. Regulation of the delivery rate of combustion air for the Internal combustion engine, allows a regulation of the wind conditions after several demands, such as pressure constant, flow velocity constant in the starting phase, Air volume constant etc. This allows internal combustion Always operate machines in an optimal performance range, which not only gained increased performance, but also lower fuel consumption can be achieved. Another one and certainly critical in connection with the environment terium can also be seen in the fact that through the climb the performance of the internal combustion engine on the one hand and the Providing them with the sufficient amount of air other on the other hand, these at a lower speed than usual, can operate, resulting in a range of emissions, like noise, critical vibration behavior of the internal combustion engine rails, etc., are omitted. By increasing the effective Performance in the course of optimizing the combustion process is it also possible the power to weight ratio of the internal combustion engine to reduce what a very we especially in vehicle construction can play a significant role.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung können insbesondere den verbleibenden Unteransprüchen entnommen werden.Further advantageous developments of the invention can taken in particular from the remaining subclaims will.

In der Zeichnung ist eine der möglichen Ausführungen der Erfindung schematisch dargestellt, Es zeigt:In the drawing is one of the possible versions of the Invention shown schematically, It shows:

Fig. 1 einen möglichen Aufbau einer Vorrichtung am Beispiel deren Anschlusses an eine Hubkolben-Brennkraftmaschine, Fig. 1 shows a possible design of a device using the example of their connection to a reciprocating internal combustion engine,

Fig. 2 ein Diagramm möglicher Füllungsgrade der Brennkraft maschine, wobei die Liefergrade unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine konstant gehalten wurden, Fig. 2 is a diagram of possible degrees of filling of the internal combustion engine, wherein the delivery levels were maintained independently of the speed of the engine constant,

Fig. 3 ein Diagramm möglicher Füllungsgrade der Brennkraft maschine, wobei diese Liefergrade abhängig vom Fahr verhalten der Brennkraftmaschine geregelt sind, und in welchem Diagramm zum Vergleich der Füllungsgrad eines herkömmlichen Abgasturboladers, als Kreuzlinie gekenn zeichnet, eingetragen ist, Fig. 3 is a diagram of possible degrees of filling of the internal combustion engine, wherein, depending on this delivery degrees act on the driving of the internal combustion engine are controlled, and in which graph comparing the degree of filling of a conventional exhaust gas turbocharger, characterized marked in a cross line, is registered,

Fig. 4 ein Diagramm diverser bekannter Laderverläufe aufgetra gen über Fahrgeschwindigkeit und Drehmomentanstieg in Bezug auf Drehzahl der Brennkraftmaschine und eines für diese möglichen Liefergrades gemäß der Erfindung, wobei der mögliche, z.B. konstante Liefergrad, hier strichpunktiert in diesem Diagramm eingezeichnet ist und Fig. 4 is a diagram of various known loader curves aufgetra conditions on driving speed and torque increase in relation to the speed of the internal combustion engine and one for these possible delivery levels according to the invention, the possible, for example constant delivery level, is shown here in dash-dotted lines in this diagram and

Wie eingangs erwähnt, ist es bekannt und vielfach auch zwingend notwendig, insbesondere Hubkolben-Brennkraftmaschinen 1, wie Ottomotoren, Dieselmotoren u.a., mit Aufladern 2 auszu rüsten, um mittels dieser die Motoren mit einer für deren Leistungsanstieg erforderlichen Luftmenge zu versorgen. In Abkehr von den bekannten Aufladern, die ganz oder teilweise vom Abgas der Brennkraftmaschine 1 angetrieben werden, zeich net sich der Auflader 2 gemäß der Erfindung dadurch aus, daß dessen Luftförderorgan 7 z.B. eine Turbine ein Gebläse oder ähnliches, genauer ausgedrückt, dessen luftverdichtendes Organ, von einem elektrischen Motor 4, z.B. einem Dreh- oder Wechsel strommotor, angetrieben wird, der seine Stromversorgung von einem Generator 5, z.B. Drehstromgenerator, über einen von diesem gespeisten Spannungs- und/oder frequenzumformer erhält. Motor 4 ist dabei frequenz- und/oder spannungsregelbar ausge führt, so daß der Motor mit einer wesentlich höheren Drehzahl betrieben werden kann, als dies bei herkömmlichen, nicht fre quenzbetriebenen Wechsel- bzw. Drehstrommotoren der Fall ist. Dies bedeutet, daß der Motor 4, der mit dem Luftförder organ 7 verbunden ist, unabhängig von einem vorhandenen Ab gas der Brennkraftmaschine 1 betrieben werden kann. Der Ge nerator 5 , d.h. der Drehstromgenerator, wiederum, der von der Kurbelwelle 8 der Brennkraftmaschine 1 angetrieben wird, erhält bereits beim Starten der Brennkraftmaschine seine Be wegungsenergie, die je nach Drehzahl der Kurbelwelle 8 beim Generator 5 sich in entsprechende Drehzahl umsetzt bzw. aus wirkt. Durch die Kopplung von Generator 5 mit Umformer 11 b und Motor 4 wird das Luftförderorgan 7 in Umdrehung gebracht, As mentioned at the outset, it is known and in many cases also imperative to equip, in particular, reciprocating internal combustion engines 1 , such as gasoline engines, diesel engines and others, with superchargers 2 in order to use them to supply the engines with an air quantity required for their power increase. In departure from the known superchargers, which are wholly or partly driven by the exhaust gas of the internal combustion engine 1 , the supercharger 2 is characterized according to the invention in that its air conveying element 7, for example a turbine, a blower or the like, more precisely, its air-compressing element, is driven by an electric motor 4 , for example a three-phase or alternating current motor, which receives its power supply from a generator 5 , for example a three-phase generator, via a voltage and / or frequency converter fed by the latter. Motor 4 is frequency- and / or voltage-controlled, so that the motor can be operated at a much higher speed than is the case with conventional, non-frequency-operated AC or three-phase motors. This means that the engine 4 , which is connected to the air delivery organ 7 , can be operated independently of an existing gas from the internal combustion engine 1 . The Ge generator 5 , that is, the three-phase generator, in turn, which is driven by the crankshaft 8 of the internal combustion engine 1 , receives its motion energy already when the internal combustion engine is started, which, depending on the speed of the crankshaft 8 in the generator 5 , converts to or from the corresponding speed works. By coupling generator 5 with transducer 11 b and the motor 4 is brought in rotation, the air conveying member 7,

so daß es auch unmittelbar nach Starten der Brennkraftma schine 1 beginnt, eine Luftmenge in den zum Brennraum 9 der Brennkraftmaschine 1 führende Ansaugstutzen 10 bzw. in die Einlaßphase zu fördern. Im Umformer 11 b kann auch der Regler 11 a der Prozeßregelung 3 enthalten sein.so that it starts immediately after starting the internal combustion engine 1 , an amount of air in the leading to the combustion chamber 9 of the internal combustion engine 1 intake port 10 or in the intake phase. The controller 11 a of the process control 3 can also be contained in the converter 11 b .

Da aber in der Regel die Drehzahl der Kurbelwelle 8 im Zeit punkt des Starts und damit Teillastbereichs der Brennkraft maschine 1 noch nicht ausreichend ist, um die für die Verbren nung des eingebrachten Kraftstoffes erforderliche Luftmenge zu fördern, wird der Motor 4 durch Änderung dessen Frequenz und/oder Spannung in seiner Drehzahl hochgefahren, wodurch das Luftförderorgan 7 z.B. ein Verdichter, beginnt die erforderliche Luftmenge sofort dem Brennraum 9 zuzufüh ren.Since, however, the speed of the crankshaft 8 at the time of start and thus part-load range of the internal combustion engine 1 is usually not sufficient to promote the amount of air required for the combustion of the fuel introduced, the engine 4 is changed by changing its frequency and / or voltage ramped up in its speed, whereby the air conveying element 7, for example a compressor, the required amount of air begins to feed the combustion chamber 9 immediately.

Um die Drehzahlregelung des Motors 4 entsprechend dem gefor derten Liefergrad durchzuführen, ist dieser Motor an einer Prozeßerfassung und -regelung 11 a angeschlossen, durch die die notwendige Spannung und/oder Frequenz eingestellt wird. Die Prozeßerfassung und -regelung 11 a wird dabei von einem elektronischen Schaltkreis oder einem hierfür besonders prä parierten Rechner gebildet, welcher über eine Reihe von Son den 12 Signale, wie z.B. Luftdruck, Lufttemperatur, Luft dichte, Drehzahl der Brennkraftmaschine, Kraftstoffqualität, Gaspedalstellung u.a.m., erhält, die dann zum benötigten Aus gangswert für die Regelung des Motors 4 verknüpft werden. Das Umfunktionieren dieser über die Sonden 12 erfaßten Sig nale geschieht in der Weise im Regler 11 a, daß sie mit einem Sollwert, z.B. der idealen Fahrcharakteristik, verknüpft werden, wodurch der erforderliche Regelwert für das Luftför derorgan 7 und damit für die Optimierung der Luftmenge er mittelt und dieser Wert als Stell-Regelgröße dem Umformer 11 b eingegeben wird. Auf Grund dieser Wertermittlung er folgt dann die Regelung des Drehstromgenerators vom Umfor mer 11 b eine entsprechende Spannungs- und/oder Frequenzver sorgung des Motors 4, wodurch die Drehzahl und damit auch Fördermenge des Luftförderorgans 7 z.B. des Verdichters, be stimmt wird.In order to perform the speed control of the motor 4 in accordance with the required degree of delivery, this motor is connected to a process detection and control 11 a by which the necessary voltage and / or frequency is set. The process detection and control 11 a is formed by an electronic circuit or a specially prepared computer which uses a series of son 12 signals, such as air pressure, air temperature, air density, speed of the internal combustion engine, fuel quality, accelerator pedal position, etc. receives, which are then linked to the required output value for the control of the motor 4 . The repurposing of these signals detected by the probes 12 is done in such a way in the controller 11 a that they are linked to a target value, for example the ideal driving characteristics, whereby the required control value for the Luftför derorgan 7 and thus for the optimization of the air quantity he averages and this value as a correcting regulating variable the converter is input b. 11 On the basis of this value determination, he then follows the regulation of the alternator by the transformer 11 b, a corresponding voltage and / or frequency supply of the motor 4 , as a result of which the speed and thus also the delivery rate of the air delivery element 7, for example the compressor, is determined.

Die Prozeßerfassung und -regelung 11 a, und der Umformer 11 b können sehr kompakt ausgeführt werden, so daß sie selbst im Bordraum eines Fahrzeuges kaum Raumprobleme aufwerfen dürf ten. Auch haben Untersuchungen ergeben, daß für die Optimie rung des Verbrennungsablaufes es von Vorteil ist, wenn in al len Lastbereichen der Brennkraftmaschine 1 ein gewisser Luft überschuß 13 herrschen würde. Dieser Luftüberschuß 13 kann aufgrund der Vorgabe des Sollwertes mittels der Regelung 11 a eingehalten werden.The process detection and control 11 a , and the converter 11 b can be made very compact, so that they should hardly pose space problems even in the on-board space of a vehicle. Studies have also shown that it is advantageous for optimizing the combustion process, if a certain air excess 13 would prevail in al len load ranges of the internal combustion engine 1 . This excess air 13 can be maintained on the basis of the specification of the target value by means of the control 11 a .

Wie der Fig. 1 entnommen werden kann, wirkt die Prozeßerfas sung und -regelung 11 a über den Umformer 11 b auf den Motor 4 ein, wobei für die Erfassung der Signale die Sonde 12 am Druckstutzen des Luftförderorgans 7, z.B. oder im Ansaugrohr 10 als auch anderswo an der Brennkraftmaschine 1, deren Um feld oder außerhalb des Fahrzeuges angebracht sein können. Die Anordnung solcher Sonden 12 hängt von den zu erfassenden Signalen ab und ist dem Konstrukteur weitgehend überlassen.As can be seen in FIG. 1, the Prozeßerfas acts solution and control 11 a via the converter 11 b a to the motor 4, wherein for the acquisition of the signals, the probe 12 and at the discharge of the air conveying member 7, for example, or in the intake pipe 10 also elsewhere on the internal combustion engine 1 , the field around which can be attached or outside the vehicle. The arrangement of such probes 12 depends on the signals to be detected and is largely left to the designer.

In Fig. 2 ist dargestellt, daß mittels der erfindungsgemäßen Aufladung 2 der Liefergrad bzw. der Füllungsgrad 17 für ver schiedene Lastbereiche, d.h. ausgezogen, punktiert, strich punktiert, z.B. konstant gehalten werden kann, so daß die Brennkraftmaschine 1 stets die erforderliche Luftmenge, auch unabhängig von der Drehzahl derselben, im Ansaugrohr 10 vorfin den kann. Bei dieser Einstellung könnte sich auch ein Sammler 18 im Bereich der Brennräume 9 erübrigen.In Fig. 2 it is shown that the degree of delivery or degree of filling 17 for different load ranges, ie drawn, dotted, dash-dotted, eg constant, can be kept by means of the supercharging 2 according to the invention, so that the internal combustion engine 1 always the required amount of air, also regardless of the speed of the same, vorfin in the intake pipe 10 . With this setting, a collector 18 in the area of the combustion chambers 9 could also be dispensed with.

Die Fig. 3 soll demonstrieren, daß es mit dem erfindungsge mäßen Auflader 2 möglich ist, den Liefergrad 17 entsprechend zu variieren, wobei dieser auch unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 variiert werden könnte. Dies kann beispielsweise dann der Fall sein, wenn die Konsistenz der für die Verbrennung benötigten Luftmenge unterschiedlich, d.h. zu trocken, zu feucht, zu warm oder zu kalt u.a. ist oder die Kraftstoffqualität eine andere Luftmenge bzw. einen anderen Füllungsgrad 17 für die Optimierung deren Verbrennung erfor dert. Die in diesem Diagramm mit Kreuzen gekennzeichnete Li nie demonstriert den Füllungsgradverlauf 19 herkömmlicher Ab gasturbolader, wobei deutlich wird, daß diese im unteren Dreh zahlbereich kaum Luft fördern, im oberem Drehzahlbereich aber so viel, daß abgeblasen werden muß, vgl. schraffiertes Feld 20. Will man in diesem Diagramm für beispielsweise eine Kenn linie 17 den tatsächlich benötigten Füllungsgrad 21 darstel len, so könnte diese Linie, wie in dieser Figur als Strich punkt angegeben, sich knapp unter der zugehörigen Kennlinie 17 (Luftüberschuß 13) bewegen. Fig. 3 is to demonstrate that it is possible with the erfindungsge MAESSEN charger 2 to vary in accordance with the volumetric efficiency of 17, this could be varied independently of the speed of the internal combustion engine 1. This can be the case, for example, if the consistency of the air quantity required for the combustion is different, ie too dry, too humid, too warm or too cold, or the fuel quality is a different air quantity or a different fill level 17 for the optimization of its combustion required. The Li marked in this diagram with crosses never demonstrates the filling level curve 19 of conventional gas turbochargers, whereby it becomes clear that these hardly convey air in the lower speed range, but so much in the upper speed range that blow-off must be carried out, cf. hatched field 20 . If, for example, a characteristic line 17 in this diagram shows the filling level 21 actually required, this line could, as indicated in this figure as a semicolon, move just below the associated characteristic curve 17 (excess air 13 ).

Die Fig. 4 zeigt einige Möglichkeiten der Aufladung einer Brennkraftmaschine 1 mit ca. 1,5 Liter Hubraum, jedoch mit unterschiedlichen Abgasturboladern, nämlich Zellenrad (Comprex 22) und Abgas-Luftturbine 23 und der gleiche Lader 23 mit La derluftkühlung 29. Aus diesem Diagramm wird deutlich, daß die Liefergrade nebst Drehmomentanstiegen 24 gegenüber einem Saug motor 28 im unteren Drehzahlbereich sehr zu wünschen übrig lassen, in oberen Drehzahlbereichen aber abgeregelt, (Falli nien 25) werden müssen, um die Brennkraftmaschine 1 nicht zu gefährden. Ein optimaler Liefergrad für alle Lastbereiche der Brennkraftmaschine 1 kann hier also nicht eingehalten werden, weil, bedingt durch die Koppelung von Abgas- und Frischluft turbine, diese mit zunehmendem Anfall an Abgas unkontrollier bar in Bezug auf deren Liefergrad werden. Fig. 4 shows some ways of charging an internal combustion engine 1 with a displacement of about 1.5 liters, but with different exhaust gas turbochargers, namely cellular wheel (Comprex 22 ) and exhaust gas air turbine 23 and the same charger 23 with La derluftkühlung 29th From this diagram it is clear that the degrees of delivery together with torque increases 24 compared to a naturally aspirated motor 28 in the lower speed range leave much to be desired, but must be regulated in the upper speed ranges (Falli lines 25 ) in order not to endanger the internal combustion engine 1 . An optimal degree of delivery for all load ranges of the internal combustion engine 1 cannot be maintained here, because, due to the coupling of exhaust gas and fresh air turbines, these become uncontrollable with respect to their degree of delivery with increasing amounts of exhaust gas.

Würde man in dieses Diagramm die Funktion des Aufladers 2 ge mäß der Erfindung an Hand einer Linie für dessen Füllungsgrad 17 eintragen, so könnte diese Linie nach einem steilen Anstieg 30, beginnend z.B., noch vor einer Drehzahl von 1000 1/min, ihren Höchstwert, z.B. in Höhe des Bestwertes des Zellenrades 22, erreichen und diesen Wert über einen langen Fahrbereich, wenn notwendig, aufrechterhalten, ggf. auch unabhängig vom tatsächlichen Luftbedarf der Brennkraftmaschine 1. Das würde bedeuten, daß der sogenannte "tote Raum" in der Aufladung be kannter Lader 22, 23, 29 ausgefüllt werden könnte, so daß der Auflader nicht nach einer Mindestdrehzahl von ca. 2000 1/min, sondern schon viel früher wirken könnte.If the function of the supercharger 2 according to the invention were to be entered in this diagram using a line for its degree of filling 17 , this line could reach its maximum value after a steep increase 30 , starting, for example, before a speed of 1000 rpm, for example, in the amount of the best value of the cellular wheel 22 , and maintain this value over a long driving range, if necessary, possibly also independently of the actual air requirement of the internal combustion engine 1 . This would mean that the so-called "dead space" in the charging be known charger 22 , 23 , 29 could be filled, so that the charger could not act after a minimum speed of about 2000 1 / min, but much earlier.

Das dem Motor 4, nachgeschaltete Luftförderorgan 7 kann als ein Schaufelradverdichter eine Turbine, ein Rootsgebläse oder ähnliches ausgeführt sein, um bereits bei niedrigen Drehzahlen hohe Luftmengen fördern zu können. Untersuchungen haben indes sen ergeben, daß eine Maximaldrehzahl des Motors 4 von ca. 50000 1/min ausreichend ist, die erforderlichen Luftmengen der Verbrennung zuzuführen. Geschwindigkeiten darüber sind nicht unbedingt nötig, weil eine steilere Schaufelanstellung schon bei dieser Geschwindigkeit oft auch darunter, die be nötigte Luftmenge fördert.The air conveying element 7 connected downstream of the motor 4 can be designed as a blade wheel compressor, a turbine, a Roots blower or the like, in order to be able to convey large amounts of air even at low speeds. Studies have shown, however, that a maximum speed of the engine 4 of approximately 50,000 rpm is sufficient to supply the required air volumes to the combustion. Speeds above this are not absolutely necessary because a steeper blade pitch, even at this speed, often below this, promotes the amount of air required.

Für die Funktion der erfindungsgemäßen Aufladung 2 ist es not wendig, daß die von der Prozeßerfassung und -regelung 11 a er mittelte Spannung und/oder Frequenz zur Einstellung der erfor derlichen Drehzahl herangezogen wird, wobei die Drehzahl an der Welle 6 des Luftförderorgans 7 für den erforderlichen Luft durchsatz und Druck sorgt.For the function of the supercharging 2 according to the invention, it is necessary that the process detection and control 11 a he average voltage and / or frequency is used to set the required speed, the speed on the shaft 6 of the air conveyor 7 for the required air flow and pressure.

In den vorerwähnten Ausführungen sind der Generator 5 und der Motor 4 für das Luftförderorgan 7 meistens Dreh- und/oder Wechselstrommaschinen beschrieben. Dies schließt jedoch nicht aus, auch andere Typen von Antrieben bzw. Stromerzeugern zu verwenden. Entscheidend dabei ist für die Wahl solcher Antrie be, daß sie nach den Verfahrensschritten insbesondere der die ser Anmeldung zugrunde liegenden Ansprüchen betrieben werden können, um den gewünschten Erfolg zu erzielen.In the above-mentioned embodiments, the generator 5 and the motor 4 for the air conveying element 7 are mostly three-phase and / or AC machines. However, this does not exclude the use of other types of drives or power generators. It is crucial for the choice of such drives that they can be operated according to the procedural steps, in particular the claims on which this application is based, in order to achieve the desired success.

Claims

1. Verfahren zum Fördern eines gasförmigen Mediums, insbe sondere zum Aufladen von Hubkolben-Brennkraftmaschinen, wie Dieselmotoren, Ottomotoren u.a., wobei das Medium der Atmosphäre entnommen, einer Verdichtung unterzogen und anschließend entsprechend vorgegebener Fülltakte ei ner Vermischung mit einem Kraftstoff, wie auch einer dar auf folgende Verbrennung mit diesem zugeführt wird, und bei welchem Verfahren die Menge des pro Fülltakt der Ver mischung zuzuführenden Mediums von der Öffnungszeit einer vom Fülltakt bestimmten und der Vermischung vorgeschal teten Einlaßphase, insbesondere in Abhängigkeit eines Soll wertes, bestimmbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) vor Einführung einer der jeweiligen Vermischung erfor derlichen Menge an Medium eine Erfassung und/oder Mes sung mindestens eines, in der Einlaßphase herrschenden Parameters vorgenommen wird,
b) ein aus dieser Erfassung bzw. Messung ermittelter Wert einer elektronischen Prozeßerfassung und -regelung zu geführt wird, und ein dort erhaltenes, elektrisches Sig nal als Ausgangsgröße für eine Frequenz- und/oder Span nungsregelung dient,
c) entsprechend der Größe dieses Signals eine elektrische Energieversorgung regelbar und diese Versorgung auf den erforderlichen Energiebedarf für die Förderung des Me diums ansteuerbar ist und
d) der Energiebedarf für die Förderung des Mediums in Ab hängigkeit vom Fülltakt regelbar und auf das Maß der Aufbereitung des Mediums entsprechend festgelegter Para meter einstellbar ist.

1. A method for conveying a gaseous medium, in particular for charging reciprocating internal combustion engines, such as diesel engines, gasoline engines, etc., the medium being removed from the atmosphere, subjected to compression and then corresponding to predetermined filling cycles of a mixture with a fuel, as well as one is supplied to the following combustion with this, and in which method the amount of the medium to be supplied per filling cycle of the mixture can be determined from the opening time of an inlet phase determined by the filling cycle and prior to the mixing, in particular as a function of a desired value, characterized in that

a) before introduction of a quantity of medium required for the respective mixing, at least one parameter prevailing in the inlet phase is recorded and / or measured,
b) a value determined from this detection or measurement is fed to an electronic process detection and control, and an electrical signal obtained there serves as an output variable for frequency and / or voltage control,
c) an electrical energy supply can be regulated according to the size of this signal and this supply can be controlled to the required energy requirement for the promotion of the medium and
d) the energy requirement for the conveyance of the medium can be regulated as a function of the filling cycle and can be adjusted to the degree of preparation of the medium in accordance with specified parameters.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Energieversorgung elektrisch erfolgt, und daß die Menge der elektrischen Energie frequenzabhängig, ent sprechend dem Bedarf an Medium pro Fülltakt, regelbar ist und/oder diese sich danach einstellt.2. The method according to claim 1, characterized in that the energy supply is electrical, and that the Amount of electrical energy frequency-dependent, ent adjustable according to the need for medium per filling cycle and / or it adjusts itself afterwards.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils gewünschte Menge an Medium durch eine Fre quenzregelung der das Medium fördernden und/oder verdich tenden Mittel erfolgt.3. The method according to claim 1, characterized in that the desired amount of medium by a Fre frequency control of the medium promoting and / or compressing tending means.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Prozeß entnommenen Signale zur frequenz- und/oder spannungsabhängigen Einstellung der Förderleistung ein das Medium fördernden Antrieb dienen.4. The method according to claim 1, characterized in that the signals taken from the process for frequency and / or voltage-dependent setting of the delivery rate a Serve medium-promoting drive.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderung des Mediums für jeden Fülltakt einer konstant ge haltenen Zeit unterliegt, und daß die Menge des pro Zeitkon stante zu fördernden Mediums von der Änderung des Spannung und/oder Frequenzverlaufes des fördernden Antriebes abhängig ist.5. The method according to claim 1, characterized in that the Delivery of the medium for each filling cycle a constant ge held time is subject to, and that the amount of per time con medium to be conveyed from the change in voltage and / or frequency curve of the promoting drive is.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochlauf des das Medium fördernden Antriebes aus dem Stand durch eine Änderung dessen Spannungs- und/oder Frequenzver laufes nach vorgegebener Zeitkonstante erfolgt.6. The method according to claim 5, characterized in that the Start-up of the drive promoting the medium from a standstill by changing its voltage and / or frequency ver is carried out according to the specified time constant.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochlauf des das Medium fördernden Antriebes bei Drehzahl änderung durch eine Änderung dessen Spannungs- und/oder Fre quenzverlaufes nach vorgegebener Zeitkonstante erfolgt.7. The method according to claim 5, characterized in that the Start-up of the drive promoting the medium at speed change by changing its voltage and / or fre sequence takes place according to a given time constant.

8. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach den An sprüchen 1, bestehend aus mindestens einer der Förder ung und/oder Verdichtung des Mediums dienenden und mit einem Antrieb versehenen Luftförderorgan z.B. Turbine, oder Gebläse, welches sowohl mit einem Ansaug- als auch einem Druckstutzen für das Einführen und Ausführen des Mediums ausgestattet und welches über dessen Druckstutz en mit dem als Einlaßphase ausgebildeten Ansaugstutzen einer in die Vermischung mündenden Kammer verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß

a) der Antrieb des Luftförderungsorgans (7) als ein span nungs- und/oder frequenzgesteuerter, und/oder geregelter Motor Drehstrom, Wechselstrom oder Gleichstrommotor aus geführt ist,
b) der Motor (4) des Luftförderorgans (7) über einen fre quenz- und/oder spannungsregelnden Umformer (11 b) Um richter, gesteuerter Gleichschalter mit elektrischer Energie versorgbar ist,
c) für die elektrische Energieversorgung des Umformers (11 b) ein frequenzvariabler Generator (5, Dreh- oder Wechsel- stromgenerator) vorgeschaltet und dieser vom Verbrennungsmotor (1) antreibbar ist,
d) im Ansaugstutzen (10) vor der in die Vermischung mün denden Kammer (9) eine Meßsonde (12) für die Erfassung mindestens eines Parameters vorgesehen ist, hingegen für die Erfassung weiterer Parameter zur Optimierung des Füllungsgrades (21) der Verbrennungskammer, insbe sondere entsprechend dem jeweiligen Fülltakt, weitere Signalaufnehmer, so etwa für Druck, Temperatur, Luft feuchte, Luftdichte, Gaspedalstellung u.a., als weitere Sonden (12) der Prozeßregelung (11 a) zugeordnet sind.

8. Apparatus for performing the method according to claims 1, consisting of at least one of the conveying and / or compression of the medium serving and provided with a drive air conveying device, for example a turbine, or blower, which has both a suction and a pressure nozzle for equipped the introduction and execution of the medium and which is connected via its pressure port en to the intake port designed as an inlet phase of a chamber opening into the mixture, characterized in that

a) the drive of the air conveying element ( 7 ) is designed as a voltage and / or frequency-controlled and / or regulated motor three-phase, alternating current or direct current motor,
b) the motor ( 4 ) of the air conveying element ( 7 ) can be supplied with electrical energy via a frequency and / or voltage-regulating converter ( 11 b) in order to be a rectified, controlled equalizer,
c) for the electrical power supply of the converter (11 b) a variable frequency generator (5, upstream rotational or alternating current generator), and this can be driven by the internal combustion engine (1),
d) a measuring probe ( 12 ) is provided for the detection of at least one parameter in the intake ( 10 ) in front of the chamber ( 9 ) ending in the mixing, on the other hand for the detection of further parameters for optimizing the degree of filling ( 21 ) of the combustion chamber, in particular special According to the respective filling cycle, further signal recorders, for example for pressure, temperature, air humidity, air density, accelerator pedal position, etc., are assigned to the process control ( 11 a) as further probes ( 12 ).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichent, daß die Prozeßregelung (11 a) als ein elektrischer Regler aus geführt ist.9. The device according to claim 8, characterized in that the process control ( 11 a) is performed as an electrical controller.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß am Generator (5) zusätzlich zur Energieversorgung von Um former (11 b) und Motor (4) auch die elektrische Versor gung des Bordnetztes der Brennkraftmaschinen (1) und/oder des Fahrzeuges aufgeschlossen ist.10. The device according to claim 8, characterized in that on the generator ( 5 ) in addition to the energy supply to Um former ( 11 b) and engine ( 4 ) and the electrical supply supply of the electrical system of the internal combustion engines ( 1 ) and / or the vehicle is unlocked .

11. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (4 Dreh- und Wechselstrommotor) für das Luft förderorgan (7) als ein spannungs- und/oder frequenzge steuerter bzw. geregelter Mittelfrequenzmotor ausgeführt ist. 11. The device according to claim 8, characterized in that the motor ( 4 three-phase and AC motor) for the air conveying member ( 7 ) is designed as a voltage and / or frequenzge controlled or regulated medium-frequency motor.

12. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Motor (4) für das Luftförderorgan (7) als ein span nungsgeregelter Gleichstrommotor ausgeführt ist.12. The apparatus according to claim 8, characterized in that the motor ( 4 ) for the air conveyor ( 7 ) is designed as a voltage-controlled DC motor.