DE102004028482B4 - Internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Brennkraftmaschine (10) mit einer Turboladervorrichtung mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Turbolader (18, 22), deren Verdichter (19, 23) von mit Abgas beaufschlagbaren Turbinen (20, 24) antreibbar sind, wobei der erste Turbolader (18) in einem ersten Abgasstrang (16) einer ersten Gruppe von Auslassventilen (14) der Brennkraftmaschine (10) und ein zweiter Turbolader (22) in einem zweiten Abgasstrang (17) einer zweiten Gruppe von Auslassventilen (15) angeordnet ist, wobei zumindest ein Teil der Zylinder (11) auslassseitig mit beiden Turboladern (18, 22) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichter (19, 23) der Turbolader (18, 22) strömungstechnisch parallel geschaltet sind und zwischen verdichterseitigen Leitungen (31, 33) zur Zuführung von Luft zu Einlassventilen (12, 13) der Zylinder (11) eine Druckregelvorrichtung (40) vorgesehen ist. Internal combustion engine (10) having a turbocharger device with at least one first and a second turbocharger (18, 22), the compressor (19, 23) of turbochargeable turbines (20, 24) are drivable, wherein the first turbocharger (18) in a first exhaust line (16) of a first group of exhaust valves (14) of the internal combustion engine (10) and a second turbocharger (22) in a second exhaust line (17) of a second group of exhaust valves (15) is arranged, wherein at least a part of the cylinder ( 11) is connected on the outlet side to both turbochargers (18, 22), characterized in that the compressors (19, 23) of the turbocharger (18, 22) are fluidically connected in parallel and between the compressor side lines (31, 33) for supplying air to Inlet valves (12, 13) of the cylinder (11) a pressure regulating device (40) is provided.
Description
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. The invention relates to an internal combustion engine according to the preamble of patent claim 1.
Der Einsatz von Abgasturboladern zur Aufladung von Otto- und Dieselmotoren ist bekannt. Bei kleinen Drehzahlen und Abgasmassenströmen erfolgt der Ladedruckaufbau mit einer gewissen Verzögerung, und der daraus resultierende verzögerte Momentenaufbau beim Turbomotor ist als „Turboloch“ spürbar. Grundsätzlich wird bei Turbomotoren eine Leistungssteigerung gegenüber Saugmotoren angestrebt. Mit dem Grad der angestrebten Leistungssteigerung nimmt auch die Größe der erforderlichen Turbinen und Verdichter zu, was jedoch mit einer zunehmenden Verzögerung des Momentenaufbaus bei kleinen Drehzahlen und Abgasmassenströmen einhergeht. Die Forderung nach gleichzeitig hoher Leistungssteigerung und kleinem Turboloch bei kleinen Drehzahlen ist mit einem einzelnen Turbolader nur schwer erfüllbar. Daher ist bereits vorgeschlagen worden, zwei Abgasturbolader pro Motor einzusetzen, die aufgrund der kleineren Turbinen und Verdichter, verglichen mit einer Auslegung für einen einzigen Turbolader, ein verbessertes Ansprechverhalten aufweisen. Eine solche Anordnung mit zwei Turboladern ist beispielsweise in der
Die
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Momentenaufbau eines Turbomotors bei kleinen Drehzahlen weiter zu verbessern. Object of the present invention is to improve the torque build-up of a turbo engine at low speeds on.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. The object is achieved with the features of claim 1.
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einer Turboladervorrichtung mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Turbolader, deren Verdichter von mit Abgas beaufschlagbaren Turbinen antreibbar ist, ist der erster Turbolader in einem ersten Abgasstrang einer ersten Gruppe von Auslassventilen der Brennkraftmaschine und der zweite Turbolader in einem zweiten Abgasstrang einer zweiten Gruppe von Auslassventilen angeordnet. Der erste Turbolader ist von den Auslassventilen der ersten Gruppe und der zweite Turbolader von den Auslassventilen der zweiten Gruppe beaufschlagt, wobei zumindest ein Teil, vorzugsweise alle, der Zylinder der Brennkraftmaschine auslassseitig mit beiden Turboladern verbunden ist. Dies bedeutet, dass stets nur ein Teil der Auslassventile zumindest eines Teils der Zylinder einen von wenigstens zwei Turboladern beaufschlagt. In the internal combustion engine according to the invention with a turbocharger device having at least a first and a second turbocharger, the compressor is driven by turbochargeable turbines, the first turbocharger in a first exhaust line of a first group of exhaust valves of the internal combustion engine and the second turbocharger in a second exhaust line of a second group of exhaust valves arranged. The first turbocharger is acted upon by the outlet valves of the first group and the second turbocharger by the exhaust valves of the second group, wherein at least a part, preferably all, of the cylinder of the internal combustion engine is connected on the outlet side to both turbochargers. This means that always only a part of the exhaust valves of at least part of the cylinders acts on one of at least two turbochargers.
Weiter erfindungsgemäß sind die Verdichter der Turbolader parallel geschaltet, insbesondere fördern diese in die gleiche Druckleitung. An einer Zusammenführung von verdichterseitigen Leitungen einer Ansaugvorrichtung ist eine Druckregelvorrichtung vorgesehen, welche gewährleistet, dass ein möglicher unterschiedlicher Ladedruck beider Verdichter in besonderen Betriebszuständen, etwa beim Umschalten der Auslassventile, Störungen verursacht. Die Druckregelvorrichtung kann passiv sein, beispielsweise über ein schwenkbares Element, welches abhängig von den Druckverhältnissen in Strömungsrichtung gesehen vor der Zusammenführung einen gleichen Ladedruck einstellt, oder aktiv über ein oder zwei über Aktoren betätigbare Drosselvorrichtungen, die abhängig von je einem Drucksensor zwischen Verdichter und der Zusammenführung angesteuert werden. Ein weiterer Drucksensor kann stromab der Zusammenführung vorgesehen sein. Vorteilhaft ist, wenn der Druck in den verdichterseitigen Leitungen auf den gleichen Sollwert einregelbar ist. Further according to the invention, the compressors of the turbocharger are connected in parallel, in particular, these promote in the same pressure line. At a merger of compressor-side lines of a suction device, a pressure control device is provided, which ensures that a possible different boost pressure of both compressors in special operating conditions, such as when switching the exhaust valves caused interference. The pressure control device may be passive, for example, via a pivotable element which, depending on the pressure conditions in the flow direction sets before the merge a same boost pressure, or active via one or two operable via actuators throttle devices, depending on a respective pressure sensor between the compressor and the merge be controlled. Another pressure sensor may be provided downstream of the merge. It is advantageous if the pressure in the compressor-side lines can be regulated to the same desired value.
Es ist sinnvoll, zusätzlich Ventilhub und/oder Steuerzeiten der einzelnen Auslassventile eines Zylinders unabhängig voneinander einstellbar vorzusehen. Es sind mindestens zwei Auslassventile pro Zylinder vorgesehen. Bevorzugt sind pro Zylinderkopf mindestens zwei Turbolader, insbesondere genau zwei Turbolader, vorgesehen. Bevorzugt ist die Brennkraftmaschine fremdgezündet, besonders bevorzugt direkteinspritzend ausgebildet. It is useful to provide additional valve lift and / or timing of the individual exhaust valves of a cylinder independently adjustable. At least two exhaust valves per cylinder are provided. Preference is given to pro Cylinder head at least two turbochargers, especially exactly two turbochargers, provided. Preferably, the internal combustion engine is externally ignited, particularly preferably designed direct injection.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in Unteransprüchen angegeben. Advantageous developments of the invention are specified in subclaims.
Bevorzugt ist der erste Turbolader kleiner ausgelegt als der zweite Turbolader. Sinnvollerweise ist der zweite Turbolader auf die Nennleistung der Brennkraftmaschine ausgelegt. Der erste Turbolader ist insbesondere signifikant kleiner ausgelegt als der zweite Turbolader und so klein dimensioniert, dass ein spontanes Ansprechen und ein zügiger Drehmomentaufbau im unteren Drehzahlbereich gewährleistet ist. Die Turbine des zweiten Turboladers ist vorzugsweise größer auszulegen ist als bei einer vergleichbaren einstufigen Aufladung. Vorteilhaft ist die Abstimmung zwischen den wenigstens beiden Turboladern so gestaltet, dass sich ein harmonischer Übergang zwischen dem Betrieb mit dem ersten und dem zweiten Turbolader ergibt. Günstig ist, den ersten Turbolader dann mit zweiflutiger Turbine als so genannten „Twin-Scroll“-Lader auszuführen, bei dem ein besonders geringer Abgasgegendruck erzielbar ist, wenn die Steuerzeiten für beide Gruppen von Auslassventilen gleich sind, insbesondere wenn keine kurzen Steuerzeiten für die Auslassventile der ersten Gruppe vorgesehen sind, oder wenn zur Erzielung geringer Schadstoffgehalte im Abgasmassenstrom ein spätes Auslass-Schließen angestrebt wird. Preferably, the first turbocharger is designed to be smaller than the second turbocharger. It makes sense that the second turbocharger is designed for the rated output of the internal combustion engine. In particular, the first turbocharger is designed to be significantly smaller than the second turbocharger and dimensioned so small that a spontaneous response and a rapid torque build-up in the lower speed range is ensured. The turbine of the second turbocharger is preferably designed to be larger than in a comparable single-stage charging. Advantageously, the tuning between the at least two turbochargers is designed so that there is a harmonious transition between the operation with the first and the second turbocharger. It is favorable to then execute the first turbocharger with a twin-flow turbine as a so-called "twin-scroll" loader, in which a particularly low exhaust counterpressure is achievable if the control times are the same for both groups of exhaust valves, in particular if no short valve timing for the exhaust valves the first group are provided, or if a late outlet closing is desired to achieve low levels of pollutants in the exhaust gas mass flow.
Vorzugsweise ist wenigstens ein Teil der den zweiten Turbolader beaufschlagenden Auslassventile abschaltbar ausgebildet, besonders bevorzugt sind alle den zweiten Turbolader beaufschlagenden Auslassventile im Durchfluss wenigstens reduzierbar, idealerweise abschaltbar. Der Vorteil ist, dass bei kleinen Drehzahlen und Abgasmassenströmen das gesamte Abgas ausschließlich den ersten Turbolader bzw. dessen Turbine durchströmt. Die Abschaltung kann in an sich bekannter Form einer Ventildeaktivierung, beispielsweise als Knickpleuel, oder als vollvariabler Ventiltrieb oder dergleichen ausgeführt werden. Preferably, at least a portion of the second turbocharger acting exhaust valves is designed to be switched off, particularly preferably all the second turbocharger acting exhaust valves are at least reduced in flow, ideally switched off. The advantage is that at low speeds and exhaust gas mass flows, the entire exhaust flows through only the first turbocharger or its turbine. The shutdown can be carried out in a conventional form of valve deactivation, for example as a bent connecting rod, or as a fully variable valve train or the like.
In einer günstigen Ausgestaltung können die den ersten Turbolader beaufschlagenden Auslassventile im Durchmesser verschieden von den zweiten Turbolader beaufschlagenden Auslassventile ausgebildet sein. Vorzugsweise weisen diese den ersten Turbolader beaufschlagenden Auslassventile einen kleineren Durchmesser auf. Insbesondere wenn die den ersten Turbolader beaufschlagenden Auslassventile im Durchmesser kleiner ausgebildet sind, kann sich bei Beaufschlagung beider Turbolader eine Aufteilung des Abgasmassenstroms zugunsten des zweiten Abgasturboladers einstellen. Bevorzugt ist der erste Turbolader ohne Bypass-Schaltung, d.h. ohne so genanntes „Waste-Gate“, ausgeführt. In a favorable embodiment, the exhaust valves acting on the first turbocharger may be configured differently in diameter from the exhaust valves acting on the second turbocharger. Preferably, these exhaust valves acting on the first turbocharger have a smaller diameter. In particular, if the exhaust valves acting on the first turbocharger are made smaller in diameter, a distribution of the exhaust gas mass flow in favor of the second exhaust gas turbocharger can be established when the two turbochargers are acted on. Preferably, the first turbocharger without a bypass circuit, i. without so called "waste gate".
In einer weiteren günstigen Ausgestaltung kann eine Ventilhubkurve und/oder eine Dauer der Ventilöffnung und/oder Steuerzeiten der Auslassventile der ersten Gruppe von denen der Auslassventile der zweiten Gruppe verschieden sein. Bevorzugt weisen die der ersten Gruppe angehörenden, den ersten Turbolader beaufschlagenden Auslassventile kürzere Steuerzeiten auf als die der zweiten Gruppe angehörenden, den zweiten Turbolader beaufschlagenden Auslassventile. In a further favorable embodiment, a valve lift curve and / or a duration of the valve opening and / or control times of the exhaust valves of the first group may be different from those of the exhaust valves of the second group. Preferably, the first group belonging, the first turbocharger acting exhaust valves have shorter timing than the belonging to the second group, the second turbocharger acting exhaust valves.
In einer günstigen Weiterentwicklung sind zur Beaufschlagung des zweiten Turboladers vorgesehene abgeschaltete Auslassventile bei steigendem Abgasmassenstrom schrittweise aktivierbar. Ist dann bei einem Anstieg des Massenstroms, beispielsweise bei einem Beschleunigungsvorgang aus niedriger Drehzahl, das Zuschalten des zweiten Turboladers erforderlich, kann der dynamische Momentenverlauf des zweiten Turboladers verbessert werden. Eine vorteilhafte Betriebsweise ergibt sich, wenn die abschaltbaren Auslassventile schrittweise aktiviert werden, also z.B. bei einem 6-Zylindermotor durch Zuschaltung in sechs, drei oder zwei Schritten zu je einem, zwei bzw. drei Auslassventilen. Zweckmäßigerweise erfolgt die Aktivierung bei einem N-Zylindermotor in N/m-Schritten, wobei m eine ganze Zahl mit 1 ≤ m ≤ N ist. Sinnvollerweise ist das Verhältnis N/m eine ganze Zahl. Die Zuschaltung kann vorzugsweise zeitabhängig und/oder lastabhängig und/oder drehzahlgesteuert oder drehzahlgeregelt abhängig von einem Saugrohrdruck stromab der Verdichter erfolgen. In a favorable further development, switched off exhaust valves provided for acting upon the second turbocharger can be activated stepwise as the exhaust gas mass flow increases. If, in the event of an increase in the mass flow, for example during an acceleration process from a low rotational speed, the connection of the second turbocharger is required, the dynamic torque curve of the second turbocharger can be improved. An advantageous mode of operation results when the turn-off outlet valves are activated step by step, e.g. in a 6-cylinder engine by connecting in six, three or two steps to one, two or three exhaust valves. The activation is expediently carried out in N / m steps in the case of an N-cylinder engine, where m is an integer with 1 ≦ m ≦ N. It makes sense that the ratio N / m is an integer. The connection can preferably be made time-dependent and / or load-dependent and / or speed-controlled or speed-controlled depending on a Saugrohrdruck downstream of the compressor.
In einer günstigen Weiterbildung ist die Auslegung einer Abgasreinigung an die Konfiguration der bevorzugten Turboladervorrichtung angepasst. Vorzugsweise ist in dem ersten Abgasstrang ein erster Abgaskatalysator vorgesehen, bevorzugt ein kleinvolumiger, motornaher Vorkatalysator, der in Abgasströmungsrichtung gesehen vor oder hinter dem ersten Turbolader angeordnet sein kann. In a favorable development, the design of an exhaust gas purification system is adapted to the configuration of the preferred turbocharger device. Preferably, in the first exhaust gas line, a first exhaust gas catalyst is provided, preferably a small volume, close to the engine pre-catalyst, which may be arranged in front of or behind the first turbocharger seen in the exhaust gas flow direction.
Günstig ist, in Abgasströmungsrichtung hinter dem zweiten Turbolader einen zweiten Katalysator nach einer Zusammenführung des ersten und des zweiten Abgasstrangs vorzusehen. Bevorzugt ist der zweite Katalysator ein Hauptkatalysator. Während einer Aufheizphase der Abgasnachbehandlung wird zunächst nur der erste Turbolader beaufschlagt, bis der zweite Katalysator seine vorgebbare Mindest-Betriebstemperatur erreicht hat. Vorteilhaft ergibt sich, dass die geringen Abgasgegendrücke zu Verbesserungen im Brennverfahren führen mit einer daraus resultierenden Verbesserung im Drehmomentanstieg und Verbrauchsvorteilen im Kraftstoffkonsum. Der zweite Turbolader kann in dieser Phase hilfsweise beaufschlagt werden, um den ersten Turbolader zu entlasten, falls der anfallende Abgasmassenstrom zu einem unzulässigen Betriebszustand des ersten Turboladers führen würde. Zweckmäßigerweise ist der zweite Katalysator im Volumen größer als der erste Katalysator, bevorzugt 1,5 mal so groß, doppelt so groß oder viermal so groß. It is favorable, in the exhaust gas flow direction behind the second turbocharger, to provide a second catalytic converter after merging the first and second exhaust gas lines. Preferably, the second catalyst is a main catalyst. During a heating phase of the exhaust aftertreatment initially only the first turbocharger is acted upon until the second catalyst has reached its predetermined minimum operating temperature. Advantageously, it follows that the low exhaust back pressures lead to improvements in the combustion process with a resulting improvement in the torque increase and fuel consumption advantages. The second turbocharger can be acted upon in the alternative in this phase to the first turbocharger relieve, if the resulting exhaust gas mass flow would lead to an impermissible operating state of the first turbocharger. Conveniently, the second catalyst is larger in volume than the first catalyst, preferably 1.5 times as large, twice as large or four times as large.
Aufgrund der bevorzugten Anströmung des ersten Turboladers in der Aufwärmphase kann eine Abgassensorik vereinfacht ausgeführt werden. Vorzugsweise ist stromauf des ersten Katalysators und stromab des zweiten Katalysators jeweils eine sauerstoffsensitive Messvorrichtung vorgesehen. Die erste sauerstoffsensitive Messvorrichtung stromauf des ersten Katalysators kann vor oder hinter dem ersten Turbolader angeordnet sein. Es wird vorteilhafterweise eine Breitband-Lambdasonde eingesetzt. Die zweite sauerstoffsensitive Messvorrichtung stromab des zweiten Katalysators kann vorzugsweise zur Trimmregelung als Lambda-Sonde mit einer Sprungantwort ausgebildet sein. Zur Einzelüberwachung der Katalysatoren und/oder einer gesteigerten Abgasüberwachung kann eine dritte sauerstoffsensitive Messvorrichtung stromab des ersten Katalysators und stromauf des zweiten Katalysators vorgesehen sein. Eine günstige Einbauposition der dritten sauerstoffsensitiven Messvorrichtung ist nach der Zusammenführung der beiden Abgasstränge. Stromab des zweiten Turboladers und stromauf der Zusammenführung ist keine sauerstoffsensitive Messvorrichtung erforderlich. Due to the preferred flow of the first turbocharger in the warm-up phase, an exhaust gas sensor can be simplified. Preferably, an oxygen-sensitive measuring device is provided upstream of the first catalyst and downstream of the second catalyst. The first oxygen-sensitive measuring device upstream of the first catalytic converter may be arranged in front of or behind the first turbocharger. It is advantageously used a broadband lambda probe. The second oxygen-sensitive measuring device downstream of the second catalyst can preferably be designed for trim regulation as a lambda probe with a step response. For individual monitoring of the catalysts and / or increased exhaust gas monitoring, a third oxygen-sensitive measuring device may be provided downstream of the first catalyst and upstream of the second catalyst. A favorable installation position of the third oxygen-sensitive measuring device is after the merging of the two exhaust gas lines. Downstream of the second turbocharger and upstream of the merge, no oxygen sensitive sensing device is required.
Ist eine Sekundärluftzuleitung im Abgas notwendig, kann diese vorzugsweise nur im ersten Abgasstrang vorgesehen sein. Eine günstige Einbaulage ist stromab der den ersten Turbolader beaufschlagenden Auslassventile und stromauf des ersten motornahen Katalysators. Diese Konfiguration zeigt insbesondere bei einem Längseinbau weitere Vorteile, da für einen schnellen Momentenaufbau keine kurzen Wege zu dem ersten und zweiten Turbolader erforderlich sind. Es ist zweckmäßig, eine Abgaszuführung zum ersten Turbolader so kurz wie möglich zu halten, während der zweite Turbolader weiter beabstandet sein kann. In Fahrtrichtung kann der zweite Turbolader somit weiter hinten liegen als der erste Turbolader, was beim Längseinbau deutliche Bauraumvorteile bringt. If a secondary air supply line in the exhaust gas is necessary, this can preferably be provided only in the first exhaust gas line. A favorable installation position is downstream of the first turbocharger acting exhaust valves and upstream of the first close-coupled catalyst. This configuration shows further advantages, in particular in the case of a longitudinal installation, since no short paths to the first and second turbochargers are required for rapid torque build-up. It is expedient to keep an exhaust gas feed to the first turbocharger as short as possible, while the second turbocharger may be further spaced apart. In the direction of travel, the second turbocharger can thus be located further back than the first turbocharger, which brings significant space advantages in longitudinal installation.
In einer günstigen alternativen Ausgestaltung können die Verdichter der Turbolader in Serie geschaltet sein, wobei sich die Druckverhältnisse der Turbolader multiplizieren. Damit ist ein hoher Ladedruck erreichbar. Vorzugsweise ist der erste Turbolader bei Nennleistung abschaltbar, um eine Überlastung des ersten Turboladers zu vermeiden. Zweckmäßigerweise sind die Auslassventile beider Gruppen von Auslassventilen abschaltbar, um zur Schonung des abgeschalteten ersten Turboladers dessen Turbine von Abgas freizuhalten. In a favorable alternative embodiment, the turbocharger compressors may be connected in series, with the pressure ratios of the turbochargers multiplying. This achieves a high boost pressure. Preferably, the first turbocharger is switched off at rated power to avoid overloading the first turbocharger. Expediently, the exhaust valves of both groups of exhaust valves can be switched off in order to protect the turbine from exhaust gas in order to protect the deactivated first turbocharger.
Die erfindungsgemäße Turboladervorrichtung kann sowohl bei Motoren mit gerader als auch mit ungerader Zylinderzahl vorgesehen sein, ebenso können auch mehr als nur ein Zylinderkopf vorgesehen sein. Bevorzugt sind genau zwei Turbolader je Zylinderkopf vorgesehen. So kann auch an einem Motor mit ungerader Zylinderzahl, beispielsweise einem 5-Zylindermotor, eine Anordnung mit zwei Turboladern realisiert werden. The turbocharger device according to the invention can be provided both in engines with even and odd cylinder number, as well as more than just a cylinder head can be provided. Preferably, exactly two turbochargers per cylinder head are provided. Thus, an arrangement with two turbochargers can also be realized on an engine with an odd number of cylinders, for example a 5-cylinder engine.
Weitere Ausbildungsformen und Aspekte der Erfindung werden unabhängig von einer Zusammenfassung in den Patentansprüchen ohne Beschränkung der Allgemeinheit im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen Further embodiments and aspects of the invention are explained in greater detail below with reference to a drawing, independently of a summary in the patent claims without limiting the generality. Show
Details zu einer Ansaugvorrichtung, welche die Verdichter
Die Auslassventile
Wenigstens ein Teil der den zweiten Turbolader
Jeder der Zylinder
Optional kann eine Sekundärluftzuleitung
Die bevorzugte Ausgestaltung in
In Fahrtrichtung gesehen liegt der zweite Turbolader
Prinzipiell können die Verdichter
Alternativ können die Verdichter
Die Anordnung in
Die Auslassventile
Wenigstens ein Teil der den zweiten Turbolader
Die für das erste Ausführungsbeispiel genannten Merkmale und Varianten gelten hier entsprechend. Weiterhin gelten die Ausführungen sinngemäß auch für Brennkraftmaschinen
Wie aus
Im Ausführungsbeispiel ist die Brennkraftmaschine als 5-Zylindermotor ausgebildet. Zylinder
Die Auslassventile
Die für das erste und zweite Ausführungsbeispiel genannten Merkmale und Varianten gelten hier entsprechend. The features and variants mentioned for the first and second embodiments apply here accordingly.
Claims (24)
Priority Applications (1)
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DE102007046657A1 (en) * | 2007-09-28 | 2009-04-09 | Audi Ag | Internal combustion engine for use in motor vehicle, has two exhaust duct arrangements for connecting two sets of exhaust valves of cylinder with exhaust inlet of two exhaust gas turbochargers, respectively |
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DE102009013040A1 (en) * | 2009-03-13 | 2010-09-16 | Volkswagen Ag | Internal combustion engine with register charging |
DE102009020120B3 (en) * | 2009-05-06 | 2010-10-07 | Audi Ag | Method for obtaining information over impact of individually selected cylinder in internal combustion engine of motor vehicle, involves determining exhaust gas delivery of selected cylinder depending on measuring result of lambda sensor |
DE102009060339A1 (en) | 2009-12-16 | 2011-06-22 | Dr. Ing. h.c. F. Porsche Aktiengesellschaft, 70435 | Spark-ignited and supercharged internal-combustion engine, has primary turbocharger operable with higher gas quantity than that of secondary turbocharger that is switched on at higher speed depending on operating point of engine |
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DE102012104499A1 (en) | 2012-05-24 | 2013-11-28 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Exhaust system for Otto engine of motor car, has filter-catalytic converter-arrangement, where exhaust gas flowing out of inlet of exhaust treatment arrangement flows against converter-arrangement in radial outer ring region |
DE102013111660A1 (en) * | 2013-10-23 | 2015-04-23 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | exhaust system |
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DE102015208538B3 (en) * | 2015-05-07 | 2016-10-06 | Ford Global Technologies, Llc | motor vehicle |
DE102016119816A1 (en) * | 2016-10-18 | 2018-04-19 | Volkswagen Ag | Method and device for monitoring a secondary air system |
DE102016120815B4 (en) * | 2016-11-02 | 2024-03-07 | Volkswagen Aktiengesellschaft | Internal combustion engine |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3439999C1 (en) * | 1984-11-02 | 1986-05-15 | Audi AG, 8070 Ingolstadt | Four-stroke internal combustion engine with two exhaust turbochargers |
DE19743667A1 (en) * | 1997-10-02 | 1999-04-15 | Bosch Gmbh Robert | Control for turbocharger for vehicle engine |
DE19834762A1 (en) * | 1998-08-01 | 2000-02-17 | Audi Ag | Method for checking the function of a bypass element for an internal combustion engine |
EP1396619A1 (en) * | 2002-09-05 | 2004-03-10 | BorgWarner Inc. | Supercharging system for an internal combustion engine |
DE10243473A1 (en) * | 2002-09-19 | 2004-03-25 | Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag | Internal combustion engine with exhaust gas turbocharging |
US20040061290A1 (en) * | 2002-08-08 | 2004-04-01 | Gray Charles L. | Methods for low emission, controlled temperature combustion in engines which utilize late direct cylinder injection of fuel |
-
2004
- 2004-06-11 DE DE102004028482.2A patent/DE102004028482B4/en active Active
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3439999C1 (en) * | 1984-11-02 | 1986-05-15 | Audi AG, 8070 Ingolstadt | Four-stroke internal combustion engine with two exhaust turbochargers |
DE19743667A1 (en) * | 1997-10-02 | 1999-04-15 | Bosch Gmbh Robert | Control for turbocharger for vehicle engine |
DE19834762A1 (en) * | 1998-08-01 | 2000-02-17 | Audi Ag | Method for checking the function of a bypass element for an internal combustion engine |
US20040061290A1 (en) * | 2002-08-08 | 2004-04-01 | Gray Charles L. | Methods for low emission, controlled temperature combustion in engines which utilize late direct cylinder injection of fuel |
EP1396619A1 (en) * | 2002-09-05 | 2004-03-10 | BorgWarner Inc. | Supercharging system for an internal combustion engine |
DE10243473A1 (en) * | 2002-09-19 | 2004-03-25 | Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag | Internal combustion engine with exhaust gas turbocharging |
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