DE10140520A1

DE10140520A1 - Ladedruckkompressor für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE10140520A1
Application number: DE10140520A
Authority: DE
Inventors: Hennig Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-08-17
Filing date: 2001-08-17
Publication date: 2003-02-27

Abstract

Ein Kompressor zur Verdichtung der Ladeluft von Verbrennungsmotoren, der mit einer stufenlosen Kraftübertragung unabhängig von der Motordrehzahl arbeitet.

Description

Verbrennungsmotoren arbeiten in der Regel mit angesaugter Luft, die durch Einspritzung oder Zerstäubung von Kraftstoffen zu einem zündfähigen Gemisch aufbereitet wird. In einigen Fällen wird zur Erhöhung der spezifischen Leistung die Luft nicht angesaugt sondern durch einen Turbolader oder Kompressor vorverdichtet.
Bei der Verwendung mechanisch angetriebener Kompressoren wird ein großer Teil der Verbesserung des erzielbaren Wirkungsgrades dadurch wieder verloren, dass die Drehzahl des Kompressors immer im gleichen Verhältnis zur Motordrehzahl steht, unabhängig von der gewünschten Motorleistung. Damit muss die Regelung bei Ottomotoren über eine Drosselklappe erfolgen, wodurch die bekannten Strömungsverluste entstehen und zusätzlich muss die Überschussluftmenge im Teillastbetrieb abgeblasen werden. Damit geht ein großer Teil der Verdichterleistungsaufnahme des Kompressors verloren.
Mit der vorliegenden Erfindung sollen diese Verluste vermieden werden. Dazu wird der Kompressor nicht in einem konstanten Verhältnis zur Motordrehzahl angetrieben sondern proportional zur gewünschten Motorleistung, indem ein stufenloses Getriebe in den Antrieb des Kompressors integriert wird.
Durch Verwendung eines Satellitengetriebes, das sich durch besonders schnelle Regeleingriffe auszeichnet, ist es dabei möglich, auf eine Drosselklappe und auf ein Wastegate zur Ausblasung überschüssiger Luft ganz zu verzichten. Stattdessen arbeitet die gesamte Quantitätsregelung des Verbrennungsmotors über die Kompressordrehzahl. Die Kraftstoffzufuhr kann dabei in konventioneller Weise sowohl über Saugrohr- oder Brennkammereinspritzung als auch über herkömmliche Vergaser erfolgen.
Der Drehmomentverlauf wird in einer bevorzugten Ausführung im unteren Bereich maximiert, indem die Kompressorübersetzung deutlich ins schnelle erhöht wird, während bei erreichen der höheren Drehzahlen zur Leistungsbegrenzung der Ladedruck durch Absenken der Kompressorübersetzung reduziert wird. So kann eine Leistungsbegrenzung aus Gründen der Fahrzeugsicherheit oder wegen mechanischer oder thermischer Überlastung des Motors mit weichen Kennlinienübergängen und ohne Drosselverluste erreicht werden.
In einer besonderen Ausführung wird die Kompressordrehzahl durch ein Kennfeld gesteuert, das die Gaspedalstellung, die Drehzahl und die Abgas-, Zylinderkopf oder Öltemperatur und/oder die Abgaszusammensetzung berücksichtigt.
Bei schnellem Wechsel aus Volllast in den Schiebebetrieb, Z. B. bei abrupten Bremsmanövern, wird zusätzlich die Kraftstoffzufuhr unterbrochen, um ein schnelleres Ansprechen des Motors zu gewährleisten. Um die Bremswirkung des Motors im Schiebebetrieb z. B. bei langen Gefällestrecken zu maximieren, wird der Kompressor auf hohe Drehzahl und hohen Ladedruck geregelt, die Kraftstoffzufuhr jedoch unterbrochen.
In einer weiteren Variante wird der Kompressor nicht nur für die Ladeluft benötigt sondern auch als Sekundärluftpumpe für die Abgasverarbeitung und/oder zur Druckerzeugung von anderen Fahrzeugkomponenten wie z. B. der Luftausblasung zur Optimierung des Aquaplaningverhaltens verwendet. Die Luftmengen- und -druckverteilung regeln dabei Verzweigungsventile, den Bedarf der Gesamtluftmenge regelt die Übersetzung des Kompressorantriebes.
In einer anderen Ausführung wird der Kompressor über eine Abgasturbine angetrieben und das stufenlose Getriebe regelt die Kompressordrehzahl in Relation zur Turbinendrehzahl in einem Kennfeld wie oben beschrieben.

Claims

1. Kompressor für die Vorderdichtung der Ladeluft von Verbrennungsmotoren, der vom Motor selbst angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet dass die Kompressordrehzahl stufenlos in Relation zur Motordrehzahl geregelt werden kann und dass diese Regelung die Notwendigkeit einer Abblasung von Ladeluft im Teillastbetrieb nicht mehr erforderlich macht.

2. Kompressor für die Vorderdichtung der Ladeluft von Verbrennungsmotoren, der vom Motor selbst angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet dass die Motorleistung ausschließlich von der Kompressorleistung, die durch Drehzahlregelung gesteuert werden kann und nicht über eine Drosselklappe geregelt wird.

3. Kompressor für die Vorderdichtung der Ladeluft von Verbrennungsmotoren, der vom Motor selbst angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet dass die stufenlose Drehzahlregelung des Kompressors über ein Satellitengetriebe erfolgt.

4. Kompressor für die Vorderdichtung der Ladeluft von Verbrennungsmotoren, der vom Motor selbst angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet dass der Kompressor auch die Aufgabe weiterer Druckluftversorgungen (wie Sekundärluft des Abgassystems oder Aquaplaningdüsen) erfüllt und neben der Drehzahlregelung auch über Mehrwegeventile dem Luftbedarf entsprechend gesteuert wird.

5. Kompressor für die Vorderdichtung der Ladeluft von Verbrennungsmotoren, der vom Motor selbst angetrieben wird nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompressordrehzahl nach einem Kennfeld aus Leistungsbedarf, Zylinderkopf-, Abgas- oder Öltemperatur und Motordrehzahl gesteuert wird.

6. Kompressor für die Vorderdichtung der Ladeluft von Verbrennungsmotoren, der vom Motor selbst angetrieben wird nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der Antrieb über eine Abgasturbine erfolgt und die Kompressordrehzahl gegenüber der Turbinendrehzahl durch ein stufenloses Getriebe, hilfsweise ein Satellitengetriebe geregelt wird.