WO2009097889A1 - Supercharging system for an internal combustion engine and method for controlling the same - Google Patents

Supercharging system for an internal combustion engine and method for controlling the same Download PDF

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WO2009097889A1
WO2009097889A1 PCT/EP2008/011047 EP2008011047W WO2009097889A1 WO 2009097889 A1 WO2009097889 A1 WO 2009097889A1 EP 2008011047 W EP2008011047 W EP 2008011047W WO 2009097889 A1 WO2009097889 A1 WO 2009097889A1
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compressed air
pressure
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internal combustion
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PCT/EP2008/011047
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Stephan Bartosch
Alexander Wunsch
Markus Kley
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Voith Patent Gmbh
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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to a charging system for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, and a method for controlling or regulating the same.
  • turbo lag in the turbocharging of internal combustion engines. This always occurs when the internal combustion engine is operated in an operating state in which it generates a small exhaust gas flow or exhaust gas flow with a low energy content and thus no or little exhaust gas energy is available to drive the arranged in the exhaust gas turbine, which is a fresh air compressor , which supplies the internal combustion engine a compressed fresh air stream for combustion, drives. More recently, various measures have been increasingly studied to reduce or avoid the turbo lag by supplying an additional mass flow on the fresh air side or the exhaust side of the engine.
  • references provide, either introduce a fresh air flow from the fresh air side into the exhaust gas flow upstream of the turbine or supply part of the exhaust gas flow to the fresh air side:
  • the compressed air by means of which the compressed air line is fed, can for example come from an additionally provided compressed air compressor, a separately provided compressed air reservoir or particularly advantageous from the vehicle compressed air system, which is already present on board each commercial vehicle.
  • the object of the present invention is to improve a charging system of the latter type in such a way that the fuel consumption values of the internal combustion engine, in particular of a diesel engine, and its emission values are further improved.
  • the charging system according to the invention has an internal combustion engine which generates an exhaust gas flow. Furthermore, a turbocharger is provided, comprising a turbine arranged in the exhaust gas flow and a fresh air compressor driven by the turbine. The turbine converts exhaust gas energy into drive power and, with this drive power, drives at least the fresh air compressor. Of course, it is also possible for the turbine to drive further units or the crankshaft of the internal combustion engine, in particular via an intermediate hydrodynamic coupling, which is designed to be controllable, for example, in their power transmission to drive.
  • the fresh air compressor is arranged in a fresh air line, which leads to the internal combustion engine for charging or combustion supplied fresh air flow. This fresh air flow is compressed by means of the fresh air compressor.
  • a compressed air line is provided, which opens in the fresh air line in the flow direction of the fresh air flow behind the fresh air compressor to charge the engine additionally with a guided through the compressed air line compressed air flow.
  • the mouth is positioned behind a designated intercooler.
  • any suitable channel is to be understood.
  • the compressed air stream for example, from an on-board compressed air system in the application of the invention in a motor vehicle, especially commercial vehicle, the compressed air line are supplied.
  • a compressed air tank for supplying compressed air to the compressed air line, or a corresponding compressed air compressor, which is provided in particular in addition to a compressed air compressor for the on-board compressed air system.
  • a control valve is arranged in the compressed air line, by means of which the pressure of the compressed air flow downstream of the control valve is variably adjustable within a predetermined pressure range, this adjustment can advantageously be carried out approximately or completely continuously over the predetermined pressure range.
  • Butterfly valve thus provides the control valve targeted a predetermined pressure of the Compressed air flow and interrupts not only the compressed air flow optional. Rather, a control or regulation of the pressure value can be performed by the control valve, in particular in specification of certain input variables that can be detected during operation of the charging system or can be calculated from stored characteristics or maps.
  • control valve in the compressed air line is particularly advantageously arranged such that the pressure of the compressed air flow downstream of the control valve can be adjusted continuously, for example by continuously changing a flow cross section for the compressed air flow, which is determined by the control valve.
  • the measured values are detected by a control device, wherein the control device then controls the control valve according to the detected measured values of the pressure sensor.
  • control variables depending on which the control valve could be controlled, wherein at least one of these control variables or combinations of these control variables can be used for driving, are the lambda value of the exhaust gas flow, the throttle position of the internal combustion engine, the position of an accelerator pedal or an electronic throttle , the output value of a knock slope map or a
  • Knock sensor the temperature or the humidity of the sucked Fresh air, the engine temperature, the engine speed, the ambient pressure, the exhaust pressure and / or the exhaust gas temperature, emission values of the exhaust stream, the current drive power of the engine or its torque, the speed of the fresh air compressor and / or the exhaust turbine and the air pressure of the compressed air line feeding compressed air system or a compressed air source.
  • the invention makes it possible to adjust the boost pressure of the internal combustion engine specifically and independently of unfavorable boundary conditions, such as, for example, a low exhaust gas pressure or a low exhaust gas energy, without the risk that an inconveniently high charging pressure is supplied to the internal combustion engine, for example if the air pressure of an air pressure source , which feeds compressed air into the compressed air line, is above the optimum charge air pressure in the internal combustion engine.
  • the control valve for example, throttle the excess air pressure, so that behind the control valve, the desired air pressure prevails.
  • Such an alternative utilization can be, for example, a utilization in another compressed air system, in particular the vehicle airborne compressed air system.
  • a compressor which compresses the compressed air for such a compressed air system, are charged by the air flow from the charging system, that is, its suction side, the pressurized air flow from the charging system is supplied.
  • the embodiment according to the invention not only to use either compressed air from the fresh air compressor or compressed air from the compressed air line for charging the internal combustion engine, but to mix both compressed air streams.
  • the transition from a compressed air supply The internal combustion engine via the compressed air line to a pure supply of the internal combustion engine with compressed air from the fresh air compressor can be made slid by increasing closing of the control valve in the compressed air line, which the skilled person calls blending.
  • the control valve in the compressed air line can be used to selectively exert pressure pulses on the internal combustion engine for charging or for combustion supplied compressed air flow.
  • pressure oscillations that occur in the intake manifold, that is to say in the fresh air line to the individual working cylinders of the internal combustion engine, balance or deliberately change in order to achieve optimum charging of the internal combustion engine.
  • the pressure pulses can be generated in such a way that, whenever an inlet valve of a certain cylinder opens, a positive amplitude of the pressure oscillation is applied to this inlet valve on the air side, ie a comparatively higher air pressure prevails.
  • control valve in the context of the present invention are not only valves whose valve body is moved to vary a flow cross-section, but any control that targeted a control or regulation of the air pressure over a predetermined
  • control valve is not designed as a flap or control flap, but has a displaceable or displaceable valve body, in particular piston, in order to release the flow cross-section more or less by this displacement or displacement.
  • the internal combustion engine 1 shows an internal combustion engine 1, in which a number (in the present case six) of working cylinders is indicated schematically, that is, the internal combustion engine 1 is a piston engine.
  • the internal combustion engine 1 By combustion of an air-fuel mixture, in particular air-diesel mixture, the internal combustion engine 1 generates drive power and discharges an exhaust gas stream 2.
  • the internal combustion engine 1 is charged by a turbocharger 3, wherein the turbocharger 3, as known, a turbine 4 in the exhaust stream 2 and a fresh air compressor 5 in a fresh air line 6, which leads to the internal combustion engine 1 and its fresh air side has.
  • the impeller of the turbine 4 and the impeller of the fresh air compressor 5 of a worn common shaft to produce a mechanical drive connection.
  • the drive connection could also be realized differently.
  • the fresh air compressor 5 compresses, driven by the turbine 4, a fresh air flow 7, which leads the fresh air line 6. After compression by the fresh air compressor 5, the fresh air stream 7 is passed through a charge air cooler 14 to divert the supplied during the compression in the fresh air stream 7 amount of heat.
  • a control valve 10 is provided in the compressed air line 8, which is set to variably adjust the pressure of the compressed air stream 9 downstream of the control valve 10 within a predetermined pressure range, that is not only optional release or interrupt, but according to a predetermined requirement with different pressure values For example, to provide between 2 and 12 bar.
  • the mouth of the compressed air line 8 could also be arranged behind the charge air cooler 14 in the flow direction of the fresh air flow.
  • a check valve 11 is provided in the fresh air line 6. Any suitable organ that prevents backflow is sufficient here.
  • a further control valve 16 is further provided, by means of which the pressure of the fresh air stream 6 behind the fresh air compressor 5 can be regulated.
  • the Check valve 11 could also be integrated into the control valve 16, barely it could be provided only the check valve 11 or only the control valve 16 in order to avoid an undesirable backflow of compressed air.
  • a pressure sensor 12 in the present case in the flow direction of the fresh air stream 7 in front of the check valve 11, is provided which detects the current pressure of the fresh air stream 7 behind the fresh air compressor 5 and a control device 13 supplies.
  • a control device 13 controls the control valve 15 as a function of the at least one input variable, in particular as a function of the measured value of the pressure sensor 12, in particular the position of a flow cross section for the compressed air flow 9 determining valve body thereof.
  • the air pressure is advantageously controlled by means of the control valve. If, however, the detected lambda value is greater than a predetermined limit value, pressure from the fresh air line is used for example for precharging a compressed air compressor of a pressure system by branching off a corresponding compressed air flow from the fresh air line and supplying it to the compressed air compressor on the input side. Of course, another use of the excess compressed air flow is possible.
  • the boost pressure of the internal combustion engine 1 can be optimized extremely accurately.
  • the turbine of the turbocharger in particular the geometry of the blading thereof, can be optimized for the upper speed range. This can avoid a problem that has occurred with conventional systems. If there the turbine was designed in such a way that even in the lower speed range sufficient
  • a second turbine stage may be omitted.

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Abstract

The invention relates to a supercharging system for an internal combustion engine. Said system comprises an internal combustion engine producing an exhaust gas flow; a turbocharger having a turbine arranged in the exhaust gas flow which turbine converts the exhaust gas power to driving power, and a fresh air compressor driven by the exhaust gas turbine, the fresh air compressor being arranged in a fresh air pipe that carries a fresh air flow to compress the fresh air flow that is supplied to the combustion engine for combustion; a compressed-air pipe that flows into the fresh air pipe downstream of the fresh air compressor to supply the combustion engine with a compressed air flow carried through the compressed air pipe for combustion. The supercharging system is characterized in that a control valve is arranged in the compressed air pipe which valve is used to variably adjust the pressure of the compressed air flow downstream of the control valve within a predetermined pressure range.

Description

Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor und Verfahren zum Steuern desselben Charging system for an internal combustion engine and method for controlling the same
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, sowie ein Verfahren zum Steuern oder zum Regeln desselben.The present invention relates to a charging system for an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, and a method for controlling or regulating the same.
Aufgeladene Verbrennungsmotoren sind seit vielen Jahrzehnten bekannt. In jüngerer Zeit sind hinsichtlich der immer höheren Anforderungen an den Kraftstoffverbrauch und die Emissionen von Verbrennungsmotoren verbesserte Aufladungstechniken entwickelt worden, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Nur beispielsweise seien die mehrstufige Turboaufladung mittels mehrerer Turbolader, die mechanische Turboaufladung, bei welcher ein Frischluftverdichter durch den Verbrennungsmotor angetrieben wird, die elektrische Turboaufladung, bei welcher ein Frischluftverdichter mittels eines Elektromotors angetrieben wird, und Mischsysteme hieraus genannt. Die vorliegende Erfindung kann selbstverständlich mit diesen oder weiteren, hier nicht genannten, Aufladungssystemen kombiniert werden.Supercharged internal combustion engines have been known for many decades. More recently, with regard to the ever increasing demands on fuel consumption and emissions from internal combustion engines, improved charging techniques have been developed to meet these requirements. For example only, the multi-stage turbocharging by means of several turbochargers, the mechanical turbocharging, in which a fresh air compressor is driven by the internal combustion engine, the electric turbocharging, in which a fresh air compressor is driven by an electric motor, and mixing systems thereof mentioned. The present invention may of course be combined with these or other charging systems not mentioned here.
Bekanntlich gibt es bei der Turboaufladung von Verbrennungsmotoren das Problem des sogenannten Turboloches. Dies tritt immer dann auf, wenn der Verbrennungsmotor in einem Betriebszustand betrieben wird, in denen er einen kleinen Abgasstrom beziehungsweise einen Abgasstrom mit einem niedrigen Energiegehalt erzeugt und somit keine oder nur wenig Abgasenergie vorhanden ist, um die im Abgasstrom angeordnete Turbine anzutreiben, welche einen Frischluftverdichter, der dem Verbrennungsmotor einen verdichteten Frischluftstrom zur Verbrennung zuführt, antreibt. In jüngerer Zeit sind verstärkt verschiedene Maßnahmen untersucht worden, um durch Einspeisen eines zusätzlichen Massenstroms auf der Frischluftseite oder der Abgasseite des Verbrennungsmotors das Turboloch zu vermindern oder zu vermeiden.As is known, there is the problem of the so-called turbo lag in the turbocharging of internal combustion engines. This always occurs when the internal combustion engine is operated in an operating state in which it generates a small exhaust gas flow or exhaust gas flow with a low energy content and thus no or little exhaust gas energy is available to drive the arranged in the exhaust gas turbine, which is a fresh air compressor , which supplies the internal combustion engine a compressed fresh air stream for combustion, drives. More recently, various measures have been increasingly studied to reduce or avoid the turbo lag by supplying an additional mass flow on the fresh air side or the exhaust side of the engine.
Beispielsweise sehen die nachfolgend genannten Druckschriften vor, entweder einen Frischluftstrom von der Frischluftseite in den Abgasstrom in Strömungsrichtung vor der Turbine einzubringen oder einen Teil des Abgasstromes der Frischluftseite zuzuführen:For example, the following references provide, either introduce a fresh air flow from the fresh air side into the exhaust gas flow upstream of the turbine or supply part of the exhaust gas flow to the fresh air side:
DE 10 2006 011 422 A1DE 10 2006 011 422 A1
WO 2006/100370 A2 DE 199 13 792 A1 DE 10 2005 044 738 A1 US 2001/0035171 A1 US 2 172 809WO 2005/100370 A2 DE 199 13 792 A1 DE 10 2005 044 738 A1 US 2001/0035171 A1 US Pat. No. 2,172,809
US 3 102 381US 3,102,381
Ferner ist das Einleiten eines zusätzlichen Mediumstroms auf der Frischluftseite oder der Abgasseite des Verbrennungsmotors vorgeschlagen worden, um das Turboloch zu überwinden. Hierzu wird auf die folgenden Schriften verwiesen:Further, the introduction of an additional medium flow on the fresh air side or the exhaust side of the internal combustion engine has been proposed to overcome the turbo lag. Reference is made to the following documents:
DE 10 2007 025 282 A1 EP 0 474 007 A2 DE 195 26 327 C2 DE 102 21 563 A1DE 102 2007 565 A1 A1 EP 0 474 007 A2 DE 195 26 327 C2 DE 102 21 563 A1
AT 005 138 U1AT 005 138 U1
Bei Versuchen hat sich ein besonders erfolgsversprechender Weg herausgestellt, bei welchem in der Frischluftleitung, über welche dem Verbrennungsmotor ein mittels eines durch eine Abgasturbine angetriebenen Frischluftverdichters verdichteter Frischluftstrom zur Verbrennung zugeführt wird, eine Druckluftleitung mündet, die einen Druckluftstrom führt. In der Zweigstelle ist wenigstens eine Absperrklappe vorgesehen, welche von außen betätigt wird, um zu bestimmen, ob entweder durch den Frischluftverdichter verdichtete Frischluft oder Druckluft aus der Druckluftleitung dem Verbrennungsmotor zur Aufladung beziehungsweise zur Verbrennung zugeführt wird. Immer dann, wenn der Druck des durch den Frischluftverdichter verdichteten Frischluftstromes nicht ausreicht, wird die Zufuhr des Frischluftstromes zum Verbrennungsmotor unterbrochen und ausschließlich Druckluft aus der Druckluftleitung zugeführt. Umgekehrt, wenn der durch den Frischluftverdichter erzeugte Druck ausreicht, wird die Zufuhr von Druckluft aus der Druckluftleitung unterbrochen und der Verbrennungsmotor ausschließlich mit Frischluft aufgeladen.In experiments, a particularly promising way has been found, in which in the fresh air line, via which the internal combustion engine is fed by means of a driven by an exhaust gas turbine fresh air compressor compressed combustion air, a compressed air line opens, which leads a compressed air flow. In the branch at least one butterfly valve is provided, which is actuated from the outside, to determine whether either fresh air compressed air or compressed air from the compressed air line to the internal combustion engine for charging or combustion is supplied by the fresh air compressor. Whenever the pressure of the by the Fresh air compressor compressed fresh air flow is insufficient, the supply of fresh air flow to the engine is interrupted and supplied only compressed air from the compressed air line. Conversely, when the pressure generated by the fresh air compressor is sufficient, the supply of compressed air from the compressed air line is interrupted and charged the engine exclusively with fresh air.
Die Druckluft, mittels welcher die Druckluftleitung gespeist wird, kann beispielsweise aus einem zusätzlich vorgesehenen Druckluftverdichter, einem gesondert vorgesehenen Druckluftspeicher oder besonders vorteilhaft aus dem Fahrzeugdruckluftsystem, das ohnehin an Bord eines jeden Nutzfahrzeuges vorhanden ist, stammen.The compressed air, by means of which the compressed air line is fed, can for example come from an additionally provided compressed air compressor, a separately provided compressed air reservoir or particularly advantageous from the vehicle compressed air system, which is already present on board each commercial vehicle.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aufladungssystem der zuletzt genannten Art derart zu verbessern, dass die Kraftstoffverbrauchswerte des Verbrennungsmotors, insbesondere eines Dieselmotors, sowie dessen Emissionswerte weiter verbessert werden.The object of the present invention is to improve a charging system of the latter type in such a way that the fuel consumption values of the internal combustion engine, in particular of a diesel engine, and its emission values are further improved.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch ein Aufladungssystem mit den Merkmalen von Anspruch 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen von Anspruch 6 gelöst. Die abhängigen Ansprüche beschreiben vorteilhafte und besonders zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.The object according to the invention is achieved by a charging system having the features of claim 1 and a method having the features of claim 6. The dependent claims describe advantageous and particularly expedient embodiments of the invention.
Das erfindungsgemäße Aufladungssystem weist einen Verbrennungsmotor auf, der einen Abgasstrom erzeugt. Ferner ist ein Turbolader vorgesehen, umfassend eine im Abgasstrom angeordnete Turbine und einen durch die Turbine angetriebenen Frischluftverdichter. Die Turbine wandelt Abgasenergie in Antriebsleistung um und treibt mit dieser Antriebsleistung zumindest den Frischluftverdichter an. Selbstverständlich ist es möglich, die Turbine auch zum Antrieb weiterer Aggregate oder der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors, insbesondere über eine zwischengeschaltete hydrodynamische Kupplung, die beispielsweise in ihrer Leistungsübertragung regelbar ausgeführt ist, anzutreiben.The charging system according to the invention has an internal combustion engine which generates an exhaust gas flow. Furthermore, a turbocharger is provided, comprising a turbine arranged in the exhaust gas flow and a fresh air compressor driven by the turbine. The turbine converts exhaust gas energy into drive power and, with this drive power, drives at least the fresh air compressor. Of course, it is also possible for the turbine to drive further units or the crankshaft of the internal combustion engine, in particular via an intermediate hydrodynamic coupling, which is designed to be controllable, for example, in their power transmission to drive.
Der Frischluftverdichter ist in einer Frischluftleitung angeordnet, die einen dem Verbrennungsmotor zur Aufladung beziehungsweise Verbrennung zugeführten Frischluftstrom führt. Dieser Frischluftstrom wird mittels des Frischluftverdichters verdichtet.The fresh air compressor is arranged in a fresh air line, which leads to the internal combustion engine for charging or combustion supplied fresh air flow. This fresh air flow is compressed by means of the fresh air compressor.
Ferner ist eine Druckluftleitung vorgesehen, die in der Frischluftleitung in Strömungsrichtung des Frischluftstromes hinter dem Frischluftverdichter mündet, um den Verbrennungsmotor zusätzlich mit einem durch die Druckluftleitung geführten Druckluftstrom aufzuladen. Insbesondere ist die Mündung hinter einem vorgesehenen Ladeluftkühler positioniert.Further, a compressed air line is provided, which opens in the fresh air line in the flow direction of the fresh air flow behind the fresh air compressor to charge the engine additionally with a guided through the compressed air line compressed air flow. In particular, the mouth is positioned behind a designated intercooler.
Unter Leitung im Sinne der vorliegenden Erfindung ist jeder geeignete Kanal zu verstehen.Under the direction of the present invention, any suitable channel is to be understood.
Der Druckluftstrom kann beispielsweise aus einem Borddruckluftsystem bei der Anwendung der Erfindung bei einem Kraftfahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, der Druckluftleitung zugeführt werden. Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, gesondert einen Druckluftbehälter zur Druckluftversorgung der Druckluftleitung vorzusehen, oder einen entsprechenden Druckluftverdichter, der insbesondere zusätzlich zu einem Druckluftverdichter für das Borddruckluftsystem vorgesehen ist.The compressed air stream, for example, from an on-board compressed air system in the application of the invention in a motor vehicle, especially commercial vehicle, the compressed air line are supplied. Alternatively or additionally, it is possible to separately provide a compressed air tank for supplying compressed air to the compressed air line, or a corresponding compressed air compressor, which is provided in particular in addition to a compressed air compressor for the on-board compressed air system.
Erfindungsgemäß ist in der Druckluftleitung ein Regelventil angeordnet, mittels welchem der Druck des Druckluftstromes stromab des Regelventils innerhalb eines vorgegebenen Druckbereiches variabel einstellbar ist, wobei diese Einstellung vorteilhaft annähernd oder vollständig stufenlos über dem vorgegebenen Druckbereich erfolgen kann. Im Unterschied zu einerAccording to the invention, a control valve is arranged in the compressed air line, by means of which the pressure of the compressed air flow downstream of the control valve is variably adjustable within a predetermined pressure range, this adjustment can advantageously be carried out approximately or completely continuously over the predetermined pressure range. Unlike one
Absperrklappe stellt das Regelventil somit gezielt einen vorgegebenen Druck des Druckluftstromes ein und unterbricht nicht nur den Druckluftstrom wahlweise. Vielmehr kann eine Steuerung beziehungsweise eine Regelung des Druckwertes durch das Regelventil ausgeführt werden, insbesondere in Vorgabe bestimmter Eingangsgrößen, die im laufenden Betrieb des Aufladungssystems erfasst werden können oder aus hinterlegten Kennlinien oder Kennfeldern berechnet werden können.Butterfly valve thus provides the control valve targeted a predetermined pressure of the Compressed air flow and interrupts not only the compressed air flow optional. Rather, a control or regulation of the pressure value can be performed by the control valve, in particular in specification of certain input variables that can be detected during operation of the charging system or can be calculated from stored characteristics or maps.
Besonders vorteilhaft ist dementsprechend das Regelventil in der Druckluftleitung derart eingerichtet, dass der Druck des Druckluftstromes stromab des Regelventils stufenlos eingestellt werden kann, beispielsweise durch stufenloses Verändern eines Strömungsquerschnittes für den Druckluftstrom, der durch das Regelventil bestimmt wird.Accordingly, the control valve in the compressed air line is particularly advantageously arranged such that the pressure of the compressed air flow downstream of the control valve can be adjusted continuously, for example by continuously changing a flow cross section for the compressed air flow, which is determined by the control valve.
Um den Strömungsquerschnitt für den Druckluftstrom in Abhängigkeit wenigstens einer vorbestimmten Eingangsgröße einzustellen, kann beispielsweise einIn order to set the flow cross section for the compressed air flow as a function of at least one predetermined input variable, for example, a
Drucksensor auf der Frischluftseite des Verbrennungsmotors, insbesondere in der Frischluftleitung, hier vorteilhaft vor einem dort vorgesehenen Rückschlagventil hinter dem Frischluftverdichter, und/oder im Bereich eines Frischlufteinlasses des Verbrennungsmotors und/oder in wenigstens einem Arbeitszylinder des Verbrennungsmotors oder auch in allen Arbeitszylindern desPressure sensor on the fresh air side of the internal combustion engine, especially in the fresh air line, here advantageously before a check valve provided there behind the fresh air compressor, and / or in the region of a fresh air inlet of the internal combustion engine and / or in at least one working cylinder of the internal combustion engine or in all working cylinders
Verbrennungsmotors, vorgesehen sein, dessen Messwerte von einer Steuervorrichtung erfasst werden, wobei die Steuervorrichtung dann das Regelventil entsprechend der erfassten Messwerte des Drucksensors ansteuert.Internal combustion engine, be provided, the measured values are detected by a control device, wherein the control device then controls the control valve according to the detected measured values of the pressure sensor.
Weitere Eingangsgrößen, in Abhängigkeit von welchen das Regelventil angesteuert werden könnte, wobei wenigstens eine dieser Steuergrößen oder auch Kombinationen dieser Steuergrößen zum Ansteuern herangezogen werden können, sind der Lambda-Wert des Abgasstromes, die Drosselklappenstellung des Verbrennungsmotors, die Stellung eines Gaspedals oder eines elektronischen Gasstellers, der Ausgabewert eines Klopfneigungskennfeldes oder einesOther input variables, depending on which the control valve could be controlled, wherein at least one of these control variables or combinations of these control variables can be used for driving, are the lambda value of the exhaust gas flow, the throttle position of the internal combustion engine, the position of an accelerator pedal or an electronic throttle , the output value of a knock slope map or a
Klopfsensors, die Temperatur beziehungsweise die Feuchte der angesaugten Frischluft, die Motortemperatur, die Motordrehzahl, der Umgebungsdruck, der Abgasdruck und/oder die Abgastemperatur, Emissionswerte des Abgasstromes, die aktuelle Antriebsleistung des Verbrennungsmotors oder dessen Drehmoment, die Drehzahl des Frischluftverdichters und/oder der Abgasturbine und der Luftdruck eines die Druckluftleitung speisenden Druckluftsystems oder einer Druckluftquelle.Knock sensor, the temperature or the humidity of the sucked Fresh air, the engine temperature, the engine speed, the ambient pressure, the exhaust pressure and / or the exhaust gas temperature, emission values of the exhaust stream, the current drive power of the engine or its torque, the speed of the fresh air compressor and / or the exhaust turbine and the air pressure of the compressed air line feeding compressed air system or a compressed air source.
Die Erfindung ermöglicht es, den Ladedruck des Verbrennungsmotors gezielt und unabhängig von ungünstigen Randbedingungen, wie beispielsweise einem niedrigen Abgasdruck beziehungsweise einer niedrigen Abgasenergie, einzustellen, ohne dass die Gefahr besteht, dass dem Verbrennungsmotor ein ungünstig hoher Laddruck zugeführt wird, wenn beispielsweise der Luftdruck einer Luftdruckquelle, welche Druckluft in die Druckluftleitung speist, oberhalb des optimalen Ladeluftdruckes im Verbrennungsmotor liegt. Bei einem solchen Zustand, kann das Regelventil beispielsweise den überschüssigen Luftdruck drosseln, sodass hinter dem Regelventil der gewünschte Luftdruck herrscht.The invention makes it possible to adjust the boost pressure of the internal combustion engine specifically and independently of unfavorable boundary conditions, such as, for example, a low exhaust gas pressure or a low exhaust gas energy, without the risk that an inconveniently high charging pressure is supplied to the internal combustion engine, for example if the air pressure of an air pressure source , which feeds compressed air into the compressed air line, is above the optimum charge air pressure in the internal combustion engine. In such a state, the control valve, for example, throttle the excess air pressure, so that behind the control valve, the desired air pressure prevails.
Zusätzlich oder alternativ kann auch vorgesehen sein, bei einem unerwünscht hohen Luftdruck in der Frischluftleitung und/oder der Druckluftleitung einen Teil des Luftstromes abzuzweigen und anderweitig zu verwerten. Eine solche anderweitige Verwertung kann beispielsweise eine Verwertung in einem anderen Druckluftsystem, insbesondere dem Fahrzeugborddruckluftsystem, sein. Besonders vorteilhaft kann ein Kompressor, welcher die Druckluft für ein solches Druckluftsystem verdichtet, durch den Luftstrom aus dem Aufladungssystem aufgeladen werden, das heißt seiner Saugseite wird der druckbeaufschlagte Luftstrom aus dem Aufladungssystem zugeführt.Additionally or alternatively, it can also be provided to divert part of the airflow at an undesirably high air pressure in the fresh air line and / or the compressed air line and to utilize it elsewhere. Such an alternative utilization can be, for example, a utilization in another compressed air system, in particular the vehicle airborne compressed air system. Particularly advantageously, a compressor, which compresses the compressed air for such a compressed air system, are charged by the air flow from the charging system, that is, its suction side, the pressurized air flow from the charging system is supplied.
Ferner ist es durch die erfindungsgemäße Ausführungsform möglich, nicht nur entweder Druckluft aus dem Frischluftverdichter oder Druckluft aus der Druckluftleitung zur Aufladung des Verbrennungsmotors heranzuziehen, sondern beide Druckluftströme zu mischen. Der Übergang von einer Druckluftversorgung des Verbrennungsmotors über die Druckluftleitung zu einer reinen Versorgung des Verbrennungsmotors mit Druckluft aus dem Frischluftverdichter kann gleitend durch zunehmendes Schließen des Regelventils in der Druckluftleitung erfolgen, was der Fachmann als Blending bezeichnet.Furthermore, it is possible by the embodiment according to the invention not only to use either compressed air from the fresh air compressor or compressed air from the compressed air line for charging the internal combustion engine, but to mix both compressed air streams. The transition from a compressed air supply The internal combustion engine via the compressed air line to a pure supply of the internal combustion engine with compressed air from the fresh air compressor can be made slid by increasing closing of the control valve in the compressed air line, which the skilled person calls blending.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann das Regelventil in der Druckluftleitung dazu verwendet werden, um gezielt Druckimpulse auf den dem Verbrennungsmotor zur Aufladung beziehungsweise zur Verbrennung zugeführten Druckluftstrom auszuüben. So ist es nämlich wünschenswert, dass Druckschwingungen, die im Saugrohr, das heißt in der Frischluftleitung zu den einzelnen Arbeitszylindern des Verbrennungsmotors auftreten, auszugleichen oder gezielt zu verändern, um eine optimale Aufladung des Verbrennungsmotors zu erreichen. Beispielsweise können die Druckimpulse derart erzeugt werden, dass, immer dann, wenn ein Einlassventil eines bestimmten Zylinders öffnet, an diesem Einlassventil luftseitig eine positive Amplitude der Druckschwingung anliegt, das heißt ein vergleichsweise höherer Luftdruck herrscht. Bildlich ausgedrückt bedeutet dies, dass ein Wellenberg der Druckwelle in der Luftzufuhr am Einlassventil ansteht, wenn dies geöffnet ist, und das Anstehen eines Wellentals vermieden wird.According to one embodiment of the invention, the control valve in the compressed air line can be used to selectively exert pressure pulses on the internal combustion engine for charging or for combustion supplied compressed air flow. Thus, it is desirable that pressure oscillations that occur in the intake manifold, that is to say in the fresh air line to the individual working cylinders of the internal combustion engine, balance or deliberately change in order to achieve optimum charging of the internal combustion engine. For example, the pressure pulses can be generated in such a way that, whenever an inlet valve of a certain cylinder opens, a positive amplitude of the pressure oscillation is applied to this inlet valve on the air side, ie a comparatively higher air pressure prevails. Figuratively speaking, this means that a wave crest of the pressure wave in the air supply to the inlet valve is present when this is open, and the occurrence of a wave trough is avoided.
Durch eine entsprechende Einstellung, insbesondere eine Taktung, das heißt ein gezieltes kurzzeitiges Öffnen und Schließen des Regelventils, kann erreicht werden, dass beim Öffnen von jedem einzelnen Einlassventil an den Arbeitszylindern des Verbrennungsmotors jeweils der gewünschte Druckspitzenwert beziehungsweise Wellenberg anliegt. Herkömmlich musste eine solche Regelung durch eine aufwendige Saugrohrverstellung erreicht werden, die nun gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform entfällt.By an appropriate setting, in particular a clocking, that is a targeted short-term opening and closing of the control valve, it can be achieved that when opening each individual inlet valve to the working cylinders of the internal combustion engine in each case the desired pressure peak value or wave mountain is applied. Conventionally, such a regulation had to be achieved by a complex intake manifold adjustment, which is now omitted according to an advantageous embodiment.
Selbstverständlich ist es auch möglich, Druckspitzen in dem Verbrennungsmotor zugeführten Luftstrom gezielt in Abhängigkeit vorbestimmter Betriebszustände, insbesondere in Abhängigkeit einer der oben genannten Eingangsgrößen, einzustellen. Man könnte eine solche Aufladung des Verbrennungsmotors auch als Pulsaufladung bezeichnen.Of course, it is also possible to pressure peaks in the internal combustion engine supplied air flow selectively in response to predetermined operating conditions, in particular in dependence of one of the above-mentioned input variables, adjust. One could also call such charging of the internal combustion engine as pulse charging.
Selbstverständlich ist es möglich, ansteile nur eines Regelventiis in der Druckluftleitung auch ein weiteres Regelventil in der Frischluftleitung, insbesondere in Strömungsrichtung der Frischluft hinter dem Frischluftverdichter vorzusehen. Unter Regelventil im Sinne der vorliegenden Erfindung sind nicht nur Ventile, deren Ventilkörper zum Variieren eines Strömungsquerschnittes bewegt wird, zu verstehen, sondern jegliches Steuerorgan, das gezielt eine Steuerung beziehungsweise Regelung des Luftdruckes über einen vorgegebenenOf course, it is possible to provide only one Regelventiis in the compressed air line ansteil another control valve in the fresh air line, in particular in the flow direction of the fresh air behind the fresh air compressor. Under control valve in the context of the present invention are not only valves whose valve body is moved to vary a flow cross-section, but any control that targeted a control or regulation of the air pressure over a predetermined
Druckbereich ermöglicht. Vorteilhaft ist das Regelventil jedoch nicht als Klappe oder Steuerklappe ausgeführt, sondern weist einen verschiebbaren oder verlagerbaren Ventilkörper, insbesondere Kolben, auf, um durch diese Verschiebung oder Verlagerung den Strömungsquerschnitt mehr oder minder freizugeben.Pressure range allows. Advantageously, however, the control valve is not designed as a flap or control flap, but has a displaceable or displaceable valve body, in particular piston, in order to release the flow cross-section more or less by this displacement or displacement.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Figur exemplarisch beschrieben werden.The invention will be described below by way of example with reference to an embodiment and the figure.
In der Figur 1 erkennt man einen Verbrennungsmotor 1 , bei welchem eine Anzahl (vorliegend sechs) von Arbeitszylindern schematisch angedeutet ist, das heißt, der Verbrennungsmotor 1 ist eine Kolbenmaschine. Durch Verbrennung eines Luft- Kraftstoff-Gemisches, insbesondere Luft-Diesel-Gemisches, erzeugt der Verbrennungsmotor 1 Antriebsleistung und stößt einen Abgasstrom 2 aus.1 shows an internal combustion engine 1, in which a number (in the present case six) of working cylinders is indicated schematically, that is, the internal combustion engine 1 is a piston engine. By combustion of an air-fuel mixture, in particular air-diesel mixture, the internal combustion engine 1 generates drive power and discharges an exhaust gas stream 2.
Der Verbrennungsmotor 1 wird durch einen Turbolader 3 aufgeladen, wobei der Turbolader 3, wie bekannt, eine Turbine 4 im Abgasstrom 2 und einen Frischluftverdichter 5 in einer Frischluftleitung 6, die zum Verbrennungsmotor 1 beziehungsweise dessen Frischluftseite führt, aufweist. Vorliegend werden das Laufrad der Turbine 4 und das Laufrad des Frischluftverdichters 5 von einer gemeinsamen Welle getragen, um eine mechanische Triebverbindung herzustellen. Die Triebverbindung könnte jedoch auch anders realisiert werden.The internal combustion engine 1 is charged by a turbocharger 3, wherein the turbocharger 3, as known, a turbine 4 in the exhaust stream 2 and a fresh air compressor 5 in a fresh air line 6, which leads to the internal combustion engine 1 and its fresh air side has. In the present case, the impeller of the turbine 4 and the impeller of the fresh air compressor 5 of a worn common shaft to produce a mechanical drive connection. However, the drive connection could also be realized differently.
Der Frischluftverdichter 5 verdichtet, angetrieben durch die Turbine 4, einen Frischluftstrom 7, den die Frischluftleitung 6 führt. Nach der Verdichtung durch den Frischluftverdichter 5 wird der Frischluftstrom 7 durch einen Ladeluftkühler 14 geleitet, um die bei der Verdichtung im Frischluftstrom 7 zugeführte Wärmemenge abzuleiten.The fresh air compressor 5 compresses, driven by the turbine 4, a fresh air flow 7, which leads the fresh air line 6. After compression by the fresh air compressor 5, the fresh air stream 7 is passed through a charge air cooler 14 to divert the supplied during the compression in the fresh air stream 7 amount of heat.
In Strömungsrichtung des Frischluftstromes 7 hinter dem Frischluftverdichter 5 und vor dem Ladeluftkühler 14 mündet eine Druckluftleitung 8 in der Frischluftleitung 6, welche einen Druckluftstrom 9 aus einem Druckluftsystem 15, beispielsweise dem Borddruckluftsystem eines Kraftfahrzeugs, insbesondere eines Nutzfahrzeuges, führt. Erfindungsgemäß ist in der Druckluftleitung 8 ein Regelventil 10 vorgesehen, welches eingerichtet ist, um den Druck des Druckluftstromes 9 stromabwärts des Regelventils 10 innerhalb eines vorgegebenen Druckbereiches variabel einzustellen, das heißt nicht nur wahlweise freizugeben oder zu unterbrechen, sondern gemäß einer vorgegebenen Anforderung mit verschiedenen Druckwerten, beispielsweise zwischen 2 und 12 bar zur Verfügung zu stellen.In the flow direction of the fresh air stream 7 behind the fresh air compressor 5 and before the intercooler 14 opens a compressed air line 8 in the fresh air line 6, which a compressed air stream 9 from a compressed air system 15, for example, the air pressure system of a motor vehicle, especially a commercial vehicle leads. According to the invention, a control valve 10 is provided in the compressed air line 8, which is set to variably adjust the pressure of the compressed air stream 9 downstream of the control valve 10 within a predetermined pressure range, that is not only optional release or interrupt, but according to a predetermined requirement with different pressure values For example, to provide between 2 and 12 bar.
Wie durch die gestrichelte Linie angedeutet ist, könnte die Mündung der Druckluftleitung 8 auch in Strömungsrichtung des Frischluftstromes hinter dem Ladeluftkühler 14 angeordnet sein.As indicated by the dashed line, the mouth of the compressed air line 8 could also be arranged behind the charge air cooler 14 in the flow direction of the fresh air flow.
Um zu verhindern, dass unerwünscht Druckluft aus der Druckluftleitung 8 in Richtung des Frischluftverdichters 5 strömt, ist in der Frischluftleitung 6 ein Rückschlagventil 11 vorgesehen. Jedes geeignete Organ, das eine Rückströmung verhindert, ist hier ausreichend. In Reihe zu dem Rückschlagventil 11 ist ferner ein weiteres Regelventil 16 vorgesehen, mittels welchem der Druck des Frischluftstromes 6 hinter dem Frischluftverdichter 5 regelbar ist. Das Rückschlagventil 11 könnte auch in das Regelventil 16 integriert werden, öder es könnten nur das Rückschlagventil 11 oder nur das Regelventil 16 vorgesehen sein, um einen unerwünschten Rückfluss von Druckluft zu vermeiden.In order to prevent unwanted compressed air from flowing from the compressed air line 8 in the direction of the fresh air compressor 5, a check valve 11 is provided in the fresh air line 6. Any suitable organ that prevents backflow is sufficient here. In series with the check valve 11, a further control valve 16 is further provided, by means of which the pressure of the fresh air stream 6 behind the fresh air compressor 5 can be regulated. The Check valve 11 could also be integrated into the control valve 16, barely it could be provided only the check valve 11 or only the control valve 16 in order to avoid an undesirable backflow of compressed air.
In der Frischluftleitung 6 ist ein Drucksensor 12, vorliegend in Strömungsrichtung des Frischluftstromes 7 vor dem Rückschlagventil 11 , vorgesehen, der den aktuellen Druck des Frischluftstromes 7 hinter dem Frischluftverdichter 5 erfasst und einer Steuervorrichtung 13 zuführt. Wie durch die gestrichelte Linie angedeutet, könnten weitere erfasste Größen des dargestellten Aufladungssystems oder andere beispielsweise in einem Fahrzeug vorgesehene Einrichtungen ebenfalls als Eingangsgröße für die Steuervorrichtung 13 zur Verfügung gestellt werden. Die Steuervorrichtung 13 steuert in Abhängigkeit der wenigstens einen Eingangsgröße, insbesondere in Abhängigkeit des Messwertes des Drucksensors 12 das Regelventil 15, insbesondere die Stellung eines den Strömungsquerschnitt für den Druckluftstrom 9 bestimmenden Ventilkörpers desselben.In the fresh air line 6, a pressure sensor 12, in the present case in the flow direction of the fresh air stream 7 in front of the check valve 11, is provided which detects the current pressure of the fresh air stream 7 behind the fresh air compressor 5 and a control device 13 supplies. As indicated by the dashed line, other detected quantities of the illustrated charging system or other devices provided for example in a vehicle could also be provided as an input to the control device 13. The control device 13 controls the control valve 15 as a function of the at least one input variable, in particular as a function of the measured value of the pressure sensor 12, in particular the position of a flow cross section for the compressed air flow 9 determining valve body thereof.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird immer dann, wenn ein erfasster Lambda-Wert des Abgasstromes kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist und der Druck im Zylinder oder in der Frischluftleitung kleiner als ein vorgegebener Grenzwert ist und insbesondere der Druck in einem Druckluftsystem oder einer Druckluftversorgung, das/die die Druckluftleitung speist, größer als ein vorgegebener Mindestwert ist, Druckluft aus der Druckluftleitung der Frischluftleitung zugeführt, wobei der Luftdruck vorteilhaft mittels des Regelventils geregelt wird. Wenn hingegen der erfasste Lambda-Wert größer als ein vorgegebener Grenzwert ist, wird Druck aus der Frischluftleitung beispielsweise zur Voraufladung eines Druckluftkompressors eines Drucksystems benutzt, indem ein entsprechender Druckluftstrom aus der Frischluftleitung abgezweigt und dem Druckluftkompressor eingangseitig zugeführt wird. Selbstverständlich ist auch eine andere Nutzung des überschüssigen Druckluftstromes möglich. Durch das dargestellte Aufladungssystem kann der Ladedruck des Verbrennungsmotors 1 äußerst exakt optimiert werden.According to one embodiment of the invention, whenever a detected lambda value of the exhaust gas flow is less than a predetermined limit value and the pressure in the cylinder or in the fresh air line is less than a predetermined limit value, and in particular the pressure in a compressed air system or a compressed air supply / which feeds the compressed air line is greater than a predetermined minimum value, supplied compressed air from the compressed air line to the fresh air line, the air pressure is advantageously controlled by means of the control valve. If, however, the detected lambda value is greater than a predetermined limit value, pressure from the fresh air line is used for example for precharging a compressed air compressor of a pressure system by branching off a corresponding compressed air flow from the fresh air line and supplying it to the compressed air compressor on the input side. Of course, another use of the excess compressed air flow is possible. By the illustrated charging system, the boost pressure of the internal combustion engine 1 can be optimized extremely accurately.
Aufgrund dessen, dass im unteren Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors und/oder des Frischluftverdichters Druckluft zur Aufladung desDue to the fact that in the lower speed range of the internal combustion engine and / or the fresh air compressor compressed air for charging the
Verbrennungsmotors herangezogen wird, kann die Turbine des Turboladers, insbesondere die Geometrie der Beschaufelung derselben, für den oberen Drehzahlbereich optimiert werden. Damit kann ein Problem vermieden werden, das bei herkömmlichen Systemen auftrat. Wenn dort die Turbine nämlich derart ausgelegt wurde, dass auch im unteren Drehzahlbereich ausreichendCombustion engine is used, the turbine of the turbocharger, in particular the geometry of the blading thereof, can be optimized for the upper speed range. This can avoid a problem that has occurred with conventional systems. If there the turbine was designed in such a way that even in the lower speed range sufficient
Antriebsleistung durch die Turbine zur Verfügung gestellt wurde, so ergaben sich bei großen Drehzahlen Zustände, in denen die Turbine zuviel Antriebsleistung zur Verfügung stellte. Herkömmlich hat man dies durch Vorsehen eines Bypasses um die Turbine oder durch entsprechende Verstellmöglichkeiten in der Turbine verhindert. Durch die erfindungsgemäße Ausführungsform kann gegebenenfalls auf einen solchen Bypass für Abgas um die Turbine und/oder die Verstellmöglichkeit verzichtet werden.Drive power was provided by the turbine, so there were at high speeds states in which the turbine provided too much drive power available. Conventionally, this has been prevented by providing a bypass around the turbine or by appropriate adjustment in the turbine. The inventive embodiment may optionally dispense with such a bypass for exhaust gas to the turbine and / or the adjustment.
Ferner kann gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine zweite Turbinenstufe entfallen. Further, according to an embodiment of the present invention, a second turbine stage may be omitted.

Claims

Patentansprüche claims
1. Aufladungssystem für einen Verbrennungsmotor (1), insbesondere eines Kraftfahrzeugs, 1.1 mit einem Verbrennungsmotor (1), der einen Abgasstrom (2) erzeugt;1. charging system for an internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, 1.1 with an internal combustion engine (1), which generates an exhaust gas stream (2);
1.2 mit einem Turbolader (3), umfassend eine im Abgasstrom (2) angeordnete Turbine (4), die Abgasenergie in Antriebsleistung umwandelt, und einen von der Abgasturbine (4) angetriebenen Frischluftverdichter (5), wobei1.2 with a turbocharger (3), comprising a turbine (4) arranged in the exhaust gas flow (2), which converts exhaust gas energy into drive power, and a fresh air compressor (5) driven by the exhaust gas turbine (4)
1.3 der Frischluftverdichter (5) in einer Frischluftleitung (6) angeordnet ist, die einen Frischluftstrom (7) führt, um den Frischluftstrom (7), der dem1.3 the fresh air compressor (5) in a fresh air line (6) is arranged, which leads a fresh air stream (7) to the fresh air stream (7), the
Verbrennungsmotor (1) zur Verbrennung zugeführt wird, zu verdichten;Combustion engine (1) is fed to the combustion, to compress;
1.4 mit einer Druckluftleitung (8), die in der Frischluftleitung (7) hinter dem Frischluftverdichter (5) mündet, um dem Verbrennungsmotor (1) einen durch die Druckluftleitung (8) geführten Druckluftstrom (9) zur Verbrennung zuzuführen; dadurch gekennzeichnet, dass1.4 with a compressed air line (8), which opens in the fresh air line (7) behind the fresh air compressor (5) to the combustion engine (1) supplied by the compressed air line (8) compressed air stream (9) for combustion; characterized in that
1.5 in der Druckluftleitung (8) ein Regelventil (10) angeordnet ist, mittels welchem der Druck des Druckluftstromes (9) stromab des Regelventils (10) innerhalb eines vorgegebenen Druckbereiches variabel einstellbar ist.1.5 in the compressed air line (8) a control valve (10) is arranged, by means of which the pressure of the compressed air stream (9) downstream of the control valve (10) is variably adjustable within a predetermined pressure range.
2. Aufladungssystem gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass in der Frischluftleitung (6) in Strömungsrichtung des Frischluftstromes (7) hinter dem Frischluftverdichter (5) und vor der Mündung der Druckluftleitung (8) ein Rückschlagventil (11) angeordnet ist, um ein Rückströmen von Luft in Richtung des Frischluftverdichters (5) zu vermeiden.2. Charging system according to claim 1, characterized in that in the fresh air line (6) in the flow direction of the fresh air stream (7) behind the fresh air compressor (5) and in front of the mouth of the compressed air line (8), a check valve (11) is arranged to a back flow to avoid air in the direction of the fresh air compressor (5).
3. Aufladungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelventil (10) eingerichtet ist, um den Druck des Druckluftstromes (9) stromab des Regelventils (10) stufenlos einzustellen. 3. charging system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the control valve (10) is adapted to adjust the pressure of the compressed air stream (9) downstream of the control valve (10) continuously.
4. Aufladungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in der Frischluftleitung (6) in Strömungsrichtung des Frischluftstromes (7) hinter dem Frischluftverdichter (5) und insbesondere vor dem Rückschlagventil (11) ein Drucksensor (12) zur Erfassung des Druckes des Frischluftstromes (7) angeordnet ist, und ferner eine mit dem4. charging system according to one of claims 1 to 3, characterized in that in the fresh air line (6) in the flow direction of the fresh air stream (7) behind the fresh air compressor (5) and in particular in front of the check valve (11), a pressure sensor (12) for detecting the Pressure of the fresh air flow (7) is arranged, and further one with the
Drucksensor (12) verbundene Steuervorrichtung (13) vorgesehen ist, welche einen Öffnungsquerschnitt des Regelventils (10) für den Druckluftstrom (9) in Abhängigkeit der Messwerte des Drucksensors (12) steuert.Pressure sensor (12) connected control device (13) is provided, which controls an opening cross section of the control valve (10) for the compressed air flow (9) in dependence on the measured values of the pressure sensor (12).
5. Aufladungssystem gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem Arbeitszylinder des Verbrennungsmotors (1) ein Drucksensor zur Erfassung des Druckes im Arbeitszylinder vorgesehen ist, und ferner eine mit dem Drucksensor (12) verbundene Steuervorrichtung (13) vorgesehen ist, welche einen5. charging system according to one of claims 1 to 4, characterized in that in at least one working cylinder of the internal combustion engine (1), a pressure sensor for detecting the pressure in the working cylinder is provided, and further provided with the pressure sensor (12) control device (13) is which one
Öffnungsquerschnitt des Regelventils (10) für den Druckluftstrom (9) in Abhängigkeit der Messwerte des Drucksensors steuert.Opening cross-section of the control valve (10) for the compressed air flow (9) in response to the measured values of the pressure sensor controls.
6. Verfahren zum Steuern oder Regeln der Aufladung eines Verbrennungsmotors (1) in einem Aufladungssystem gemäß einem der6. A method for controlling the charging of an internal combustion engine (1) in a charging system according to one of
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des der Frischluftleitung (6) hinter dem Frischluftverdichter (5) zugeführten Druckluftstromes (9) in Abhängigkeit wenigstens einer vorgegebenen Eingangsgröße innerhalb des Druckbereiches mittels des Regelventils (10) geregelt oder gesteuert wird.Claims 1 to 5, characterized in that the pressure of the fresh air line (6) behind the fresh air compressor (5) supplied compressed air flow (9) in response to at least one predetermined input within the pressure range by means of the control valve (10) is controlled or controlled.
7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck des Druckluftstromes (9) stufenlos geregelt oder gesteuert wird.7. The method according to claim 6, characterized in that the pressure of the compressed air stream (9) is continuously controlled or controlled.
8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelung oder Steuerung des Druckes des Druckluftstromes (9) in Abhängigkeit einer oder mehrerer der folgenden Eingangsgrößen ausgeführt wird: dem aktuellen Druck des Frischluftstromes (7) in der Frischluftleitung (6) in Strömungsrichtung hinter dem Frischluftverdichter (5) und insbesondere vor dem Rückschlagventil (11); dem aktuellen Druck in wenigstens einem Arbeitszylinder des Verbrennungsmotors (1); dem Lambda-Wert des Abgasstromes (2); dem Ladedruck eines Druckluftsystems (15) oder einer Druckluftquelle, aus welchem/welcher die Druckluftleitung (8) mit8. The method according to any one of claims 6 or 7, characterized in that the regulation or control of the pressure of the compressed air stream (9) in Depending on one or more of the following input variables is executed: the current pressure of the fresh air flow (7) in the fresh air line (6) in the flow direction behind the fresh air compressor (5) and in particular before the check valve (11); the current pressure in at least one working cylinder of the internal combustion engine (1); the lambda value of the exhaust stream (2); the boost pressure of a compressed air system (15) or a compressed air source from which / which the compressed air line (8) with
Druckluft gespeist wird; wenigstens einem Emissionswert des Abgasstromes (2); der Drehzahl und/oder des Drehmomentes des VerbrennungsmotorsCompressed air is fed; at least one emission value of the exhaust gas stream (2); the speed and / or torque of the internal combustion engine
(1); - der Drehzahl des Frischluftverdichters (5) und/oder der Turbine (4); dem Druck des Abgasstromes (2) vor der Turbine (4).(1); - The speed of the fresh air compressor (5) and / or the turbine (4); the pressure of the exhaust stream (2) in front of the turbine (4).
9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Betriebszustand des Aufladungssystems das Regelventil (10) in der Druckluftleitung (8) und/oder ein hierzu in Reihe vorgesehenes Absperrorgan vollständig geschlossen wird, sodass keine Druckluft aus der Druckluftleitung (8) in die Frischluftleitung (6) eingespeist wird, in einem zweiten Betriebszustand ein Druckluftstrom (9) aus der Druckluftleitung (8) in die Frischluftleitung (6) eingespeist und mit einem durch den Frischluftverdichter (5) verdichteten Frischluftstrom (7) vermischt und dem Verbrennungsmotor (1) zur Aufladung desselben zugeführt wird, und in einem dritten Betriebszustand die Frischluftleitung (6) hinsichtlich einer Zufuhr von durch den Frischluftverdichter (5) verdichteten Frischluftstromes (7) gesperrt und, insbesondere ausschließlich, mit einem Druckluftstrom (9) aus der Druckluftleitung (8) zur Aufladung des9. The method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that in a first operating state of the charging system, the control valve (10) in the compressed air line (8) and / or a purpose provided in series obturator is completely closed, so that no compressed air from the Compressed air line (8) is fed into the fresh air line (6), in a second operating state a compressed air flow (9) from the compressed air line (8) fed into the fresh air line (6) and mixed with a through the fresh air compressor (5) compressed fresh air stream (7) and the internal combustion engine (1) for charging the same, and in a third operating state, the fresh air line (6) with respect to a supply of compressed by the fresh air compressor (5) compressed fresh air stream (7) and, in particular exclusively, with a compressed air stream (9) the compressed air line (8) for charging the
Verbrennungsmotors (1) gespeist wird. Internal combustion engine (1) is fed.
10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Druckluftstromes (9) aus der Druckluftleitung (8) in vorgegebenen Abständen Druckimpulse auf den dem Verbrennungsmotor (1) zur Verbrennung zugeführten Luftstrom aufgegeben werden, insbesondere durch eine Taktung des Regelventils (10).10. The method according to any one of claims 6 to 9, characterized in that by means of the compressed air stream (9) from the compressed air line (8) at predetermined intervals pressure pulses are applied to the internal combustion engine (1) for combustion air flow supplied, in particular by a clocking of Control valve (10).
11. Verfahren gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsaufgabe, insbesondere durch Erfassen oder Berechnen des Druckes des Frischluftstromes (7) hinter dem Frischluftverdichter (5) und insbesondere vor dem Rückschlagventil (11), derart bewirkt wird, dass sich in dem den einzelnen Arbeitszylindern des Verbrennungsmotors (1) zugeführten Luftstrom vorbestimmte Druckwellen ergeben, deren positive Amplitude immer dann am Einlass eines Arbeitszylinders anliegt, wenn der Arbeitszylinder mit dem Luftstrom befüllt wird. 11. The method according to claim 10, characterized in that the pulse task, in particular by detecting or calculating the pressure of the fresh air stream (7) behind the fresh air compressor (5) and in particular before the check valve (11), is effected such that in the individual working cylinders of the internal combustion engine (1) supplied predetermined pressure waves whose positive amplitude is always present at the inlet of a working cylinder when the working cylinder is filled with the air flow.
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