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DE102009026469A1 - Electrically propelled, charging device for internal combustion engine of passenger car, has high pressure charging unit implemented as electrically propelled compressor, and compressed air reservoir subjected by compressor - Google Patents

Electrically propelled, charging device for internal combustion engine of passenger car, has high pressure charging unit implemented as electrically propelled compressor, and compressed air reservoir subjected by compressor Download PDF

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DE102009026469A1
DE102009026469A1 DE102009026469A DE102009026469A DE102009026469A1 DE 102009026469 A1 DE102009026469 A1 DE 102009026469A1 DE 102009026469 A DE102009026469 A DE 102009026469A DE 102009026469 A DE102009026469 A DE 102009026469A DE 102009026469 A1 DE102009026469 A1 DE 102009026469A1
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DE
Germany
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pressure
charging device
combustion engine
internal combustion
compressor
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Withdrawn
Application number
DE102009026469A
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German (de)
Inventor
Andreas Huber
Uwe Hammer
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Abstract

The device has a low pressure charging unit (14) utilized as an exhaust turbo-supercharger, and a high pressure charging unit (24) and an intercooler (20). The high pressure charging unit is implemented as an electrically propelled compressor, and a compressed air reservoir (26) is influenced by the compressor. The compressor is propelled by an electric drive (42) independently of loading and number of revolutions of an internal combustion engine (52). A pressure reducing valve is arranged between another compressed air reservoir (36) and combustion chambers (54) of the engine. An independent claim is also included for a method for controlling load pressure in a charging device of an internal combustion engine.

Description

Stand der TechnikState of the art

Der CO2-Ausstoß von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Personenkraftwagen steht im Mittelpunkt der aktuellen Motorenentwicklung. Ein schon seit langem bekannter Weg, den Kraftstoffverbrauch und somit auch den CO2-Ausstoß von Verbrennungskraftmaschinen zu reduzieren, liegt im so genannten „Downsizing”. Hierbei wird der Hubraum der Verbrennungskraftmaschine verkleinert und gleichzeitig die Leistung der Verbrennungskraftmaschine mit verkleinertem Hubraum mit Hilfe von Aufladung – um ein Beispiel zu nennen – über einen Turbolader auf das gleiche Niveau zu bringen, wie das Leistungsniveau einer Verbrennungskraftmaschine mit größerem Hubraum jedoch ohne Aufladeeinrichtung. Dadurch wird erreicht, dass die Verbrennungskraftmaschine im Teillastbetrieb in Betriebspunkten mit höherem Wirkungsgrad betrieben werden kann. Je nach dem Grad des „Downsizing” sind Reduzierungen des Kraftstoffverbrauches und damit auch des CO2-Ausstoßes bis zu 30% möglich.The CO 2 emissions of internal combustion engines, in particular of passenger cars, are the focus of current engine development. A long-known way to reduce fuel consumption and thus also the CO 2 emissions of internal combustion engines lies in the so-called "downsizing". Here, the displacement of the internal combustion engine is reduced and at the same time to bring the performance of the internal combustion engine with reduced displacement by means of charging - to give an example - via a turbocharger to the same level as the performance level of a combustion engine with a larger displacement but without charging. This ensures that the internal combustion engine can be operated in part-load operation in operating points with higher efficiency. Depending on the degree of "downsizing", reductions in fuel consumption and hence CO 2 emissions of up to 30% are possible.

Die Nachteile aufgeladener Verbrennungskraftmaschinen im Vergleich zu Saugmotoren mit gleichen Nennleistungen liegen jedoch in einer merklichen Anfahrschwäche sowie in einem ungünstigeren Drehmomentverlauf im instationären Betrieb, so zum Beispiel in Beschleunigungsphasen. Bedingt ist dies vor allem durch das Funktionsprinzip der Aufladeeinrichtungen, bei denen vorzugsweise Turbolader eingesetzt werden, die zum Aufbau eines Ladungsdruckes eine gewisse Abgasmenge benötigen, welche wiederum erst bei Erreichen einer höheren Drehzahl bzw. erhöhter Motorleistung zur Verfügung steht. Es gibt bereits Ansätze, diese Nachteile aufgeladener Verbrennungskraftmaschinen gegenüber Saugmotoren zu reduzieren. Ein Ansatz liegt in der Verwendung von variablen Turbinen Geometrien (VTGs) bei Aufladeeinrichtungen oder der Verwendung zwei unterschiedlich großer Aufladeeinrichtungen, die in Reihen geschaltet werden. Dieses Prinzip ist auch unter dem Begriff Stufenaufladung bekannt.The Disadvantages of supercharged internal combustion engines compared to However, naturally aspirated engines with the same power ratings are noticeable Starting weakness and in a less favorable torque curve in transient operation, for example in acceleration phases. This is mainly due to the functional principle of the charging devices, in which preferably turbochargers are used, the construction of a charge pressure need a certain amount of exhaust gas, Which in turn only when reaching a higher speed or increased engine power is available. It There are already approaches, these disadvantages of supercharged internal combustion engines to reduce compared to naturally aspirated engines. One approach is in the use of variable turbine geometries (VTGs) in superchargers or the use of two different sized charging devices, which are connected in rows. This principle is also under the Term charge charging known.

Vor allem bei Verbrennungskraftmaschinen mit sehr kleinen Hubräumen, unterhalb von 1.000 cm3 sind diese Lösungsansätze jedoch nicht zielführend, da u. a der Wirkungsgrad von sehr kleinen Aufladeeinrichtungen, insbesondere von sehr kleinen Turboladern, sehr gering ist, was zum einen den Kraftstoffverbrauch erhöht und zum anderen aufgrund der Erhöhung des Abgasgegendruckes zu einer Erhöhung des Restgasgehaltes führt. Dadurch wird der erreichbare Zylindermitteldruck und somit auch das erreichbare Drehmoment der Verbrennungskraftmaschine reduziert. Gleichzeitig führen diese Effekte zu einer Erhöhung der Brennraumtemperatur, was bei fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschinen zu einer erhöhten Klopfneigung führt. Dieser erhöhten Klopfneigung wird im Allgemeinen durch eine Verschiebung des Zündzeitpunktes in Richtung auf spät Rechnung getragen, wodurch sich jedoch der Kraftstoffverbrauch weiter erhöht.Especially in internal combustion engines with very small displacements, below 1,000 cm 3 , however, these approaches are not effective, as u. a the efficiency of very small superchargers, especially of very small turbochargers, is very low, which on the one hand increases fuel consumption and on the other hand leads to an increase in the residual gas content due to the increase in the exhaust backpressure. As a result, the achievable cylinder mean pressure and thus also the achievable torque of the internal combustion engine is reduced. At the same time, these effects lead to an increase in the combustion chamber temperature, which leads to an increased tendency to knock in spark-ignited internal combustion engines. This increased tendency to knock is generally accommodated by a shift in the ignition timing towards late, which, however, further increases fuel consumption.

EP 1 387 058 A2 bezieht sich auf ein Verfahren zur Ladedruckregelung eines Verbrennungsmotors. Die Verbrennungskraftmaschine umfasst einen ersten sowie einen zweiten Abgasturbolader. Es ist ein erstes Stellglied vorgesehen, welches eine Abgaszufuhr zu einem oder zu beiden Abgasturboleitern einstellt, ferner ein zweites Stellglied vorhanden, das einer Einstellung eines Abgasflusses über den zweiten Abgasturbolader dient. Zwischen einer Ansteuerung des ersten Stellgliedes und einer Ansteuerung des zweiten Stellgliedes kann umgeschaltet werden. EP 1 387 058 A2 refers to a method for boost pressure control of an internal combustion engine. The internal combustion engine comprises a first and a second exhaust gas turbocharger. It is provided a first actuator which adjusts an exhaust gas supply to one or both exhaust gas turbochargers, further comprising a second actuator, which serves to adjust an exhaust gas flow via the second exhaust gas turbocharger. Between a control of the first actuator and a control of the second actuator can be switched.

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, bei einer 2-stufig ausgebildeten Aufladung der Verbrennungskraftmaschine die Hochdruckstufe als E-Booster, eine elektrisch angetriebene, bevorzugt als Turbolader ausgebildete Aufladeeinrichtung auszuführen. Des Weiteren wird vorgeschlagen, einen mit Hilfe eines elektrisch betreibbaren Kompressors befüllbaren Druckluftspeicher vorzusehen.According to the invention proposed in a two-stage charging the internal combustion engine the high-pressure stage as an e-booster, an electrically driven, preferably designed as a turbocharger charging device. Furthermore, it is proposed to use an electric operable compressor fillable compressed air storage provided.

Dieser erfindungsgemäß vorgeschlagene Aufbau ermöglicht zum einen den Aufbau höherer Ladedrücke unabhängig vom Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine hinsichtlich Drehzahl und Leistung und zum anderen einen erheblich schnelleren Ladedruckaufbau als bei bisher bekannten Systemen, da das Ladedruckniveau unabhän gig von der Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine vorgehalten wird. Hierdurch erreicht eine kleinvolumige aufgeladene Verbrennungskraftmaschine, d. h. mit einem Hubraum unter 1.000 cm3 ein Dynamikverhalten, welches dem eines nennleistungsgleichen Saugmotors entspricht, wodurch sich ein entsprechend hoher Downsizinggrad erreichen lässt.This inventively proposed structure allows for a build higher boost pressures regardless of the operating point of the internal combustion engine in terms of speed and power and on the other hand, a considerably faster boost pressure than in previously known systems, since the boost pressure level is inde pendent held by the speed of the internal combustion engine. This achieves a small-volume supercharged internal combustion engine, ie with a cubic capacity of less than 1,000 cm 3 dynamic behavior, which corresponds to that of a nennleistungsgleichen suction motor, which can achieve a correspondingly high Downsizinggrad.

In einer vorteilhaften Ausführungsvariante des der Erfindung zugrunde liegenden Gedankens wird die kleinvolumig ausgebildete Verbrennungskraftmaschine mit einem Hubraum unterhalb von 1.000 cm3 als 2-zylindrige Verbrennungskraftmaschine dargestellt. Diese ist eine Niederdruck-Aufladeeinrichtung, bevorzugt ein Niederdruck-Turbolader zugeordnet, der eine Abgasturbine und einen Niederdruck-Verdichter umfasst. Des Weiteren umfasst das erfindungsgemäß vorgeschlagene System die mit Hilfe eines elektrischen Antriebs angetriebenen Hochdruck-Verdichter, wobei der elektrische Antrieb und der Hochdruck-Verdichter als Baueinheit einen elektrisch antreibbaren Verdichter bilden. Weiterhin verfügt die Verbrennungskraftmaschine über den mit Hilfe des aus einem elektrischen Antrieb und dem Kompressor bestehenden elektrischen Kompressors, sowie eine mit Druckluft beaufschlagbaren Druckluftspeicher. Ein Rückschlagventil verhindert, dass die im Druckluftbehälter befindliche Druckluft zum elektrischen Kompressor strömt. Mit Hilfe von Schaltventilen wird die Verbrennungskraftmaschine an die Erfordernisse der unterschiedlichen Betriebsarten angepasst.In an advantageous embodiment of the invention underlying idea, the small-volume combustion engine is shown with a displacement below 1000 cm 3 as a 2-cylinder internal combustion engine. This is a low-pressure supercharger, preferably associated with a low-pressure turbocharger comprising an exhaust gas turbine and a low-pressure compressor. Furthermore, the system proposed according to the invention comprises the high-pressure compressor driven by means of an electric drive, wherein the electric drive and the high-pressure compressor form as a unit an electrically drivable compressor. Furthermore, the internal combustion engine has over with Help of existing from an electric drive and the compressor electric compressor, as well as acted upon with compressed air compressed air storage. A check valve prevents the compressed air in the compressed air tank from flowing to the electric compressor. With the aid of switching valves, the internal combustion engine is adapted to the requirements of the different operating modes.

Im Wesentlichen lassen sich durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung vier Betriebsarten darstellen:in the Substantially, can be by the invention proposed Solution represent four operating modes:

Betriebsart I: NiedriglastbetriebOperating mode I: low load operation

Bei geringer Last wird die Verbrennungskraftmaschine als Saugmotor betrieben. Der Luftbedarf wird mit Hilfe der Drosselklappe geregelt, wobei im Ansaugsystem Unterdruck herrscht. Je nach Auslegung der Aufladeeinrichtung, bei der es sich insbesondere um einen Turbolader handelt, bzw. je nach Regelkonzept ist ein der Aufladeeinrichtung parallel geschaltetes Wastegate geöffnet oder geschlossen.at low load, the internal combustion engine is operated as a naturally aspirated engine. The air requirement is regulated with the help of the throttle, whereby in the Intake system Negative pressure prevails. Depending on the design of the charging device, which is in particular a turbocharger, or ever according to control concept, one of the charging device is connected in parallel Wastegate open or closed.

Betriebsart II: TeillastbetriebOperating mode II: partial load operation

In dieser Betriebsart liegt der aufzubauende Ladedruck nicht allzu hoch bzw. die zur Verfügung stehende Abgasmenge ist ausreichend, so dass der Ladedruck allein von der Niederdruck-Aufladeeinrichtung bereitgestellt werden kann. Der erzeugte Ladedruck kann mittels eines Schaltventils eingestellt werden, in dem der über der Dru ckauflade-Einrichtung geleitete Abgasstrom entsprechend reguliert wird. Mit Hilfe des Rückschlagventils kann der Verdichter bei Überschreiten eines bestimmten Druckverlustes umgangen werden.In This operating mode is the build-up boost pressure not too high or the available amount of exhaust gas is sufficient, so the boost pressure is alone from the low pressure charging device can be provided. The generated boost pressure can by means of a switching valve are set, in which the over the Dru ckauflade device guided exhaust gas flow is regulated accordingly. With the help of the check valve, the compressor can be exceeded be bypassed a certain pressure loss.

Betriebsart III: Anfahr- und BeschleunigungsbetriebOperating mode III: Starting and accelerating operation

In diesem Betriebsmodus wird ein hoher Ladedruck benötigt, der in kurzer Zeit erreicht werden muss und dies gleichzeitig bei einer nur geringen zur Verfügung stehenden Abgasmenge. Der Ladedruck kann nicht mehr alleine durch die Niederdruck-Ladeeinrichtung gestellt werden, sondern wird mit Hilfe des elektrisch angetriebenen Verdichters erzeugt. Hierzu wird der elektrische Antrieb des E-Boosters bestromt, so dass dieser in Rotation versetzt wird. In Folge der Drehbewegung erzeugt der Hochdruck-Verdichter, der E-Booster einen entsprechenden Ladedruck. Der Hochdruck-Verdichter ist in Reihe mit dem Verdichterteil der Niederdruck-Aufladeeinrichtung geschaltet, so dass der vom Niederdruck-Verdichterteil erzeugte geringe Druck als Eingangsdruck dem Hochdruck-Verdichterteil zur Verfügung steht, wodurch die vom Hochdruck-Verdichter zu erzeugende Druckerhöhung entsprechend reduziert werden kann.In this mode of operation requires a high boost pressure which must be achieved in a short time and at the same time a small amount of available exhaust gas. The boost pressure can no longer be controlled by the low-pressure charger alone be made but with the help of electrically driven Compressor generated. For this purpose, the electric drive of the e-booster is energized, so that it is rotated. As a result of the rotational movement the high-pressure compressor, the e-booster generates a corresponding Boost pressure. The high pressure compressor is in series with the compressor part the low-pressure charger connected so that the low-pressure compressor part produced low pressure as input pressure to the high pressure compressor part is available, reducing the pressure from the high pressure compressor too generating pressure increase can be reduced accordingly can.

Zwischen der Bestromung des elektrischen Antriebes des E-Boosters und der Erzeugung des erforderlichen Ladedruckes vergeht jedoch eine Zeitspanne, welche hauptsächlich vom Trägheitsmoment des Laufzeugs des elektrisch betriebenen E-Boosters beeinflusst wird. Zur Überbrückung dieses Zeitraumes kann ein Schaltventil geöffnet werden und Luft aus dem zuvor vom elektrisch betriebenen Kompressor mit Druckluft beaufschlagtem Druckluftspeicher in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine geleitet werden, so dass der erforderliche Ladedruck fast unmittelbar zur Verfügung steht und somit ein sehr dynamisches Anfahren bzw. Beschleunigen des Fahrzeuges ermöglicht werden kann. Das bei aufgeladenen Verbrennungskraftmaschinen, bei denen Abgasturbolader zur Aufladung eingesetzt werden, auftretende Turboloch ist somit nicht mehr vorhanden.Between the energization of the electric drive of the e-booster and the Generation of the required boost, however, a period of time which mainly from the moment of inertia of the running gear of the electrically powered e-booster is affected. To bridge This period, a switching valve can be opened and air from the previously from the electrically operated compressor with Compressed air acted upon compressed air storage in the combustion chambers be routed to the internal combustion engine, so that the required Boost pressure is almost immediately available and thus a very dynamic start or acceleration of the vehicle can be enabled. That with supercharged internal combustion engines, in which exhaust gas turbochargers are used for charging, occurring Turbo hole is thus no longer available.

Betriebsart IV: VolllastOperating mode IV: full load

Je nach Auslegung der bevorzugt als Abgasturbolader ausgebildete Aufladeeinrichtung wird der erforderliche Ladedruck alleine durch die Niederdruck-Aufladeeinrichtung erzeugt, wobei das Wastegate geschlossen bzw. nahezu geschlossen ist. Bei einer anderen Auslegung der Aufladeeinrichtung wird der von der Niederdruck- Aufladeeinrichtung erzeugte Vordruck mit Hilfe des E-Boosters zum endgültigen Ladedruck verdichtet.ever after interpretation of the charging device preferably designed as an exhaust gas turbocharger becomes the required boost pressure alone by the low pressure supercharger generated, with the wastegate closed or almost closed is. In another design of the charging device is the Form generated by the low-pressure charging device with the help of the e-booster compressed to final boost pressure.

Um bei schnellem Schließen der Drosselklappe ein Pumpen der Niederdruck-Aufladeeinrichtung zu verhindern, kann ein Schaltventil geöffnet werden. Mit Hilfe eines Ladeluftkühlers kann die in Folge des Verdichtungsvorgangs erwärmte Luft abgekühlt werden, so dass die im Brennraum gelangende Luftmasse erhöht wird. Je nach Betriebskonzept kann der Ladeluftkühler an unterschiedlichen Positionen an der Verbrennungskraftmaschine platziert werden.Around with fast closing of the throttle valve a pumping the Low-pressure charging device can prevent a switching valve be opened. With the help of a charge air cooler can the heated air as a result of the compression process be cooled so that the air mass reaching the combustion chamber is increased. Depending on the operating concept, the intercooler at different positions on the internal combustion engine to be placed.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante (Systemschaltbild 3) ist das Schaltventil durch ein einstellbares Druckminderventil ersetzt. Der von einem Steuergerät ermittelte Soll-Ladedruck wird als Eingangsgröße an das Druckminderventil übermittelt. Sobald der Ladedruck geringer als der Soll-Ladedruck ist, öffnet das Druckminderventil und Luft kann aus dem Luftdruckspeicher in die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine gelangen. Gleichzeitig wird die Bestromung des elektrisch betriebenen Verdichters, d. h. E-Boosters, erhöht, so dass dieser einen höheren Druck erzeugen kann. Sobald der erzeugte Ladedruck dem Soll-Ladedruck entspricht, schließt das Druckminderventil. Der in Folge der Luftentnahme reduzierte Druck im Druckluftspeicher wird mit Hilfe des elektrischen angetriebenen Kompressors wieder angehoben. Die Anordnung des Ladeluftkühlers bei dieser Ausführungsvariante (Systemschaubild 3) kann auch an anderen Stellen im Motorraum erfolgen.In a further advantageous embodiment variant (system diagram 3), the switching valve is replaced by an adjustable pressure reducing valve. The determined by a control unit target boost pressure is transmitted as an input to the pressure reducing valve. As soon as the charge pressure is lower than the desired boost pressure, the pressure reducing valve opens and air can pass from the air pressure accumulator into the combustion chambers of the internal combustion engine. At the same time, the energization of the electrically operated compressor, ie e-booster, is increased, so that it can generate a higher pressure. As soon as the boost pressure generated corresponds to the target boost pressure, the pressure reducing valve closes. The reduced pressure in the compressed air reservoir as a result of the air extraction is raised again with the aid of the electric driven compressor. The arrangement of the intercooler in this Ausführungsva variant (system diagram 3) can also be made elsewhere in the engine compartment.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehend beschrieben.Based the drawing, the invention will be described in detail below.

Es zeigt:It shows:

1 ein erstes Systemschaltbild für die erfindungsgemäß vorgeschlagene 2-stufige Aufladung mit E-Booster, 1 a first system diagram for the inventively proposed 2-stage charging with e-booster,

2 ein weiteres Systemschaltbild für eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäß vorgeschlagenen 2-stufigen Aufladung mit der Drosselklappe vorgeschalteten Ladeluftkühler und 2 a further circuit diagram for a further embodiment of the inventively proposed 2-stage charging with the throttle upstream charge air cooler and

3 ein Systemschaltbild für eine Ausführungsvariante, bei der ein Druckminderventil eingesetzt wird. 3 a system diagram for a variant in which a pressure reducing valve is used.

Ausführungsvariantenvariants

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung wird nachstehend anhand der 1 bis 3 eingehender erläutert. Unter einer kleinvolumigen Verbrennungskraftmaschine 52 wird nachfolgend eine Verbrennungskraftmaschine mit zwei oder drei Zylindern mit einem Hubraum in der Größenordnung von 1.000 cm3 verstanden. Im vorliegenden Zusammenhang ist eine Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 bevorzugt als Abgasturbolader beschaffen.The proposed solution according to the invention will be described below with reference to the 1 to 3 explained in more detail. Under a small-volume internal combustion engine 52 is understood below an internal combustion engine with two or three cylinders with a capacity in the order of 1,000 cm 3 . In the present context is a low-pressure charging device 14 preferably obtain as exhaust gas turbocharger.

Der Darstellung gemäß 1 ist ein erstes Systemschaubild der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Aufladeeinrichtung zu entnehmen. Ein Niederdruck-Verdichterteil 18 einer Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 saugt Verbrennungsluft über einen Filter 10 an. Die angesaugte Luft wird im Niederdruck-Verdichterteil 18 auf einen erhöhten Ausgangsdruck gebracht. Die verdichtete Luft wird anschließend in einem dem Ausgang des Niederdruck-Verdichterteils 18 nachgeschalteten Ladeluftkühler 20 abgekühlt, bevor sie einer Hochdruck-Aufladeeinrichtung 24 zugeströmt.The representation according to 1 a first system diagram of the charging device proposed according to the invention can be seen. A low pressure compressor part 18 a low pressure charging device 14 sucks combustion air through a filter 10 at. The sucked air is in the low pressure compressor section 18 brought to an increased outlet pressure. The compressed air is then in a the output of the low-pressure compressor part 18 downstream intercooler 20 cooled before passing a high pressure charging device 24 been poured.

Der Niederdruck-Verdichterteil 18 der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 wird über ein Niederdruck-Turbinenteil 16, der über das Abgas einer Verbrennungskraftmaschine 52 angetrieben wird, beaufschlagt.The low pressure compressor part 18 the low-pressure charger 14 is via a low-pressure turbine part 16 that is about the exhaust of an internal combustion engine 52 is energized, charged.

Eine Hochdruck-Aufladeeinrichtung 24 ist in Reihe zur Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14, bei der es sich bevorzugt um einen Abgasturbolader handelt, geschaltet. Die Hochdruck-Aufladeeinrichtung 24 wird durch einen Hochdruck-Verdichterteil 28 dargestellt, der über einen Elektroantrieb 26 angetrieben ist. Damit erfolgt der Antrieb der Hochdruck-Aufladeeinrichtung 24 unabhängig von Last und Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 52. Bei der Verbrennungskraftmaschine 52 gemäß der Darstellung in 1 handelt es sich um einen 2-Zylinder-Verbrennungsmotor, dessen Zylinder durch Bezugszeichen 54 angedeutet sind, wobei mit dem Bezugszeichen 56 jeweils Ein- und Auslassventile der beiden Zylinder 54 bezeichnet sind.A high pressure charging device 24 is in series with the low pressure charger 14 , which is preferably an exhaust gas turbocharger, connected. The high-pressure charging device 24 is through a high pressure compressor part 28 represented by an electric drive 26 is driven. This is the drive of the high-pressure charging device 24 independent of load and speed of the internal combustion engine 52 , In the internal combustion engine 52 as shown in 1 it is a 2-cylinder internal combustion engine, the cylinder by reference numerals 54 are indicated, with the reference numeral 56 each intake and exhaust valves of the two cylinders 54 are designated.

Wie aus dem Systemschaubild gemäß 1 des Weiteren hervorgeht, ist ausgangsseitig des Hochdruck-Verdichterteils 28 ein erstes Rückschlagventil 30 aufgenommen. Parallel zur Hochdruck-Aufladeeinrichtung 24 ist zwischen dem Ladeluftkühler 20 und einem zweiten Schaltventil 34 ein zweites Rückschlagventil 32 vorgesehen.As from the system diagram according to 1 furthermore, the output side of the high-pressure compressor part is output 28 a first check valve 30 added. Parallel to the high-pressure charging device 24 is between the intercooler 20 and a second switching valve 34 a second check valve 32 intended.

Um bei einem schnell erfolgenden Schließen der Drosseleinrichtung 46 ein Pumpen der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 24 zu vermeiden, ist ein erstes Schaltventil 22 vorgesehen. Aus dem Systemschaubild gemäß 1 geht des Weiteren hervor, dass den Zylindern 54 der Verbrennungskraftmaschine 52 eine hier nur schematisch als Drosselklappe angedeutete Drosseleinrichtung 46 vorgeschaltet ist.At a fast closing of the throttle device 46 a pump of the low pressure charging device 24 to avoid is a first switching valve 22 intended. From the system diagram according to 1 further states that the cylinders 54 the internal combustion engine 52 a here only schematically indicated as throttle throttle device 46 upstream.

Des Weiteren umfasst die Aufladeeinrichtung gemäß der Darstellung in 1 einen Druckluftspeicher 36, dem unter Zwischenschaltung eines weiteren dritten Rückschlagventils 38, ein Kompressor 40 vorgeschaltet ist, der über einen Elektroantrieb 42 verfügt. Damit lässt sich auch der Druckluftspeicher 36 unabhängig von Drehzahl und Last der Verbrennungskraftmaschine mit Druckluft beaufschlagen. Zwischen den beiden Rückschlagventilen 30, 32 und dem Druckluftspeicher 36 ist ein zweites Schaltventil 34 angeordnet. Ein drittes Schaltventil 48 wird schließlich durch ein Wastegate gebildet, welches parallel zum Niederdruck-Turbinenteil 16 der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 liegt, und über welchen der Ladedruck der durch die Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 erzeugt wird, eingestellt werden kann. Stromab des dritten Schaltventils 48, d. h. des Wastegates, bzw. dem Stromab des Ausgangs des Niederdruck-Turbinenteils 16 ist ein Katalysator angeordnet, in den das von der Verbrennungskraftmaschine 52 abgeführt Abgas gereinigt werden kann.Furthermore, the charging device according to the illustration in FIG 1 a compressed air storage 36 , with the interposition of another third check valve 38 , a compressor 40 upstream, via an electric drive 42 features. This also allows the compressed air storage 36 apply compressed air regardless of the speed and load of the internal combustion engine. Between the two check valves 30 . 32 and the compressed air storage 36 is a second switching valve 34 arranged. A third switching valve 48 is finally formed by a wastegate, which is parallel to the low pressure turbine part 16 the low-pressure charger 14 is located, and about which the boost pressure of the low-pressure charging device 14 is generated, can be adjusted. Downstream of the third switching valve 48 , ie the wastegate, or the downstream of the output of the low-pressure turbine part 16 a catalytic converter is arranged in which that of the internal combustion engine 52 discharged exhaust gas can be cleaned.

Aus der Darstellung gemäß 2 geht ein weiteres Systemschaltbild der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Aufladeeinrichtung für Verbrennungskraftmaschinen hervor.From the illustration according to 2 shows a further system diagram of the invention proposed charging device for internal combustion engines.

Das Systemschaubild gemäß der Darstellung in 2 unterscheidet sich von dem vorstehend in Zusammenhang mit 1 beschriebenen Systemschaubild dadurch, dass der Ladeluftkühler 20 nicht stromab des Niederdruck-Verdichter-teils 18 in der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 angeordnet ist, sondern sich unmittelbar vor der Drosseleinrichtung 46 befindet. Somit wird nicht nur die aus dem Niederdruck-Verdichterteil 18 abströmende verdichtete Luft gekühlt, sondern auch die Druckluft, die im Druckluftspeicher 36 bevorratet wird und nach Öffnen des zweiten Schaltventils 34 über den Ladeluftkühler 20 und die Drosseleinrichtung 46 den Zylindern 54 der kleinvo lumigen Verbrennungskraftmaschine 52 zuströmt. Auch die über das erste Rückschlagventil 30 ausgangs des Hochdruck-Verdichterteils 28 abströmende Luft passiert den Ladeluftkühler 20 der der Drosseleinrichtung 46 vorgeschaltet ist. Eine Abkühlung der verdichteten Luft hat den Vorteil, dass der Füllungsgrad der Zylinder 54 der Verbrennungskraftmaschine 52 durch Abkühlung der verdichteten Luft ab Aufrechterhaltung des Ladedruckniveaus verbessert werden kann.The system diagram as shown in 2 differs from the above in connection with 1 described system diagram in that the intercooler 20 not downstream of the low pressure compressor part 18 in the low-pressure charger 14 is arranged but directly in front of the throttle device 46 located. Thus, not only from the low pressure compressor section 18 cooled out condensed compressed air, but also the compressed air in the compressed air reservoir 36 is stored and after opening the second switching valve 34 over the intercooler 20 and the throttle device 46 the cylinders 54 the kleinvo lumigen internal combustion engine 52 flows in. Also the over the first check valve 30 output of the high pressure compressor section 28 outgoing air passes through the intercooler 20 the throttle device 46 upstream. A cooling of the compressed air has the advantage that the degree of filling of the cylinder 54 the internal combustion engine 52 can be improved by cooling the compressed air from maintaining the boost pressure level.

Abgesehen von der Positionierung des Ladeluftkühlers 20 in dem Systemschaubild gemäß der Darstellung in 2, ist die in 2 dargestellte Aufladeeinrichtung identisch mit dem in 1 dargestellten Systemschaubild.Apart from the positioning of the intercooler 20 in the system diagram as shown in FIG 2 , is the in 2 illustrated charging device identical to the in 1 illustrated system diagram.

3 zeigt, dass anstelle des zweiten Schaltventils 34 wie in den Systemschaubildern gemäß 1 und 2 gezeigt, ein Druckminderventil 50 Verwendung findet. Der Ladeluftkühler 20 befindet sich in einer Position, die identisch zur Position des Ladeluftkühlers 20 im Systemschaubild gemäß der Darstellung in 2 ist. Durch diese Positionierung des Ladeluftkühlers 20 ist die Abkühlung sämtlicher verdichteter Frischluft gewährleistet, die über die Drosseleinrichtung 46 den Zylindern 54 der kleinvolumigen Verbrennungskraftmaschine 52 zugeführt wird. 3 shows that instead of the second switching valve 34 as in the system diagrams according to 1 and 2 shown a pressure reducing valve 50 Use finds. The intercooler 20 is in a position identical to the position of the intercooler 20 in the system diagram as shown in 2 is. Through this positioning of the intercooler 20 the cooling of all compressed fresh air is ensured, via the throttle device 46 the cylinders 54 the small-volume internal combustion engine 52 is supplied.

Ein von einem Steuergerät ermittelter Soll-Ladedruck wird als Eingangsgröße an das Druckminderventil 50 übertragen. Sobald der tatsächliche Ladedruck geringer ist als der vorgegebene Soll-Ladedruck, öffnet das Druckminderventil 50 und Druckluft kann aus dem Druckluftspeicher 36 entweichen und zu den Zylindern 54 der Verbrennungskraftmaschine 52 gelangen. Die bei Unterschreitung des Soll-Ladedrucks beim Öffnen des Druckminderventils 50 aus dem Druckluftspeicher 36 abströmende Luft, passiert ebenfalls den Ladeluftkühler 20 und wird demzufolge vor Einströmung in die Zylinder 54 der Verbrennungskraftmaschine 52 ebenfalls abgekühlt, so dass die Füllung der Zylinder 54 mit Frischluft verbessert werden kann.A target boost pressure determined by a control unit is used as input to the pressure reducing valve 50 transfer. As soon as the actual boost pressure is lower than the specified target boost pressure, the pressure reducing valve opens 50 and compressed air can be from the compressed air reservoir 36 escape and to the cylinders 54 the internal combustion engine 52 reach. The falls below the target boost pressure when opening the pressure reducing valve 50 from the compressed air reservoir 36 outgoing air, also passes the intercooler 20 and is therefore in front of inflow into the cylinder 54 the internal combustion engine 52 also cooled, leaving the filling of the cylinder 54 can be improved with fresh air.

Auch in den Systemschaubildern gemäß der Darstellung in den 2 und 3 ist die Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 als Abgasturbolader beschaffen und umfasst den Niederdruck-Turbinenteil 16, der durch das Abgas angetrieben wird wie den Niederdruck-Verdichterteil 18. In den beiden Ausführungsvarianten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Aufladeeinrichtung gemäß der 2 und 3 wird die Hochdruck-Aufladeeinrichtung 24 durch den mittels des Elektroantriebs 26 angetriebenen Hochdruck-Verdichterteil 28 dargestellt. Beiden Sys temschaubildern gemäß den 2 und 3 ist ebenfalls gemeinsam, dass ein Druckluftspeicher 36 vorgesehen ist, der unter Zwischenschaltung eines dritten Rückschlagventils 38 über einen mit einem Elektroantrieb 42 versehenen Kompressor 40 unabhängig von Last und Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 52 befüllt wird.Also in the system diagrams as shown in the 2 and 3 is the low pressure charger 14 procure as exhaust gas turbocharger and includes the low pressure turbine part 16 which is driven by the exhaust gas as the low-pressure compressor part 18 , In the two embodiments of the invention proposed charging device according to the 2 and 3 becomes the high pressure charging device 24 by means of the electric drive 26 driven high-pressure compressor part 28 shown. Both system diagrams according to the 2 and 3 is also common that a compressed air storage 36 is provided, with the interposition of a third check valve 38 about one with an electric drive 42 provided compressor 40 independent of load and speed of the internal combustion engine 52 is filled.

Im Folgenden werden die unterschiedlichen Betriebsarten der Verbrennungskraftmaschine 52 beschrieben, bei denen die in den Systemschaubildern gemäß der 1, 2 und 3 dargestellten Komponenten des Systems unter Herausarbeitung der sich einstellenden Unterschiede eingehender beschrieben werden:
Bei sehr geringer Last der Verbrennungskraftmaschine 52 wird diese rein saugmotorisch betrieben. Der Luftbedarf der Verbrennungskraftmaschine wird mit Hilfe der Drosseleinrichtung 46 geregelt. Im Ansaugsystem herrscht Unterdruck. Je nach Auslegung der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 bzw. der Hochdruck-Aufladeeinrichtung 24 bzw. des Regelkonzeptes ist das im Abgastrakt, parallel zum Niederdruck-Turbinenteil 16 angeordnete dritte Schaltventil 48, d. h. das Wastegate, geöffnet oder geschlossen.In the following, the different operating modes of the internal combustion engine 52 described in which the in the system diagrams according to the 1 . 2 and 3 components of the system are described in more detail by elaborating the differences that arise:
At very low load of the internal combustion engine 52 this is operated purely suction motor. The air requirement of the internal combustion engine is using the throttle device 46 regulated. In the intake system there is negative pressure. Depending on the design of the low-pressure charging device 14 or the high-pressure charging device 24 or the control concept is that in the exhaust system, parallel to the low pressure turbine part 16 arranged third switching valve 48 ie the wastegate, opened or closed.

In einer weiteren Betriebsart, dem Teillastbetrieb, ist der erforderliche Ladedruck nicht allzu hoch bzw. die zur Verfügung stehende Abgasmenge ist ausreichend, so dass der Ladedruck alleine von der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 gestellt werden kann. Der erzeugte Ladedruck wird mittels des dritten Schaltventils 48, welches parallel zum Niederdruck-Turbinenteil 16 der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 liegt, eingestellt. Mittels des Wastegates 48, d. h. des dritten Schaltventils, wird der über die Niederdruck-Turbinenteil 16 der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 geleiteten Abgasmassenstrom reguliert. Mit Hilfe des zweiten Rückschlagventils 32 kann der Hochdruck-Verdichterteil 28 der Hochdruck-Aufladeeinrichtung 24, der über den E-Antrieb 26 antreibbar ist, bei Überschreiten eines bestimmten Druckverlustes umgangen werden.In another mode, the part-load operation, the required boost pressure is not too high or the available amount of exhaust gas is sufficient, so that the boost pressure alone from the low-pressure supercharger 14 can be made. The generated boost pressure is by means of the third switching valve 48 , which is parallel to the low pressure turbine part 16 the low-pressure charger 14 is, set. By means of the wastegate 48 , that is, the third switching valve, which is about the low-pressure turbine part 16 the low-pressure charger 14 regulated exhaust gas mass flow regulated. With the help of the second check valve 32 can the high pressure compressor part 28 the high-pressure charging device 24 that's about the electric drive 26 can be driven, be bypassed when exceeding a certain pressure loss.

In einer dritten Betriebsart, die durch Anfahr- und Beschleunigungsbetrieb gekennzeichnet ist, wird ein hoher Ladedruck benötigt. Dieser hohe Ladedruck ist in kurzer Zeit zu erreichen, wobei zu beachten ist, dass gleichzeitig die zur Verfügung stehende Abgasmenge noch relativ gering ist. Dies bedeutet, dass der hohe Ladedruck aufgrund der geringen zur Verfügung stehenden Abgasmenge nicht von der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 alleine gestellt werden kann, sondern bei dieser Betriebsart wird in vorteilhafter Weise die Hochdruck-Aufladeeinrichtung 24, die dank des Elektroantriebs 26 unabhängig von Last und Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine 52 be trieben werden kann, zur Erzeugung des erforderlichen Ladedruckes verwendet. Hierzu wird der elektrische Antrieb 26 bestromt, so dass der Hochdruck-Verdichterteil 28 den entsprechenden Ladedruck erzeugt. Die Hochdruck-Aufladeeinrichtung wird nun als so genannte E-Booster eingesetzt.In a third operating mode, which is characterized by start-up and acceleration operation, a high charge pressure is required. This high boost pressure can be achieved in a short time, it should be noted that at the same time the available amount of exhaust gas is still relatively low. This means that the high boost pressure is not due to the low available exhaust gas amount from the low pressure supercharger 14 alone can be made, but in this mode is advantageously the high-pressure charging device 24 thanks to the electric drive 26 inde dependent on load and speed of the internal combustion engine 52 be operated, used to generate the required boost pressure. For this purpose, the electric drive 26 energized, so that the high pressure compressor part 28 generates the corresponding boost pressure. The high-pressure charging device is now used as a so-called e-booster.

Der Hochdruck-Verdichterteil 28 ist in Reihe mit dem Niederdruck-Verdichterteil 18 der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 geschaltet, so dass der ausgangsseitig vom Niederdruck-Verdichterteil 18 gestellte Ladedruck als Eingangsdruck dem Hochdruck-Verdichterteil 28 der Hochdruck-Aufladeeinrichtung 24 zur Verfügung steht. Dadurch wird die unmittelbar durch die Hochdruck-Aufladeeinrichtung 24 zu erzeugende Druckerhöhung reduziert.The high pressure compressor part 28 is in series with the low pressure compressor section 18 the low-pressure charger 14 switched so that the output side of the low-pressure compressor part 18 Asked boost pressure as input pressure to the high-pressure compressor part 28 the high-pressure charging device 24 is available. This will direct the pressure through the high pressure charger 24 reduced pressure increase to be generated.

Zwischen der Bestromung des elektrischen Antriebs 26 und der Erzeugung des erforderlichen Ladedrucks vergeht eine Zeitspanne, deren Länge hauptsächlich vom Trägheitsmoment des Laufzeugs des Hochdruck-Verdichterteils 28 beeinflusst wird. Zum Überbrücken dieser unvermeintlich auftretenden Zeitspanne wird ein zweites Schaltventil 34 geöffnet. Dadurch entweicht aus dem zuvor über den elektrischen Kompressor 40 mit Druckluft beaufschlagten Druckluftspeicher 36 Druckluft und strömt über den Ladeluftkühler 20 in die Drosseleinrichtung 46 in die Zylinder 54 der kleinvolumigen Verbrennungskraftmaschine 52 ein. Somit steht der erforderliche Ladedruck nahezu unmittelbar zur Verfügung, wodurch sich ein sehr dynamisches Anfahren bzw. Beschleunigen des Fahrzeuges erreichen lässt. Das bei aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine 52 typische Turboloch ist somit nicht mehr vorhanden.Between the energization of the electric drive 26 and the generation of the required boost pressure passes a period of time whose length mainly from the moment of inertia of the running gear of the high-pressure compressor part 28 being affected. To bridge this seemingly occurring period of time is a second switching valve 34 open. This escapes from the previously via the electric compressor 40 pressurized air reservoir pressurized with compressed air 36 Compressed air and flows over the intercooler 20 in the throttle device 46 in the cylinders 54 the small-volume internal combustion engine 52 one. Thus, the required boost pressure is almost immediately available, whereby a very dynamic start or acceleration of the vehicle can be achieved. The supercharged internal combustion engine 52 typical turbo lag is thus no longer present.

In einer weiteren, vierten Betriebsart, die durch die Volllast der Verbrennungskraftmaschine 52 charakterisierbar ist, wird je nach Auslegung der Aufladeeinrichtungen 14 bzw. 24 der erforderliche Ladedruck alleine durch die Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 erzeugt, wobei das Wastegate 48, d. h. das dritte Schaltventil 48, vollständig geschlossen ist, so dass der gesamte von der Verbrennungskraftmaschine 52 erzeugte Abgasstrom über den Niederdruck-Turbinenteil 16 der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 geführt wird. Bei einer anderen Auslegung der Aufladeeinrichtungen 14 bzw. 24 wird der von der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 erzeugte Vordruck mit Hilfe der Hochdruck-Aufladeein-richtung 24 zum endgültigen Ladedruck verdichtet.In another, fourth mode, by the full load of the internal combustion engine 52 is characterizable, depending on the design of the charging devices 14 respectively. 24 the required boost pressure alone by the low-pressure charger 14 generated, with the wastegate 48 ie the third switching valve 48 , is completely closed, so the whole of the internal combustion engine 52 produced exhaust stream via the low-pressure turbine part 16 the low-pressure charger 14 to be led. In a different interpretation of the charging devices 14 respectively. 24 will be that of the low pressure charger 14 generated form by means of the high-pressure Aufladeein-direction 24 compressed to the final boost pressure.

Um bei einem schnellen Schließen der Drosseleinrichtung 46 ein Pumpen des Niederdruck-Verdichterteils 18 der Niederdruck-Aufladeeinrichtung 14 zu vermeiden, wird das erste Schaltventil 22 geöffnet. Mit Hilfe des Ladeluftkühlers 6 wird die in Folge des Verdichtungsvorgangs erwärmte Luft abgekühlt, so dass die in die Zylinder 54 gelangte Luftmasse erhöht wird. Je nach Betriebskonzept kann, wie in 1 dargestellt, der Ladeluftkühler 20 unmittelbar dem Niederdruck-Verdichterteil 18 nachgeschaltet werden oder der Ladeluftkühler 20 kann wie in den Systemschaubildern gemäß der 2 und 3 gezeigt, unmittelbar vor der Drosseleinrichtung 46 platziert werden.In order to quickly close the throttle device 46 a pump of the low-pressure compressor part 18 the low-pressure charger 14 to avoid being the first switching valve 22 open. With the help of the intercooler 6 The heated air is cooled down as a result of the compression process, so that in the cylinder 54 reached air mass is increased. Depending on the operating concept can, as in 1 shown, the intercooler 20 directly to the low pressure compressor section 18 be connected downstream or the intercooler 20 can as in the system diagrams according to the 2 and 3 shown, immediately before the throttle device 46 to be placed.

Im Zusammenhang mit dem in 3 darstellten Systemschaubild verdient Erwähnung, dass dort das zweite Schaltventil 34 durch ein Druckminderventil 50 ersetzt ist. Dieses einstellbare Druckminderventil 50 erhält vom Steuergerät ein Signal, welches einem Sollwert für den Ladedruck entspricht. Dieses dem Soll-Ladedruck entsprechende Signal dient als Eingangsgröße für das Druckminderventil 50. Sobald der tatsächliche Ladedruck geringer ist als der Soll-Ladedruck, öffnet das Druckminderventil 50 und Luft strömt vom Druckluftspeicher 36 über das Druckminderventil 50, den Ladeluftkühler 20 und die Drosseleinrichtung 46 in die Zylinder 54 der kleinvolumigen Verbrennungskraftmaschine 52.In connection with in 3 Mentioned system diagram deserves mention that there is the second switching valve 34 through a pressure reducing valve 50 is replaced. This adjustable pressure reducing valve 50 receives from the control unit a signal which corresponds to a setpoint for the boost pressure. This signal, which corresponds to the desired charge pressure, serves as an input variable for the pressure reducing valve 50 , As soon as the actual boost pressure is lower than the target boost pressure, the pressure reducing valve opens 50 and air flows from the compressed air reservoir 36 via the pressure reducing valve 50 , the intercooler 20 and the throttle device 46 in the cylinders 54 the small-volume internal combustion engine 52 ,

Gleichzeitig wird die Bestromung der Hochdruck-Ladeeinrichtung 22 erhöht, so dass diese einen höheren Ladedruck erzeugt. Sobald der Ladedruck dem Soll-Ladedruck entspricht, schließt das Druckminderventil 50. In Folge der Druckluftentnahme aus dem Druckluftspeicher 36, wird der dort reduzierte Druck mit Hilfe des elektrischen Kompressors 40, der über den unabhängigen Elektroantrieb 42 angetrieben ist, wieder angehoben.At the same time the energization of the high-pressure charger 22 increased, so that this generates a higher boost pressure. As soon as the boost pressure corresponds to the target boost pressure, the pressure reducing valve closes 50 , As a result of the compressed air removal from the compressed air reservoir 36 , the pressure reduced there is reduced by means of the electric compressor 40 that's about the independent electric drive 42 powered, raised again.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1387058 A2 [0004] - EP 1387058 A2 [0004]

Claims (12)

Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (52) mit einer Niederdruckaufladeeinrichtung (14), die als Abgasturbolader ausgeführt ist und mit einer Hochdruck-Aufladeeinrichtung (24) sowie einem Ladeluftkühler (20), dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruck-Aufladeeinrichtung (24) als elektrisch angetriebener Verdichter ausgeführt ist und ein Druckluftspeicher (26) vorgesehen ist, der durch einen Kompressor (40) beaufschlagt ist.Charging device for an internal combustion engine ( 52 ) with a low-pressure charging device ( 14 ), which is designed as an exhaust gas turbocharger and with a high-pressure supercharger ( 24 ) and a charge air cooler ( 20 ), characterized in that the high-pressure charging device ( 24 ) is designed as an electrically driven compressor and a compressed air reservoir ( 26 ) provided by a compressor ( 40 ) is acted upon. Aufladeeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (40) durch einen Elektroantrieb (42) unabhängig von der Last und Drehzahl der Verbrennungskraftmaschine (52) angetrieben ist.Charging device according to claim 1, characterized in that the compressor ( 40 ) by an electric drive ( 42 ) regardless of the load and speed of the internal combustion engine ( 52 ) is driven. Aufladeeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckluftspeicher (36) über Sperrventile (30), (32) gegen Druckverlust zum Niederdruck-Bereich (10), (14) gesichert ist, und über ein weiteres Sperrventil (38) zum Kompressor (40) abesichert ist.Charging device according to claim 1, characterized in that the compressed air reservoir ( 36 ) via check valves ( 30 ) 32 ) against pressure loss to the low-pressure region ( 10 ) 14 ) is secured, and via another check valve ( 38 ) to the compressor ( 40 ) is secured. Aufladeeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Druckluftspeicher (36) und Brennräumen (54) der Verbrennungskraftmaschine (52) ein Druckminderventil (50) angeordnet ist, welches bei Unterschreiten eines Soll-Ladedrucks öffnet und Druckluft dem mindestens einem Brennraum (54) der Verbrennungskraftmaschine (52) zuströmt.Charging device according to claim 1, characterized in that between the compressed air reservoir ( 36 ) and combustion chambers ( 54 ) of the internal combustion engine ( 52 ) a pressure reducing valve ( 50 ) is arranged, which opens when falling below a target boost pressure and compressed air to at least one combustion chamber ( 54 ) of the internal combustion engine ( 52 ) flows in. Aufladeeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruck-Aufladeeinrichtung (14) und die Hochdruck-Aufladeeinrichtung (24) in Reihe geschaltet sind und der Ausgangsdruck der Niederdruck-Aufladeeinrichtung (14) der Eingangsdruck der Hochdruck-Aufladeeinrichtung (24) ist.Charging device according to claim 1, characterized in that the low-pressure charging device ( 14 ) and the high-pressure charging device ( 24 ) are connected in series and the output pressure of the low-pressure charging device ( 14 ) the inlet pressure of the high-pressure charging device ( 24 ). Aufladeeinrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Niederdruck-Aufladeeinrichtung (14) und der Hochdruck-Aufladeeinrichtung (24) ein erstes Schaltventil (22) angeordnet ist.Charging device according to claim 1, characterized in that between the low-pressure charging device ( 14 ) and the high-pressure charging device ( 24 ) a first switching valve ( 22 ) is arranged. Verfahren zur Ladedruckregelung einer Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine (52) gemäß der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Niederdruck-Aufladeeinrichtung (14), die Hochdruck- Aufladeeinrichtung (24) und ein Druckluftspeicher (36) durch Schaltventile (32), (34), (38) betriebsphasenabhängig geschaltet werden.Method for charge pressure control of a supercharger for an internal combustion engine ( 52 ) according to the preceding claims, characterized in that the low-pressure charging device ( 14 ), the high pressure charging device ( 24 ) and a compressed air storage ( 36 ) by switching valves ( 32 ) 34 ) 38 ) are switched depending on the operating phase. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Niedriglastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (52) diese mit der Drosseleinrichtung (46) als Saug-Verbrennungskraftmaschine betrieben wird.A method according to claim 7, characterized in that in low-load operation of the internal combustion engine ( 52 ) with the throttle device ( 46 ) is operated as a suction internal combustion engine. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Teillastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (52) der Ladedruck durch den Niederdruck-Aufladeeinrichtung (14) erzeugt und mittels eines dritten Schaltventils (48) eingestellt wird.A method according to claim 7, characterized in that in part-load operation of the internal combustion engine ( 52 ) the boost pressure through the low-pressure charging device ( 14 ) and by means of a third switching valve ( 48 ) is set. Verfahren zur Ladedruckregelung gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Anfahr- und Beschleunigungsbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (52) ein hoher Ladedruck durch einen Hochdruck-Verdichterteil (28) der Hochdruck-Aufladeeinrichtung (24) erzeugt und/oder Druckluft aus dem Druckluftspeicher (36) bei öffnen eines zweiten Schaltventils (34) in den mindestens einen Brennraum (54) der Verbrennungsmaschine (52) gelangt.Method for charge pressure control according to claim 7, characterized in that during start-up and acceleration operation of the internal combustion engine ( 52 ) a high boost pressure through a high-pressure compressor part ( 28 ) of the high-pressure charging device ( 24 ) and / or compressed air from the compressed air reservoir ( 36 ) when opening a second switching valve ( 34 ) into the at least one combustion chamber ( 54 ) of the combustion engine ( 52 ). Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass im Volllastbetrieb der Verbrennungskraftmaschine (52) der Ladedruck durch die in Serie geschalteten Niederdruck-Aufladeeinrichtung (14) und die Hochdruck-Aufladeeinrichtung (24) erzeugt wird.A method according to claim 7, characterized in that in full load operation of the internal combustion engine ( 52 ) the boost pressure through the series-connected low-pressure charging device ( 14 ) and the high-pressure charging device ( 24 ) is produced. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei Unterschreiten eines Soll-Ladedrucks ein Druckminderventil (50) öffnet und Druckluft aus dem Druckluftspeicher (36) zu dem mindestens einen Brennraum (54) der Verbrennungskraftmaschine (52) strömt.A method according to claim 7, characterized in that falls below a desired boost pressure, a pressure reducing valve ( 50 ) opens and compressed air from the compressed air reservoir ( 36 ) to the at least one combustion chamber ( 54 ) of the internal combustion engine ( 52 ) flows.
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