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Title:
COMPRESSOR, INTERNAL COMBUSTION ENGINE COMPRISING A COMPRESSOR AND METHOD FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2005/090763
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a compressor (10) comprising a compressor wheel (18) that is rotatably mounted in a compressor inlet channel (12) and an auxiliary channel (13), which opens into the compressor inlet channel (12) on a level with said compressor wheel (18). The gas supply to the compressor inlet channel (12) and the auxiliary channel (13) can be regulated by an actuator. The compressor wheel (18) can be driven by an electric motor (16) and is coupled to a centrifugal mass (18).

Inventors:
FINGER HELMUT (DE)
FLEDERSBACHER PETER (DE)
LOEFFLER PAUL (DE)
ROESSLER KLAUS (DE)
STUTE MANFRED (DE)
SUMSER SIEGFRIED (DE)
Application Number:
PCT/EP2005/002188
Publication Date:
September 29, 2005
Filing Date:
March 02, 2005
Export Citation:
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Assignee:
DAIMLER CHRYSLER AG (DE)
FINGER HELMUT (DE)
FLEDERSBACHER PETER (DE)
LOEFFLER PAUL (DE)
ROESSLER KLAUS (DE)
STUTE MANFRED (DE)
SUMSER SIEGFRIED (DE)
International Classes:
F02B37/04; F02B37/16; F02B37/22; F02B37/24; F02B39/10; F02B67/10; F04D25/06; F04D27/02; F04D29/68; F02M25/07; (IPC1-7): F02B37/04; F02B37/22; F02B37/24; F02B67/10
Domestic Patent References:
WO2005001258A12005-01-06
Foreign References:
DE10215779A12003-11-06
DE10221014A12003-11-27
EP0522819A21993-01-13
US20020116926A12002-08-29
US4719758A1988-01-19
EP1443189A12004-08-04
US4776167A1988-10-11
DE10244536A12004-04-08
DE10252767A12004-05-27
DE10329019A12005-01-13
DE69219822T21997-08-28
DE19955508C12001-04-26
Attorney, Agent or Firm:
Schrauf, Matthias (Intellectual Property Management IPM - C106, Stuttgart, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verdichter, insbesondere für eine Brennkraftτnaschine (1) , mit einem in einem Verdichtereinlasskanal (12) drehbar gela¬ gerten Verdichterrad (15) , mit einem Zusatzkanal (13) , der in Höhe des Verdichterrades (15) in den Verdichtereinlasskanal (12) einmündet, und mit einem Stellglied zur Regulierung der Gaszufuhr in den Verdichtereinlasskanal (12) und in den Zu satzkanal (13) , dadurch gekennzeichnet, dass das Verdichterrad (15) von einem Elektromotor (16) antreibbar und das Verdichterrad (15) mit einer Schwungmasse (18) gekoppelt ist.
2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (16) als Niederleistungsmotor mit einer Leistung von maximal 200 W ausgelegt ist.
3. Verdichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektromotor (16) auf der VerdichterradRückseite angeordnet ist.
4. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (34) des Elektromotors (16) auf einer das Ver¬ dichterrad (15) tragenden Verdichterradwelle (17) angeordnet ist.
5. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die VerdichterradwelIe (17) in einem Lagergehau.se (30) in ölgeschmierten Dichtstellen (36, 37) drehbar gelagert und benachbart zur Rückseite des Verdichterrades (15) ein Puffer¬ raum zwischen Verdichtergehäuse (25) und Lagergehäuse (30) vorgesehen ist, der über Dichtstellen (36, 37) gegenüber dem Verdichtergehäuse (25) und dem Lagergehäuse (30) abgedichtet ist, wobei der Elektromotor (16) im Pufferraum (33) angeord¬ net ist.
6. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse (18) auf der Verdichterradwelle (17) benachbart zur Rückseite des Verdichterrades (15) angeordnet ist.
7. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnetr dass im Mündungsbereicti des Zusatzkanals (13) in den Verdich¬ tereinlasskanal (12) ein verstellbares Drallgitter (24) ange¬ ordnet ist.
8. Brennkraftmaschine mit einem Verdichter nach einem der An¬ sprüche 1 bis 7.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet. dass ein das Verdichterrad (15) überbrückender Bypass (14) mit einem einstellbaren Sperrorgan (11) vorgesehen ist.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasturbolader (2) mit einer Abgastuirbine (3) im Abgasstrang (4) und einem zusätzlichen Turboverrdichter (5) im Ansaugtrakt (6) angeordnet ist, wobei der Turboverdichter (5) stromauf des Verdichters (10) angeordnet ist.
11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturbine (3) mit variabler Turbinengeometrie (8) zur Einstellung des wirksamen Turbineneintrittsquerschnitts ausgestattet ist.
12. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine (1) , mit einem Abgasturbolader (2) mit einem Turboverdichter (5) und einer Abgasturbine (3), mit einem zusätzlichen, stromab des Turboverdichters (5) angeordneten Verdichter (10) , dessen Verdichterrad (15) von einem Elektromotor (16) antreibbar und mit einer Schwungmasse (18) gekoppelt ist, wobei das Verdich¬ terrad (15) des zusätzlichen Verdichters (10) von einem By¬ pass (14) mit einem einstellbaren Sperrorgan (11) zu überbrü¬ cken ist, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: im niederen Teillastbetrieb wird dem Verdichterrad (15) zur Realisierung eines KaltluftTurbinenbetriebs Verbrennungsluft über den Zusatzkanal (13) zugeführt und die Verdichterdrehzahl durch Betätigung des Elektromo¬ tors (16) reguliert, bei Beschleunigung des Motors wird dem Verdichterrad (15) Verbrennungsluft über den Verdichtereinlasskanal (12) zugeführt, im Vollastbereich wird der Bypass (14) zur Umgehung des Verdichterrades (15) geöffnet.
Description:
Verdichter, Brennkraftmaschine mit einem Verdichter und Ver¬ fahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verdichter, eine Brenn¬ kraftmaschine mit einem Verdichter und auf ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine.

In der Druckschrift DE 692 19 822 T2 wird ein Turbolader für eine Brennkraftmaschine beschrieben, welcher einen Verdichter im Ansaugtrakt und eine Abgasturbine im Abgasstrang umfasst, wobei das Turbinenrad über eine Welle mit dem Verdichterrad drehfest gekoppelt ist, so dass die über die Abgase der Brennkraftmaschine erzeugte Drehbewegung des Turbinenrades auch auf das Verdichterrad übertragen wird, welches daraufhin Verbrennungsluft aus der Umgebung auf einen erhöhten Lade¬ druck verdichtet. Dem Abgasturbolader ist' außerdem ein Elekt¬ romotor zugeordnet, über den der Lader in bestimmten Be¬ triebsphasen zusätzlich elektrisch anzutreiben ist. Der E- lektromotor umfasst einen gehäusefesten Stator sowie einen drehfest auf der Welle angeordneten Rotor im Bereich zwischen Turbinenrad und Verdichterrad.

In der Druckschrift DE 199 55 508 Cl wird ein Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine beschrieben, dessen Verdichter parallel zu einem axialen Verdichtereinlasskanal, in welchem das Verdichterrad drehbar gelagert ist, einen Zusatzkanal im Verdichtergehäuse aufweist, der in Höhe des Verdichterrades in den Verdichtereinlasskanal einmündet. Sowohl über den Ver¬ dichtereinlasskanal als auch über den Zusatzkanal kann dem Verdichterrad Verbrennungsluft zugeführt werden, wobei der Weg über den Zusatzkanal insbesondere in Betriebszuständen der Brennkraftmaschine mit niedriger Last und Drehzahl ge¬ wählt wird, da bei dem in diesen Betriebszuständen herrschen¬ den Unterdruck im Bereich der Zylindereinlässe der Brenn¬ kraftmaschine ein Druckabfall über dem Verdichter herrscht, welcher eine Strömung über den Zusatzkanal und das Verdich¬ terrad auch ohne externen Antrieb des Verdichterrades ermög¬ licht. Die über den Zusatzkanal zugeführte Verbrennungsluft trifft radial auf die Verdichterradschaufeln und versetzt diesen einen antreibenden Drall. Bei niedrigen Lasten und Drehzahlen kann somit der Verdichter nach Art einer Turbine betrieben werden (so genannter Kaltluft-Turbinenbetrieb) . Diese Betriebsweise ermöglicht es, in allen Betriebszuständen der Brennkraftmaschinen ein Mindestdrehzahlniveau des Abgas- turboladers aufrechtzuerhalten.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, mit geringem Ener¬ gieaufwand die Verdichterraddrehzahl auf einem Mindestniveau zu halten. Insbesondere bei Verwendung eines Verdichters in einer Brennkraftmaschine soll zum einen sichergestellt wer¬ den, dass im Leerlauf und im unteren Teillastbereich der Brennkraftmaschine eine Mindes^drehzahl des Verdichters auf¬ rechterhalten und zum anderen bei einer Beschleunigung des Motors Ladeluft mit geringst möglicher ZeitVerzögerung zur Verfügung gestellt wird.

Dieses Problem wird bei einem Verdichter mit den Merkmalen des Anspruches 1, bei einer Brennkraftmaschine mit einem Ver¬ dichter mit den Merkmalen des Anspruches 8 und bei einem Ver- fahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 12 gelöst.

Der erfindungsgemäße Verdichter, welcher sich insbesondere für eine Brennkraftmaschine eignet, weist zusätzlich zum Ver¬ dichtereinlasskanal, in welchem das Verdichterrad drehbar ge¬ lagert ist, einen Zusatzkanal auf, der in Höhe des Verdich- terrad.es in den Verdichtereinlasskanal einmündet. Des Weite¬ ren ist ein Stellglied zur Regulierung der Gaszufuhr in den Verdichtereinlasskanal sowie in den Zusatzkanal angeordnet. Je nach Anforderung kann das Stellglied in der Weise einge¬ stellt werden, dass entweder das zuzuführende Gas über den Verdichtereinlasskanal oder über den Zusatzkanal strömt, wo¬ bei in letzterem Fall aufgrund der radialen Einmündung des Zusatzkanals in den Verdichtereinlasskanal das Gas beim Auf- treffen dem Verdichterrad einen antreibenden Drall versetzt. Bei einem Druckabfall über dem Verdichter kann dieses zum An¬ treiben des Verdichterrades ausgenutzt werden.

Des Weiteren ist der Verdichter mit einem Elektromotor aus¬ gestattet, welcher das Verdichterrad antreibt. Außerdem ist das Verdichterrad mit einer Schwungmasse gekoppelt. Diese Ausführung ermöglicht es dem Verdichter, in Phasen ohne An¬ forderung an die Verdichterleistung Rotationsenergie zu spei¬ chern, welche in Phasen mit Anforderungen an die abzugebende Verdichterleistung wieder freigesetzt werden kann. In der Ru¬ hephase des Verdichters könnte zur Verlustreduktion gegebe¬ nenfalls auch eine Abkopplung von der Schwungmasse vorgesehen werden. Der Elektromotor dient hierbei zur Stabilisierung der Drehzahl auf einem gewünschten Drehzahlniveau. Da die Rotati¬ onsenergie jedoch primär aus dem Druckgefälle über dem Ver¬ dichter gespeist wird, genügt ein klein dimensionierter E- lektromotor mit geringer Leistungsaufnahme für die Aufrecht¬ erhaitung der gewünschten Verdichterraddrehzahl. Dies unter- scheidet den erfindungsgemäßen Verdichter von Ausführungen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, da bei Letzte¬ ren üblicherweise verhältnismäßig groß dimensionierte Elekt¬ romotoren eingesetzt werden müssen, um im Falle einer Leis- tungsanforderung an den Verdichter kurzfristig Verdichterar¬ beit freisetzen zu können.

Beim erfindungsgemäßen Verdichter wird in den Phasen ohne An¬ forderung an die Verdichterleistung die Rotationsenergie in der Schwungmasse gespeichert, die auch kurzfristig wieder freigesetzt werden kann. Die Schwungmasse wird man aufgrund angestrebter geringer Luftreibungsverluste weitgehend evaku¬ ieren. Sobald eine Anforderung an freizusetzende Verdichter¬ arbeit vorliegt, kann der Strömungszufluss durch den Verdich¬ tereinlasskanal freigegeben werden, woraufhin das zugeführte Gas von dem rotierenden Verdichterrad auf den gewünschten, erhöhten Ladedruck verdichtet wird.

Der Elektromotor ist vorteilhaft auf der Verdichterrad- Rückseite angeordnet, insbesondere in einem Pufferraum, wel¬ cher zwischen dem Verdichtergehäuse und einem Lagergehäuse liegt, in dem die Verdichterradwelle in Öl geschmierten Dichtstellen drehbar gelagert ist. Diesem Pufferraum kommt die Bedeutung eines Entkopplungsvolumens zwischen Lagergehäu¬ se und Verdichterrad zu, was zu einer wirksamen Ölabdichtung führt. Die Druckverhältnisse im Bereich des Verdichterrades werden im Pufferraum auf Atmosphärendruck neutralisiert, so dass auch für den Fall eines stromab des Verdichterrades herrschenden Unterdruckes kein Saugdruck übertragen und kein Öl aus den Dichtstellen der Welle des Verdichters angesaugt wird. In diesem Pufferraum kann der Elektromotor mit geringem konstruktiven Aufwand und ohne die Notwendigkeit eines zu¬ sätzlichen Bauraumes angeordnet werden. Zudem kann der auf der Verdichterradwelle aufsitzende Rotor des Elektromotors in der Weise strukturiert werden, dass die Ausbildung eines Fliehkraftfeldes, welches eine unerwünschte Saugwirkung er¬ zeugen k:önnte, an der Dichtstelle auf der dem Verdichterrad abgewandten Seite vermieden wird, gegebenenfalls sogar mit¬ hilfe eines Druckanstieges überkompensiert wird.

Die Schwungmasse ist bevorzugt auf der Verdichterradwelle an¬ geordnet, insbesondere benachbart zur Rückseite des Verdich¬ terrades. Der Elektromotor und die Schwungmasse können auf der gleichen Seite des Verdichterrades, vorteilhaft auf der Verdichterrad-Rückseite angeordnet sein, wobei in einer zweckmäßigen Ausführung der Elektromotor - wie bereits darge¬ stellt — in dem als Entlastungsvolumen fungierenden Puffer¬ raum unmittelbar benachbart zur Rückseite des Verdichterrades angeordnet ist und die Schwungmasse auf der gleichen Seite auf der Verdichterradwelle aufsitzt, jedoch mit größerem Ab¬ stand ziαr Rückseite des Verdichterrades.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist mit einem Ver¬ dichter der vorbeschriebenen Art ausgestattet, der im Leer¬ lauf bzw. im unteren Teillastbereich der Brennkraftmaschine unter Ausnutzung des unmittelbar am ZyIIndereingang herr¬ schenden Unterdruckes als Kaltluft-Turbine betrieben wird; hierbei wird die Verbrennungsluft zum Antreiben des Verdich¬ terrades über den Zusatzkanal geleitet und die Rotationsener¬ gie in der Schwungmasse gespeichert. Mit steigender Last und Drehzahl und einer damit einhergehenden Ladedruckanforderung oberhalb des Atmosphärendruckes muss der Verdichter Kompres- sionsarbeit leisten, wofür der Strömungsweg für die Verbren¬ nungsluft vom Zusatzkanal auf den Verdichtereinlasskanal um¬ geschaltet wird, so dass der Verdichter nun in der Lage ist, Verdichterarbeit zu leisten, die von der Rotationsenergie der Schwungmasse gespeist wird. Zweckmäßig wird ein derartiger Verdichter in einer Brenn¬ kraftmaschine mit einem Abgasturbolader kombiniert, bei dem ein Turboverdichter im Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine und eine Abgasturbine im Abgasstrang angeordnet sind. Der Turbo¬ verdichter des Abgasturboladers sowie der mit Schwungmasse und Elektromotor ausgestattete Verdichter sind in Reihe ge¬ schaltet, insbesondere derart, dass der Verdichter mit Elekt¬ romotor und Schwungmasse stromab des Turboverdichters und un¬ mittelbar den Zylindereingängen vorgelagert angeordnet ist. In dieser Konfiguration kommt dem Verdichter mit Schwungmasse und Elektromotor eine sogenannte Boost-Funktion zu, welche zur kurzzeitigen Leistungsanhebung ausgenutzt wird. Diese Bo¬ ost-Funktion wird vorteilhaft zur Überbrückung eines soge¬ nannten Turboloches des Abgasturboladers eingesetzt, welches dadurch entsteht, dass bei verhältnismäßig niedrigen Drehzah¬ len der Brennkraftmaschine noch nicht ausreichend Abgas für den Antrieb des Abgasturboladers zur Verfügung steht. Dem Verdichter hat somit die Funktion einer kurzzeitigen Be¬ schleunigungshilfe.

Der Verdichter mit Elektromotor und Schwungmasse ist zweckmä¬ ßig als Ξinzelverdichter ausgeführt, dessen Antriebsquelle der erwähnte Elektromotor sowie der Druckabfall im Ansaug¬ trakt im Leerlauf bzw. unteren Teillastbereich der Brenn¬ kraftmaschine sind. Der Verdichter kann aber auch Teil eines Abgasturboladers sein, wobei in diesem Fall der Elektromotor für eine Drehzahlstabilisierung des Laders im Betriebsbereich in der Brennkraftmaschine sorgt, in welchen kein ausreichend hoher Abgasgegendruck für die Aufrechterhaltung der vorteil¬ haften Mindestdrehzahl des Laders erzeugt wird.

Zweckmäßig ist ein das Verdichterrad des Verdichters überbrü¬ ckender Bypass mit einem einstellbaren Sperrorgan vorgesehen, wobei der Bypass üblicherweise bei hohen Lasten und Drehzah- len der Brennkrafttnaschine zur Umgehung des zusätzlichen Ver¬ dichters geöffnet und in den unteren und mittleren Teillast¬ bereichen geschlossen wird. Bei geschlossenem Bypass wird die Verbrennungsluft durch den zusätzlichen Verdichter geleitet, wobei je nach Strömungsweg entweder ein Kaltluftturbinenbe- trieb (Strömung durch den Zusatzkanal) eingestellt oder ein Ladedruck erzeugt -wird (Strömung durch den Verdichtereinlass- kanal) . Bei hohen Lasten dagegen hat der vorgeschaltete Ab¬ gasturbolader seine volle Leistungsfähigkeit erreicht und wird der erforderliche, hohe Ladedruck über den Turboverdich¬ ter des Abgasturboladers erzeugt; der zusätzliche Verdichter kann in diesen Betxiebsbereichen keinen Beitrag mehr zur La¬ dedruckerzeugung leisten und würde nur eine unerwünschte Drosselung erwirken, was durch die Öffnung des Bypass vermie¬ den werden kann.

Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weite¬ ren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftma¬ schine mit Abgasturbolader und zusätzlichem Ver¬ dichter, der mit einem Elektromotor und einer Schwungmasse ausgestattet ist,

Fig. 2 einen Schnitt durch den zusätzlichen Verdichter,

Fig. 3 eine Ausschnittvergrößerung aus Fig. 2 aus dem Be¬ reich des auf der Verdichterradwelle aufsitzenden Elektromotors.

Die in Fig. 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1 - ein Ottomo¬ tor oder ein Dieselmotor - ist mit einem Abgasturbolader 2 ausgestattet, welcher eine Abgasturbine 3 im Abgasstrang 4 und einen Turboverdichter 5 im Ansaugtrakt 6 der Brennkraft¬ maschine umfasst, wobei das Verdichterrad des Turboverdich¬ ters 5 über eine Welle 7 drehfest mit dem Turbinenrad der Ab¬ gasturbine 3 gekoppelt ist. Das Turbinenrad der Abgasturbine 3 wird von den unter Druck stehenden Abgasen der Brennkraft¬ maschine 1 angetrieben, wobei die Drehbewegung über die Welle 7 auf das Verdichterrad im Turboverdichter 5 übertragen wird, welcher daraufhin Verbxennungsluft aus der Umgebung unter At¬ mosphärendruck ansaugt und auf einen erhöhten Ladedruck ver¬ dichtet. Die Abgasturbine 3 ist mit einer variablen Turbinen¬ geometrie 8 ausgestattet, über die der wirksame Turbinenein¬ trittsquerschnitt zwischen einer minimalen Staustellung und einer maximal freigebenden Öffnungsstellung zu verstellen ist.

Stromab des Turboverdichters 5 wird die Verbrennungsluft in einem Ladeluftkühler 9 gekühlt und anschließend im weiteren Verlauf des Ansaugtraktes 6 einem zusätzlichen Verdichter 10 zugeführt, welcher als Einzelverdichter ausgeführt ist und zur kurzzeitigen Ladedruckerhöhung vorgesehen ist. Der Ein¬ zelverdichter 10 ist motornah angeordnet, so dass grundsätz¬ lich auf eine Drosselklappe im Ansaugtrakt verzichtet werden kann.

Dem Einzelverdichter 10 ist ein Sperrorgan 11 zugeordnet, ü- ber das die Luftzufuhr in den Verdichtereinlasskanal 12, in einen parallel zum Verdichtereinlasskanal verlaufenden Zu¬ satzkanal 13 und in einen das Verdichterrad 15 des Einzelver¬ dichters überbrückenden Bypass 14 einzustellen ist. Im Ver¬ dichtereinlasskanal 12 ist das auf einer Verdichterradwelle 17 aufsitzende Verdichterrad 15 drehbar gelagert. Die Verbrennungsluft wird in Betriebsphasen über den Verdichter¬ einlasskanal zugeführt, in denen der Einzelverdichter 10 La- dedruck erzeugen soll. Der Zusatzkanal 13 verläuft parallel zum Verdichtereinlasskanal 12 und mündet in Höhe des Verdich¬ terrades 15 radial in den Verdichtereinlasskanal 12 ein, wo¬ bei im Mündungsquerschnitt ein verstellbares Drallgitter 24 angeordnet ist, welches der zuströmenden Verbrennungsluft ei¬ nen zusätzlichen Drall versetzt, unter dem die Verbrennungs- luft auf das Verdichterrad 15 auftrifft. Der Weg über den Zu¬ satzkanal 13 wird insbesondere im Leerlaufbetrieb und im nie¬ deren Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine 1 freigegeben, da in diesen Betriebsbereichen am Zylindereingang der Brenn¬ kraftmaschine ein Unterdrück herrscht, wodurch sich über dem Verdichter 10 ein Druckabfall einstellt, welcher für einen Antrieb des Verdichterrades 15 ausgenutzt werden kann (Kalt¬ luft-Turbinenbetrieb) .

Der Strömungsweg über den Bypass 14 kann bei hohen Lasten und Drehzahlen der Brennkraftmaschine 1 gewählt werden, da in diesen Betriebszuständen der Weg über den Einzelverdichter 10 lediglich eine Drosselung der zuzuführenden Verbrennungsluft zu Folge hätte, was aber nicht erwünscht ist. Der benötigte Ladedruck wird im oberen Last- und Drehzahlbereich über den Turboverdichter 5 des Abgasturboladers 2 bereitgestellt.

Der Einzelverdichter 10 ist mit einem antreibenden Elektromo¬ tor 16 ausgestattet, dessen Rotor drehfest auf der Verdich¬ terradwelle 17 des Verdichterrades 15 sitzt und dessen Stator am Verdichtergehäuse angeordnet ist. Des Weiteren ist dreh¬ fest mit der Verdichterradwelle 17 eine Schwungmasse 18 ge¬ koppelt, welche zur Speicherung von Rotationsenergie dient. Der Elektromotor 16 ist unmittelbar benachbart zur Verdich¬ terrad-Rückseite angeordnet, auch die Schwungmasse 18 ist der Verdichterrad-Rückseite zugewandt, liegt jedoch mit größerem Abstand zu dieser als der Elektromotor 16. - 1 O - Im Kaltluft-Turbinenbetrieb, in. welchem über den Zusatzkanal 13 Verbrennungsluft dem Verdichterrad 15 zuzuführen ist und dieses angetrieben wird, wird Rotationsenergie in der Schwungmasse 18 gespeichert. Über einen zusätzlichen Antrieb über den Elektromotor 16 kann ein Mindest-Drehzahlniveau des Verdichterrades sichergestellt werden.

Bei einer Beschleunigung aus der Leerlaufdrehzahl heraus wird das Sperrorgan 11 umgeschaltet, so dass die Verbrennungsluft über den Verdichtereinlasskanal 12 zugeführt wird. Der Ein¬ zelverdichter 10 wird nun in der Verdichterbetriebsweise ge¬ fahren, die zugeführte Verbrenrrungsluft wird auf einen erhöh¬ ten Ladedruck verdichtet. Diese Betriebsweise hilft, ein so¬ genanntes Turboloch des Abgastuxboladers 2 bei niedrigen Las¬ ten und Drehzahlen zu überbrücken. Die Verdichterarbeit wird hierbei von der in der Schwungmasse 18 gespeicherten Rotati¬ onsenergie zur Verfügung gestelIt.

Weiterhin ist die Brennkraftmaschine 1 mit einer Abgasrück- führeinrichtung 19 ausgestattet, welche eine Rückführleitung 20 zwischen dem Abgasstrang 4 stromauf der Abgasturbine 3 und dem Ansaugtrakt 6 stromab des Ladeluftkühlers 9 umfasst, wo¬ bei in der Rückführleitung 20 ein einstellbares Sperrventil 21 und ein dem Sperrventil naclαgeschalteter Abgaskühler 22 angeordnet sind.

Über eine Regel- und Steuereinheit 23 können die einstellba¬ ren Aggregate der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von Zu- stands- und Betriebsgrößen eingestellt werden. Bei den ein¬ stellbaren Aggregaten handelt es sich insbesondere um die va¬ riable Turbinengeometrie 8 der Abgasturbine 3, das Sperrorgan 11 des Einzelverdichters 10, das Drallgitter 24 im Einzelver¬ dichter 10 und das Sperrventil 21 der Abgasrückführeinrich- tung 19. In Fig. 2 ist der Einzelverdichter 10 im Schnitt dargestellt. Im Verdichterbetrieb wird dem Verdichterrad 15 Verbrennungs- luft über den Verdichtereinlasskanal 12 zugeführt, in welchem das Verdichterrad 15 drehbar um seine Verdichterradwelle 17 gelagert ist. Dem Verdichtereinlasskanal 12 wird Verbren¬ nungsluft über einen vorgelagerten Luftsammelraum 26 zuge¬ führt, der über eine Überströmöffnung 27 mit dem Verdichter¬ einlasskanal 12 kommuniziert. Im Ausführungsbeispiel ist die Überströmöffnung 27 von dem axial verstellbaren Sperrorgan 11 verschlossen, welches sich in einer den Verdichtereinlasska¬ nal 12 abriegelnden Sperrposition findet.

Der Luftsammeiraum 26 ist außerdem über eine weitere Über¬ strömöffnung 28 mit dem Zusatzkanal 13 verbunden, welcher pa¬ rallel zum Verdichtereinlasskanal 12 verläuft und diesen ra¬ dial umgreift. Der Zusatzkanal 13 mündet radial in Höhe des Verdichterrades 15 in den Verdichtereinlasskanal 12. Im Aus¬ führungsbeispiel nach Fig. 12 ist der Mündungsquerschnitt von einem axial verschieblichen Stellglied, das als Axialschieber 31 ausgeführt ist, verschlossen. Der Axialschieber 31 wird von einer Federeinrichtung 32, die an dem Verdichtergehäuse 25 abgestützt ist, in Richtung seiner den Mündungsquerschnitt des Zusatzkanals 13 in den Verdichtereinlasskanal 12 freige¬ benden Öffnungsstellung beaufschlagt, ist jedoch im Ausfüh¬ rungsbeispiel von dem Sperrorgan 11 gegen die Kraft der Fe¬ dereinrichtung 32 in seine den Mündungsquerschnitt abriegeln¬ de Schließposition verstellt. In Öffnungsstellung des Axial¬ schiebers 31 ist der Mündungsquerschnitt des Zusatzkanals 13 in den Verdichtereinlasskanal 12 geöffnet, wobei im Mündungs- querschnitt das Drallgitter 24 angeordnet ist, welches dazu dient, der zuströmenden Verbrennuncgsluft einen Drall aufzu¬ prägen, unter dem die Verbrennungsluft auf die Verdichterrad¬ schaufeln auftrifft. Die das Verdichterrad 15 passierende Verforennungsluft wird radial über einen Diffusor in einen Auslasskanal 29 geleitet, über den die Verbrennungsluft im weiteren Verlauf in den An¬ saugtrakt eingeleitet wird.

Die Verdichterradwelle 17 ist in einem Lagergehäuse 30 dreh¬ bar gelagert, welches fest mit dem Verdichtergehäuse 25 ver¬ bunden ist. Zwischen dem Lagergehäuse 30 und der Rückseite des Verdichterrades 15 ist ein ringförmiger Pufferraum gebil¬ det, in welchem Atmosphärendruck herrscht und der die Aufgabe hat, eine Druckentkopplung und eine aerodynamische Entkopp¬ lung zu bewirken, so dass Druckunterschiede zwischen ölge- schmierten Dichtstellen der VerdichterradwelIe und der Rein¬ luftseite des Verdichterrades nicht zu einem Übertritt von Schmieröl aus dem Lagergehäuse in den Ve-trdichterradbereich führen können. Außerdem ist in dem Puffeπrraum der Elektromo¬ tor 16 aufgenommen.

Im Bereich der strichliert eingezeichneten Verlängerung der Verdichterradwelle 17 ist die Schwungmasse 18 angeordnet, die drehfest mit der Verdichterradwelle verbunden ist.

Wie der Ausschnittvergrößerung der Fig. 3 zu entnehmen, ist in dem ringförmigen Pufferraum 3 der Elekitromotor 16 angeord¬ net, dessen ringförmiger Rotor 34 drehfest mit der Verdich¬ terradwelle 17 verbunden ist und dessen Stator 35 am Verdich¬ tergehäuse gehalten ist und beide Stirnseiten des Rotors 34 einfasst. Der Pufferraum 33 einschließlich des darin aufge¬ nommenen Elektromotors 16 liegt axial zwischen dem Lagerge¬ häuse 30 und der Rückwand des Verdichterirades 15.

Eingetragen sind in Fig. 3 auch DichtsteLlen 36 und 37, wel¬ che den Pufferraum 33 begrenzen. Die Dicritstelle 36 markiert eine Abdichtstelle des Verdichterrades 15 gegenüber dem Puf¬ ferraum 33, dessen axiale Stirnseite von der Rückwand des Verdichterrades gebildet wird. Die Dichtsteilen 36 und 37 verhindern, dass Öl in den Reinluftbereich des Verdichterra¬ des gelangt.

Zur Lagerung der Verdichterradwelle kann eine Magnetlagerung eingesetzt werden, wodurch Verlustleistungen äußerst gering gehalten werden können. Da der Verdichter als Einzelverdich¬ ter ausgelegt ist, sind keine die Magnetlagerung beeinträch¬ tigenden Bedingungen vorhanden, die beispielsweise im Falle eines Abgasturboladers aufgrund der Wärmeentwicklung auf der Turbinenseite vorherrschen. Eine Magnetlagerung weist außer¬ dem den Vorteil auf, dass auf eine ÖlSchmierung verzichtet werden kann.