WO2016001281A1 - Internal combustion engine - Google Patents

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WO2016001281A1
WO2016001281A1 PCT/EP2015/064939 EP2015064939W WO2016001281A1 WO 2016001281 A1 WO2016001281 A1 WO 2016001281A1 EP 2015064939 W EP2015064939 W EP 2015064939W WO 2016001281 A1 WO2016001281 A1 WO 2016001281A1
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internal combustion
combustion engine
compressor
exhaust
fresh air
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PCT/EP2015/064939
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Sebastian EWERT
Sascha NAUJOKS
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Mahle International Gmbh
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    • F01N2340/06Dimensional characteristics of the exhaust system, e.g. length, diameter or volume of the apparatus; Spatial arrangements of exhaust apparatuses characterised by the arrangement of the exhaust apparatus relative to the turbine of a turbocharger
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    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the present invention relates to an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.
  • an internal combustion engine which comprises an engine block, a fresh air system, an exhaust system, an exhaust gas turbocharger and an exhaust aftertreatment system.
  • the engine block has a plurality of cylinders, each containing a combustion chamber.
  • the fresh air system is used to supply fresh air to the combustion chambers.
  • the exhaust system serves to discharge exhaust gas from the combustion chambers.
  • a turbine of the exhaust gas turbocharger is arranged in the exhaust system, while a compressor of the exhaust gas turbocharger is arranged in the fresh air system.
  • the exhaust aftertreatment system is arranged in the exhaust system and has at least one exhaust aftertreatment device arranged upstream of the turbine.
  • the turbine extracts energy from the exhaust gas, which is used in the exhaust gas turbocharger to drive the compressor.
  • the exhaust gas not only kinetic energy resulting from the exhaust gas mass flow, and potential energy resulting from the exhaust pressure, withdrawn, but also thermal energy resulting from heat capacity, mass and temperature of the exhaust gas.
  • the exhaust gas temperature decreases during the flow through the turbine.
  • Certain exhaust aftertreatment devices such as catalysts, require a certain minimum operating temperature in order to perform their intended cleaning task.
  • the exhaust gas may have a relatively low exhaust gas temperature which is only slightly above the required minimum operating temperature.
  • the turbine leads to a reduction of the exhaust gas temperature, whereby the heating of the respective exhaust gas after-treatment device is delayed in a cold start, whereby the pollutant emissions of the internal combustion engine can increase.
  • the turbine can lead to the exhaust gas temperature downstream of the turbine being able to drop below the minimum operating temperature of the respective exhaust gas aftertreatment device. Accordingly, it is provided in the generic internal combustion engine to arrange at least one such exhaust aftertreatment device upstream of the turbine, whereby the above-mentioned problems are largely solved.
  • the arrangement of at least one exhaust aftertreatment device upstream of the turbine has the consequence that the flow through such an exhaust aftertreatment device inevitably goes hand in hand with a pressure drop in the exhaust gas flow, which leads to a significant power loss in the subsequent turbine.
  • This has a particularly significant effect in a transient operating state, in which a speed and / or load of the internal combustion engine increases or increases.
  • the turbine can increase its power only delayed, since only a reduced exhaust gas pressure is available. In this way, a so-called "turbo lag" is formed or increased, which corresponds to a delayed response of the turbocharger in the aforementioned transient operating conditions.
  • the speed of the internal combustion engine corresponds to a speed of a crankshaft of the engine block, which is driven by pistons of the engine block, including the piston in the cylinders of the engine block hub-. are arranged adjustable.
  • the load of the internal combustion engine is a torque which is provided or can be tapped off on the crankshaft.
  • the present invention is concerned with the problem of providing an improved embodiment for an internal combustion engine of the aforementioned type, which is characterized in particular by the fact that an improved response of the exhaust gas turbocharger can be achieved under transient conditions.
  • the invention is based on the general idea of equipping the internal combustion engine with an electrically driven machine with the aid of which the boost pressure in the fresh air system can be increased as needed.
  • the invention assumes that it is sufficient to reduce or to bridge the turbo lag, temporarily increase the boost pressure until the turbine itself can generate sufficient power to generate the desired, increased boost pressure itself via the compressor.
  • the use of an electrically driven machine can be implemented particularly easily. In particular, such a machine can be switched on and off particularly easily according to demand.
  • a controller for controlling the machine may be provided, which is designed or programmed to temporarily switch on the machine when there is a transient state of the internal combustion engine in which a speed and / or load of the internal combustion engine increases or increase.
  • the control device is thus ultimately designed or programmed so that it can perform a method for operating the internal combustion engine.
  • This operating method provides for temporarily switching on the respective machine in the event of a transient state of the internal combustion engine.
  • the controller may be configured or programmed such that it determines a switch-on time duration and / or a power of the machine with which the controller controls the machine in the transient state, depending on a speed difference and / or depending on a load difference is given by a comparison of an actual state of the internal combustion engine with a desired state of the internal combustion engine or yield, wherein the actual state of the internal combustion engine before the transient state or at the beginning thereof, while the target state of the internal combustion engine after the transient State or at the end should be present.
  • the controller can thus not only turn the respective machine on and off, but also specifically with regard to the switch-on and additionally or alternatively targeted targeted in terms of performance.
  • the control device can, for example, access characteristic maps or calculation models for determining the switch-on duration or the power.
  • control device can be configured or programmed such that it always controls the machine in the transient state with the same electrical power, while a switch-on period is variable and in particular from the desired target state or from the (the) dependent difference (s). This results in a particularly simple control of the machine.
  • the machine may be an electric motor driven auxiliary compressor, which is arranged in the fresh air system.
  • This additional compressor is additionally and separately arranged to the compressor of the exhaust gas turbocharger in the fresh air system, wherein the additional compressor with respect to the flow direction of the fresh air upstream or downstream of the compressor can be arranged.
  • the desired boost pressure can be built up particularly efficiently.
  • the fresh air system may have a bypass for bypassing the additional compressor.
  • the auxiliary compressor in the event that it is not needed and accordingly switched off, a flow resistance for the fresh air flow.
  • the fresh air flow can bypass the auxiliary compressor with reduced flow resistance.
  • a bypass valve for controlling the bypass may be arranged in the bypass.
  • the bypass can be blocked and opened with the help of the bypass valve.
  • the bypass is locked or closed, the air flow is routed through the auxiliary compressor.
  • the bypass is open, the fresh air automatically flows largely through the bypass when the additional compressor is switched off, which has a considerably smaller flow resistance in comparison to the additional compressor.
  • the bypass begins immediately before the additional compressor. Furthermore, it can be provided that the bypass ends immediately after the additional compressor. Thus results for the additional compressor with bypass an extremely compact design.
  • control device can be configured or programmed in such a way that when the additional device is switched on. dichters the bypass valve to block the bypass controls. Furthermore, the control device expediently with the switching off of the additional compressor driving the bypass valve to open the bypass. This ensures that the bypass is closed only when the booster compressor is switched on, while the bypass is always open when the booster compressor is switched off.
  • a charge air cooler can be arranged in the fresh air system downstream of the compressor and downstream of the additional compressor.
  • the additional compressor can be arranged downstream or upstream of the compressor.
  • the proposed arrangement of the intercooler can be both the associated with the compression in the compressor temperature increase in the charge air and compensate for the additional compression in the additional compressor additional temperature increase in the charge air, on the one hand to increase the air mass flow and on the other hand, the pollutant emissions of the engine to reduce.
  • the additional compressor can be arranged downstream of the compressor in the fresh air system, wherein a charge air cooler is arranged in the fresh air system downstream of the compressor and upstream of the additional compressor.
  • a charge air cooler is arranged in the fresh air system downstream of the compressor and upstream of the additional compressor.
  • This embodiment is based on the consideration that the transient states in which the auxiliary compressor is activated, only a small proportion in relation to the total operating time of the internal combustion engine, so that the short-term increased charge air temperature can have only a small effect.
  • the positioning of the additional compressor downstream of the intercooler has the advantage that increased flexibility for the integration of the additional compressor in the fresh air system arises.
  • the engine may be an electromotive drive of the exhaust gas turbocharger drivingly connected to a drive shaft drivingly connecting a turbine wheel of the turbine to a compressor wheel of the compressor.
  • turbine wheel and compressor have a common drive shaft to which they are mounted rotationally fixed and which is mounted in the housing of the exhaust gas turbocharger.
  • the housing of the exhaust gas turbocharger usually comprises three sections, namely a turbine section, in which the turbine wheel is rotatably arranged, a compressor section, in which the compressor wheel is rotatably arranged, and a bearing section, which is arranged between the turbine section and the compressor section, and in which the drive shaft is rotatably mounted.
  • the electromotive drive can now basically be drive-connected at any point with this drive shaft of the exhaust gas turbocharger.
  • the drive may be connected to the drive shaft through the turbine housing or through the compressor housing.
  • a rotational axis of the drive may be aligned parallel to the axis of rotation of the drive shaft. It is also conceivable to couple the drive in the region of the bearing section with the drive shaft, wherein then a rotational axis of the drive inclined, in particular perpendicular, can extend to the axis of rotation of the drive shaft.
  • the drive is integrated in a housing of the exhaust gas turbocharger.
  • Such an integration between the turbine wheel and the compressor wheel, preferably in the area of the bearing section, can be implemented particularly expediently.
  • the drive can be integrated in the bearing section.
  • the drive can be connected via a clutch and / or via a transmission with the drive shaft.
  • the clutch or Through the transmission the spatial orientation of the axis of rotation of the drive can be aligned almost arbitrarily to the spatial position of the axis of rotation of the drive shaft. This simplifies the drive coupling between the drive and drive shaft.
  • the use of a transmission in particular allows a ratio between the speed of the drive and the speed of the drive shaft. In a sufficiently powerful drive while a translation is preferred to fast to realize high speeds for the drive shaft.
  • the use of a controllable clutch allows a demand-dependent connection or engagement and disengagement or disconnection of the drive with the drive shaft.
  • the at least one exhaust aftertreatment device arranged upstream of the turbine can be a three-way catalyst or an oxidation catalyst or an SCR catalyst, where SCR stands for Selective Catalyst Reduction, or an LNT catalyst, where LNT stands for Lean NO x Trap , or a particulate filter or any combination of the above elements.
  • SCR Selective Catalyst Reduction
  • LNT LNT stands for Lean NO x Trap
  • a particulate filter or any combination of the above elements is, for example, an oxidation catalyst upstream of a particulate filter in a common housing.
  • an SCR catalyst may be disposed downstream of the particulate filter in the same housing.
  • Particularly compact are combinations in which an oxidation catalyst is arranged in the same housing and downstream of a particle filter, wherein the particle filter is provided with an SCR catalyst coating.
  • all exhaust aftertreatment devices of the exhaust aftertreatment system are arranged upstream of the turbine in the exhaust system.
  • the exhaust aftertreatment system can be completely in the hot area of the exhaust system, ie upstream of the turbine order.
  • Other components of the exhaust system, which do not require a minimum operating temperature, such as mufflers, are then located downstream of the turbine in the exhaust system.
  • FIG. 1 to 3 each show a greatly simplified, schematic diagram of a schematic diagram of an internal combustion engine in a first embodiment in three different variants
  • Fig. 4 is a greatly simplified schematic diagram of the principle
  • an internal combustion engine 1 which can be used in particular in a motor vehicle, comprises an engine block 2 which contains a plurality of cylinders 3, in each of which a combustion chamber 4 is formed.
  • piston are arranged adjustable stroke, which are connected in the usual way via connecting rods with a crankshaft 5 of the engine block 2.
  • the internal combustion engine 1 further comprises a fresh air system 6 for supplying fresh air to the combustion chambers 4.
  • a corresponding fresh air flow 7 is indicated by arrows.
  • the internal combustion engine 1 also has an exhaust system 8, which serves for discharging exhaust gas from the combustion chambers 4.
  • a corresponding exhaust stream 9 is indicated by arrows.
  • the internal combustion engine 1 is charged and is accordingly equipped with an exhaust gas turbocharger 10, which in the usual way a turbine 1 1, which is arranged in the exhaust system 8, and a compressor 12, which is arranged in the fresh air system 6.
  • the turbine 1 1 comprises a turbine wheel 13, which is driven by the exhaust gas flow 9.
  • the compressor 12 includes a compressor wheel 14 which drives the air flow 7.
  • the internal combustion engine 1 further comprises an exhaust aftertreatment system 16, which is arranged in the exhaust system 8 and which has at least one exhaust gas aftertreatment device 17, which is arranged upstream of the turbine 1 1 with respect to the flow direction of the exhaust gas flow 9.
  • the internal combustion engine 1 presented here is also equipped with an electrically driven machine 18, with the help of which the boost pressure in the fresh air system 6 can be increased as needed.
  • a control device 19 is provided, which can be electrically connected to the machine 18 in a suitable manner, for example via at least one control line 20.
  • the control device 19 can be used, for example, via at least one signal line 21 to be electrically connected to an engine control unit 22, which is provided for driving the internal combustion engine 1.
  • the engine control unit 22 is purely exemplary connected via at least one line 23 to the engine block 2.
  • the control device 19 for controlling the machine 18 is preferably integrated into the engine control unit 22 in terms of hardware and / or implemented in the engine control unit 22 by software.
  • the control device 19 for example via the signal line 21, knows the current operating state of the internal combustion engine 1.
  • the control device 19 may in particular also identify a transient state of the internal combustion engine 1, in which a rotational speed of the internal combustion engine 1 increases and / or in which a load of the internal combustion engine 1 increases.
  • the control device 19 is designed or programmed so that it temporarily turns on the machine 18 in the presence of such a transient state.
  • control device 19 can optionally be configured or programmed such that it determines a switch-on time duration and / or a power of the machine 18 with which the control device 19 controls the machine 18 in the transient state, depending on a speed difference or a load difference .
  • the speed difference or the load difference results from a comparison of an actual state of the internal combustion engine 1 with a desired state of the internal combustion engine.
  • the actual state is present immediately before the transient state, while the desired state should be present immediately after the transient state.
  • the control device 19 can now determine depending on the detected difference, for example via maps and / or calculation models, each required on-time or the respective required power of the machine 18 and control the machine 18 accordingly.
  • control device 19 the machine 18 in the transient state always with the same electrical power while a turn-on time is variable and depends on the determined difference in speed and / or load.
  • the machine 18 is an electric motor driven auxiliary compressor 24, which is arranged in addition to the compressor 12 in the fresh air system 6.
  • the auxiliary compressor 24 accepts a compressor unit 25, which is arranged in the fresh air system 6 and which serves for driving or compressing the fresh air.
  • the compressor unit 25 includes, for example, a corresponding compressor wheel.
  • the booster compressor 24 includes a drive unit 26, e.g. in the form of an electric motor to drive the compressor unit 25.
  • the fresh air system 6 is also equipped with a bypass 27 for bypassing the auxiliary compressor 24.
  • a bypass valve 28 for controlling the bypass 27 is arranged.
  • the controller 19 communicates, e.g. via a control line 29, with the bypass valve 28, so that the control device 19, the bypass valve 28 to open and close the bypass 27 can control.
  • the control device 19 is expediently configured in such a way that it activates the bypass valve 28 for blocking the bypass 27 when the auxiliary compressor 24 is switched on. With the switching off of the additional compressor 24, the control device 19 then controls the bypass valve 28 to open the bypass 27.
  • a charge air cooler 30 is also arranged in the fresh air system 6, which is coupled heat transfer in a conventional manner with a cooling circuit not shown here and which is arranged downstream of the compressor 12 with respect to the flow direction of the fresh air stream.
  • the intercooler 30 is disposed both downstream of the compressor 12 and downstream of the booster compressor 24 in the fresh air system 6.
  • the additional compressor 24 is arranged upstream of the compressor 12 in the fresh air system 6.
  • the bypass 27 has an inlet end 31 arranged immediately upstream of the auxiliary compressor 24 and an outlet end 32 arranged immediately downstream of the auxiliary compressor 24, the outlet end 32 being connected to the fresh air system 6 upstream of the compressor 12.
  • the additional compressor 24 is arranged downstream of the compressor 12 in the fresh air system 6. It is noteworthy that here the inlet end 31 of the bypass 27 is arranged between the compressor 12 and the auxiliary compressor 24, while the outlet end 32 of the bypass 27 is arranged between the auxiliary compressor 24 and the charge air cooler 30.
  • the additional compressor 24 is again arranged downstream of the compressor 12 in the fresh air system 6.
  • the charge air cooler 30 is arranged upstream of the auxiliary compressor 24 and downstream of the compressor 12 in the fresh air system 6. Accordingly, the charge air cooler 30 is positioned between the compressor 12 and the booster compressor 24.
  • the inlet end 31 of the bypass 27 is connected between the intercooler 30 and the additional compressor 24 to the fresh air system 6.
  • the outlet end 32 of the bypass 27 is connected between the auxiliary compressor 24 and the engine block 20 to the fresh air system 6.
  • the drive 33 which is preferably formed by an electric motor or at least comprises an electric motor, be integrated into a not shown here housing of the turbocharger 10.
  • the drive 33 may be connected via a coupling 34 and / or via a gear 35 to the drive shaft 15.
  • both a clutch 34 and a transmission 35 are provided purely by way of example.
  • the drive 33 can switch on demand and completely decouple when it is not needed.
  • Via the gear 35 a speed difference between the drive 33 and the drive shaft 15 can be generated.
  • a rotation axis 37 of the drive 33 is oriented substantially perpendicular to a rotation axis 38 of the drive shaft 15.
  • control device 19 may be electrically connected to the clutch 34 via a corresponding control line 36, so that the control device 19 can actuate the clutch 34 for engaging and disengaging, appropriately in synchronism with the switching on and off of the drive 33rd
  • the exhaust aftertreatment device 17 arranged upstream of the turbine 11 may be, for example, a three-way catalytic converter or an oxidation catalytic converter or an SCR catalytic converter or an LNT catalytic converter or a particle filter. Also conceivable is a combination of the aforementioned facilities.
  • the exhaust gas aftertreatment device 17 may contain in a common housing a combination of an oxidation catalyst and a downstream particulate filter and a downstream SCR catalyst, wherein the SCR catalyst may be formed in particular by a catalytically active coating of the particulate filter. It may expediently be provided in a particularly advantageous embodiment that all exhaust aftertreatment devices 17 of the exhaust aftertreatment system 16 are arranged upstream of the turbine 1 1 in the exhaust system 8. Thus, the entire pollutant cleaning of the exhaust stream 9 upstream of the turbine 1 takes place 1. Sound-absorbing measures, in particular in the form of mufflers, however, can preferably be arranged downstream of the turbine 1 1 in the exhaust system 8.

Abstract

The present invention relates to an internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle, comprising an engine block (2) which has multiple cylinders (3) which each contain a combustion chamber (4), comprising a fresh-air system (6) for the supply of fresh air to the combustion chamber (4), comprising an exhaust system (8) for the discharge of exhaust gas from the combustion chambers (4), comprising an exhaust-gas turbocharger (10), the turbine (11) of which is arranged in the exhaust system (8) and the compressor (12) of which is arranged in the fresh-air system (6), and comprising an exhaust-gas aftertreatment system (16) which is arranged in the exhaust system (8) and which has at least one exhaust-gas aftertreatment device (17) arranged upstream of the turbine (11). Improved response behaviour is realized by way of an electrically driven machine (18) for increasing the charge pressure in the fresh-air system (6).

Description

Brennkraftmaschine  Internal combustion engine
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 . The present invention relates to an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, having the features of the preamble of claim 1.
Aus der DE 10 2007 032 736 A1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, die einen Motorblock, eine Frischluftanlage, eine Abgasanlage, einen Abgasturbolader und eine Abgasnachbehandlungsanlage umfasst. Der Motorblock weist mehrere Zylinder auf, die jeweils einen Brennraum enthalten. Die Frischluftanlage dient zum Zuführen von Frischluft zu den Brennräumen. Die Abgasanlage dient zum Abführen von Abgas von den Brennräumen. Eine Turbine des Abgasturboladers ist in der Abgasanlage angeordnet, während ein Verdichter des Abgasturboladers in der Frischluftanlage angeordnet ist. Die Abgasnachbehandlungsanlage ist in der Abgasanlage angeordnet und weist zumindest eine stromauf der Turbine angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung auf. From DE 10 2007 032 736 A1 an internal combustion engine is known which comprises an engine block, a fresh air system, an exhaust system, an exhaust gas turbocharger and an exhaust aftertreatment system. The engine block has a plurality of cylinders, each containing a combustion chamber. The fresh air system is used to supply fresh air to the combustion chambers. The exhaust system serves to discharge exhaust gas from the combustion chambers. A turbine of the exhaust gas turbocharger is arranged in the exhaust system, while a compressor of the exhaust gas turbocharger is arranged in the fresh air system. The exhaust aftertreatment system is arranged in the exhaust system and has at least one exhaust aftertreatment device arranged upstream of the turbine.
Die Turbine entzieht dem Abgas Energie, die im Abgasturbolader zum Antreiben des Verdichters genutzt wird. Dabei wird dem Abgas nicht nur kinetische Energie, die sich aus dem Abgasmassenstrom ergibt, und potentielle Energie, die sich aus dem Abgasdruck ergibt, entzogen, sondern auch thermische Energie, die sich aus Wärmekapazität, Masse und Temperatur des Abgases ergibt. Somit nimmt insbesondere die Abgastemperatur bei der Durchströmung der Turbine ab. The turbine extracts energy from the exhaust gas, which is used in the exhaust gas turbocharger to drive the compressor. In this case, the exhaust gas not only kinetic energy resulting from the exhaust gas mass flow, and potential energy resulting from the exhaust pressure, withdrawn, but also thermal energy resulting from heat capacity, mass and temperature of the exhaust gas. Thus, in particular, the exhaust gas temperature decreases during the flow through the turbine.
Bestimmte Abgasnachbehandlungseinrichtungen, wie z.B. Katalysatoren, benötigen eine bestimmte Mindestbetriebstemperatur, um die ihnen zugedachte Reinigungsaufgabe durchführen zu können. Beim Kaltstart der Brennkraftmaschine ist es zur Einhaltung scharfer Emissionsbestimmungen erforderlich, diese Mindest- bet ebstemperatur möglichst rasch zu erreichen. Ferner kann es bei effizienten Brennkraftmaschinen im Teillastbereich dazu kommen, dass das Abgas eine relativ niedrige Abgastemperatur besitzt, die nur geringfügig oberhalb der erforderlichen Mindestbetriebstemperatur liegt. Bei einer aufgeladenen Brennkraftmaschine führt - wie vorstehend gezeigt - die Turbine zu einer Reduzierung der Abgastemperatur, wodurch die Aufheizung der jeweiligen Abgasnachbehandlungseinrichtung bei einem Kaltstart verzögert wird, wodurch sich die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine erhöhen können. Ferner kann die Turbine bei einer effizienten Brennkraftmaschine bei Teillast dazu führen, dass die Abgastemperatur stromab der Turbine unter die Mindestbetriebstemperatur der jeweiligen Abgasnachbehandlungseinrichtung abfallen kann. Dementsprechend ist bei den gattungsgemäßen Brennkraftmaschinen vorgesehen, zumindest eine solche Abgasnachbehandlungseinrichtung stromauf der Turbine anzuordnen, wodurch die vorstehend genannten Probleme weitgehend gelöst sind. Certain exhaust aftertreatment devices, such as catalysts, require a certain minimum operating temperature in order to perform their intended cleaning task. When cold starting the engine is In order to comply with strict emission regulations, it is necessary to reach this minimum heating temperature as quickly as possible. Furthermore, with efficient internal combustion engines in the partial load range, the exhaust gas may have a relatively low exhaust gas temperature which is only slightly above the required minimum operating temperature. In a supercharged internal combustion engine - as shown above - the turbine leads to a reduction of the exhaust gas temperature, whereby the heating of the respective exhaust gas after-treatment device is delayed in a cold start, whereby the pollutant emissions of the internal combustion engine can increase. Furthermore, with an efficient internal combustion engine at partial load, the turbine can lead to the exhaust gas temperature downstream of the turbine being able to drop below the minimum operating temperature of the respective exhaust gas aftertreatment device. Accordingly, it is provided in the generic internal combustion engine to arrange at least one such exhaust aftertreatment device upstream of the turbine, whereby the above-mentioned problems are largely solved.
Die Anordnung zumindest einer Abgasnachbehandlungseinrichtung stromauf der Turbine hat jedoch zur Folge, dass die Durchströmung einer derartigen Abgasnachbehandlungseinrichtung zwangsläufig mit einem Druckabfall im Abgasstrom einhergeht, was bei der nachfolgende Turbine zu einem signifikanten Leistungsabfall führt. Dies wirkt sich besonders deutlich bei einem transienten Betriebszustand aus, bei dem eine Drehzahl und/oder eine Last der Brennkraftmaschine zunimmt bzw. zunehmen. In diesem Fall kann die Turbine ihre Leistung nur verzögert erhöhen, da hier nur ein reduzierter Abgasdruck zur Verfügung steht. Auf diese Weise wird ein sogenanntes "Turboloch" gebildet bzw. vergrößert, was einem verzögerten Ansprechen des Turboladers bei den genannten transienten Betriebszuständen entspricht. Die Drehzahl der Brennkraftmaschine entspricht dabei einer Drehzahl einer Kurbelwelle des Motorblocks, die von Kolben des Motorblocks angetrieben ist, wozu die Kolben in den Zylindern des Motorblocks hub- verstellbar angeordnet sind. Die Last der Brennkraftmaschine ist dabei ein an der Kurbelwelle bereitgestelltes bzw. abgreifbares Drehmoment. However, the arrangement of at least one exhaust aftertreatment device upstream of the turbine has the consequence that the flow through such an exhaust aftertreatment device inevitably goes hand in hand with a pressure drop in the exhaust gas flow, which leads to a significant power loss in the subsequent turbine. This has a particularly significant effect in a transient operating state, in which a speed and / or load of the internal combustion engine increases or increases. In this case, the turbine can increase its power only delayed, since only a reduced exhaust gas pressure is available. In this way, a so-called "turbo lag" is formed or increased, which corresponds to a delayed response of the turbocharger in the aforementioned transient operating conditions. The speed of the internal combustion engine corresponds to a speed of a crankshaft of the engine block, which is driven by pistons of the engine block, including the piston in the cylinders of the engine block hub-. are arranged adjustable. The load of the internal combustion engine is a torque which is provided or can be tapped off on the crankshaft.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass bei transienten Zuständen ein verbessertes Ansprechverhalten des Abgasturboladers erzielbar ist. The present invention is concerned with the problem of providing an improved embodiment for an internal combustion engine of the aforementioned type, which is characterized in particular by the fact that an improved response of the exhaust gas turbocharger can be achieved under transient conditions.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche. This problem is solved according to the invention by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, die Brennkraftmaschine mit einer elektrisch angetriebenen Maschine auszustatten, mit deren Hilfe bedarfsabhängig der Ladedruck in der Frischluftanlage erhöht werden kann. Die Erfindung geht davon aus, dass es zur Reduzierung bzw. zur Überbrückung des Turbolochs ausreicht, vorübergehend den Ladedruck zu erhöhen bis die Turbine selbst ausreichend Leistung erzeugen kann, um über den Verdichter den gewünschten, erhöhten Ladedruck selbst zu erzeugen. Die Verwendung einer elektrisch angetriebenen Maschine lässt sich dabei besonders einfach realisieren. Insbesondere lässt sich eine derartige Maschine besonders einfach bedarfsabhängig zuschalten und abschalten. The invention is based on the general idea of equipping the internal combustion engine with an electrically driven machine with the aid of which the boost pressure in the fresh air system can be increased as needed. The invention assumes that it is sufficient to reduce or to bridge the turbo lag, temporarily increase the boost pressure until the turbine itself can generate sufficient power to generate the desired, increased boost pressure itself via the compressor. The use of an electrically driven machine can be implemented particularly easily. In particular, such a machine can be switched on and off particularly easily according to demand.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann eine Steuerung zum Ansteuern der Maschine vorgesehen sein, die so ausgestaltet bzw. programmiert ist, dass sie die Maschine vorübergehend einschaltet, wenn ein transienter Zustand der Brennkraftmaschine vorliegt, bei dem eine Drehzahl und/oder eine Last der Brennkraftmaschine zunimmt bzw. zunehmen. Durch diese Maßnahme wird die jeweilige Maschine stets nur dann eingeschaltet bzw. aktiviert, wenn aufgrund des transienten Zustands ein erhöhter Ladedruck benötigt wird. Somit arbeitet diese Maßnahme zur Leistungssteigerung besonders effizient. According to an advantageous embodiment, a controller for controlling the machine may be provided, which is designed or programmed to temporarily switch on the machine when there is a transient state of the internal combustion engine in which a speed and / or load of the internal combustion engine increases or increase. By this measure, the respective machine is always only turned on or activated, if due the transient state an increased boost pressure is needed. Thus, this measure works to increase performance particularly efficient.
Die Steuereinrichtung ist somit letztlich so ausgestaltet bzw. programmiert, dass sie ein Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine durchführen kann. Dieses Betriebsverfahren sieht dabei vor, bei einem transienten Zustand der Brennkraftmaschine die jeweilige Maschine vorübergehend einzuschalten. The control device is thus ultimately designed or programmed so that it can perform a method for operating the internal combustion engine. This operating method provides for temporarily switching on the respective machine in the event of a transient state of the internal combustion engine.
Gemäß einer Weiterbildung kann die Steuerung so ausgestaltet bzw. programmiert sein, dass sie eine Einschaltzeitdauer und/oder eine Leistung der Maschine, mit der die Steuerung die Maschine beim transienten Zustand ansteuert, abhängig von einer Drehzahldifferenz und/oder abhängig von einer Lastdifferenz ermittelt, die sich durch einen Vergleich eines Ist-Zustands der Brennkraftmaschine mit einem Soll-Zustand der Brennkraftmaschine ergibt bzw. ergeben, wobei der Ist-Zustand der Brennkraftmaschine vor dem transienten Zustand bzw. zu dessen Anfang vorliegt, während der Soll-Zustand der Brennkraftmaschine nach dem transienten Zustand bzw. zu dessen Ende vorliegen soll. Die Steuerung kann somit die jeweilige Maschine nicht nur Einschalten und Ausschalten, sondern auch gezielt hinsichtlich der Einschaltzeitdauer und zusätzlich oder alternativ gezielt hinsichtlich der Leistung ansteuern. Somit lässt sich der Betrieb der Maschine gezielt auf den jeweiligen transienten Zustand abstimmen, um den Effekt des Turbolochs weitgehend zu eliminieren. Die Steuereinrichtung kann zur Ermittlung der Einschaltzeitdauer bzw. der Leistung beispielsweise auf Kennfelder oder auf Berechnungsmodelle zugreifen. According to a development, the controller may be configured or programmed such that it determines a switch-on time duration and / or a power of the machine with which the controller controls the machine in the transient state, depending on a speed difference and / or depending on a load difference is given by a comparison of an actual state of the internal combustion engine with a desired state of the internal combustion engine or yield, wherein the actual state of the internal combustion engine before the transient state or at the beginning thereof, while the target state of the internal combustion engine after the transient State or at the end should be present. The controller can thus not only turn the respective machine on and off, but also specifically with regard to the switch-on and additionally or alternatively targeted targeted in terms of performance. Thus, the operation of the machine can be specifically tuned to the respective transient state to largely eliminate the effect of the turbo lag. The control device can, for example, access characteristic maps or calculation models for determining the switch-on duration or the power.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Steuereinrichtung so ausgestaltet bzw. programmiert sein, dass sie die Maschine im transienten Zustand immer mit derselben elektrischen Leistung ansteuert, während eine Einschaltzeitdauer variabel ist und insbesondere vom angestrebten Soll-Zustand bzw. von der (den) vorstehend genannten Differenz(en) abhängig. Hierdurch ergibt sich eine besonders einfache Ansteuerung der Maschine. In an advantageous development, the control device can be configured or programmed such that it always controls the machine in the transient state with the same electrical power, while a switch-on period is variable and in particular from the desired target state or from the (the) dependent difference (s). This results in a particularly simple control of the machine.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die Maschine ein elektromotorisch angetriebener Zusatzverdichter sein, der in der Frischluftanlage angeordnet ist. Dieser Zusatzverdichter ist dabei zusätzlich und separat zum Verdichter des Abgasturboladers in der Frischluftanlage angeordnet, wobei der Zusatzverdichter bezüglich der Strömungsrichtung der Frischluft stromauf oder stromab des Verdichters angeordnet sein kann. Mit Hilfe des Zusatzverdichters lässt sich der gewünschte Ladedruck besonders effizient aufbauen. According to an advantageous embodiment, the machine may be an electric motor driven auxiliary compressor, which is arranged in the fresh air system. This additional compressor is additionally and separately arranged to the compressor of the exhaust gas turbocharger in the fresh air system, wherein the additional compressor with respect to the flow direction of the fresh air upstream or downstream of the compressor can be arranged. With the help of the additional compressor, the desired boost pressure can be built up particularly efficiently.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Frischluftanlage einen Bypass zur Umgehung des Zusatzverdichters aufweisen. Der Zusatzverdichter stellt für den Fall, dass er nicht benötigt wird und dementsprechend ausgeschaltet ist, einen Strömungswiderstand für die Frischluftströmung dar. Durch den Bypass kann die Frischluftströmung den Zusatzverdichter mit reduziertem Strömungswiderstand umgehen. Zweckmäßig kann im Bypass ein Bypassventil zum Steuern des Bypasses angeordnet sein. Insbesondere kann mit Hilfe des Bypassventils der Bypass gesperrt und geöffnet werden. Bei gesperrtem oder geschlossenem Bypass ist die Luftströmung durch den Zusatzverdichter geführt. Bei geöffnetem Bypass strömt die Frischluft bei ausgeschaltetem Zusatzverdichter automatisch weitgehend durch den Bypass, der im Vergleich zum Zusatzverdichter einen erheblich kleineren Durchströmungswiderstand besitzt. Zweckmäßig beginnt der Bypass unmittelbar vor dem Zusatzverdichter. Ferner kann vorgesehen sein, dass der Bypass unmittelbar nach dem Zusatzverdichter endet. Somit ergibt sich für den Zusatzverdichter mit Bypass eine extrem kompakte Bauform. According to an advantageous development, the fresh air system may have a bypass for bypassing the additional compressor. The auxiliary compressor, in the event that it is not needed and accordingly switched off, a flow resistance for the fresh air flow. By the bypass, the fresh air flow can bypass the auxiliary compressor with reduced flow resistance. Appropriately, a bypass valve for controlling the bypass may be arranged in the bypass. In particular, the bypass can be blocked and opened with the help of the bypass valve. When the bypass is locked or closed, the air flow is routed through the auxiliary compressor. When the bypass is open, the fresh air automatically flows largely through the bypass when the additional compressor is switched off, which has a considerably smaller flow resistance in comparison to the additional compressor. Appropriately, the bypass begins immediately before the additional compressor. Furthermore, it can be provided that the bypass ends immediately after the additional compressor. Thus results for the additional compressor with bypass an extremely compact design.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann die Steuereinrichtung so ausgestaltet bzw. programmiert sein, dass sie mit dem Einschalten des Zusatzver- dichters das Bypassventil zum Sperren des Bypasses ansteuert. Ferner bewirkt die Steuereinrichtung zweckmäßig mit dem Ausschalten des Zusatzverdichters ein Ansteuern des Bypassventils zum Öffnen des Bypasses. Somit ist gewährleistet, dass der Bypass nur dann geschlossen ist, wenn der Zusatzverdichter eingeschaltet ist, während der Bypass bei ausgeschaltetem Zusatzverdichter stets geöffnet ist. In another advantageous development, the control device can be configured or programmed in such a way that when the additional device is switched on. dichters the bypass valve to block the bypass controls. Furthermore, the control device expediently with the switching off of the additional compressor driving the bypass valve to open the bypass. This ensures that the bypass is closed only when the booster compressor is switched on, while the bypass is always open when the booster compressor is switched off.
Bei einer anderen vorteilhaften Weiterbildung kann ein Ladeluftkühler in der Frischluftanlage stromab des Verdichters und stromab des Zusatzverdichters angeordnet sein. Der Zusatzverdichter kann dabei stromab oder stromauf des Verdichters angeordnet sein. Durch die vorgeschlagene Anordnung des Ladeluftkühlers lässt sich sowohl die mit der Verdichtung im Verdichter einhergehende Temperaturerhöhung in der Ladeluft als auch die durch die Zusatzverdichtung im Zusatzverdichter einhergehende zusätzliche Temperaturerhöhung in der Ladeluft ausgleichen, um einerseits den Luftmassenstrom zu erhöhen und um andererseits die Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine zu reduzieren. In another advantageous development, a charge air cooler can be arranged in the fresh air system downstream of the compressor and downstream of the additional compressor. The additional compressor can be arranged downstream or upstream of the compressor. The proposed arrangement of the intercooler can be both the associated with the compression in the compressor temperature increase in the charge air and compensate for the additional compression in the additional compressor additional temperature increase in the charge air, on the one hand to increase the air mass flow and on the other hand, the pollutant emissions of the engine to reduce.
Bei einer alternativen Weiterbildung kann der Zusatzverdichter stromab des Verdichters in der Frischluftanlage angeordnet sein, wobei ein Ladeluftkühler in der Frischluftanlage stromab des Verdichters und stromauf des Zusatzverdichters angeordnet ist. Bei dieser Bauform wird somit nur die Temperaturerhöhung in der Ladeluft aufgrund der Verdichtung im Verdichter ausgeglichen. Diese Ausführungsform beruht auf der Überlegung, dass die transienten Zustände, in denen der Zusatzverdichter aktiviert wird, in Relation zur Gesamtbetriebszeit der Brennkraftmaschine nur einen geringen Anteil besitzen, so dass sich die kurzzeitig erhöhte Ladelufttemperatur nur gering auswirken kann. Die Positionierung des Zusatzverdichters stromab des Ladeluftkühlers hat jedoch den Vorteil, dass eine erhöhte Flexibilität für die Integration des Zusatzverdichters in die Frischluftanlage entsteht. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Maschine ein elektromotorischer Antrieb des Abgasturboladers sein, der mit einer Antriebswelle antriebsverbunden ist, die ein Turbinenrad der Turbine mit einem Verdichterrad des Verdichters antriebsverbindet. Üblicherweise besitzen Turbinenrad und Verdichterrad eine gemeinsame Antriebswelle, an der sie drehfest angebracht sind und die im Gehäuse des Abgasturboladers gelagert ist. Das Gehäuse des Abgasturboladers umfasst üblicherweise drei Abschnitte, nämlich einen Turbinenabschnitt, in dem das Turbinenrad drehbar angeordnet ist, einen Verdichterabschnitt, in dem das Verdichterrad drehbar angeordnet ist, und einen Lagerabschnitt, der zwischen dem Turbinenabschnitt und dem Verdichterabschnitt angeordnet ist und in dem die Antriebswelle drehbar gelagert ist. Der elektromotorische Antrieb kann nun grundsätzlich an beliebiger Stelle mit dieser Antriebswelle des Abgasturboladers antriebsverbunden sein. Beispielsweise kann der Antrieb durch das Turbinengehäuse hindurch oder durch das Verdichtergehäuse hindurch mit der Antriebswelle verbunden sein. In diesem Fall kann eine Rotationsachse des Antriebs parallel zur Rotationsachse der Antriebswelle ausgerichtet sein. Ebenso ist denkbar, den Antrieb im Bereich des Lagerabschnitts mit der Antriebswelle zu koppeln, wobei sich dann eine Rotationsachse des Antriebs geneigt, insbesondere senkrecht, zur Rotationsachse der Antriebswelle erstrecken kann. In an alternative development of the additional compressor can be arranged downstream of the compressor in the fresh air system, wherein a charge air cooler is arranged in the fresh air system downstream of the compressor and upstream of the additional compressor. In this design, therefore, only the temperature increase in the charge air due to the compression in the compressor is compensated. This embodiment is based on the consideration that the transient states in which the auxiliary compressor is activated, only a small proportion in relation to the total operating time of the internal combustion engine, so that the short-term increased charge air temperature can have only a small effect. However, the positioning of the additional compressor downstream of the intercooler has the advantage that increased flexibility for the integration of the additional compressor in the fresh air system arises. According to another embodiment, the engine may be an electromotive drive of the exhaust gas turbocharger drivingly connected to a drive shaft drivingly connecting a turbine wheel of the turbine to a compressor wheel of the compressor. Usually turbine wheel and compressor have a common drive shaft to which they are mounted rotationally fixed and which is mounted in the housing of the exhaust gas turbocharger. The housing of the exhaust gas turbocharger usually comprises three sections, namely a turbine section, in which the turbine wheel is rotatably arranged, a compressor section, in which the compressor wheel is rotatably arranged, and a bearing section, which is arranged between the turbine section and the compressor section, and in which the drive shaft is rotatably mounted. The electromotive drive can now basically be drive-connected at any point with this drive shaft of the exhaust gas turbocharger. For example, the drive may be connected to the drive shaft through the turbine housing or through the compressor housing. In this case, a rotational axis of the drive may be aligned parallel to the axis of rotation of the drive shaft. It is also conceivable to couple the drive in the region of the bearing section with the drive shaft, wherein then a rotational axis of the drive inclined, in particular perpendicular, can extend to the axis of rotation of the drive shaft.
Besonders vorteilhaft ist eine Ausführungsform, bei welcher der Antrieb in ein Gehäuse des Abgasturboladers integriert ist. Besonders zweckmäßig lässt sich eine derartige Integration zwischen dem Turbinenrad und dem Verdichterrad, vorzugsweise im Bereich des Lagerabschnitts realisierten. Beispielsweise kann der Antrieb in den Lagerabschnitt integriert sein. Particularly advantageous is an embodiment in which the drive is integrated in a housing of the exhaust gas turbocharger. Such an integration between the turbine wheel and the compressor wheel, preferably in the area of the bearing section, can be implemented particularly expediently. For example, the drive can be integrated in the bearing section.
Bei einer anderen Weiterbildung kann der Antrieb über eine Kupplung und/oder über ein Getriebe mit der Antriebswelle verbunden sein. Durch die Kupplung bzw. durch das Getriebe lässt sich die räumliche Orientierung der Rotationsachse des Antriebs quasi beliebig zur Raumlage der Rotationsachse der Antriebswelle ausrichten. Hierdurch vereinfacht sich die Antriebskopplung zwischen Antrieb und Antriebswelle. Die Verwendung eines Getriebes ermöglicht insbesondere eine Übersetzung zwischen der Drehzahl des Antriebs und der Drehzahl der Antriebswelle. Bei einem hinreichend leistungsstarken Antrieb wird dabei eine Übersetzung ins schnelle bevorzugt, um hohe Drehzahlen für die Antriebswelle zu realisieren. Die Verwendung einer steuerbaren Kupplung ermöglicht ein bedarfsabhängiges Zuschalten bzw. Einkuppeln und Auskuppeln bzw. Trennen des Antriebs mit der Antriebswelle. In another development, the drive can be connected via a clutch and / or via a transmission with the drive shaft. Through the clutch or Through the transmission, the spatial orientation of the axis of rotation of the drive can be aligned almost arbitrarily to the spatial position of the axis of rotation of the drive shaft. This simplifies the drive coupling between the drive and drive shaft. The use of a transmission in particular allows a ratio between the speed of the drive and the speed of the drive shaft. In a sufficiently powerful drive while a translation is preferred to fast to realize high speeds for the drive shaft. The use of a controllable clutch allows a demand-dependent connection or engagement and disengagement or disconnection of the drive with the drive shaft.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform kann die wenigstens eine stromauf der Turbine angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung ein Drei-Wege- Katalysator oder ein Oxidationskatalysator oder ein SCR-Katalysator, wobei SCR für Selective Catalyst Reduction steht, oder ein LNT-Katalysator, wobei LNT für Lean NOx Trap steht, oder ein Partikelfilter oder eine beliebige Kombination der vorstehenden Elemente sein. Eine solche Kombination ist beispielsweise ein Oxidationskatalysator stromauf eines Partikelfilters in einem gemeinsamen Gehäuse. Ferner kann optional ein SCR-Katalysator dem Partikelfilter in demselben Gehäuse nachgeordnet sein. Besonders kompakt sind Kombinationen, bei denen in demselben Gehäuse ein Oxidationskatalysator und stromab davon ein Partikelfilter angeordnet ist, wobei das Partikelfilter mit einer SCR- Katalysatorbeschichtung versehen ist. According to an advantageous embodiment, the at least one exhaust aftertreatment device arranged upstream of the turbine can be a three-way catalyst or an oxidation catalyst or an SCR catalyst, where SCR stands for Selective Catalyst Reduction, or an LNT catalyst, where LNT stands for Lean NO x Trap , or a particulate filter or any combination of the above elements. Such a combination is, for example, an oxidation catalyst upstream of a particulate filter in a common housing. Further, optionally, an SCR catalyst may be disposed downstream of the particulate filter in the same housing. Particularly compact are combinations in which an oxidation catalyst is arranged in the same housing and downstream of a particle filter, wherein the particle filter is provided with an SCR catalyst coating.
Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass sämtliche Abgasnachbehandlungseinrichtungen der Abgasnachbehandlungsanlage stromauf der Turbine in der Abgasanlage angeordnet sind. Somit lässt sich die Abgasnachbehandlungsanlage vollständig im heißen Bereich der Abgasanlage, also stromauf der Turbine anordnen. Andere Komponenten der Abgasanlage, die keine Mindestbetriebstemperatur benötigen, wie z.B. Schalldämpfer, sind dann stromab der Turbine in der Abgasanlage angeordnet. According to another advantageous embodiment, it can be provided that all exhaust aftertreatment devices of the exhaust aftertreatment system are arranged upstream of the turbine in the exhaust system. Thus, the exhaust aftertreatment system can be completely in the hot area of the exhaust system, ie upstream of the turbine order. Other components of the exhaust system, which do not require a minimum operating temperature, such as mufflers, are then located downstream of the turbine in the exhaust system.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen. Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen. It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen. Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch, Show, in each case schematically,
Fig. 1 bis 3 jeweils ein stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung einer Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsform bei drei verschiedenen Varianten, 1 to 3 each show a greatly simplified, schematic diagram of a schematic diagram of an internal combustion engine in a first embodiment in three different variants,
Fig. 4 eine stark vereinfachte, schaltplanartige Prinzipdarstellung der Fig. 4 is a greatly simplified schematic diagram of the principle
Brennkraftmaschine in einer zweiten Ausführungsform.  Internal combustion engine in a second embodiment.
Entsprechend den Fig. 1 bis 4 umfasst eine Brennkraftmaschine 1 , die insbesondere in einem Kraftfahrzeug zur Anwendung kommen kann, einen Motorblock 2, der mehrere Zylinder 3 enthält, in denen jeweils ein Brennraum 4 ausgebildet ist. In den Zylindern 3 sind außerdem hier nicht gezeigte Kolben hubverstellbar angeordnet, die in üblicher weise über Pleuelstangen mit einer Kurbelwelle 5 des Motorblocks 2 verbunden sind. Die Brennkraftmaschine 1 umfasst ferner eine Frischluftanlage 6 zum Zuführen von Frischluft zu den Brennräumen 4. Ein entsprechender Frisch luftstrom 7 ist durch Pfeile angedeutet. Die Brenn kraftmasch i- ne 1 weist außerdem eine Abgasanlage 8 auf, die zum Abführen von Abgas von den Brennräumen 4 dient. Ein entsprechender Abgasstrom 9 ist durch Pfeile angedeutet. According to FIGS. 1 to 4, an internal combustion engine 1, which can be used in particular in a motor vehicle, comprises an engine block 2 which contains a plurality of cylinders 3, in each of which a combustion chamber 4 is formed. In the cylinders 3 also not shown piston are arranged adjustable stroke, which are connected in the usual way via connecting rods with a crankshaft 5 of the engine block 2. The internal combustion engine 1 further comprises a fresh air system 6 for supplying fresh air to the combustion chambers 4. A corresponding fresh air flow 7 is indicated by arrows. The internal combustion engine 1 also has an exhaust system 8, which serves for discharging exhaust gas from the combustion chambers 4. A corresponding exhaust stream 9 is indicated by arrows.
Die Brennkraftmaschine 1 ist aufgeladen und ist dementsprechend mit einem Abgasturbolader 10 ausgestattet, der in üblicher Weise eine Turbine 1 1 , die in der Abgasanlage 8 angeordnet ist, und einen Verdichter 12 aufweist, der in der Frischluftanlage 6 angeordnet ist. Die Turbine 1 1 umfasst ein Turbinenrad 13, das vom Abgasstrom 9 angetrieben ist. Der Verdichter 12 enthält ein Verdichterrad 14, das den Luftstrom 7 antreibt. Eine Antriebswelle 15 des Abgasturboladers 10, der im Folgenden auch verkürzt als Turbolader 10 bezeichnet werden kann, verbindet das Turbinenrad 13 mit dem Verdichterrad 14. The internal combustion engine 1 is charged and is accordingly equipped with an exhaust gas turbocharger 10, which in the usual way a turbine 1 1, which is arranged in the exhaust system 8, and a compressor 12, which is arranged in the fresh air system 6. The turbine 1 1 comprises a turbine wheel 13, which is driven by the exhaust gas flow 9. The compressor 12 includes a compressor wheel 14 which drives the air flow 7. A drive shaft 15 of the exhaust gas turbocharger 10, which can also be referred to below as the turbocharger 10, connects the turbine wheel 13 to the compressor wheel 14.
Die Brenn kraftmasch ine 1 umfasst ferner eine Abgasnachbehandlungsanlage 16, die in der Abgasanlage 8 angeordnet ist und die zumindest eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 17 aufweist, die bezüglich der Strömungsrichtung des Abgasstroms 9 stromauf der Turbine 1 1 angeordnet ist. The internal combustion engine 1 further comprises an exhaust aftertreatment system 16, which is arranged in the exhaust system 8 and which has at least one exhaust gas aftertreatment device 17, which is arranged upstream of the turbine 1 1 with respect to the flow direction of the exhaust gas flow 9.
Die hier vorgestellte Brennkraftmaschine 1 ist außerdem mit einer elektrisch angetriebenen Maschine 18 ausgestattet, mit deren Hilfe bedarfsabhängig der Ladedruck in der Frischluftanlage 6 erhöht werden kann. Zum Ansteuern dieser Maschine 18 ist eine Steuereinrichtung 19 vorgesehen, die auf geeignete Weise, z.B. über wenigstens eine Steuerleitung 20, mit der Maschine 18 elektrisch verbunden sein kann. Die Steuereinrichtung 19 kann beispielsweise über wenigs- tens eine Signalleitung 21 mit einem Motorsteuergerät 22 elektrisch verbunden sein, das zum Ansteuern der Brennkraftmaschine 1 vorgesehen ist. Hierzu ist das Motorsteuergerät 22 rein exemplarisch über zumindest eine Leitung 23 mit dem Motorblock 2 verbunden. Die Steuereinrichtung 19 zum Ansteuern der Maschine 18 ist bevorzugt hardwaremäßig in das Motorsteuergerät 22 integriert und/oder softwaremäßig in das Motorsteuergerät 22 implementiert. Jedenfalls kennt die Steuereinrichtung 19, z.B. über die Signalleitung 21 , den aktuellen Betriebszustand der Brennkraftmaschine 1 . Die Steuereinrichtung 19 kann dabei insbesondere auch einen transienten Zustand der Brennkraftmaschine 1 identifizieren, bei dem eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 zunimmt und/oder bei dem eine Last der Brennkraftmaschine 1 zunimmt. Die Steuereinrichtung 19 ist dabei so ausgestaltet bzw. so programmiert, dass sie bei Vorliegen eines derartigen transienten Zustands die Maschine 18 vorübergehend einschaltet. Dabei kann die Steuereinrichtung 19 optional so ausgestaltet bzw. programmiert sein, dass sie eine Einschaltzeitdauer und/oder eine Leistung der Maschine 18, mit der die Steuereinrichtung 19 die Maschine 18 beim transienten Zustand ansteuert, abhängig von einer Drehzahldifferenz bzw. abhängig von einer Lastdifferenz ermittelt. Die Drehzahldifferenz bzw. die Lastdifferenz ergibt sich dabei durch einen Vergleich eines Ist-Zustands der Brennkraftmaschine 1 mit einem Soll-Zustand der Brennkraftmaschine. Der Ist-Zustand liegt dabei unmittelbar vor dem transienten Zustand vor, während der Soll-Zustand unmittelbar nach dem transienten Zustand vorliegen soll. Die Steuereinrichtung 19 kann nun abhängig von der festgestellten Differenz, z.B. über Kennfelder und/oder Berechnungsmodelle, die jeweils erforderliche Einschaltzeitdauer bzw. die jeweils erforderliche Leistung der Maschine 18 ermitteln und die Maschine 18 entsprechend ansteuern. The internal combustion engine 1 presented here is also equipped with an electrically driven machine 18, with the help of which the boost pressure in the fresh air system 6 can be increased as needed. For controlling this machine 18, a control device 19 is provided, which can be electrically connected to the machine 18 in a suitable manner, for example via at least one control line 20. The control device 19 can be used, for example, via at least one signal line 21 to be electrically connected to an engine control unit 22, which is provided for driving the internal combustion engine 1. For this purpose, the engine control unit 22 is purely exemplary connected via at least one line 23 to the engine block 2. The control device 19 for controlling the machine 18 is preferably integrated into the engine control unit 22 in terms of hardware and / or implemented in the engine control unit 22 by software. In any case, the control device 19, for example via the signal line 21, knows the current operating state of the internal combustion engine 1. The control device 19 may in particular also identify a transient state of the internal combustion engine 1, in which a rotational speed of the internal combustion engine 1 increases and / or in which a load of the internal combustion engine 1 increases. The control device 19 is designed or programmed so that it temporarily turns on the machine 18 in the presence of such a transient state. In this case, the control device 19 can optionally be configured or programmed such that it determines a switch-on time duration and / or a power of the machine 18 with which the control device 19 controls the machine 18 in the transient state, depending on a speed difference or a load difference , The speed difference or the load difference results from a comparison of an actual state of the internal combustion engine 1 with a desired state of the internal combustion engine. The actual state is present immediately before the transient state, while the desired state should be present immediately after the transient state. The control device 19 can now determine depending on the detected difference, for example via maps and / or calculation models, each required on-time or the respective required power of the machine 18 and control the machine 18 accordingly.
Bei einer besonders einfachen Ausgestaltung kann die Steuereinrichtung 19 die Maschine 18 im transienten Zustand immer mit derselben elektrischen Leistung ansteuern, während eine Einschaltzeitdauer variabel ist und von der ermittelten Differenz von Drehzahl und/oder Last abhängt. In a particularly simple embodiment, the control device 19, the machine 18 in the transient state always with the same electrical power while a turn-on time is variable and depends on the determined difference in speed and / or load.
Bei den Beispielen der Fig. 1 bis 3, die eine erste Ausführungsform in unterschiedlichen Varianten betreffen, ist die Maschine 18 ein elektromotorisch angetriebener Zusatzverdichter 24, der zusätzlich zum Verdichter 12 in der Frischluftanlage 6 angeordnet ist. In den gezeigten Beispielen zufasst der Zusatzverdichter 24 eine Verdichtereinheit 25, die in der Frischluftanlage 6 angeordnet ist und die zum Antreiben bzw. zum Verdichten der Frischluft dient. Die Verdichtereinheit 25 umfasst beispielsweise ein entsprechendes Verdichterrad. Ferner umfasst der Zusatzverdichter 24 eine Antriebseinheit 26, z.B. in Form eines Elektromotors, um die Verdichtereinheit 25 anzutreiben. In the examples of FIGS. 1 to 3, which relate to a first embodiment in different variants, the machine 18 is an electric motor driven auxiliary compressor 24, which is arranged in addition to the compressor 12 in the fresh air system 6. In the examples shown, the auxiliary compressor 24 accepts a compressor unit 25, which is arranged in the fresh air system 6 and which serves for driving or compressing the fresh air. The compressor unit 25 includes, for example, a corresponding compressor wheel. Further, the booster compressor 24 includes a drive unit 26, e.g. in the form of an electric motor to drive the compressor unit 25.
Bei den Ausführungsformen der Fig. 1 bis 3 ist die Frischluftanlage 6 außerdem mit einem Bypass 27 zur Umgehung des Zusatzverdichters 24 ausgestattet. Im Bypass 27 ist ein Bypassventil 28 zum Steuern des Bypasses 27 angeordnet. Die Steuereinrichtung 19 kommuniziert, z.B. über eine Steuerleitung 29, mit dem Bypassventil 28, so dass die Steuereinrichtung 19 das Bypassventil 28 zum Öffnen und Schließen des Bypasses 27 ansteuern kann. Zweckmäßig ist die Steuereinrichtung 19 dabei so konfiguriert, dass sie mit dem Einschalten des Zusatzverdichters 24 das Bypassventil 28 zum Sperren des Bypasses 27 ansteuert. Mit dem Ausschalten des Zusatzverdichters 24 steuert dann die Steuereinrichtung 19 das Bypassventil 28 zum Öffnen des Bypasses 27 an. In the embodiments of FIGS. 1 to 3, the fresh air system 6 is also equipped with a bypass 27 for bypassing the auxiliary compressor 24. In the bypass 27, a bypass valve 28 for controlling the bypass 27 is arranged. The controller 19 communicates, e.g. via a control line 29, with the bypass valve 28, so that the control device 19, the bypass valve 28 to open and close the bypass 27 can control. The control device 19 is expediently configured in such a way that it activates the bypass valve 28 for blocking the bypass 27 when the auxiliary compressor 24 is switched on. With the switching off of the additional compressor 24, the control device 19 then controls the bypass valve 28 to open the bypass 27.
Gemäß den Fig. 1 bis 4 ist in der Frischluftanlage 6 außerdem ein Ladeluftkühler 30 angeordnet, der in üblicher Weise mit einem hier nicht gezeigten Kühlkreis wärmeübertragend gekoppelt ist und der bezüglich der Strömungsrichtung der Frischluftstroms 7 stromab des Verdichters 12 angeordnet ist. Bei den Fig. 1 und 2 ist der Ladeluftkühler 30 sowohl stromab des Verdichters 12 als auch stromab des Zusatzverdichters 24 in der Frischluftanlage 6 angeordnet. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform ist der Zusatzverdichter 24 stromauf des Verdichters 12 in der Frischluftanlage 6 angeordnet. Bemerkenswert ist, dass der Bypass 27 ein unmittelbar stromauf des Zusatzverdichters 24 angeordnetes Einlassende 31 und ein unmittelbar stromab des Zusatzverdichters 24 angeordnetes Auslassende 32 aufweist, wobei das Auslassende 32 stromauf des Verdichters 12 an die Frischluftanlage 6 angeschlossen ist. 1 to 4, a charge air cooler 30 is also arranged in the fresh air system 6, which is coupled heat transfer in a conventional manner with a cooling circuit not shown here and which is arranged downstream of the compressor 12 with respect to the flow direction of the fresh air stream. In FIGS. 1 and 2, the intercooler 30 is disposed both downstream of the compressor 12 and downstream of the booster compressor 24 in the fresh air system 6. In the embodiment shown in FIG. 1, the additional compressor 24 is arranged upstream of the compressor 12 in the fresh air system 6. It is noteworthy that the bypass 27 has an inlet end 31 arranged immediately upstream of the auxiliary compressor 24 and an outlet end 32 arranged immediately downstream of the auxiliary compressor 24, the outlet end 32 being connected to the fresh air system 6 upstream of the compressor 12.
Bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform ist der Zusatzverdichter 24 stromab des Verdichters 12 in der Frischluftanlage 6 angeordnet. Bemerkenswert ist, dass hier das Einlassende 31 des Bypasses 27 zwischen dem Verdichter 12 und dem Zusatzverdichter 24 angeordnet ist, während das Auslassende 32 des Bypasses 27 zwischen dem Zusatzverdichter 24 und dem Ladeluftkühler 30 angeordnet ist. In the embodiment shown in FIG. 2, the additional compressor 24 is arranged downstream of the compressor 12 in the fresh air system 6. It is noteworthy that here the inlet end 31 of the bypass 27 is arranged between the compressor 12 and the auxiliary compressor 24, while the outlet end 32 of the bypass 27 is arranged between the auxiliary compressor 24 and the charge air cooler 30.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Ausführungsform ist der Zusatzverdichter 24 wieder stromab des Verdichters 12 in der Frischluftanlage 6 angeordnet. Bei dieser Variante ist jedoch der Ladeluftkühler 30 stromauf des Zusatzverdichters 24 und stromab des Verdichters 12 in der Frischluftanlage 6 angeordnet. Demnach ist der Ladeluftkühler 30 zwischen dem Verdichter 12 und dem Zusatzverdichter 24 positioniert. Das Einlassende 31 des Bypasses 27 ist dabei zwischen dem Ladeluftkühler 30 und dem Zusatzverdichter 24 an die Frischluftanlage 6 angeschlossen. Das Auslassende 32 des Bypasses 27 ist zwischen dem Zusatzverdichter 24 und dem Motorblock 20 an die Frischluftanlage 6 angeschlossen. In the embodiment shown in FIG. 3, the additional compressor 24 is again arranged downstream of the compressor 12 in the fresh air system 6. In this variant, however, the charge air cooler 30 is arranged upstream of the auxiliary compressor 24 and downstream of the compressor 12 in the fresh air system 6. Accordingly, the charge air cooler 30 is positioned between the compressor 12 and the booster compressor 24. The inlet end 31 of the bypass 27 is connected between the intercooler 30 and the additional compressor 24 to the fresh air system 6. The outlet end 32 of the bypass 27 is connected between the auxiliary compressor 24 and the engine block 20 to the fresh air system 6.
Bei der in Fig. 4 gezeigten zweiten Ausführungsform ist die Maschine 18, mit deren Hilfe bedarfsabhängig in einem transienten Zustand der Brennkraftmaschine 1 der Ladedruck erhöht werden kann, durch einen elektromotorischen Antrieb 33 des Turboladers 10 gebildet, der auf geeignete Weise mit der Antriebswelle 15 antriebsverbunden ist. Zweckmäßig kann der Antrieb 33, der bevorzugt durch einen Elektromotor gebildet ist oder zumindest einen Elektromotor umfasst, in ein hier nicht gezeigtes Gehäuse des Turboladers 10 integriert sein. Der Antrieb 33 kann über eine Kupplung 34 und/oder über ein Getriebe 35 mit der Antriebswelle 15 verbunden sein. Im Beispiel der Fig. 4 sind rein exemplarisch sowohl eine Kupplung 34 als auch ein Getriebe 35 vorgesehen. Über die Kupplung 34 lässt sich der Antrieb 33 bedarfsabhängig zuschalten und vollständig entkoppeln, wenn er nicht benötigt wird. Über das Getriebe 35 lässt sich eine Drehzahldiffe- renz zwischen Antrieb 33 und Antriebswelle 15 erzeugen. Im Beispiel der Fig. 4 ist eine Rotationsachse 37 des Antriebs 33 im Wesentlichen senkrecht zu einer Rotationsachse 38 der Antriebswelle 15 orientiert. In the second embodiment shown in Fig. 4, the machine 18, by means of which the boost pressure can be increased as needed in a transient state of the internal combustion engine 1, formed by an electric motor drive 33 of the turbocharger 10, which in a suitable manner with the drive shaft 15th is drive connected. Suitably, the drive 33, which is preferably formed by an electric motor or at least comprises an electric motor, be integrated into a not shown here housing of the turbocharger 10. The drive 33 may be connected via a coupling 34 and / or via a gear 35 to the drive shaft 15. In the example of FIG. 4, both a clutch 34 and a transmission 35 are provided purely by way of example. About the clutch 34, the drive 33 can switch on demand and completely decouple when it is not needed. Via the gear 35, a speed difference between the drive 33 and the drive shaft 15 can be generated. In the example of FIG. 4, a rotation axis 37 of the drive 33 is oriented substantially perpendicular to a rotation axis 38 of the drive shaft 15.
Sofern eine derartige schaltbare Kupplung 34 vorgesehen ist, kann die Steuereinrichtung 19 über eine entsprechende Steuerleitung 36 mit der Kupplung 34 elektrisch verbunden sein, so dass die Steuereinrichtung 19 die Kupplung 34 zum Einkuppeln und zum Auskuppeln ansteuern kann, zweckmäßig synchron zum Einschalten und Ausschalten des Antriebs 33. If such a switchable clutch 34 is provided, the control device 19 may be electrically connected to the clutch 34 via a corresponding control line 36, so that the control device 19 can actuate the clutch 34 for engaging and disengaging, appropriately in synchronism with the switching on and off of the drive 33rd
Die stromauf der Turbine 1 1 angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung 17 kann beispielsweise ein Drei-Wege-Katalysator oder ein Oxidationskatalysator oder ein SCR-Katalysator oder ein LNT-Katalysator oder ein Partikelfilter sein. Denkbar ist ebenfalls eine Kombination aus den vorstehend genannten Einrichtungen. Beispielsweise kann die Abgasnachbehandlungseinrichtung 17 in einem gemeinsamen Gehäuse eine Kombination aus einem Oxidationskatalysator und einem nachgeordneten Partikelfilter sowie einem nachgeordneten SCR- Katalysator enthalten, wobei der SCR-Katalysator insbesondere durch eine kata- lytisch aktive Beschichtung des Partikelfilters gebildet sein kann. Zweckmäßig kann bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein, dass sämtliche Abgasnachbehandlungseinrichtungen 17 der Abgasnachbehandlungsanlage 16 stromauf der Turbine 1 1 in der Abgasanlage 8 angeordnet sind. Somit erfolgt die gesamte Schadstoffreinigung des Abgasstroms 9 stromauf der Turbine 1 1 . Schalldämpfende Maßnahmen, insbesondere in Form von Schalldämpfern, können dagegen bevorzugt stromab der Turbine 1 1 in der Abgasanlage 8 angeordnet sein. The exhaust aftertreatment device 17 arranged upstream of the turbine 11 may be, for example, a three-way catalytic converter or an oxidation catalytic converter or an SCR catalytic converter or an LNT catalytic converter or a particle filter. Also conceivable is a combination of the aforementioned facilities. For example, the exhaust gas aftertreatment device 17 may contain in a common housing a combination of an oxidation catalyst and a downstream particulate filter and a downstream SCR catalyst, wherein the SCR catalyst may be formed in particular by a catalytically active coating of the particulate filter. It may expediently be provided in a particularly advantageous embodiment that all exhaust aftertreatment devices 17 of the exhaust aftertreatment system 16 are arranged upstream of the turbine 1 1 in the exhaust system 8. Thus, the entire pollutant cleaning of the exhaust stream 9 upstream of the turbine 1 takes place 1. Sound-absorbing measures, in particular in the form of mufflers, however, can preferably be arranged downstream of the turbine 1 1 in the exhaust system 8.
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Claims

Ansprüche claims
1 . Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, 1 . Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle,
- mit einem Motorblock (2), der mehrere Zylinder (3) aufweist, die jeweils einen Brennraum (4) enthalten,  - With an engine block (2) having a plurality of cylinders (3), each containing a combustion chamber (4),
- mit einer Frischluftanlage (6) zum Zuführen von Frischluft zu den Brennräumen (4),  - With a fresh air system (6) for supplying fresh air to the combustion chambers (4),
- mit einer Abgasanlage (8) zum Abführen von Abgas von den Brennräumen (4), with an exhaust system (8) for discharging exhaust gas from the combustion chambers (4),
- mit einem Abgasturbolader (10), dessen Turbine (1 1 ) in der Abgasanlage (8) angeordnet ist und dessen Verdichter (12) in der Frischluftanlage (6) angeordnet ist, - With an exhaust gas turbocharger (10) whose turbine (1 1) in the exhaust system (8) is arranged and the compressor (12) in the fresh air system (6) is arranged,
- mit einer in der Abgasanlage (8) angeordneten Abgasnachbehandlungsanlage (16), die zumindest eine stromauf der Turbine (1 1 ) angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung (17) aufweist,  with an exhaust aftertreatment system (16) arranged in the exhaust system (8), which has at least one exhaust gas aftertreatment device (17) arranged upstream of the turbine (11),
gekennzeichnet durch eine elektrisch angetriebene Maschine (18) zum Erhöhen des Ladedrucks in der Frischluftanlage (6). characterized by an electrically driven machine (18) for increasing the boost pressure in the fresh air system (6).
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , 2. Internal combustion engine according to claim 1,
gekennzeichnet durch eine Steuereinrichtung (19) zum Ansteuern der Maschine (18), die so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie bei einem transien- ten Zustand der Brennkraftmaschine (1 ), während dem eine Drehzahl und/oder eine Last der Brennkraftmaschine (1 ) zunimmt/zunehmen, die Maschine (18) vorübergehend zum Erhöhen des Ladedrucks einschaltet. characterized by a control device (19) for activating the machine (18), which is designed and / or programmed such that, in the event of a transient state of the internal combustion engine (1) during which a rotational speed and / or a load of the internal combustion engine ( 1) increases / increases, the machine (18) temporarily turns on to increase the boost pressure.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, 3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized,
dass die Steuereinrichtung (19) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie eine Einschaltzeitdauer und/oder eine Leistung der Maschine (18), mit der sie die Maschine (18) beim transienten Zustand ansteuert, abhängig von einer Drehzahldifferenz und/oder einer Lastdifferenz ermittelt, die sich durch einen Vergleich eines Ist-Zustands der Brennkraftmaschine (1 ), der vor dem transienten Zustand vorliegt, mit einem Soll-Zustand der Brennkraftmaschine (1 ), der nach dem transienten Zustand vorliegen soll, ergibt/ergeben. in that the control device (19) is designed and / or programmed such that it controls a switch-on time duration and / or a power of the machine (18) with which it activates the machine (18) in the transient state, depending on a speed difference and / or a Determined load difference, which results from a comparison of an actual state of the internal combustion engine (1), which is present before the transient state, with a desired state of the internal combustion engine (1), which should be present after the transient state.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, 4. Internal combustion engine according to claim 2 or 3,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Steuereinrichtung (19) so ausgestaltet und/oder programmiert ist, dass sie die Maschine (18) im transienten Zustand immer mit derselben elektrischen Leistung ansteuert, während eine Einschaltzeitdauer variabel ist. in that the control device (19) is designed and / or programmed to always drive the machine (18) in the transient state with the same electrical power while a switch-on period of time is variable.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 5. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Maschine (18) ein elektromotorisch angetriebener Zusatzverdichter (24) ist, der in der Frischluftanlage (6) angeordnet. the machine (18) is an electric motor driven auxiliary compressor (24) arranged in the fresh air system (6).
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, 6. Internal combustion engine according to claim 5,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Frischluftanlage (6) einen Bypass (27) zur Umgehung des Zusatzverdichters (24) aufweist, in dem ein Bypassventil (28) zum Steuern des Bypasses (27) angeordnet ist. the fresh air system (6) has a bypass (27) for bypassing the additional compressor (24), in which a bypass valve (28) for controlling the bypass (27) is arranged.
7. Brennkraftmaschine nach den Ansprüche 2 und 6, 7. Internal combustion engine according to claims 2 and 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (19) so ausgestaltet und/oder progrannnniert ist, dass sie mit dem Einschalten des Zusatzverdichters (24) das Bypassventil (28) zum Sperren des Bypasses (27) ansteuert. characterized, in that the control device (19) is designed and / or programmed so that it activates the bypass valve (28) for blocking the bypass (27) when the additional compressor (24) is switched on.
8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, 8. Internal combustion engine according to one of claims 5 to 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass ein Ladeluftkühler (30) in der Frischluftanlage (6) stromab des Verdichters (12) und stromab des Zusatzverdichters (24) angeordnet ist. a charge air cooler (30) is arranged in the fresh air system (6) downstream of the compressor (12) and downstream of the additional compressor (24).
9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 7, 9. Internal combustion engine according to one of claims 5 to 7,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
- dass der Zusatzverdichter (24) stromab des Verdichters (12) in der Frischluftanlage (6) angeordnet ist,  - That the additional compressor (24) downstream of the compressor (12) in the fresh air system (6) is arranged,
- dass ein Ladeluftkühler (30) in der Frischluftanlage (6) stromab des Verdichters (12) und stromauf des Zusatzverdichters (24) angeordnet ist.  - That a charge air cooler (30) in the fresh air system (6) downstream of the compressor (12) and upstream of the additional compressor (24) is arranged.
10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 10. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 4,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die Maschine (18) ein elektromotorischer Antrieb (33) des Abgasturboladers (10) ist, der mit einer Antriebswelle (15) antriebsverbunden ist, die ein Turbinenrad (13) der Turbine (1 1 ) mit einem Verdichterrad (14) des Verdichters (12) an- triebsverbindet. in that the machine (18) is an electromotive drive (33) of the exhaust-gas turbocharger (10) which is drive-connected to a drive shaft (15) which has a turbine wheel (13) of the turbine (11) with a compressor wheel (14) of the compressor (14). 12).
1 1 . Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, 1 1. Internal combustion engine according to claim 10,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass der Antrieb (33) in ein Gehäuse des Abgasturboladers (10) integriert ist. the drive (33) is integrated in a housing of the exhaust-gas turbocharger (10).
12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10 oder 1 1 , 12. Internal combustion engine according to claim 10 or 1 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb (33) über eine Kupplung (34) und/oder ein Getriebe (35) mit der Antriebswelle (15) verbunden ist. characterized, the drive (33) is connected to the drive shaft (15) via a coupling (34) and / or a gear (35).
13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 13. Internal combustion engine according to any one of claims 1 to 12,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass die wenigstens eine stromauf der Turbine (1 1 ) angeordnete Abgasnachbehandlungseinrichtung (17) ein Drei-Wege-Katalysator oder ein Oxidationskataly- sator oder ein SCR-Katalysator oder ein LNT-Katalysator oder ein Partikelfilter oder eine beliebige Kombination daraus ist. in that the exhaust gas aftertreatment device (17) arranged at least one upstream of the turbine (11) is a three-way catalytic converter or an oxidation catalytic converter or an SCR catalytic converter or an LNT catalytic converter or a particle filter or any combination thereof.
14. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, 14. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 13,
dadurch gekennzeichnet, characterized,
dass sämtliche Abgasnachbehandlungseinrichtungen (17) der Abgasnachbehandlungsanlage (16) stromauf der Turbine (1 1 ) in der Abgasanlage (8) angeordnet sind. in that all exhaust aftertreatment devices (17) of the exhaust aftertreatment system (16) are arranged upstream of the turbine (11) in the exhaust system (8).
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