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Die
Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere für
ein Kraftfahrzeug, mit einer Frischluftanlage zum Zuführen
von Frischluft an Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine, einer
Abgasanlage zum Abführen von Abgas aus den Arbeitszylindern
der Brennkraftmaschine, einem ersten Abgasturbolader, welcher eine
in der Abgasanlage angeordnete erste Turbine, einen in der Frischluftanlage
angeordneten ersten Verdichter und ein erstes Wastegate zum Ableiten
von Abgas an der ersten Turbine vorbei aufweist, wenigstens einem
zweiten Abgasturbolader, welcher eine in der Abgasanlage angeordnete
zweite Turbine, einen in der Frischluftanlage angeordneten zweiten
Verdichter und ein zweites Wastegate zum Ableiten von Abgas an der zweiten
Turbine vorbei aufweist, wobei ein erster Aktuator zum Betätigen
und wahlweise Öffnen und Schließen des ersten
Wastegates sowie für die zweiten Abgasturbolader wenigstens
ein zweiter Aktuator zum Betätigen und wahlweise Öffnen
und Schließen der zweiten Wastegates vorgesehen ist, wobei
ein Saugeingang des ersten Verdichters über eine erste Zustromleitung,
ein Druckausgang des ersten Verdichters über eine erste
Abstromleitung, ein Saugeingang eines jeden zweiten Verdichters über
eine jeweilige zweite Zustromleitung und ein Druckausgang eines
jeden zweiten Verdichters über eine jeweilige zweite Abstromleitung
mit der Frischluftanlage derart verbunden ist, dass der erste und
die zweiten Verdichter in der Frischluftanlage parallel geschaltet sind,
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die
Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine
mit einem ersten Abgasturbolader mit einem ersten Verdichter sowie einer
ersten Turbine und wenigstens einem zweiten Abgasturbolader mit
einem zweiten Verdichter sowie einer zweiten Turbine, wobei der
erste und der wenigstens eine zweite Verdichter parallel zueinander
in einer Frischluftanlage der Brennkraftmaschine angeordnet sind,
gemäß dem Oberbegriff von des Patentanspruchs
9.
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Bei
einer so genannten Registeraufladung einer Brennkraftmaschine sind
wenigstens zwei ATL's (Abgasturbolader) vorgesehen, die durch wenigstens
ein zusätzliches Schaltelement auf der Abgas- und Frischluftseite
miteinander betriebspunktabhängig mit Abgas bzw. Luft beaufschlagt
werden. Ein derartiges Registerkonzept mit einer Hochdruckstufe
und einer nachgeschalteten Niederdruckstufe ist beispielsweise aus
der
DE 198 37 978
A1 bekannt.
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Speziell
für die Registeraufladung an einem Ottomotor sind solche
Registerkonzepte geeignet, die bei kleinen Motordrehzahlen einen
ATL alleine beaufschlagen und für den Nennleistungsbereich
einen zweiten ATL zuschalten, ohne auf die Verdichtungsarbeit des
ersten ATL zu verzichten, d. h. der erste ATL trägt weiterhin
einen sehr großen Teil zur gesamten Aufladearbeit bei.
Mit einem solchen Konzept ist es möglich, den bei Ottomotoren
sehr breiten Luftmassenstrombedarf optimal abzudecken. Da bei einer
Lastanforderung im unteren Luftmassenstrombedarf des Motors die
gesamte zur Verfügung stehende Abgasenergie nur einem ATL
zur Verfügung gestellt wird, kann dieser sehr schnell auf
seine Betriebsdrehzahl beschleunigt werden und somit auch sehr schnell
einen hohen Ladedruck bereit stellen, was gegenüber einem
konventionellen Mono- oder Twinturbokonzept zu einem überlegenen
Ansprechverhalten führt. Bei einem konventionellen Monoturbokonzept
muss der ATL in der Lage sein, die Nennleistung des Motors alleine
abzudecken, weshalb er entsprechend groß ausgelegt werden
muss. Dies ermöglicht zwangsläufig nur ein entsprechend
träges Ansprechverhalten bei geringen Abgasmassenströmen,
wie sie bei kleinen Motordrehzahlen vorliegen. Bei einem klassischen
Twin- bzw. Biturbokonzept muss die zur Verfügung stehende
Abgasenergie auch bei kleinen Abgasmassenströmen (geringe
Motordrehzahlen) auf zwei ATL's aufgeteilt werden.
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Das
Registerkonzept für eine Brennkraftmaschine zeichnet sich
also dadurch aus, dass es über wenigstens zwei ATL's verfügt,
die in ihrer Auslegung (Druckverhältnisse, Massen-/Volumendurchsatzvermögen,
etc.) einer konventionellen Twinturboauslegung recht ähnlich
oder auch identisch sind. Zweckmäßigerweise wird
dabei ausgehend von der für den konventionellen Twinturbobetrieb
optimalen ATL-Auslegung ein ATL etwas kleiner und der zweite ATL
etwas größer gewählt. Die Beaufschlagung
der ATL's mit Abgas erfolgt beim Registerkonzept derart, dass bei
kleinen Abgasmassenströmen (kleine Motordrehzahlen) über
eine schaltbare Rohrführung im Abgaskrümmer lediglich
der kleinere der beiden ATL's mit dem gesamten zur Verfügung
stehenden Abgas beaufschlagt wird. Gelangt dieser ATL an sein maximales
Durchsatzvermögen, was ungefähr bei mittleren
Motordrehzahlen der Fall ist, erfolgt die Zuschaltung des zweiten,
etwas größeren ATL und das Registersystem wird
bis zur Nennleistung analog einem konventionellen Twinturbosystem
betrieben. Je nach Auslegung des Systems teilen sich die beiden ATL's
den erforderlichen Massenstrom im Nennpunkt mit etwa 40% zu 60%
oder etwa 45% zu 55% zugunsten des größeren ATL.
Die entsprechend erforderliche, abgasseitige Verschaltung der Turbinen
ist aus der
DE 198
37 978 A1 bekannt.
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Allerdings
kann der Ein-ATL-Betrieb in einem Registersystem der oben beschriebenen
Art bei weitem nicht den Luftmassenstrombedarf der Brennkraftmaschine
im mittleren und oberen Drehzahlbereich bedienen, weshalb eine Zuschaltung
des zweiten ATL notwendig ist. Im Gegensatz zu einer einfach zu
realisierenden Umschaltung auf einen größeren ATL,
bei der der erste kleine ATL (die sog. Hochdruckstufe) abgeschaltet
wird und der größere ATL (die Niederdruckstufe)
vollständig die Aufladearbeit übernimmt, ist die
Zuschaltung eines zweiten ATL schwieriger zu beherrschen. Eine Umschaltung bringt,
wie schon oben beschrieben, den Nachteil mit sich, dass dieser ATL
sehr groß dimensioniert werden muss, damit er den Luftmassenbedarf
im Nennleistungspunkt des Motors alleine liefern kann. Dies führt
zu entsprechenden Packagenachteilen. Zudem ist die Verfügbarkeit
von Abgasturboladern für ottomotorische Anwendungen insbesondere
mit Nennleistungen oberhalb von 200 kW und Abgastemperaturen > 950°C begrenzt.
Auch vor diesem Hintergrund ist die Zuschaltung eines zweiten ATL
für ein Ottoregisterkonzept zielführender. Die
frischluftseitige Zuschaltung eines derartigen Registerkonzepts erfolgt über
ein als "Twin-Wastegate" bezeichnetes Schaltelement.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ansteuerung von Wastegate-Aktuatoren
eines Registerkonzeptes für die Aufladung einer Brennkraftmaschine
zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine
der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und
durch ein Verfahren der o. g. Art mit in Anspruch 9 angegebenen
Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung
sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
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Dazu
ist es bei einer Brennkraftmaschine der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass die Aktuatoren als pneumatische Aktuatoren mit jeweils einer
Membran ausgebildet sind, die eine erste Kammer und eine zweite
Kammer voneinander trennt, wobei die Membran mit einem Stellelement
für das Wastegate verbunden ist, wobei ein elastisches
Federelement vorgesehen ist, welches die Membran mit einer Vorspannkraft
beaufschlagt, und wobei die Aktuatoren derart angeordnet und ausgebildet
sind, dass die Vorspannung des elastischen. Federelementes die Membran
in Schließrichtung des Wastegates vorspannt und ein Überdruck
in der ersten Kammer gegen die Vorspannung des elastischen Federelementes
das Wastegate proportional zum Überdruck öffnet,
wobei die erste Kammer des ersten Aktuators über ein erstes
Taktventil mit der ersten Abstromleitung und allen zweiten Abstromleitungen
verbunden ist und wobei die jeweilige erste Kammer aller zweiten
Aktuatoren über jeweils ein zweites Taktventil mit der
ersten Abstromleitung und allen zweiten Abstromleitungen verbunden
ist.
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Dies
hat den Vorteil, dass auf einfache Weise gewährleitstet
ist, dass für den Fall, dass zwei oder mehr Abgasturbolader
gleichzeitig in Betrieb sind, bei diesen parallel geschalteten Abgasturboladern
die Aktuatoren mit einem identischen, gemittelten Druck angesteuert
werden und dadurch diese Abgasturbolader optimal synchron laufen.
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Eine
weitere Verbesserung des Synchronlaufes der parallel geschalteten
Abgasturbolader erzielt man dadurch, dass die Vorspannkraft des
elastischen Federelementes in allen Aktuatoren identisch ist.
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Zweckmäßigerweise
ist in der Abgasanlage stromauf der Turbinen wenigstens ein Ventil
angeordnet, welches den Volumenanteil von Abgas zu den jeweiligen
Turbinen der Abgasturbolader bestimmt.
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Beispielsweise
ist in allen Aktuatoren das elastische Federelement in der zweiten
Kammer angeordnet.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform ist das erste Taktventil
zusätzlich mit der ersten Zustromleitung des ersten Verdichters
und jedes zweite Taktventil zusätzlich mit der jeweiligen
zweiten Zustromleitung des zweiten Verdichters des diesem zweiten
Taktventil zugeordneten zweiten Abgasturboladers verbunden.
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Ein
sicheres Schließen des ersten Wastegates bei Betrieb mit
nur dem ersten Abgasturbolader erzielt man dadurch, dass die zweite
Kammer des ersten Aktuators über ein Sperrventil mit der
ersten Abstromleitung des ersten Verdichters verbunden ist.
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Um
ein wahlweises Umschalten zwischen einem Betrieb der Brennkraftmaschine
mit nur dem ersten Abgasturbolader oder mit dem ersten und wenigstens
einem zweiten Abgasturbolader zur Verfügung zu stellen,
ist das Sperrventil ein Zwei-Punkt-Ventil, welches einen Eingang
wahlweise mit einem ersten oder einem zweiten Ausgang verbindet,
wobei die erste Abstromleitung des ersten Verdichters mit dem Eingang
des Zwei-Punkt-Ventils, die zweite Kammer des ersten Aktuators mit
dem ersten Ausgang des Zwei-Punkt-Ventils und der zweite Ausgang
des Zwei-Punkt-Ventils mit allen Taktventilen verbunden ist. Dadurch
wird der Druck in der ersten Abstromleitung des ersten Verdichters
wahlweise den ersten Kammern der Aktuatoren oder der zweiten Kammer
des ersten Aktuators zugeführt. Im letzteren Fall sind
gleichzeitig die ersten Kammern der Aktuatoren von einer Druckbeaufschlagung
aus der ersten Abstromleitung des ersten Verdichters getrennt, so
dass die Brennkraftmaschine ausschließlich mit dem ersten
Abgasturbolader betrieben wird. Zusätzlich ergibt sich
der Vorteil, dass der Überdruck in der ersten Abstromleitung
des ersten Verdichters das elastische Federelement in dem ersten
Aktuator bei dem Schließen des ersten Wastegates unterstützt.
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Eine
Mittelung auch der von den Taktventilen an die Aktuatoren abgegebenen
Steuerdrücke erzielt man dadurch, dass alle ersten Kammern
aller Aktuatoren stromab der Taktventile miteinander verbunden sind.
Hierdurch erhalten alle Aktuatoren einen identischen Steuerdruck,
so dass ein optimaler Synchronlauf aller Abgasturbolader zusätzlich
unterstützt ist.
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Ferner
ist es bei einem Verfahren der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen,
dass für einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit dem ersten
und wenigstens einem zweiten Abgasturbolader ein von den Druckausgängen
des ersten und wenigstens einen zweiten Verdichters abgenommener
und gemittelter Druck als Steuerdruck an pneumatische Aktuatoren für
Wastegates der ersten und der zweiten Turbinen derart gegeben wird,
dass diese Aktuatoren in Öffnungsrichtung der Wastegates
mit diesem gemittelten Druck beaufschlagt werden.
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Dies
hat den Vorteil, dass alle in Betrieb befindlichen Abgasturbolader
optimal synchron laufen.
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Für
einen Betrieb der Brennkraftmaschine mit nur dem ersten Abgasturbolader
werden die Aktuatoren von dem gemittelten Druck getrennt und ein Druck
vom Druckausgang des ersten Verdichters dem Aktuator für
das Wastegate des ersten Abgasturboladers derart zugeführt
wird, dass dieser Druck den Aktuator für das Wastegate
des ersten Abgasturboladers in Schließrichtung des Wastegates
beaufschlagt.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert. Diese zeigt in
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1 eine
bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung und
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2 ein
schematisches Schaltbild der Verschaltung der Ansteuerung von pneumatischen
Aktuatoren für die Wastegates mit der Parallelanordnung von
Verdichtern der Brennkraftmaschine gemäß 1.
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Die
Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft anhand eines Registerkonzeptes
mit zwei Abgasturboladern erläutert.
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Die
in den 1 dargestellte, bevorzugte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine umfasst
einen Motorblock 10 mit Arbeitszylindern 12, einen
ersten Abgasturbolader (ATL) 14 mit einer ersten Turbine 16 und
einem ersten Verdichter 18, einen zweiten Abgasturbolader 20 mit
einer zweiten Turbine 22 und einem zweiten Verdichter 24,
ein Verbrennungsluftansaugrohr 26, einen ersten Luftfilter 28,
einen zweiten Luftfilter 29, eine erste Zustromleitung 30,
welche den ersten Luftfilter 28 mit einem Saugeingang 32 des
ersten Verdichters 18 des ersten Abgasturboladers 14 verbindet,
eine zweite Zustromleitung 34, welche den zweiten Luftfilter 29 mit
einem Saugeingang 36 des zweiten Verdichters 24 des
zweiten Abgasturboladers 20 verbindet, einen Ladeluftkühler 38,
eine erste Abstromleitung 40, welche einen Druckausgang 42 des
ersten Verdichters 18 des ersten Abgasturboladers 14 mit dem
Ladeluftkühler 38 verbindet, eine zweite Abstromleitung 41,
welche einen Druckausgang 66 des zweiten Verdichters 24 des
zweiten Abgasturboladers 20 mit dem Ladeluftkühler 38 verbindet,
ein Ladeluftrohr 44, welches den Ladeluftkühler 38 mit
den Arbeitszylindern 12 verbindet, einen ersten Abgaskrümmer 46 und
einen zweiten Abgaskrümmer 48, welche die Arbeitszylinder 12 mit
der ersten Turbine 16 des ersten Abgasturboladers 14 permanent
verbinden, eine erste Abgasleitung 50, welche den ersten
Abgaskrümmer 46 mit der zweiten Turbine 20 des zweiten
Abgasturboladers 20 verbindet, eine zweite Abgasleitung 52,
welche den zweiten Abgaskrümmer 48 mit der zweiten
Turbine 22 des zweiten Abgasturboladers 20 verbindet,
einen ersten Katalysator 54, einen zweiten Katalysator 56,
ein erstes Abgasrohr 58, welches die erste Turbine 16 des
ersten Abgasturboladers 14 mit dem ersten Katalysator 54 verbindet,
ein zweites Abgasrohr 60, welches die zweite Turbine 22 des
zweiten Abgasturboladers 20 mit dem zweiten Katalysator 56 verbindet,
eine erste Abgasklappe 62, welche den ersten Abgaskrümmer 46 wahlweise
mit der ersten Abgasleitung 50 verbindet oder beide voneinander
trennt, und eine zweite Abgasklappe 64, welche den zweiten
Abgaskrümmer 48 wahlweise mit der zweiten Abgasleitung 52 verbindet
oder beide voneinander trennt.
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Die
beiden Abgasturbolader 14 und 20 bilden einen
Registerverbund. Der erste Abgasturbolader 14 ist hierbei
ein ATL im Registerverbund, welcher sich immer im Betrieb befindet
und bei kleinen Motordrehzahlen bzw. dynamischen Lastanforderungen die
Aufladarbeit im Wesentlichen alleine verrichtet. Bei mittleren und
hohen Motordrehzahlen wird der erste ATL 14 von dem zweiten
ATL 20 unterstützt. Der zweite ATL kann größer,
gleich groß oder kleiner ausgebildet sein als der erste
ATL 14 und hat bei kleinen Motordrehzahlen keinen Anteil
an der Aufladearbeit. Erst ab mittleren Motordrehzahlen wird dieser zweite
ATL 20 zu dem ersten ATL 14 zugeschaltet.
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Wie
aus 2 ersichtlich, ist dem ersten Abgasturbolader 14 ein
erster pneumatischer Aktuator 68 und dem zweiten Abgasturbolader 20 ein
zweiter pneumatischer Aktuator 70 zugeordnet. Der erste Aktuator 68 dient
zum Betätigen bzw. Öffnen und Schließen
eines nichtdargestellten ersten Wastegates der ersten Turbine 16,
um wahlweise einen Teil des Abgases an der ersten Turbine 16 vorbeizuleiten. Der
zweite Aktuator 70 dient zum Betätigen bzw. Öffnen
und Schließen eines nicht dargestellten zweiten Wastegates
der zweiten Turbine 2, um wahlweise einen Teil des Abgases
an der zweiten Turbine 22 vorbeizuleiten. Auf diese Weise
kann die Leistung der Turbinen 16 und 22 reguliert
werden (Lastpunktregelung).
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Die
Aktuatoren 68, 70 sind als pneumatische Aktuatoren
mit jeweils einer Membran 72 ausgebildet, die eine erste
Kammer 74 und eine zweite Kammer 76 voneinander
trennt. Die Membran 72 ist mit einem Stellelement (nicht
dargestellt) für das Wastegate verbunden, so dass eine
Bewegung der Membran 72 das zugeordnete Wastegate wahlweise öffnet oder
schließt. In der zweiten Kammer 76 ist jeweils ein
elastisches Federelement 78 vorgesehen, welches die Membran 72 mit
einer Vorspannkraft beaufschlagt. Die Aktuatoren 68, 70 sind
derart angeordnet und ausgebildet, dass die Vorspannkraft des elastischen
Federelementes 78 die Membran 72 in Schließrichtung
des Wastegates vorspannt und ein Überdruck in der ersten
Kammer 74 gegen die Vorspannkraft des elastischen Federelementes 78 das Wastegate
proportional zum Überdruck öffnet.
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Erfindungsgemäß ist
an der ersten Abstromleitung 40 eine erste Druckentnahmestelle 80 und
an der zweiten Abstromleitung 41 eine zweite Druckentnahmestelle 82 vorgesehen.
Die erste Druckentnahmestelle 80 ist über eine
erste Leitung 84, ein Zwei-Punkt-Ventil 86 (d.
h. das Ventil kann nur seine beiden Endanschlagslagen einnehmen,
womit einmal der eine Ausgang und das andere Mal der andere Ausgang
geöffnet ist), eine zweite Leitung 88, ein dem
ersten Abgasturbolader 14 zugeordnetes erstes Taktventil 90 und
eine dritte Leitung 92 mit der ersten Kammer 74 des
ersten Aktuators 68 verbunden. Die zweite Leitung 88 ist
zusätzlich mit der zweiten Druckentnahmestelle 82 sowie über
ein dem zweiten Abgasturbolader 20, zugeordnetes zweites
Taktventil 96 und eine fünfte Leitung 98 mit
der ersten Kammer 76 des zweiten Aktuators 70 verbunden.
Die dritte Leitung 92 und die fünfte Leitung 98 sind
ebenfalls miteinander verbunden. Auf diese Weise wird auch der von
den Taktventilen ausgegebene Steuerdruck gemittelt. Bei entsprechender
Schaltstellung des Zwei-Punkt-Ventils 86 wird somit aus
den beiden Abstromleitungen 40, 41 ein jeweilige
Druck abgenommen, gemittelt Druck und aus dem gemittelten Druck werden
von den Taktventilen 90, 96 Steuerdrücke
erzeugt, die stromab der Taktventile 90, 96 ebenfalls gemittelt
und den ersten Kammern 74 an. der Aktuatoren 68, 70 zugeführt
werden. Somit liegt an allen ersten Kammern 74 der identische
Steuerdruck an.
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Weiterhin
ist das erste Taktventil 90 über eine sechste
Leitung 100 mit der Zustromleitung 30 des ersten
Verdichters 18 und das zweite Taktventil 96 über
eine siebte Leitung 102 mit der Zustromleitung 34 des
zweiten Verdichters 24 verbunden.
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Das
Zwei-Punkt-Ventil 86 ist weiterhin über eine vierte
Leitung 94 mit der zweiten Kammer 76 des ersten
Aktuators 68 verbunden, so dass das Zwei-Punkt-Ventil 86 in
einer ersten Stellung die erste Druckentnahmestelie 80 mit
der zweiten Leitung 88 verbindet, so dass der aus dem gemittelten
Druck erzeugte und gemittelte Steuerdruck in den ersten Kammern 74 der
Aktuatoren 68, 70 anliegt, oder in einer zweiten
Stellung die erste Druckentnahmestelle 80 mit der vierten
Leitung verbindet, so dass der Druck in der ersten Abstromleitung 40 in
der zweiten Kammer 76 des ersten Aktuators 68 anliegt
und das elastische Federelement 78 beim Schließen
des Wastegates unterstützt. Die erste Stellung des Zwei-Punkt-Ventils 86 entspricht
einem Betrieb der Brennkraftmaschine gleichzeitig mit beiden Abgasturboladern
(2-ATL-Betrieb), so dass der gemittelte Druck und die Ansteuerung
der Taktventile 90, 96 zum Erzeugen des Steuerdruckes
ein Öffnen bzw. Schließen der Wastegates der beiden
Abgasturbolader 14, 20 bestimmt. In diesem Betriebszustand
steht die erste Leitung 84, die zweite Leitung 88,
die dritte Leitung 92 und die fünfte Leitung 98 unter
Druck. Die sechste und siebte Leitung 100, 102 sind
ebenfalls aktiv an der Regelung der Wastegates beteiligt. Die zweite
Stellung des Zwei-Punkt-Ventils 86 entspricht einem Betrieb
der Brennkraftmaschine mit nur dem ersten Abgasturbolader 14 (1-ATL-Betrieb),
wobei die Doppelwirkung des ersten Aktuators 68 sicherstellt,
dass das erste Wastegate des ersten Abgasturboladers 14 sicher
geschlossen ist und die Lastpunktregelung ausschließlich über
ein Ventil zur Verteilung der Abgasmassenströme auf die
ATL 14 und 20, ein Twin-Wastegate, gebildet aus
erster und zweiter Abgasklappe 62 und 64, erfolgen
kann. In dieser zweiten Stellung des Zwei-Punkt-Ventils 86 steht
die erste Leitung 84 und die vierte Leitung 94 unter
Druck.
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Bei
der beispielhaft dargestellten, bevorzugten Ausführungsform
kommen zwei Abgasturbolader 14, 20 zum Einsatz,
wobei zusätzlich zu dem Twin-Wastegate 62, 64,
das die Aufteilung des Abgases auf die Turbinen 16, 22 der
beiden ATL's 14, 20 regelt, jeder der ATL's 14, 20 über
ein internes Wastegate (nicht dargestelit) verfügt. Das
Twin-Wastegate dient zur Regelung der Leistung des ersten ATL's 14 im
1-ATL-Betrieb sowie der Regelung des Zuschaltvorganges des zweiten
ATL's 20. Mit Hilfe der internen Wastegates wird die Lastpunktregelung
im 2-ATL-Betrieb gewährleistet. Einen optimalen Synchronlauf
beider ATL's 14, 20 erzielt man dadurch, dass
die Vorspannkräfte der elastischen Federelemente 78 in
den beiden Aktuatoren 68, 70, welche die Ansteuerung
der internen Wastegates übernehmen, identisch sind. Den
optimalen Synchronlauf unterstützt auch die Tatsache, dass
die von den beiden Abstromleitungen 40, 41 abgenommenen
Regeldrücke vor und nach den entsprechenden Taktventilen 90, 96 gemittelt
werden, so dass beide Aktuatoren 68, 70 mit dem
identischen Regeldruck in ihrer jeweiligen ersten Kammer 74 beaufschlagt
werden. Der Zwei-Punkt-Steller 86 ist dabei derart geschaltet, dass
der Druck von der ersten Druckentnahmestelle 80 in die
zweite Leitung 88 geführt wird, die auch mit der
zweiten Druckentnahmestelle 82 verbunden ist, wodurch sich
eine Mittelung der Entnahmedrücke ergibt. Über
eine Abzweigung in dieser zweiten Leitung 88 werden die
beiden Taktventile 90 und 96 mit dem gemittelten
Druck beaufschlagt. Nach einer Mittelung der Steuerdrücke
durch die Verbindung der dritten Leitung 92 und fünften
Leitung 98 miteinander werden die beiden Aktuatoren 68, 70 jeweils
auf der Seite der ersten Kammer 74 mit dem gemittelten
Steuerdruck beaufschlagt.
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Damit
die Lastpunktregelung im 1-ATL-Betrieb über das "Twin-Wastegate"
nicht durch eventuelle Undichtigkeiten am internen ersten Wastegate des
im Betrieb befindlichen ersten ATL's 14 gestört wird,
muss dieses erste Wastegate druckdicht geschlossen sein. Um dies
zu gewährleisten, wird der erste Aktuator 68 dieses
ersten Wastegates mit aus der ersten Abstromleitung 40 entnommenen Überdruck
in der zweiten Kammer 76 beaufschlagt. Dieser Überdruck
unterstützt das elastische Federelement, um das erste Wastegate
in seinen Sitz zu drücken und sicher geschlossen zu halten.
Während des 1-ATL-Betriebs sind die zweite Leitung 88,
die dritte Leitung 92 und die fünfte Leitung 98 drucklos,
da diese durch das Zwei-Punkt-Ventil 86 von der ersten Entnahmestelle 80 getrennt
sind und in der zweiten Abstromleitung 41 kein Überdruck
herrscht, da die Turbine 22 des zweiten Abgasturboladers 20 nicht mit
Abgas beaufschlagt wird. Die erste Leitung 84 ist mit Druck
beaufschlagt, da Druck aus der ersten Abstromleitung 40 über
die erste Leitung 84 und die vierte Leitung 94 in
die erste Kammer 76 geleitet wird.
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Mit
Hilfe des Zwei-Punkt-Ventils 86 wird also die Verschlauchung
der Aktuatorik zwischen 1- und 2-ATL-Betrieb umgeschaltet. Der Aktuator
für das "Twin-Wastegate" (nicht dargestellt) wird bevorzugt nicht
mit Überdruck, sondern mit Unterdruck beaufschlagt.
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In
dem Moment, in dem die Ladedruckregelung im Steuergerät
der Brennkraftmaschine zwischen 1- und 2-ATL-Betriebsfunktionalität
umschaltet, wird das Zwei-Punkt-Ventil 86 gleichzeitig
entsprechend umgeschaltet. Somit findet jeder Funktionsteil der
Ladedruckregelung die für sie passende Verschlauchung der
Aktuatorik vor.
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Das
Zwei-Punkt-Ventil 86 kann entweder elektromagnetisch oder
per Pneumatik (Unterdruck) angesteuert werden. Im Fail-Safe-Fall
wird die Verschlauchung für 2-ATL-Betrieb mit den jeweiligen Drücken
beaufschlagt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19837978
A1 [0002, 0004]