DE102005043060B4 - Turbocharger device for an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Turboladereinrichtung für eine Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem ersten Abgasturbolader und einem weiteren Abgasturbolader, wobei
– die Turbine (2) des ersten Abgasturboladers und die Turbine (3) des weiteren Abgasturboladers in einer Abgasleitung (4) vom Abgas der Brennkraftmaschine (1) antreibbar sind,
– die Turbine (2) des ersten Abgasturboladers und die Turbine (3) des weiteren Abgasturboladers in Strömungsrichtung (S) nacheinander vom Abgasmassenstrom beaufschlagbar sind,
wobei
eine Serienschaltung aus der Turbine (2) des ersten Abgasturboladers, einer ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (6) und der Turbine (3) des weiteren Abgasturboladers in der Abgasleitung (4) vorgesehen ist, wobei eine vom Abgasmassenstrom mit einem Anteil von 0% bis 100% durchströmbare, regelbare Bypassleitung (8) vorgesehen ist, die stromaufwärts der Serienschaltung von der Abgasleitung (4) abzweigt und in einer Einmündung (9) stromabwärts der Turbine (2) des ersten Abgasturboladers und stromaufwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (6) und der Turbine (3) des weiteren Abgasturboladers in die Abgasleitung (4) wieder...Turbocharger device for an internal combustion engine (1) having at least a first exhaust gas turbocharger and a further exhaust gas turbocharger, wherein
- The turbine (2) of the first exhaust gas turbocharger and the turbine (3) of the further exhaust gas turbocharger in an exhaust pipe (4) from the exhaust gas of the internal combustion engine (1) are drivable,
- The turbine (2) of the first exhaust gas turbocharger and the turbine (3) of the further exhaust gas turbocharger in the flow direction (S) are successively acted upon by the exhaust gas mass flow,
in which
a series circuit of the turbine (2) of the first exhaust gas turbocharger, a first exhaust aftertreatment device (6) and the turbine (3) of the further exhaust gas turbocharger in the exhaust pipe (4) is provided, one of the exhaust gas mass flow with a proportion of 0% to 100% can be flowed through controllable bypass line (8) is provided which branches off the exhaust line (4) upstream of the series connection and in a junction (9) downstream of the turbine (2) of the first exhaust gas turbocharger and upstream of the first exhaust aftertreatment device (6) and the turbine (3) the further exhaust gas turbocharger in the exhaust pipe (4) again ...

Figure 00000001
Figure 00000001

Description

Technisches GebietTechnical area

Die Erfindung betrifft eine Turboladereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1.The invention relates to a turbocharger device for an internal combustion engine having the features of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 103 19 594 A1 ist eine Turboladereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Abgasturbolader, dessen Turbine in einer Abgasleitung vom Abgas der Brennkraftmaschine antreibbar ist, offenbart. Dabei ist eine Serienschaltung aus einer Turbine und einem ersten Abgaskatalysator vorgesehen. Ebenso ist eine vom Abgasmassenstrom durchströmbare, schaltbare Umgehungsleitung vorgesehen, die stromaufwärts der Serienschaltung von der Abgasleitung abzweigt und in einer Einmündung stromabwärts der Serienschaltung in die Abgasleitung wieder einmündet. Somit wird der Abgasmassenstrom beim Durchlaufen der Serienschaltung von der Turbine und dem ersten Abgaskatalysator vorgereinigt, bevor er einer weiteren katalytischen Abgasreinigungsvorrichtung zugeführt wird. Es ist daraus ersichtlich, dass der Abgasmassenstrom den ersten Abgaskatalysator nur durchströmt, wenn er auch die erste Turbine der Serienschaltung durchströmt. Ferner ist offenbart, dass, bezogen auf die Strömungsrichtung des Abgasmassenstroms, sich der Abgaskatalysator stromabwärts an die Turbine anschließt. Zudem ist offenbart, dass mindestens zwei Abgasturbolader vorgesehen sind, deren Turbinen in Strömungsrichtung nacheinander beaufschlagbar sind.From the DE 103 19 594 A1 is a turbocharger device for an internal combustion engine with at least one exhaust gas turbocharger, the turbine is driven in an exhaust pipe from the exhaust gas of the internal combustion engine disclosed. In this case, a series connection of a turbine and a first catalytic converter is provided. Likewise, a switchable by-pass line through which the exhaust gas mass flow can flow is provided which branches off from the exhaust gas line upstream of the series connection and re-opens into the exhaust gas line in a junction downstream of the series connection. Thus, the exhaust gas mass flow is pre-cleaned when passing through the series circuit of the turbine and the first catalytic converter before it is fed to another catalytic exhaust gas purification device. It can be seen from this that the exhaust gas mass flow only flows through the first catalytic converter when it also flows through the first turbine of the series circuit. It is further disclosed that, based on the flow direction of the exhaust gas mass flow, the catalytic converter downstream of the turbine connects. In addition, it is disclosed that at least two exhaust gas turbochargers are provided, whose turbines can be acted upon one after the other in the flow direction.

Bei der aus der DE 103 19 594 A1 bekannten Turboladereinrichtung resultiert beim Durchströmen des Abgasmassenstroms durch die Serienschaltung eine durch die Turbine verursachte Wärmesenke, insbesondere bei der Kaltstartphase der Brennkraftmaschine, die ein zeitnahes Erreichen der optimalen Betriebstemperatur (Anspringtemperatur) des stromabwärts anschließenden Abgaskatalysators verzögert. Durch diese Verzögerung erfolgt keine optimale Abgasreinigung.At the time of the DE 103 19 594 A1 known turbocharger results when flowing through the exhaust gas mass flow through the series circuit caused by the turbine heat sink, especially in the cold start phase of the engine, which delays a timely achievement of the optimum operating temperature (light-off temperature) of the downstream subsequent catalytic converter. Due to this delay, no optimal exhaust gas purification takes place.

Eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer die Abgasturbine überbrückenden Umgehungsleitung, die eine Mehrzahl von Abgas-Leitungsabschnitten zwischen den Auslässen der Zylinder und der Abgasturbine aufweist, ist aus der DE 198 49 495 C2 bekannt. Weiterhin ist ein einstellbares Umschaltventil vorgesehen, das im Abgasstrang stromauf der Turbine angeordnet und zwischen Öffnungsstellung und Schließstellung verstellbar ist. Um die Brennkraftmaschine mit einfachen Mitteln verschleißarm und mit hoher Funktionstüchtigkeit auszubilden, zweigen vom Abgasauslass der Brennkraftmaschine mindestens zwei Abgas-Leitungsabschnitte ab, sind die Abgas-Leitungsabschnitte der Turbine zuführbar, zweigt die Umgehungsleitung von einem der Abgas-Leitungsabschnitte ab, ist das Umschaltventil im Bereich der Abzweigung der Umgehungsleitung von dem betreffenden Abgas-Leitungsabschnitt angeordnet, ist in Öffnungsstellung des Umschaltventils die Umgehungsleitung geöffnet und die Verbindung zwischen dem betreffenden Abgas-Leitungsabschnitt und der Turbine unterbrochen und ist in Schließstellung des Umschaltventils die Umgehungsleitung unterbrochen und die Verbindung zwischen dem betreffenden Abgas-Leitungsabschnitt und der Turbine geöffnet.A supercharged internal combustion engine with a bypass line bridging the exhaust gas turbine, which has a plurality of exhaust gas line sections between the outlets of the cylinders and the exhaust gas turbine, is known from US Pat DE 198 49 495 C2 known. Furthermore, an adjustable switching valve is provided, which is arranged in the exhaust line upstream of the turbine and adjustable between the open position and the closed position. In order to design the internal combustion engine with low-wear and high efficiency, branch from the exhaust outlet of the internal combustion engine from at least two exhaust pipe sections, the exhaust pipe sections of the turbine are supplied, branches the bypass from one of the exhaust pipe sections, the switching valve is in the range the diversion of the bypass line disposed of the respective exhaust gas line section, the bypass line is open in the open position of the switching valve and the connection between the exhaust line section concerned and the turbine interrupted and is in the closed position of the switching valve, the bypass line interrupted and the connection between the exhaust gas Line section and the turbine open.

Für eine Brennkraftmaschine mit in einer Abgasleitung angeordnetem Abgasturbolader mit nachgeschaltet angeordnetem Katalysator ist gemäß der DE 102 33 495 A1 zur Reduzierung des in der Anordnung aus Abgasturbolader und Katalysator bewirkten Abgasgegendruckes eine zu dieser Anordnung parallele Bypassleitung vorgesehen, die ein kennfeldaktivierbares Ventil umfasst und stromab des Katalysators in die Abgasleitung mündet.For an internal combustion engine arranged in an exhaust gas turbocharger with downstream arranged catalyst is according to the DE 102 33 495 A1 in order to reduce the exhaust back pressure caused in the arrangement of the exhaust gas turbocharger and the catalytic converter, a bypass line parallel to this arrangement is provided which comprises a map-activatable valve and opens into the exhaust gas line downstream of the catalytic converter.

Gemäß der DE 101 12 521 A1 ist ein Dieselmotor vorbekannt, mit mindestens einer Brennkammer mit variablem Volumen, einem ersten Durchlass für die Zuführung von Luft zu der genannten Brennkammer, einem zweiten Durchlass für die Abgabe von Abgas aus der genannten Brennkammer, einem Turbolader, dessen Kompressor mit dem genannten ersten Durchlass in Fluidverbindung steht und dessen Turbine einlassseitig mit dem genannten zweiten Durchlass und auslassseitig mit einem dritten Durchlass in Fluidverbindung steht, einem ersten Bypassdurchlass zwischen dem genannten ersten Durchlass und dem genannten dritten Durchlass, wobei in dem genannten ersten Bypassdurchlass ein Steuerventil zur Steuerung des Luftstroms von dem ersten Durchlass in den dritten Durchlass vorgesehen ist, sowie einer Abgasnachbehandlungsvorrichtung stromab der Turbine in dem dritten Durchlass, die zumindest einen Partikelfilter und einen NOx-Katalysator (44) aufweist.According to the DE 101 12 521 A1 a diesel engine is previously known, having at least one variable volume combustion chamber, a first passage for supplying air to said combustion chamber, a second passage for exhaust from said combustion chamber, a turbocharger having a compressor with said first passage in Fluid connection is and the turbine is the inlet side in fluid communication with said second passage and the outlet side, a first bypass passage between said first passage and said third passage, wherein in said first bypass passage a control valve for controlling the air flow from the first Passage is provided in the third passage, and an exhaust aftertreatment device downstream of the turbine in the third passage, the at least one particulate filter and a NOx catalyst ( 44 ) having.

Gemäß der EP 1 396 619 A1 ist ein Aufladesystem für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einer abgasseitig angeordneten Turbine und mit mindestens einem ladeluftseitig angeordneten Verdichter vorbekannt, die jeweils über eine gemeinsame Welle gekoppelt sind, mit mindestens einem ersten Katalysator, der abgasseitig der Turbine in Reihe nachgeschaltet vorgesehen ist, mit einer Vorrichtung zum schnellen Aufheizen des ersten Katalysators bei niedrigen Temperaturen der Brennkraftmaschine, die eine parallel zu mindestens einer Turbine angeordnete Rohrleitung zur Überbrückung der jeweiligen Turbine aufweist und die eine Schaltvorrichtung aufweist, die abgasseitig der parallelen Anordnung aus Rohrleitung und Turbine in Reihe vorgeschaltet vorgesehen ist und über die einstellbar ist, welche Teilmenge des Abgases jeweils über die Turbine und welche Teilmenge jeweils über die Rohrleitung dem ersten Katalysator direkt zugeführt wird.According to the EP 1 396 619 A1 is a charging system for an internal combustion engine with at least one exhaust gas turbine arranged and with at least one charge air side compressor already known, which are each coupled via a common shaft, with at least a first catalyst, which is provided downstream of the turbine downstream in series, with a device for rapid heating of the first catalyst at low temperatures of the internal combustion engine having a parallel to at least one turbine arranged piping for bypassing the respective turbine and having a switching device, the exhaust side of the parallel arrangement of Pipe and turbine is provided upstream in series and is adjustable over which part of the exhaust gas in each case via the turbine and which subset respectively via the pipe to the first catalyst is fed directly.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Turboladereinrichtung für eine Brennkraftmaschine derart auszubilden, so dass beim Kaltstart der Brennkraftmaschine eine Verzögerung des Wirksamwerdens der nach den Turbinen der Abgasturbolader angeordneten Abgaskatalysatoren oder Abgasreinigungsvorrichtungen vermeidbar ist.The invention has for its object to form a turbocharger device for an internal combustion engine such that the cold start of the internal combustion engine, a delay of the effectiveness of the arranged according to the turbines of the turbocharger exhaust gas catalysts or exhaust gas purification devices is avoidable.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The object is solved by the features of claim 1.

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Ein Vorteil der Erfindung ist es, dass durch die wahlweise regelbare Bypassleitung die Turbine des ersten Abgasturboladers vollständig oder teilweise umgehbar ist, so dass das Abgas direkt zu der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung strömen kann. Somit treten während der Kaltstartphase der Brennkraftmaschine keine Verzögerungen beim Wirksamwerden der Abgasnachbehandlungseinrichtungen auf. Ferner wirkt sich die motornahe Anordnung der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung vorteilhaft auf deren Wirkweise aus.One advantage of the invention is that the turbine of the first exhaust-gas turbocharger can be completely or partially bypassed by the optionally controllable bypass line, so that the exhaust gas can flow directly to the first exhaust-gas aftertreatment device. Thus occur during the cold start phase of the internal combustion engine no delays in the effectiveness of the exhaust aftertreatment devices. Furthermore, the arrangement of the first exhaust gas aftertreatment device close to the engine advantageously has an effect on its mode of action.

In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung ein Vorkatalysator. Dies bietet den Vorteil, dass durch die schaltbare Bypassleitung bei einem Kaltstart das Abgas direkt zu dem Vorkatalysator strömen kann und dieser ohne Verzögerung seine Betriebstemperatur erreicht.In an advantageous embodiment of the invention, the first exhaust aftertreatment device is a precatalyst. This offers the advantage that the exhaust gas can flow directly to the pre-catalyst through the switchable bypass line in a cold start and this reaches its operating temperature without delay.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung ein Dieselpartikelfilter. Dies bietet den Vorteil, dass durch die schaltbare Bypassleitung das Abgas direkt zu dem Dieselpartikelfilter strömen kann, so dass eine ausreichend hohe Temperatur für eine vollständige und saubere Regeneration des Dieselpartikelfilters erzielbar ist. Ferner ist eine Regeneration des Dieselpartikelfilters unabhängig von der Öffnung der Bypassleitung möglich, da die Bypassleitung stromaufwärts vor dem Dieselpartikelfilter einmündet, so dass kein weiterer Dieselpartikelfilter stromabwärts der Einmündung erforderlich ist.In a further advantageous embodiment of the invention, the first exhaust aftertreatment device is a diesel particulate filter. This offers the advantage that the exhaust gas can flow directly to the diesel particulate filter through the switchable bypass line, so that a sufficiently high temperature for a complete and clean regeneration of the diesel particulate filter can be achieved. Further, regeneration of the diesel particulate filter is possible regardless of the opening of the bypass line, since the bypass line opens upstream of the diesel particulate filter, so that no further diesel particulate filter downstream of the confluence is required.

In einer anderen vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist stromabwärts der Serienschaltung eine weitere Abgasnachbehandlungseinrichtung in Serie geschaltet. Beispielsweise kann die weitere Abgasnachbehandlungseinrichtung ein Hauptkatalysator sein. Dies bietet den Vorteil, dass bei großvolumigen Motoren die Abgasreinigung neben der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung vorwiegend durch die weitere Abgasnachbehandlungseinrichtung erfolgt.In another advantageous embodiment of the invention, downstream of the series circuit, a further exhaust gas aftertreatment device is connected in series. For example, the further exhaust aftertreatment device may be a main catalyst. This offers the advantage that, in the case of large-volume engines, the exhaust-gas purification takes place, in addition to the first exhaust-gas aftertreatment device, predominantly through the further exhaust-gas aftertreatment device.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung als Vorkatalysator mit einer niedrigen Zelldichte (Zellen pro Quadratzoll, cpsi) bzw. als Dieselpartikelfilter mit einer niedrigen Drosselwirkung sowie einer absoluten Wärmekapazität ausgebildet. Dies bietet den Vorteil, dass hierdurch geringe Strömungsverluste auftreten, so dass bei hoher Last und hoher Drehzahl nur ein geringer Strömungswiderstand besteht. Zudem ergibt sich aufgrund der niedrigen Zelldichte bzw. Wärmekapazität eine geringere Wärmesenke gegenüber einer höheren Zelldichte bzw. Wärmekapazität.In a further advantageous embodiment of the invention, the exhaust aftertreatment device is designed as a precatalyst with a low cell density (cells per square inch, cpsi) or as a diesel particulate filter with a low throttle effect and an absolute heat capacity. This offers the advantage that this results in low flow losses, so that at high load and high speed there is only a small flow resistance. In addition, due to the low cell density or heat capacity results in a lower heat sink compared to a higher cell density or heat capacity.

Weitere Vorteile der Erfindung folgen aus der nachfolgenden Beschreibung sowie aus den Ansprüchen.Further advantages of the invention will become apparent from the following description and from the claims.

Zeichnungdrawing

Es zeigt:It shows:

1: eine Anordnung der erfindungsgemäßen Turboladereinrichtung mit zwei in Serie geschalteten Turbinen der Abgasturbolader. 1 : An arrangement of the turbocharger device according to the invention with two turbines of the exhaust gas turbocharger connected in series.

In 1 ist eine erfindungsgemäße Turboladereinrichtung gezeigt. Die Turboladereinrichtung einer Brennkraftmaschine 1 umfasst einen ersten Abgasturbolader und einen weiteren Abgasturbolader. Die Turbine 2 des ersten Abgasturboladers und die Turbine 3 des weiteren Abgasturboladers sind in einer Abgasleitung 4, welche sich an einen Krümmer 5 anschließt, vom Abgas der Brennkraftmaschine 1 in einer Strömungsrichtung S antreibbar.In 1 a turbocharger device according to the invention is shown. The turbocharger device of an internal combustion engine 1 includes a first exhaust gas turbocharger and another exhaust gas turbocharger. The turbine 2 of the first exhaust gas turbocharger and the turbine 3 the further exhaust gas turbocharger are in an exhaust pipe 4 , which are connected to a manifold 5 connects, from the exhaust of the internal combustion engine 1 drivable in a flow direction S.

Über die Abgasleitung 4 sind die Turbine 2 des ersten Abgasturboladers, eine erste Abgasnachbehandlungseinrichtung 6, die Turbine 3 des weiteren Abgasturboladers und eine weitere Abgasnachbehandlungseinrichtung 7 in Serie geschaltet. Stromaufwärts zweigt vor der Turbine 2 des ersten Abgasturboladers eine Bypassleitung 8 ab, welche in einer Einmündung 9 stromabwärts der Turbine 2 des ersten Abgasturboladers in die Abgasleitung 4 einmündet. Die Bypassleitung 8 umfasst ein regelbares Bypassventil 10, so dass der Abgasmassenstrom mit einem Anteil von 0% bis 100% über die Bypassleitung 8 strömen kann.About the exhaust pipe 4 are the turbine 2 of the first exhaust gas turbocharger, a first exhaust gas aftertreatment device 6 , the turbine 3 the exhaust gas turbocharger and a further exhaust aftertreatment device 7 connected in series. Upstream branches in front of the turbine 2 the first exhaust gas turbocharger a bypass line 8th off, which in a junction 9 downstream of the turbine 2 of the first exhaust gas turbocharger in the exhaust pipe 4 opens. The bypass line 8th includes an adjustable bypass valve 10 , so that the exhaust gas mass flow in a proportion of 0% to 100% via the bypass line 8th can flow.

Die Turbine 2 des ersten Abgasturboladers ist beispielsweise eine Hochdruckturbine, wobei die Turbine 3 des weiteren Abgasturboladers als Niederdruckturbine ausgebildet ist.The turbine 2 the first exhaust gas turbocharger, for example, a high-pressure turbine, wherein the turbine 3 the further exhaust gas turbocharger is designed as a low-pressure turbine.

In der Kaltstartphase der Brennkraftmaschine 1 wird das Bypassventil 10 der Bypassleitung 8 derart geschaltet, dass der Abgasmassenstrom vollständig oder teilweise über die Bypassleitung 8 zu der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung 6 strömt. Die als Hochdruckturbine ausgebildete Turbine 2 wird dabei vom Abgasmassenstrom nicht oder teilweise durchströmt. Die hohe Temperatur des Abgasmassenstroms ermöglicht dabei, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung 6, die beispielsweise als Vorkatalysator und/oder Dieselpartikelfilter ausgebildet ist, innerhalb kurzer Zeit die optimale Betriebstemperatur erreicht.In the cold start phase of the internal combustion engine 1 becomes the bypass valve 10 the bypass line 8th switched such that the exhaust gas mass flow completely or partially via the bypass line 8th to the first exhaust aftertreatment device 6 flows. The turbine designed as a high-pressure turbine 2 In this case, the exhaust gas mass flow does not or only partially flows through it. The high temperature of the exhaust gas mass flow makes it possible for the exhaust gas aftertreatment device 6 , which is designed for example as a pre-catalyst and / or diesel particulate filter, reaches the optimum operating temperature within a short time.

Unabhängig von der Schaltung des Bypassventils 10 wird die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung 6 und die weitere Abgasnachbehandlungseinrichtung 7, welche beispielsweise ein Hauptkatalysator ist, immer von dem im jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine 1 auftretenden Abgasmassenstrom zur Abgasreinigung durchströmt. Daher ist auch jederzeit eine Regeneration einer als Dieselpartikelfilter ausgebildeten ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung 6 und/oder weiteren Abgasnachbehandlungseinrichtung 7 möglich.Regardless of the circuit of the bypass valve 10 becomes the first exhaust aftertreatment device 6 and the further exhaust aftertreatment device 7 which is, for example, a main catalyst, always from that in the respective operating point of the internal combustion engine 1 occurring exhaust gas mass flow flows through the exhaust gas purification. Therefore, regeneration of a first exhaust gas aftertreatment device designed as a diesel particulate filter is also always possible 6 and / or further exhaust aftertreatment device 7 possible.

Je nach Betriebspunkt und -zustand der Brennkraftmaschine 1 sind verschiedene Verfahren für die erfindungsgemäße Turboladereinrichtung möglich, von denen beispielhaft folgende aufgeführt werden:

  • – Beim Leerlauf strömt der Abgasmassenstrom vollständig über die Bypassleitung 8, so dass die Turbine 2 des ersten Abgasturboladers nicht durchströmt wird. Im Kaltlauf bleibt die Bypassleitung 8 gleichermaßen geöffnet, um ein schnelles Erreichen der Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 6 zu ermöglichen.
  • – Im niedrigen Drehzahlbereich ist die Bypassleitung 8 über das Bypassventil 10 geschlossen, so dass der Abgasmassenstrom vollständig über die Abgasleitung 4 durch die Turbine 2 des ersten Abgasturboladers strömt. Insbesondere wenn die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung ein Dieselpartikelfilter ist, ist das Bypassventil 10 bei Volllast und bei Teillast im niedrigen Drehzahlbereich geschlossen. Im Kaltlauf kann das Bypassventil 10 auch teilweise geöffnet sein, um ein schnelles Erreichen bzw. Halten der Betriebstemperatur der Abgasnachbehandlungseinrichtung 6 zu ermöglichen.
  • – Das Bypassventil 10 ist im hohen Drehzahlbereich, sowohl bei Teil- als auch bei Volllast, vollständig geöffnet, so dass der Abgasmassenstrom über die Bypassleitung 8 strömt und die Turbine 2 des ersten Abgasturboladers nicht durchströmt wird.
Depending on the operating point and state of the internal combustion engine 1 Various methods are possible for the turbocharger device according to the invention, of which the following are listed by way of example:
  • - At idling the exhaust gas mass flow flows completely through the bypass line 8th so the turbine 2 the first exhaust gas turbocharger is not flowed through. During cold running, the bypass line remains 8th equally open to quickly reach the operating temperature of the exhaust aftertreatment device 6 to enable.
  • - In the low speed range is the bypass line 8th via the bypass valve 10 closed, so that the exhaust gas mass flow completely over the exhaust pipe 4 through the turbine 2 of the first exhaust gas turbocharger flows. In particular, when the first exhaust aftertreatment device is a diesel particulate filter, the bypass valve is 10 closed at full load and at partial load in the low speed range. During cold running, the bypass valve 10 also be partially open to quickly reach or maintain the operating temperature of the exhaust aftertreatment device 6 to enable.
  • - The bypass valve 10 is fully open in the high speed range, both partial and full load, so that the exhaust gas mass flow through the bypass line 8th flows and the turbine 2 the first exhaust gas turbocharger is not flowed through.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
22
Turbine des ersten AbgasturboladersTurbine of the first exhaust gas turbocharger
33
Turbine des weiteren AbgasturboladersTurbine further exhaust gas turbocharger
44
Abgasleitungexhaust pipe
55
Krümmerelbow
66
erste Abgasnachbehandlungseinrichtungfirst exhaust aftertreatment device
77
weitere Abgasnachbehandlungseinrichtungfurther exhaust aftertreatment device
88th
Bypassleitungbypass line
99
Einmündungjunction
1010
Bypassventilbypass valve

Claims (7)

Turboladereinrichtung für eine Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem ersten Abgasturbolader und einem weiteren Abgasturbolader, wobei – die Turbine (2) des ersten Abgasturboladers und die Turbine (3) des weiteren Abgasturboladers in einer Abgasleitung (4) vom Abgas der Brennkraftmaschine (1) antreibbar sind, – die Turbine (2) des ersten Abgasturboladers und die Turbine (3) des weiteren Abgasturboladers in Strömungsrichtung (S) nacheinander vom Abgasmassenstrom beaufschlagbar sind, wobei eine Serienschaltung aus der Turbine (2) des ersten Abgasturboladers, einer ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (6) und der Turbine (3) des weiteren Abgasturboladers in der Abgasleitung (4) vorgesehen ist, wobei eine vom Abgasmassenstrom mit einem Anteil von 0% bis 100% durchströmbare, regelbare Bypassleitung (8) vorgesehen ist, die stromaufwärts der Serienschaltung von der Abgasleitung (4) abzweigt und in einer Einmündung (9) stromabwärts der Turbine (2) des ersten Abgasturboladers und stromaufwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (6) und der Turbine (3) des weiteren Abgasturboladers in die Abgasleitung (4) wieder einmündet, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung (6) so stromabwärts der Turbine (2) des ersten Abgasturboladers und stromaufwärts der Turbine (3) des weiteren Abgasturboladers zwischen den Turbinen (2, 3) des ersten und des weiteren Abgasturboladers in der Abgasleitung (4) angeordnet ist, dass durch die wahlweise regelbare Bypassleitung (8) Abgas direkt zu der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (6) strömen kann.Turbocharger device for an internal combustion engine ( 1 ) with at least a first exhaust gas turbocharger and a further exhaust gas turbocharger, wherein - the turbine ( 2 ) of the first exhaust gas turbocharger and the turbine ( 3 ) of the further exhaust gas turbocharger in an exhaust pipe ( 4 ) from the exhaust gas of the internal combustion engine ( 1 ) are drivable, - the turbine ( 2 ) of the first exhaust gas turbocharger and the turbine ( 3 ) of the further exhaust-gas turbocharger in the flow direction (S) can be acted upon in succession by the exhaust-gas mass flow, with a series circuit consisting of the turbine ( 2 ) of the first exhaust gas turbocharger, a first exhaust gas aftertreatment device ( 6 ) and the turbine ( 3 ) of the further exhaust gas turbocharger in the exhaust pipe ( 4 ) is provided, one of the exhaust gas mass flow with a share of 0% to 100% through-flowable, controllable bypass line ( 8th ) provided upstream of the series connection of the exhaust pipe ( 4 ) branches off and in a junction ( 9 ) downstream of the turbine ( 2 ) of the first exhaust gas turbocharger and upstream of the first exhaust gas aftertreatment device ( 6 ) and the turbine ( 3 ) of the further exhaust gas turbocharger in the exhaust pipe ( 4 ), characterized in that the first exhaust aftertreatment device ( 6 ) so downstream of the turbine ( 2 ) of the first exhaust gas turbocharger and upstream of the turbine ( 3 ) of the further exhaust gas turbocharger between the turbines ( 2 . 3 ) of the first and the further exhaust gas turbocharger in the exhaust pipe ( 4 ) is arranged, that by the optionally controllable bypass line ( 8th ) Exhaust gas directly to the first exhaust aftertreatment device ( 6 ) can flow. Turboladereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung (6) ein Vorkatalysator ist.Turbocharger device according to claim 1, characterized in that the first exhaust aftertreatment device ( 6 ) is a precatalyst. Turboladereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung (6) ein Dieselpartikelfilter ist. Turbocharger device according to claim 1, characterized in that the first exhaust aftertreatment device ( 6 ) is a diesel particulate filter. Turboladereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung (6) eine Kombination aus Vorkatalysator und Dieselpartikelfilter ist.Turbocharger device according to claim 1, characterized in that the first exhaust aftertreatment device ( 6 ) is a combination of pre-catalyst and diesel particulate filter. Turboladereinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Serienschaltung eine weitere Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) in Serie geschaltet ist.Turbocharger device according to at least one of the preceding claims, characterized in that downstream of the series circuit, a further exhaust gas aftertreatment device ( 7 ) is connected in series. Turboladereinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasnachbehandlungseinrichtung (6) mit einer niedrigen Zelldichte, bzw. niedrigen Drosselwirkung sowie auch niedrigen Wärmekapazität ausgebildet ist.Turbocharger device according to at least one of the preceding claims, characterized in that the exhaust aftertreatment device ( 6 ) is formed with a low cell density, or low throttle effect and low heat capacity. Verfahren zum Betreiben einer Turboladereinrichtung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasmassenstrom zumindest zeitweise die Turbine (2) des ersten Abgasturboladers antreibt, wobei der Abgasmassenstrom mit einem Anteil von 0% bis 100% abhängig von den Betriebspunkten der Brennkraftmaschine zwischen der Abgasleitung (4) und der Bypassleitung (8) zumindest teilweise regelbar ist, und wobei der Abgasmassenstrom beim Durchlaufen der Bypassleitung (8) die Turbine (2) des ersten Abgasturboladers umgeht und von der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (6) gereinigt wird, bevor er die Turbine (3) des weiteren Abgasturboladers antreibt.Method for operating a turbocharger device according to at least one of the preceding claims, characterized in that an exhaust gas mass flow at least at times the turbine ( 2 ) of the first exhaust gas turbocharger, wherein the exhaust gas mass flow with a proportion of 0% to 100% depending on the operating points of the internal combustion engine between the exhaust pipe ( 4 ) and the bypass line ( 8th ) is at least partially controllable, and wherein the exhaust gas mass flow when passing through the bypass line ( 8th ) the turbine ( 2 ) bypasses the first exhaust gas turbocharger and from the first exhaust aftertreatment device ( 6 ) before removing the turbine ( 3 ) of the further exhaust gas turbocharger drives.
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