DE102009006359B4 - Vorrichtung und Verfahren zur variablen Abgasturboaufladung und Abgasrückführung - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zur variablen Abgasturboaufladung und Abgasrückführung Download PDF

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    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

Vorrichtung zur variablen Abgasturboaufladung und Abgasrückführung eines Verbrennungsmotors (1), miteiner Hochdruckstufe (2), umfassend eine erste Turbine (2.2) und einen ersten Verdichter (2.1),einer Niederdruckstufe (3), umfassend eine zweite Turbine (3.2) und einen zweiten Verdichter (3.1),sowie eine Hochdruckabgasrückführung und eine Niederdruckabgasrückführung, wobei in einer Frischluftleitung (4) der erste Verdichter (2.1) stromabwärts des zweiten Verdichters (3.1) angeordnet ist, undin der Frischluftleitung (4) stromabwärts des zweiten Verdichters (3.1) und stromaufwärts des ersten Verdichters (2.1) ein erstes Ventil (8) angeordnet ist, undeine zweite Umgehungsleitung (11), die ein drittes Ventil (12) umfasst, stromaufwärts des zweiten Verdichters (3.1) von der Frischluftleitung (4) abzweigt und stromabwärts des ersten Ventils (8) und stromaufwärts des ersten Verdichters (2.1) wieder in die Frischluftleitung (4) einmündet, undeine erste Umgehungsleitung (9), die ein zweites Ventil (10) umfasst, stromabwärts des zweiten Verdichters (3.1) und stromaufwärts des ersten Ventils (8) von der Frischluftleitung (4) abzweigt und stromabwärts des ersten Verdichters (2.1) wieder in die Frischluftleitung (4) einmündet, undstromabwärts der Einmündung der ersten Umgehungsleitung (9) in der Frischluftleitung (4) ein siebtes Ventil (19) angeordnet ist, undin einer Abgasleitung (5) die erste Turbine (2.2) stromaufwärts der zweiten Turbine (3.2) angeordnet ist, undin der Abgasleitung (5) stromabwärts der ersten Turbine (2.2) und stromaufwärts der zweiten Turbine (3.2) ein viertes Ventil (13) angeordnet ist, undeine dritte Umgehungsleitung (14), die ein fünftes Ventil (15) umfasst, stromaufwärts der ersten Turbine (2.2) von der Abgasleitung (5) abzweigt und stromabwärts des vierten Ventils (13) und stromaufwärts der zweiten Turbine (3.2) wieder in die Abgasleitung (5) einmündet, undeine vierte Umgehungsleitung (16), die ein sechstes Ventil (17) umfasst, stromabwärts der ersten Turbine (2.2) und stromaufwärts des vierten Ventils (13) von der Abgasleitung (5) abzweigt und stromabwärts der zweiten Turbine (3.2) wieder in die Abgasleitung (5) einmündet, undstromabwärts der Einmündung der vierten Umgehungsleitung (16) in der Abgasleitung (5) ein achtes Ventil (21) angeordnet ist, undeine Hochdruck-Abgasrückführleitung (6), die ein neuntes Ventil (22) umfasst, stromaufwärts der Abzweigung der dritten Umgehungsleitung (14) von der Abgasleitung (5) abzweigt und stromabwärts des siebten Ventils (19) in die Frischluftleitung (4) einmündet, undeine Niederdruck-Abgasrückführleitung (7), die ein zehntes Ventil (25) umfasst, stromabwärts der Einmündung der vierten Umgehungsleitung (16) und stromaufwärts des achten Ventils (21) von der Abgasleitung (5) abzweigt und stromaufwärts der Abzweigung der zweiten Umgehungsleitung (11) in die Frischluftleitung (4) einmündet, unddas zweite Ventil (10) der ersten Umgehungsleitung (9), das dritte Ventil (12) der zweiten Umgehungsleitung (11), das fünfte Ventil (15) der dritten Umgehungsleitung (14) und das sechste Ventil (17) der vierten Umgehungsleitung (16) stufenlos zwischen den beiden Positionen „vollständig geöffnet“ und „vollständig geschlossen“ regelbar sind.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur variablen Abgasturboaufladung und Abgasrückführung eines Verbrennungsmotors. Der Verbrennungsmotor ist mit einer Hochdruckstufe und einer Niederdruckstufe aufladbar. Ein Abgasmassenstrom kann mittels einer Hochdruckabgasrückführung sowie einer Niederdruckabgasrückführung einem Frischluftmassenstrom zugeführt werden.
  • Stand der Technik
  • Aus der WO 2007 / 098 133 A1 ist eine zweistufige Abgasturboaufladung mit seriell angeordneter Hochdruck- und Niederdruckstufe sowie einer Hochdruck- und NiederdruckAbgasrückführung bekannt. Sowohl die Hochdruckturbine als auch die Niederdruckturbine weisen jeweils eine Bypassleitung auf. Weiterhin weist der Hochdruckverdichter eine Bypassleitung auf, um einem Betrieb außerhalb einer Stopfgrenze vorzubeugen. Mittels der zweistufigen Abgasturboaufladung ist ein serieller Betrieb der Hoch- und Niederdruckstufe sowie ein alleiniger Betrieb der Niederdruckstufe realisierbar.
  • Aufgrund des alleinigen Betriebs der Niederdruckstufe am Nennleistungspunkt ist bei dem angesprochenen System eine Auslegung der Niederdruckstufe auf hohe Durchsätze erforderlich. Aufgrund dieser Tatsache kann die mit der Zweistufigkeit bezweckte Anhebung der Ladedrücke jedoch nicht bei sehr niedrigen Motordrehzahlen realisiert werden, da hier lediglich die Hochdruckstufe in ihrem Förderverhalten anspricht. Dieses Phänomen tritt insbesondere bei Motorkonzepten mit hoher spezifischer Leistung auf, da hier eine besonders große Spreizung der Frischluft- und Abgasmassenströme von der Aufladegruppe gefordert wird.
  • Die EP 1 519 017 A1 beschreibt ein Turboladesystem mit einem Niederdruckturbolader und einem Hochdruckturbolader.
    Ein Sperrventil unterbricht eine Verbindung zwischen einem Ausgang der Turbine des Hochdruckturboladers und einem Einlass einer Turbine des Niederdruckturboladers.
    Eine Hochdruckseite-Bypassleitung umgeht die Turbine des Hochdruckturboladers und das Sperrventil und leitet ein Strömungsfluid, das das Turboladesystem betreibt, in die Turbine des Niederdruckturboladers.
    Ein Hochdruckseite-Bypassleitung-Öffnungs- und Schließventil ist in der Hochdruckseite-Bypassleitung angeordnet.
    Eine Niederdruckseite-Bypassleitung umgeht das Sperrventil und die Turbine des Niederdruckturboladers und leitet das strömende Fluid stromabwärts der Turbine des Niederdruckturboladers ein.
    Ein Niederdruckseite-Bypassleitungs-Öffnungs- und Schließventil ist in der Niederdruckseite-Bypassleitung angeordnet.
    Ein Turboladestrom-Sperrventil unterbricht eine Verbindung zwischen einem Ausgang des Kompressors des Niederdruckturboladers und einem Einlass eines Kompressors des
    Hochdruckturboladers.
    Eine Niederdruckseite-Turboladeströmungs-Bypassleitung umgeht den Kompressor des Niederdruckturboladers und das Turboladestrom-Sperrventil und leitet das Turboladeströmungsfluid in den Kompressor des Hochdruckturboladers ein.
    Ein Niederdruckseite-Turboladeströmungs-Bypassleitungs-Öffnungs- und Schließventil ist in der Niederdruckseite-Turboladeströmungs-Bypassleitung angeordnet.
    Eine Hochdruckseite-Turboladeströmungs-Bypassleitung umgeht das Turboladestrom-Sperrventil und den Kompressor des Hochdruckturboladers und leitet das Turboladeströmungsfluid strömungsabwärts des Komprerssors in den Hochdruckturbolader ein.
    Ein Hochdruckseite-Turboladeströmungs-Bypassleitungs-Öffnungs- und Schließventil ist in der Hochdruckseite-Turboladeströmungs-Bypassleitung angeordnet.
  • Die WO 2004 / 044 412 A1 beschreibt ein Abgasrückführungssystem mit einer Kraftmaschine, die einen Einlasskrümmer und einen Auslasskrümmer aufweist, und einen Turbolader mit einer Kompressorstufe.
    Ein erster Abgasumgehungsstrom ist zum Aufnehmen von Abgas einlassseitig des Turboladers verbunden.
    Ein erstes Steuerventil ist mit dem ersten Abgasumgehungsstrom verbunden, um die Menge des von dem Auslasskrümmer aufgenommenen Abgases zu steuern.
    Ein zweiter Abgasumgehungsstrom ist zum Aufnehmen von Abgas, das durch einen Turbinenradabschnitt des Turboladers aus dem Auslasskrümmer austritt, und zum Kombinieren des Gases mit einem Einlassluftstrom, um ein Abgas/Luft-Gemisch zu bilden, das in eine erste Kompressorstufe des Turboladers gelenkt wird, verbunden.
    Ein zweites Steuerventil ist einlassseitig eines Verbindungspunkts mit dem Einlassluftstrom innerhalb des zweiten Abgasumgehungsstroms verbunden, um eine relative Menge der Luft und des Abgases in dem zu der ersten Kompressorstufe des Turboladers geführten Abgas/Luft-Gemisch zu steuern.
  • Das Abgas wird von dem ersten Abgasumgehungsstrom mit einem AGR-Kühler gekühlt und mit dem Abgas/Luft-Gemisch, bevor das Abgas/Luft-Gemisch durch eine letzte Kompressorstufe des Turboladers verdichtet worden ist, gemischt.
    Ein zweiter Turbolader wird parallel zu dem Turbolader betrieben.
    Eine Umgehung lenkt eine Teilströmung von Abgas, das aus dem Auslasskrümmer austritt, in einen Einlass eines Turbinenradabschnitts des zweiten Turboladers und in ein erstes synchronisiertes Steuerventil zum Steuern der Teilströmung.
    Ein zweites synchronisiertes Steuerventil steuert eine relative Menge des Abgas/Luft-Gemischs, das in die Kompressorabschnitte der Turbolader eintritt.
    Das Abgas, das aus dem Turbinenradabschnitt des zweiten Turboladers austritt, bildet einen Teil des zweiten Abgasumgehungsstroms.
  • Die US 2006 / 0 021 347 A1 beschreibt ein Verfahren zur variablen Abgasturboaufladung und Abgasrückführung eines Verbrennungsmotors mit einem Wechsel zwischen einer parallelen und seriellen Aufladung. Abhängig von Betriebsbedingungen können eine Hochdruckabgasrückführung oder eine Niederdruckabgasrückführung gewählt werden.
  • Die JP 2007 - 100 627 A beschreibt eine mehrstufige Aufladung mit einer Niederdruckabgasrückführung und einer Hochdruckabgasrückführung.
  • Aufgabe der Erfindung
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine zweistufige Abgasturboaufladung bereitzustellen, welche eine verbesserte Strategie bezüglich einer Aufladung und Abgasrückführung gewährleistet.
  • Lösung der Aufgabe
  • Die Erfindung wird durch eine Vorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie mittels eines Verfahrens gemäß Anspruch 4 gelöst.
  • Vorteile der Erfindung
  • Der Verbrennungsmotor ist mittels einer Hochdruckstufe und/oder mittels einer Niederdruckstufe aufladbar, so dass vier verschiedene Betriebsmodi realisierbar sind:
    1. 1) alleiniger Betrieb der Hochdruckstufe;
    2. 2) alleiniger Betrieb der Niederdruckstufe;
    3. 3) gemeinsamer Betrieb der Hoch- und Niederdruckstufe in serieller Anordnung;
    4. 4) gemeinsamer Betrieb der Hoch- und Niederdruckstufe in paralleler Anordnung.
  • Ein Abgasmassenstrom des Verbrennungsmotors ist entweder mittels einer Hochdruck-Abgasrückführleitung oder mittels einer Niederdruck-Abgasrückführleitung einem Frischluftmassenstrom zuführbar.
  • Eine Auswahl der Aufladung und Abgasrückführung erfolgt mittels Ventilen, die abhängig vom Betriebsmodus geöffnet oder geschlossen werden.
  • Von einem alleinigen Betrieb mittels der Hochdruckstufe kann in einen seriellen Betrieb der Hochdruckstufe und der Niederdruckstufe gewechselt werden.
  • Von einem seriellen Betrieb der Hoch- und Niederdruckstufe kann entweder in den alleinigen Betrieb der Hochdruckstufe oder in den alleinigen Betrieb der Niederdruckstufe gewechselt werden.
  • Von einem alleinigen Betrieb der Niederdruckstufe kann entweder in einen seriellen Betrieb der Hoch- und Niederdruckstufe oder in einen parallelen Betrieb der Hoch- und Niederdruckstufe gewechselt werden.
  • Von einem parallelen Betrieb der Hoch- und Niederdruckstufe kann in einen alleinigen Betrieb der Niederdruckstufe gewechselt werden.
  • Mittels der verschiedenen Betriebsmodi ist ein Betrieb der Turbinen sowie der Verdichter in wirkungsgradoptimalen Kennfeldbereichen möglich, so dass ein sog. Downsizingpotential genutzt und bei gleichbleibenden Fahrleistungen ein Kraftstoffverbrauchsvorteil realisierbar ist.
  • Für ein verbessertes Anfahrverhalten kann lediglich die Hochdruckstufe betrieben werden, welche vorteilhafterweise für geringe Massenströme dimensioniert ist.
  • Bei einem Übergang von einem Teillastbetrieb in serieller Anordnung in einen Volllastbetrieb in paralleler Anordnung kann vorteilhafterweise ein alleiniger Betrieb der Niederdruckstufe erfolgen, so dass ein Betrieb des Verdichters der Hochdruckstufe nahe der Stopfgrenze sowie ein Betrieb des Verdichters der Niederdruckstufe nahe der Pumpgrenze vermieden wird.
  • Die in den Umgehungsleitungen angeordneten Ventile sind stufenlos zwischen den Zuständen „vollständig geöffnet“ und „vollständig geschlossen“ regelbar. Der hierdurch erzielbare Vorteil liegt in der Vermeidung von Über- und Unterschwingern von Ladedruck und Abgasrückführrate bei der Umschaltung der Betriebsarten.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Ventile, die in der Frischluftleitung und in der Abgasleitung zwischen der Hochdruckstufe und der Niederdruckstufe angeordnet sind, zwischen den beiden Zuständen „vollständig geöffnet“ und „vollständig geschlossen“ umschaltbar. Der hierdurch erzielbare Vorteil liegt in einer geringeren Komplexität bei der Regelung des Systems und in geringeren Bauteilkosten.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann innerhalb einer Aufladebetriebsart (alleiniger Betrieb mittels Hoch- oder Niederdruckstufe, gemeinsamer serieller oder paralleler Betrieb) ein gleichzeitiger Betrieb der Hoch- und Niederdruckabgasrückführung erfolgen. Vor einem Übergang von einer Aufladebetriebsart in eine andere Aufladebetriebsart kann vorteilhafterweise ein alleiniger Betrieb der Hochdruckabgasrückführung in einer (Volllast-) Beschleunigungsphase sowie ein alleiniger Betrieb der Niederdruckabgasrückführung in einer Verzögerungsphase erfolgen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird für eine Zunahme des Frischluft- und Abgasmassenstroms durch den Verbrennungsmotor, wie z.B. bei einer Erhöhung der Drehzahl und/oder des Drehmoments, der Verbrennungsmotor zuerst seriell, dann alleinig mittels der Niederdruckstufe und anschließend parallel aufgeladen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird für eine Zunahme des Frischluft- und Abgasmassenstroms durch den Verbrennungsmotor, wie z.B. bei einer Erhöhung der Drehzahl und/oder des Drehmoments, der Verbrennungsmotor zuerst alleinig mittels der Hochdruckstufe, dann seriell, sodann alleinig mittels der Niederdruckstufe und anschließend parallel aufgeladen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird bei einer Zunahme des Frischluft- und Abgasmassenstroms durch den Verbrennungsmotor, wie z.B. bei einer Erhöhung der Drehzahl und/oder des Drehmoments, innerhalb einer Aufladebetriebsart das Ventil der Hochdruck-Abgasrückführleitung zugunsten höherer Hochdruck-AGR-Raten weiter geöffnet und das Ventil der Niederdruck-Abgasrückführleitung zugunsten geringerer Niederdruck-AGR-Raten weiter geschlossen.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird bei einer Zunahme des Frischluft- und Abgasmassenstroms durch den Verbrennungsmotor, wie z.B. bei einer Erhöhung der Drehzahl und/oder des Drehmoments, bei einem Wechsel der Aufladebetriebsart an einer der Umschaltkennlinien das Ventil der Hochdruck-Abgasrückführleitung zugunsten niedrigerer Hochdruck-AGR-Raten weiter geschlossen und das Ventil der Niederdruck-Abgasrückführleitung zugunsten höherer Niederdruck-AGR-Raten weiter geöffnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird bei einer Reduzierung des Frischluft- und Abgasmassenstroms durch den Verbrennungsmotor, wie z.B. bei einer Verringerung der Drehzahl und/oder des Drehmoments, innerhalb einer Aufladebetriebsart das Ventil der Hochdruck-Abgasrückführleitung zugunsten niedrigerer Hochdruck-AGR-Raten weiter geschlossen und das Ventil der Niederdruck-Abgasrückführleitung zugunsten höherer Niederdruck-AGR-Raten weiter geöffnet.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird bei einer Reduzierung des Frischluft- und Abgasmassenstroms durch den Verbrennungsmotor, wie z.B. bei einer Verringerung der Drehzahl und/oder des Drehmoments, bei einem Wechsel der Aufladebetriebsart an einer der Umschaltkennlinien das Ventil der Hochdruck-Abgasrückführleitung zugunsten höherer Hochdruck-AGR-Raten weiter geöffnet und das Ventil der Niederdruck-Abgasrückführleitung zugunsten niedrigerer Niederdruck-AGR-Raten weiter geschlossen.
  • Mittel der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des Verfahrens liegen die Betriebspunkte der Verdichter der Hoch- und Niederdruckstufe in günstigen Wirkungsgradbereichen.
  • Figurenliste
  • Es zeigen:
    • 1: eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
    • 2: ein Diagramm der Verdichterkennfelder;
    • 3: ein weiteres Diagramm der Verdichterkennfelder;
    • 4: ein weiteres Diagramm der Verdichterkennfelder;
    • 5: ein qualitatives Kennfeld der Betriebsmodi.
  • Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Ein Verbrennungsmotor 1 ist mit einer Hochdruckstufe 2, bestehend aus einem ersten Verdichter 2.1 und einer ersten Turbine 2.2, und einer Niederdruckstufe 3, bestehend aus einem zweiten Verdichter 3.1 und einer zweiten Turbine 3.2 mit variabler Turbinengeometrie, aufladbar.
    Durch eine Frischluftleitung 4 strömt Frischluft in Richtung eines Pfeils A zu dem Verbrennungsmotor 1.
    Über eine Abgasleitung 5 strömt Abgas in Richtung eines Pfeils B vom Verbrennungsmotor 1 weg.
  • Der erste Verdichter 2.1 der Hochdruckstufe 2 ist stromabwärts, d.h. in Richtung des Pfeils A, des zweiten Verdichters 3.1 der Niederdruckstufe 3 in der Frischluftleitung 4 angeordnet. Die erste Turbine 2.2 der Hochdruckstufe 2 ist stromaufwärts, d.h. entgegen der Richtung des Pfeils B, der zweiten Turbine 3.2 der Niederdruckstufe 3 in der Abgasleitung 5 angeordnet.
  • Eine Hochdruck-Abgasrückführleitung 6 zweigt stromaufwärts der ersten Turbine 2.2 und der zweiten Turbine 3.2 von der Abgasleitung 5 ab und mündet stromabwärts des ersten Verdichters 2.1 und des zweiten Verdichters 3.1 in die Frischluftleitung 4 ein.
  • Eine Niederdruck-Abgasrückführleitung 7 zweigt stromabwärts der ersten Turbine 2.2 und der zweiten Turbine 3.2 von der Abgasleitung 5 ab und mündet stromaufwärts des ersten Verdichters 2.1 und des zweiten Verdichters 3.1 in die Frischluftleitung 4 ein.
  • In der Frischluftleitung 4 ist ein erstes Ventil 8 stromabwärts des zweiten Verdichters 3.1 der Niederdruckstufe 3 und stromaufwärts des ersten Verdichters 2.1 der Hochdruckstufe 2 angeordnet.
  • Der erste Verdichter 2.1 der Hochdruckstufe 2 ist mittels einer ersten Umgehungsleitung 9, die ein zweites Ventil 10 umfasst, umgehbar. Die erste Umgehungsleitung 9 zweigt stromabwärts des zweiten Verdichters 3.1 der Niederdruckstufe 3 und stromaufwärts des ersten Ventils 8 von der Frischluftleitung 4 ab und mündet stromabwärts des ersten Verdichters 2.1 der Hochdruckstufe 2 wieder in die Frischluftleitung 4 ein.
  • Der zweite Verdichter 3.1 der Niederdruckstufe 3 ist mittels einer zweiten Umgehungsleitung 11, die ein drittes Ventil 12 umfasst, umgehbar. Die zweite Umgehungsleitung 11 zweigt stromaufwärts des zweiten Verdichters 3.1 der Niederdruckstufe 3 von der Frischluftleitung 4 ab und mündet stromabwärts des ersten Ventils 8 und stromaufwärts des ersten Verdichters 2.1 der Hochdruckstufe 2 wieder in die Frischluftleitung 4 ein.
  • In der Abgasleitung 5 ist ein viertes Ventil 13 stromabwärts der ersten Turbine 2.2 der Hochdruckstufe 2 und stromaufwärts der zweiten Turbine 3.2 der Niederdruckstufe 3 angeordnet.
  • Die erste Turbine 2.2 der Hochdruckstufe 2 ist mittels einer dritten Umgehungsleitung 14, die ein fünftes Ventil 15 umfasst, umgehbar. Die dritte Umgehungsleitung 14 zweigt stromaufwärts der ersten Turbine 2.2 der Hochdruckstufe 2 von der Abgasleitung 5 ab und mündet stromabwärts des vierten Ventils 13 und stromaufwärts der zweiten Turbine 3.2 der Niederdruckstufe 3 wieder in die Abgasleitung 5 ein.
  • Die zweite Turbine 3.2 der Niederdruckstufe 3 ist mittels einer vierten Umgehungsleitung 16, die ein sechstes Ventil 17 umfasst, umgehbar. Die vierte Umgehungsleitung 16 zweigt stromabwärts der ersten Turbine 2.2 der Hochdruckstufe 2 und stromaufwärts des vierten Ventils 13 von der Abgasleitung 5 ab und mündet stromabwärts der zweiten Turbine 3.2 der Niederdruckstufe 3 wieder in die Abgasleitung 5 ein.
  • Die Frischluftleitung 4 umfasst stromabwärts des ersten Verdichters 2.1 der Hochdruckstufe 2 und stromabwärts der Einmündung der ersten Umgehungsleitung 9 einen Ladeluftkühler 18. Stromabwärts des Ladeluftkühlers 18 ist in der Frischluftleitung 4 ein siebtes Ventil 19 angeordnet.
  • Stromabwärts der zweiten Turbine 3.2 der Niederdruckstufe 3 und stromabwärts der Einmündung der vierten Umgehungsleitung 16 ist in der Abgasleitung 5 eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 20, beispielsweise ein Dieselpartikelfilter, angeordnet. Weiterhin umfasst die Abgasleitung 5 stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 ein achtes Ventil 21.
  • Die Hochdruck-Abgasrückführleitung 6 umfasst ein neuntes Ventil 22 und stromabwärts des neunten Ventils 22 einen ersten Abgaskühler 23.
  • Die Niederdruck-Abgasrückführleitung 7 zweigt stromabwärts der Abgasnachbehandlungseinrichtung 20 und stromaufwärts des achten Ventils 21 von der Abgasleitung 5 ab und mündet stromaufwärts des zweiten Verdichters 3.1 der Niederdruckstufe 3 und stromaufwärts der Abzweigung der zweiten Umgehungsleitung 11 in die Frischluftleitung 4 ein. Die Niederdruck-Abgasrückführleitung 7 umfasst einen zweiten Abgaskühler 24 und stromabwärts des zweiten Abgaskühlers 24 ein zehntes Ventil 25.
  • In 2 sind die Kennfelder des ersten Verdichters 2.1 und des zweiten Verdichters 3.1 dargestellt, die verschiedene volllastnahe Betriebspunkte H1 bis H5, H11 bis H21 und N3 bis N21 einer Aufladestrategie für eine Volllastbeschleunigung des Verbrennungsmotors 1 in einem langen Gang beinhalten.
  • In jedes Kennfeld ist eine Linie optimaler Wirkungsgrade η_2.1 und η_3.1 eingetragen. Je geringer der Abstand eines Betriebspunkts H1 bis H5, H11 bis H21 und N3 bis N21 von dieser Linie η_2.1 und η_3.1 ist, desto optimaler wird der jeweilige erste Verdichter 2.1 und zweite Verdichter 3.1 betrieben.
  • Für den Start der Beschleunigung wird der Verbrennungsmotor 1 mit der Hochdruckstufe 2 aufgeladen. Dabei sind das erste Ventil 8, das zweite Ventil 10, das vierte Ventil 13 und das fünfte Ventil 15 geschlossen, so dass keine Strömung über die Niederdruckstufe 3 erfolgt. Das dritte Ventil 12 und das sechste Ventil 17 sind vollständig geöffnet. Durch eine vergleichsweise klein dimensionierte Hochdruckstufe 2 wird ein schneller Ladedruckaufbau bei noch relativ geringen Massenströmen ṁ ermöglicht (siehe Betriebspunkte H1 und H2).
  • Vor dem Erreichen der Stopfgrenze des ersten Verdichters 2.1 der Hochdruckstufe 2 wird auf einen seriellen Betrieb der Hochdruckstufe 2 und der Niederdruckstufe 3 umgeschaltet. Dabei werden zunächst das erste Ventil 8 und das vierte Ventil 13 geöffnet. Dieses erste Ventil 8 und dieses vierte Ventil 13 können als schaltbare Ventile mit den beiden Positionen „geöffnet“ und „geschlossen“ ausgeführt werden. Zur Umschaltung in den seriellen Betrieb werden dann das beispielsweise als regelbare Ventil ausgebildete dritte Ventil 12 und das beispielsweise als regelbares Ventil ausgebildete sechste Ventil 17 langsam geschlossen, so dass eine Strömung durch die Niederdruckstufe 3 forciert wird.
  • Nach erfolgter Umschaltung in den seriellen Betrieb sind dann das zweite Ventil 10, das dritte Ventil 12, das fünfte Ventil 15 und das sechste Ventil 17 geschlossen und das erste Ventil 8 und das vierte Ventil 13 sind geöffnet. In diesem Betriebsmodus wird dann der erforderliche Ladedruck durch die Multiplikation der Ladedrücke der einzelnen Stufen (Hochdruckstufe 2 und Niederdruckstufe 3) erreicht.
  • Bei einer weiteren Steigerung des Massenstroms ṁ wird der erste Verdichter 2.1 zunehmend mit einem schlechteren Wirkungsgrad betrieben, so dass eine Aufteilung des Massenstroms ṁ durch Anwendung eines parallelen Verschaltungsmodus wünschenswert wäre (siehe Betriebspunkte H3 bis H5 und N3 bis N5).
  • Die Betriebspunkte H3 bis H5 und N3 bis N5 des seriellen Betriebs liegen annähernd auf der jeweiligen Linie optimaler Wirkungsgrade. Die Form der Kennfelder des ersten Verdichters 2.1 und des zweiten Verdichters 3.1 erlaubt jedoch typischerweise nicht zugleich einen Sprung zu höheren Verdichtungsverhältnissen und geringeren Massenströmen ṁ, der bei einer direkten Umschaltung in den parallelen Betrieb erforderlich wäre.
  • Zur Vermeidung dieses Sprungs innerhalb der Kennfelder des ersten Verdichters 2.1 und des zweiten Verdichters 3.1 wird nach dem seriellen Betriebsmodus zunächst ein alleiniger Betrieb der Niederdruckstufe 3 durchgeführt. Dabei wird zunächst ein langsames Öffnen des als regelbares Ventil ausgebildeten zweiten Ventils 10 und fünften Ventils 15 durchgeführt. Mit weiterem Öffnen dieses zweiten Ventils 10 und dieses fünften Ventils 15 kommt es dann zunehmend zu einem Betrieb des ersten Verdichters 2.1 in Kennfeldbereichen mit einem schlechteren Wirkungsgrad, so dass ein zügiges Öffnen des zweiten Ventils 10 und des fünften Ventils15 erfolgt. Im Anschluss daran werden dann das erste Ventil 8 und das vierte Ventil 13 geschlossen.
  • Nach erfolgter Umschaltung in einen alleinigen Betrieb der Niederdruckstufe 3 sind dann das erste Ventil 8, das dritte Ventil 12, das vierte Ventil13 und das sechste Ventil 17 geschlossen und das zweite Ventile 10 und das fünfte Ventil15 geöffnet. Der zweite Verdichter 3.1 hat nun die gesamte Verdichtung zu erfüllen und wird in einem noch wirkungsgradoptimalen Kennfeldbereich betrieben (siehe Betriebspunkt N6).
  • Mit zunehmendem Massenstrom ṁ wird dann der zweite Verdichter 3.1 der Niederdruckstufe 3 in schlechteren Wirkungsgradbereichen betrieben (siehe Betriebspunkte N8 bis N10).
  • Sobald eine Aufteilung des Massenstroms ṁ mit Hilfe des parallelen Betriebsmodus möglich ist, also ein Sprung in einen Bereich jenseits der Pumpgrenze vermieden wird, werden das dritte Ventil 12 und das sechste Ventil 17 geöffnet. Dabei erhält der erste Verdichter 2.1 der Hochdruckstufe 2 anteilig Massenstrom ṁ, welcher zuvor insgesamt durch den zweiten Verdichter 3.1 der Niederdruckstufe 3 geführt wurde. Mit weiterem Anstieg des Massenstroms ṁ steigen die Massenströme ṁ durch den ersten Verdichter 2.1 und den zweiten Verdichter 3.1 jeweils weiter an (siehe Betriebspunkte H11 bis H16 und N11 bis N16).
  • Das Gesamtdruckverhältnis wird jeweils vom ersten Verdichter 2.1 und vom zweiten Verdichter 3.1 alleine erzeugt. Je nach Bedarf des Druckverhältnisses bei weiter ansteigendem Massenstrom ṁ können die erste Umgehungsleitung 9 und die zweite Umgehungsleitung 11 des ersten Verdichters 2.1 und des zweiten Verdichters 3.1 mittels des regelbaren zweiten Ventils 10 und des regelbaren dritten Ventils 12 (analog die dritte Umgehungsleitung 14 und die vierte Umgehungsleitung 16 der ersten Turbine 2.2 und der zweiten Turbine 3.2 mittels des fünften Ventils 15 und des sechsten Ventils 17) geöffnet werden, um das Druckverhältnis zu regeln (siehe Betriebspunkte H17 bis H21 und N17 bis N21). Die Betriebspunkte H17 bis H21 und N17 bis N21 liegen annähernd auf der jeweiligen Linie optimaler Wirkungsgrade. Für eine Verzögerung aus der Volllast in die Teillast werden die oben dargestellten Betriebsmodi in umgekehrter Reihenfolge gewählt.
  • In 3 sind die Kennfelder des ersten Verdichters 2.1 und des zweiten Verdichters 3.1 dargestellt, die verschiedene Betriebspunkte einer weiteren Aufladestrategie für eine volllastnahe Beschleunigung des Verbrennungsmotors 1 in einem langen Gang beinhalten.
  • Im Vergleich zu 2 stimmen die Lage der Betriebspunkte H3 bis H21 und N3 bis N21 überein.
  • Im Vergleich zu 2 wird kein alleiniger Betrieb der Hochdruckstufe 2 durchgeführt. Für den Start der Beschleunigung wird der Verbrennungsmotor 1 in einem seriellen Betrieb der Hochdruckstufe 2 und der Niederdruckstufe 3 aufgeladen (siehe Betriebspunkte H1 und H2 bzw. N1 und N2).
  • In 4 sind die Kennfelder des ersten Verdichters 2.1 und des zweiten Verdichters 3.1 mit den Betriebspunkten der 3 dargestellt.
  • Der Betriebspunkt N6 des Verbrennungsmotors 1 wird bei einer bestimmten Drehzahl n im alleinigen Betrieb der Niederdruckstufe 3 gefahren. Eine Verbindung dieses Betriebspunktes N6 mit dem Ursprung des Kennfeldes ergibt die Schlucklinie SL1.
  • Das Druckverhältnis π und die Drehzahl n des Betriebspunktes N6 können alternativ auch durch die beiden Betriebspunkte H5' und N5' erzielt werden (serielle Verschaltung). Wird die Last des Verbrennungsmotors 1 auf 50% (Teillastbetrieb) reduziert, ohne eine Hochdruck-AGR und/oder Niederdruck-AGR zuzuschalten, so liegt der Betriebspunkt N6" im Kennfeld des zweiten Verdichters 3.1 der Niederdruckstufe 3 in mäßig guten Wirkungsgradbereichen (Bewegung auf der Schlucklinie SL1).
  • Soll dem Verbrennungsmotor 1 zusätzlich ein Massenstromanteil von 50% Hochdruck-AGR beigefügt werden, so ist das gleiche Druckverhältnis π wie bei der Volllast, jedoch bei halbiertem Massenstrom ṁ, erforderlich. Dieser theoretische Betriebspunkt N6''' liegt deutlich jenseits der Pumpgrenze des Kennfeldes des zweiten Verdichters 3.1 der Niederdruckstufe 3 und kann somit nicht realisiert werden.
  • Nutzt man jedoch die Möglichkeit, bei der gleichen Drehzahl n in der seriellen Aufladebetriebsart c den Teillastpunkt mit 50% Last (Betriebspunkte H5'', N5'') zu fahren, so liegen die Betriebspunkte H5''' und N5''', die nach Zuschaltung von 50% Hochdruck-AGR gefahren werden, sogar in einem besseren Kennfeldbereich als die Betriebspunkte H5'', N5'' ohne Hochdruck-AGR.
  • Das Druckverhältnis π und die Drehzahl n des (Teillast-)Betriebspunktes N6''' können somit durch die beiden (Teillast-)Betriebspunkte H5''' und N5''' bei einer Zuschaltung eines Hochdruck-Abgasrückführmassenstroms erzielt werden.
  • Entsprechend können das Druckverhältnis π und die Drehzahl n des Betriebspunktes N6" durch die beiden (Teillast-)Betriebspunkte H5'' und N5'' ohne Zuschaltung einer Hochdruck- oder Niederdruckabgasrückführung erzielt werden.
  • In 5 ist ein qualitatives Kennfeld eines Verbrennungsmotors 1 mit den beiden Parametern Drehzahl n und Last (Drehmoment M) dargestellt.
  • Ein Bereich unterhalb einer Linie eines maximalen Drehmoments bei Volllast (Volllastkennlinie) und zwischen einer minimalen und maximalen Drehzahl nmin, nmax ist in vier Teile unterteilt. Eine Abgrenzung zwischen benachbarten Teilen bildet eine Umschaltkennlinie Pab, Pbc, Pcd, die mitunter einer Leistung-Isolinie entsprechen kann. Jeder Teil entspricht einer Aufladebetriebsart a, b, c und d, nämlich eine alleinige Aufladung mittels der Hochdruckstufe a, eine serielle Aufladung mittels der Hoch- und Niederdruckstufe b, eine alleinige Aufladung mittels der Niederdruckstufe c und eine parallele Aufladung mittels der Hoch- und Niederdruckstufe d.
  • Die Umschaltkennlinien Pab, Pbc, Pcd geben an, bei welcher Leistung ein Wechsel der Aufladebetriebsart a bis d erfolgt.
  • Innerhalb einer Aufladebetriebsart a, b, c und d ist ein gleichzeitiger Betrieb der Hoch- und Niederdruckabgasrückführung HD-AGR, ND-AGR möglich.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Verbrennungsmotor
    2
    Hochdruckstufe
    2.1
    erster Verdichter
    2.2
    erste Turbine
    3
    Niederdruckstufe
    3.1
    zweiter Verdichter
    3.2
    zweite Turbine
    4
    Frischluftleitung
    5
    Abgasleitung
    6
    Hochdruck-Abgasrückführleitung
    7
    Niederdruck-Abgasrückführleitung
    8
    erstes Ventil
    9
    erste Umgehungsleitung
    10
    zweites Ventil
    11
    zweite Umgehungsleitung
    12
    drittes Ventil
    13
    viertes Ventil
    14
    dritte Umgehungsleitung
    15
    fünftes Ventil
    16
    vierte Umgehungsleitung
    17
    sechstes Ventil
    18
    Ladeluftkühler
    19
    siebtes Ventil
    20
    Abgasnachbehandlungseinrichtung
    21
    achtes Ventil
    22
    neuntes Ventil
    23
    erster Abgaskühler
    24
    zweiter Abgaskühler
    25
    zehntes Ventil
    A
    Pfeil
    B
    Pfeil
    HD-AGR
    Hochdruck-Abgasrückführung
    ND-AGR
    Niederdruck-Abgasrückführung
    Pab
    Umschaltkennlinie zwischen den Aufladebetriebsarten a und b
    Pbc
    Umschaltkennlinie zwischen den Aufladebetriebsarten b und c
    Pcd
    Umschaltkennlinie zwischen den Aufladebetriebsarten c und d
    SL1
    Schlucklinie
    SL2
    Schlucklinie
    a
    Aufladebetriebsart
    b
    Aufladebetriebsart
    c
    Aufladebetriebsart
    d
    Aufladebetriebsart
    H1 - H21
    Betriebspunkt des Verdichters der Hochdruckstufe
    N1 - N21
    Betriebspunkt des Verdichters der Niederdruckstufe
    ṁ
    Massenstrom
    M
    Drehmoment
    n
    Drehzahl
    nmin
    minimale Drehzahl
    nmax
    maximale Drehzahl
    η_2.1
    Linie optimaler Wirkungsgrade
    η_3.1
    Linie optimaler Wirkungsgrade
    π
    Druckverhältnis

Claims (14)

  1. Vorrichtung zur variablen Abgasturboaufladung und Abgasrückführung eines Verbrennungsmotors (1), mit einer Hochdruckstufe (2), umfassend eine erste Turbine (2.2) und einen ersten Verdichter (2.1), einer Niederdruckstufe (3), umfassend eine zweite Turbine (3.2) und einen zweiten Verdichter (3.1), sowie eine Hochdruckabgasrückführung und eine Niederdruckabgasrückführung, wobei in einer Frischluftleitung (4) der erste Verdichter (2.1) stromabwärts des zweiten Verdichters (3.1) angeordnet ist, und in der Frischluftleitung (4) stromabwärts des zweiten Verdichters (3.1) und stromaufwärts des ersten Verdichters (2.1) ein erstes Ventil (8) angeordnet ist, und eine zweite Umgehungsleitung (11), die ein drittes Ventil (12) umfasst, stromaufwärts des zweiten Verdichters (3.1) von der Frischluftleitung (4) abzweigt und stromabwärts des ersten Ventils (8) und stromaufwärts des ersten Verdichters (2.1) wieder in die Frischluftleitung (4) einmündet, und eine erste Umgehungsleitung (9), die ein zweites Ventil (10) umfasst, stromabwärts des zweiten Verdichters (3.1) und stromaufwärts des ersten Ventils (8) von der Frischluftleitung (4) abzweigt und stromabwärts des ersten Verdichters (2.1) wieder in die Frischluftleitung (4) einmündet, und stromabwärts der Einmündung der ersten Umgehungsleitung (9) in der Frischluftleitung (4) ein siebtes Ventil (19) angeordnet ist, und in einer Abgasleitung (5) die erste Turbine (2.2) stromaufwärts der zweiten Turbine (3.2) angeordnet ist, und in der Abgasleitung (5) stromabwärts der ersten Turbine (2.2) und stromaufwärts der zweiten Turbine (3.2) ein viertes Ventil (13) angeordnet ist, und eine dritte Umgehungsleitung (14), die ein fünftes Ventil (15) umfasst, stromaufwärts der ersten Turbine (2.2) von der Abgasleitung (5) abzweigt und stromabwärts des vierten Ventils (13) und stromaufwärts der zweiten Turbine (3.2) wieder in die Abgasleitung (5) einmündet, und eine vierte Umgehungsleitung (16), die ein sechstes Ventil (17) umfasst, stromabwärts der ersten Turbine (2.2) und stromaufwärts des vierten Ventils (13) von der Abgasleitung (5) abzweigt und stromabwärts der zweiten Turbine (3.2) wieder in die Abgasleitung (5) einmündet, und stromabwärts der Einmündung der vierten Umgehungsleitung (16) in der Abgasleitung (5) ein achtes Ventil (21) angeordnet ist, und eine Hochdruck-Abgasrückführleitung (6), die ein neuntes Ventil (22) umfasst, stromaufwärts der Abzweigung der dritten Umgehungsleitung (14) von der Abgasleitung (5) abzweigt und stromabwärts des siebten Ventils (19) in die Frischluftleitung (4) einmündet, und eine Niederdruck-Abgasrückführleitung (7), die ein zehntes Ventil (25) umfasst, stromabwärts der Einmündung der vierten Umgehungsleitung (16) und stromaufwärts des achten Ventils (21) von der Abgasleitung (5) abzweigt und stromaufwärts der Abzweigung der zweiten Umgehungsleitung (11) in die Frischluftleitung (4) einmündet, und das zweite Ventil (10) der ersten Umgehungsleitung (9), das dritte Ventil (12) der zweiten Umgehungsleitung (11), das fünfte Ventil (15) der dritten Umgehungsleitung (14) und das sechste Ventil (17) der vierten Umgehungsleitung (16) stufenlos zwischen den beiden Positionen „vollständig geöffnet“ und „vollständig geschlossen“ regelbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasleitung (5) stromabwärts der Einmündung der vierten Umgehungsleitung (16) und stromaufwärts der Abzweigung der Niederdruck-Abgasrückführleitung (7) eine Abgasnachbehandlungseinrichtung (20) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Ventil (8) und das vierte Ventil (13) zwischen den beiden Positionen „vollständig geöffnet“ und „vollständig geschlossen“ umschaltbar sind.
  4. Verfahren zur variablen Abgasturboaufladung und Abgasrückführung eines Verbrennungsmotors (1), wobei der Verbrennungsmotor (1) mittels einer Hochdruckstufe (2), umfassend einen ersten Verdichter (2.1) und eine erste Turbine (2.2), und einer Niederdruckstufe (3), umfassend einen zweiten Verdichter (3.1) und eine zweite Turbine (3.2), aufladbar ist, und wobei ein Abgasmassenstrom des Verbrennungsmotors (1) von einer Abgasleitung (5) mittels einer Hochdruck-Abgasrückführleitung (6) sowie einer Niederdruck-Abgasrückführleitung (7) dem Frischluftmassenstrom in einer Frischluftleitung (4) zuführbar ist, und der Verbrennungsmotor (1) alleinig entweder mittels der Hochdruckstufe (2) oder mittels der Niederdruckstufe (3), oder durch eine serielle oder parallele Durchströmung der Hochdruckstufe (2) und der Niederdruckstufe (3) aufladbar ist, und von einem alleinigen Betrieb mittels der Hochdruckstufe (2) in einen seriellen Betrieb der Hochdruckstufe (2) und der Niederdruckstufe (3), und von einem seriellen Betrieb entweder in den alleinigen Betrieb der Hochdruckstufe (2) oder in einen alleinigen Betrieb der Niederdruckstufe (3), und von einem alleinigen Betrieb der Niederdruckstufe (3) entweder in den seriellen Betrieb oder in den parallelen Betrieb, und von einem parallelen Betrieb in einen alleinigen Betrieb der Niederdruckstufe (3) gewechselt werden kann.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Zunahme des Frischluft- und Abgasmassenstroms durch den Verbrennungsmotor (1) der Verbrennungsmotor (1) zuerst seriell, dann alleinig mittels der Niederdruckstufe (3) und anschließend parallel aufgeladen wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Zunahme des Frischluft- und Abgasmassenstroms durch den Verbrennungsmotor (1) der Verbrennungsmotor (1) zuerst alleinig mittels der Hochdruckstufe (2), dann seriell, sodann alleinig mittels der Niederdruckstufe (3) und anschließend parallel aufgeladen wird.
  7. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für eine alleinige Aufladung des Verbrennungsmotors (1) mittels der Hochdruckstufe (2) ein erstes Ventil (8) in der Frischluftleitung (4), wobei das erste Ventil (8) in der Frischluftleitung (4) stromabwärts des zweiten Verdichters (3.1) und stromaufwärts des ersten Verdichters (2.1) angeordnet ist,, ein zweites Ventil (10) in einer ersten Umgehungsleitung (9), die stromabwärts des zweiten Verdichters (3.1) und stromaufwärts des ersten Ventils (8) von der Frischluftleitung (4) abzweigt und stromabwärts des ersten Verdichters (2.1) wieder in die Frischluftleitung (4) einmündet, für den ersten Verdichter (2.1), ein viertes Ventil (13) in der Abgasleitung (5) stromabwärts der ersten Turbine (2.2) und stromaufwärts der zweiten Turbine (3.2) und ein fünftes Ventil (15) in einer dritten Umgehungsleitung (14), die stromaufwärts der ersten Turbine (2.2) von der Abgasleitung (5) abzweigt und stromabwärts des vierten Ventils (13) und stromaufwärts der zweiten Turbine (3.2) wieder in die Abgasleitung (5) einmündet, für die erste Turbine (2.2) geschlossen werden und ein drittes Ventil (12) in einer zweiten Umgehungsleitung (11), die stromaufwärts des zweiten Verdichters (3.1) von der Frischluftleitung (4) abzweigt und stromabwärts des ersten Ventils (8) und stromaufwärts des ersten Verdichters (2.1) wieder in die Frischluftleitung (4) einmündet, für den zweiten Verdichter (3.1) und ein sechstes Ventil (17) in einer vierten Umgehungsleitung (16), die stromabwärts der ersten Turbine (2.2) und stromaufwärts des vierten Ventils (13) von der Abgasleitung (5) abzweigt und stromabwärts der zweiten Turbine (3.2) wieder in die Abgasleitung (5) einmündet, für die zweite Turbine (3.2) geöffnet werden.
  8. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass für eine alleinige Aufladung des Verbrennungsmotors (1) mittels der Niederdruckstufe (3) das erste Ventil (8) in der Frischluftleitung (4), das dritte Ventil (12) in der zweiten Umgehungsleitung (11), das vierte Ventil (13) in der Abgasleitung (5) und das sechste Ventil (17) in der vierten Umgehungsleitung (16) geschlossen werden und das zweite Ventil (10) in der ersten Umgehungsleitung (9) und das fünfte Ventil (15) in der dritten Umgehungsleitung (14) geöffnet werden.
  9. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass für eine gemeinsame Aufladung des Verbrennungsmotors (1) mittels der seriellen Anordnung der Hochdruckstufe (2) und der Niederdruckstufe (3) das zweite Ventil (10) in der ersten Umgehungsleitung (9), das dritte Ventil (12) in der zweiten Umgehungsleitung (11), das fünfte Ventil (15) in der dritten Umgehungsleitung (14) und das sechste Ventil (17) in der vierten Umgehungsleitung (16) geschlossen werden und das erste Ventil (8) in der Frischluftleitung (4) und das vierte Ventil (13) in der Abgasleitung (5) geöffnet werden.
  10. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass für eine Aufladung des Verbrennungsmotors (1) mittels der parallelen Anordnung der Hochdruckstufe (2) und der Niederdruckstufe (3) das erste Ventil (8) in der Frischluftleitung (4) und das vierte Ventil (13) in der Abgasleitung (5) geschlossen werden und das zweite Ventil (10) in der ersten Umgehungsleitung (9), das dritte Ventil (12) in der zweiten Umgehungsleitung (11), das fünfte Ventil (15) in der dritten Umgehungsleitung (14) und das sechste Ventil (17) in der vierten Umgehungsleitung (16) geöffnet werden.
  11. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Zunahme des Frischluft- und Abgasmassenstroms durch den Verbrennungsmotor (1) innerhalb einer Aufladebetriebsart (a, b, c, d) ein neuntes Ventil (22) der Hochdruck-Abgasrückführleitung (6) zugunsten höherer Hochdruck-AGR-Raten weiter geöffnet und ein zehntes Ventil (25) der Niederdruck-Abgasrückführleitung (7) zugunsten geringerer Niederdruck-AGR-Raten weiter geschlossen wird.
  12. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Zunahme des Frischluft- und Abgasmassenstroms durch den Verbrennungsmotor (1) bei einem Wechsel der Aufladebetriebsart (a, b, c, d) an einer der Umschaltkennlinien (Pab, Pbc, Pcd) ein neuntes Ventil (22) der Hochdruck-Abgasrückführleitung (6) zugunsten niedrigerer Hochdruck-AGR-Raten weiter geschlossen und ein zehntes Ventil (25) der Niederdruck-Abgasrückführleitung (7) zugunsten höherer Niederdruck-AGR-Raten weiter geöffnet wird.
  13. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Reduzierung des Frischluft- und Abgasmassenstroms durch den Verbrennungsmotor (1) innerhalb einer Aufladebetriebsart (a, b, c, d) ein neuntes Ventil (22) der Hochdruck-Abgasrückführleitung (6) zugunsten niedrigerer Hochdruck-AGR-Raten weiter geschlossen und ein zehntes Ventil (25) der Niederdruck-Abgasrückführleitung (7) zugunsten höherer Niederdruck-AGR-Raten weiter geöffnet wird.
  14. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Reduzierung des Frischluft- und Abgasmassenstroms durch den Verbrennungsmotor (1) bei einem Wechsel der Aufladebetriebsart (a, b, c, d) an einer der Umschaltkennlinien (Pab, Pbc, Pcd) ein neuntes Ventil (22) der Hochdruck-Abgasrückführleitung (6) zugunsten höherer Hochdruck-AGR-Raten weiter geöffnet und ein zehntes Ventil (25) der Niederdruck-Abgasrückführleitung (7) zugunsten niedrigerer Niederdruck-AGR-Raten weiter geschlossen wird.
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