DE102010010480A1 - Internal combustion engine with two-stage supercharging - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Frischlufttrakt (12) zum Zuführen von Frischluft an Arbeitszylinder (10) der Brennkraftmaschine, einem Abgastrakt (14) zum Abführen von Abgas (21) aus den Arbeitszylindern (10), einem ersten Abgasturbolader (16) einer Niederdruckstufe (ND-Abgasturbolader), welcher eine in dem Abgastrakt (14) angeordnete erste Turbine (26) (ND-Turbine) sowie eine in dem Frischlufttrakt (12) angeordneten Verdichter (36) (ND-Verdichter) aufweist, und mindestens einem zweiten Abgasturbolader (18) einer Hockdruckstufe (HD-Abgasturbolader), welche eine im Abgastrakt (14) stromauf der ersten Turbine (26) angeordnete zweite Turbine (24) (HD-Turbine) sowie einen im Frischlufttrakt (12) stromab des ersten Verdichters (36) angeordneten zweiten Verdichter (38) (HD-Verdichter) aufweist. Hierbei weist mindestens eine der Turbinen (24, 26) eine verstellbare Turbinengeometrie (68) (VTG) auf.The invention relates to an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, with a fresh air duct (12) for supplying fresh air to the working cylinder (10) of the internal combustion engine, an exhaust system (14) for discharging exhaust gas (21) from the working cylinders (10), and a first exhaust gas turbocharger (16) a low pressure stage (LP exhaust gas turbocharger), which has a first turbine (26) (LP turbine) arranged in the exhaust gas tract (14) and a compressor (36) (LP compressor) arranged in the fresh air tract (12), and at least one second exhaust gas turbocharger (18) of a high pressure stage (HP exhaust gas turbocharger), which has a second turbine (24) (HP turbine) arranged in the exhaust gas tract (14) upstream of the first turbine (26) and one in the fresh air tract (12) downstream of the first compressor (36) arranged second compressor (38) (HP compressor). At least one of the turbines (24, 26) has an adjustable turbine geometry (68) (VTG).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Frischlufttrakt zum Zuführen von Frischluft an Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine, einem Abgastrakt zum Abführen von Abgas aus den Arbeitszylindern, einem ersten Abgasturbolader einer Niederdruckstufe (ND-Abgasturbolader), welcher eine in dem Abgastrakt angeordnete erste Turbine (ND-Turbine) sowie eine in dem Frischlufttrakt angeordneten Verdichter (ND-Verdichter) aufweist, und mindestens einem zweiten Abgasturbolader einer Hockdruckstufe (HD-Abgasturbolader), welcher eine im Abgastrakt stromauf der ersten Turbine angeordnete zweite Turbine (HD-Turbine) sowie einen im Frischlufttrakt stromab des ersten Verdichters angeordneten zweiten Verdichter (HD-Verdichter) aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, with a fresh air tract for supplying fresh air to working cylinder of the internal combustion engine, an exhaust tract for discharging exhaust gas from the working cylinders, a first exhaust gas turbocharger of a low-pressure stage (LP exhaust gas turbocharger), which arranged in the exhaust tract first Turbine (ND turbine) and arranged in the fresh air duct compressor (LP compressor), and at least a second exhaust gas turbocharger a high-pressure (HD exhaust gas turbocharger), which arranged in the exhaust system upstream of the first turbine second turbine (HP turbine) and a second compressor (HP compressor) arranged in the fresh air tract downstream of the first compressor, according to the preamble of patent claim 1.

Bekannte Dieselmotoren mit geregelter zweistufiger Aufladung weisen eine Schaltung auf, die aus einem Wastegate- oder VTG-Hochdrucklader (VTG – variable Turbinengeometrie), einem Bypass und einem nachgeschalteten Wastegatelader mit Wastegate besteht. Solche Motoren weisen immer eine externe Abgasrückführung (AGR) auf, die über einen separaten AGR-Kühler verfügt. Zur Emissionsabsenkung ist in der Regel eine möglichst hohe AGR-Rate wünschenswert. Die maximale AGR-Rate wird durch das Druckverhältnis zwischen Saug- und Abgasseite beeinflusst. Daher verfügen doppelt aufgeladene Dieselmotoren üblicherweise über eine ins Saugrohr Integrierte Drosselklappe, mit der das Druckgefälle hin zur Saugseite angehoben werden kann. Damit steigt jedoch die Ladungswechselarbeit an und der Verbrauch nimmt zu. Durch abgasseitige Drosselung kann das Druckgefälle alternativ oder ergänzend zur Saugrohrdrosselung ebenfalls gesteigert werden. Bei Verwendung von VTG-Ladern mit verstellbaren VTG-Schaufeln ist dies besonders einfach möglich, indem die VTG-Schaufeln nicht auf beste Turbinen-Leistung, sondern auf höchsten Abgasgegendruck optimiert eingestellt werden. Parallel ist mit den VTG-Schaufeln ein turbineninterner Bypass möglich, so dass eine Begrenzung der Turbinendrehzahl auch ohne externen Bypass möglich ist.Known diesel engines with controlled two-stage supercharging have a circuit consisting of a wastegate or VTG high-pressure loader (VTG - variable turbine geometry), a bypass and a wastegate downstream wastegate loader. Such engines always have external exhaust gas recirculation (EGR), which has a separate EGR cooler. In order to reduce emissions, the highest possible EGR rate is generally desirable. The maximum EGR rate is influenced by the pressure ratio between the intake and exhaust side. For this reason, double-charged diesel engines usually have a throttle valve integrated in the intake manifold, with which the pressure gradient can be raised to the intake side. However, this increases the charge exchange work and the consumption increases. By means of exhaust-side throttling, the pressure gradient can also be increased as an alternative or in addition to intake manifold throttling. When VTG loaders with adjustable VTG blades are used, this is particularly easy because the VTG blades are not optimized for best turbine performance but optimized for the highest exhaust backpressure. In parallel with the VTG blades, an in-turbine bypass is possible, so that a limitation of the turbine speed is possible even without external bypass.

Aus der DE 10 2007 062 366 A1 ist eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine mit zweistufiger Aufladung bekannt.From the DE 10 2007 062 366 A1 is a generic internal combustion engine with two-stage charging known.

Aus der DE 198 51 028 C2 ist ein Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine bekannt, die zwei parallel angeordnete Abgasturbolader aufweist, wobei jeweils nur ein Abgasturbolader betrieben wird und nach vorbestimmten Zeitintervallen zwischen den beiden Abgasturboladern umgeschaltet wird. Beide parallel angeordnete Abgasturbolader sind jeweils mit einer variablen Turbinengeometrie ausgebildet.From the DE 198 51 028 C2 a method for operating a supercharged internal combustion engine is known which comprises two exhaust gas turbochargers arranged in parallel, wherein in each case only one exhaust gas turbocharger is operated and is switched after predetermined time intervals between the two exhaust gas turbochargers. Both parallel turbochargers are each formed with a variable turbine geometry.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der o. g. Art hinsichtlich Emission und Verbrauch zu verbessern sowie hinsichtlich der Systemkomplexität zu vereinfachen.The invention is based on the object, an internal combustion engine o. G. To improve the type of emission and consumption and to simplify the system complexity.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine der o. g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.This object is achieved by an internal combustion engine o. G. Art solved with the features characterized in claim 1. Advantageous embodiments of the invention are described in the further claims.

Dazu ist es bei einer Brennkraftmaschine der o. g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass mindestens eine der Turbinen eine verstellbare Turbinengeometrie (VTG) aufweist.For this it is in an internal combustion engine o. G. Art according to the invention provided that at least one of the turbines has an adjustable turbine geometry (VTG).

Dies hat den Vorteil, dass eine Brennkraftmaschine mit vereinfachtem Aufladesystem mit verringerter Anzahl von Stellgliedern zur Verfügung steht, da an derjenigen Turbine mit VTG auf einen Bypasskanal mit Bypassventil und/oder auf ein Wartegate mit Wastegateventil verzichtet werden kann, da diese Funktion durch ein entsprechendes Verstellen der VTG realisierbar ist. Gleichzeitig und ohne zusätzliche Abgasklappe ist eine maximal mögliche Abgasrückführrate (AGR-Rate) realisierbar, da mittels der VTG ein Abgasgegendruck entsprechen erhöht werden kann, so dass sich ein erweiterter Kennfeldbereich ergibt, in dem der Druck im Abgastrakt an der Entnahmestelle für rückzuführendes Abgas größer ist als der Druck in dem Frischlufttrakt an der Einleitstelle für rückzuführendes Abgas. Die Regelfähigkeit des abgasseitigen Gegendruckes ist maximiert. Zusätzlich kann ohne ergänzende Einrichtung eine Motorbremswirkung durch Verstellen der VTG realisiert werden.This has the advantage that an internal combustion engine with a simplified supercharging system with a reduced number of actuators is available, as can be dispensed with that turbine with VTG on a bypass channel with bypass valve and / or on a waiting gate with wastegate valve, as this function by a corresponding adjustment VTG can be realized. At the same time and without an additional exhaust gas flap, a maximum possible exhaust gas recirculation rate (EGR rate) can be realized since an exhaust back pressure can be increased correspondingly by means of the VTG, so that an extended characteristic field range results, in which the pressure in the exhaust gas tract at the removal point for the exhaust gas to be recirculated is greater as the pressure in the fresh air tract at the discharge point for the recirculating exhaust gas. The controllability of the exhaust side counterpressure is maximized. In addition, an engine braking effect can be realized by adjusting the VTG without additional equipment.

Eine besonders effektive Reduktion der Anzahl der Stellglieder im zweistufigen Aufladesystem erzielt man dadurch, dass der Abgastrakt stromab der ersten Turbine ausschließlich über die erste Turbine mit dem Abgastrakt stromauf der ersten Turbine und stromab der zweiten Turbine fluidleitend verbunden ist.A particularly effective reduction of the number of actuators in the two-stage supercharging system is achieved in that the exhaust tract downstream of the first turbine exclusively via the first turbine with the exhaust gas upstream of the first turbine and downstream of the second turbine fluidly connected.

Eine Erweiterung der Regelfähigkeit des zweistufigen Aufladesystems insbesondere hinsichtlich des Ladedruckes erzielt man dadurch, dass der Abgastrakt stromab der ersten Turbine über die erste Turbine und zusätzlich über einen ersten Turbinenbypasskanal mit erstem Turbinenbypasskanalventil und/oder ein erstes Wastegate mit erstem Wastegateventil mit dem Abgastrakt stromauf der ersten Turbine und stromab der zweiten Turbine fluidleitend verbunden ist.An extension of the controllability of the two-stage supercharging system, in particular with regard to the boost pressure is achieved in that the exhaust tract upstream of the first turbine via the first turbine and additionally via a first turbine bypass passage with first turbine bypass passage valve and / or a first wastegate with first wastegate valve with the exhaust gas upstream of the first Turbine and downstream of the second turbine fluidly connected.

Eine besonders effektive Reduktion der Anzahl der Stellglieder im zweistufigen Aufladesystem erzielt man dadurch, dass der Abgastrakt stromab der zweiten Turbine und stromauf der ersten Turbine ausschließlich über die zweite Turbine mit dem Abgastrakt stromauf der zweiten Turbine fluidleitend verbunden ist. A particularly effective reduction in the number of actuators in the two-stage supercharging system is achieved by virtue of the fact that the exhaust tract downstream of the second turbine and upstream of the first turbine is fluid-conductively connected via the second turbine to the exhaust tract upstream of the second turbine.

Eine Erweiterung der Regelfähigkeit des zweistufigen Aufladesystems insbesondere hinsichtlich des Ladedruckes erzielt man dadurch, dass der Abgastrakt stromab der zweiten Turbine und stromauf der ersten Turbine über die zweite Turbine und zusätzlich über einen zweiten Turbinenbypasskanal mit zweitem Turbinenbypasskanalventil und/oder ein zweites Wastegate mit zweitem Wastegateventil mit dem Abgastrakt stromauf der zweiten Turbine fluidleitend verbunden ist.An extension of the controllability of the two-stage supercharging system, in particular with regard to the boost pressure is achieved in that the exhaust tract downstream of the second turbine and upstream of the first turbine via the second turbine and additionally via a second turbine bypass passage with second turbine bypass passage valve and / or a second wastegate with second wastegate valve with the exhaust tract upstream of the second turbine is fluidly connected.

Eine besonders effektive Reduktion der Anzahl der Stellglieder im zweistufigen Aufladesystem erzielt man dadurch, dass der Frischlufttrakt stromauf des ersten Verdichters ausschließlich über den ersten Verdichter mit dem Frischlufttrakt stromab des ersten Verdichters und stromauf des zweiten Verdichters fluidleitend verbunden ist.A particularly effective reduction of the number of actuators in the two-stage supercharging system is achieved by virtue of the fact that the fresh air tract upstream of the first compressor is fluid-conductively connected via the first compressor to the fresh air tract downstream of the first compressor and upstream of the second compressor.

Eine Erweiterung der Regelfähigkeit des zweistufigen Aufladesystems insbesondere hinsichtlich des Ladedruckes erzielt man dadurch, dass der Frischlufttrakt stromauf des ersten Verdichters über den ersten Verdichter und zusätzlich über einen ersten Verdichterbypasskanal mit erstem Verdichterbypasskanalventil mit dem Frischlufttrakt stromab des ersten Verdichters und stromauf des zweiten Verdichters fluidleitend verbunden ist.An extension of the controllability of the two-stage supercharging system, in particular with regard to the boost pressure achieved by the fresh air tract upstream of the first compressor via the first compressor and in addition via a first compressor bypass passage with first compressor bypass passage valve fluidly connected to the fresh air tract downstream of the first compressor and upstream of the second compressor ,

Eine besonders effektive Reduktion der Anzahl der Stellglieder im zweistufigen Aufladesystem erzielt man dadurch, dass der Frischlufttrakt stromauf des zweiten Verdichters und stromab der ersten Verdichters ausschließlich über den zweiten Verdichter mit dem Frischlufttrakt stromab des zweiten Verdichters fluidleitend verbunden ist.A particularly effective reduction of the number of actuators in the two-stage supercharging system is achieved in that the fresh air tract upstream of the second compressor and downstream of the first compressor is fluidly connected exclusively via the second compressor with the fresh air tract downstream of the second compressor.

Eine Erweiterung der Regelfähigkeit des zweistufigen Aufladesystems insbesondere hinsichtlich des Ladedruckes erzielt man dadurch, dass der Frischlufttrakt stromauf des zweiten Verdichters und stromab der ersten Verdichters über den zweiten Verdichter und zusätzlich über einen zweiten Verdichterbypasskanal mit zweitem Verdichterbypasskanalventil mit dem Frischlufttrakt stromab des zweiten Verdichters fluidleitend verbunden ist.An extension of the controllability of the two-stage supercharging system, in particular with regard to the boost pressure achieved by the fact that the fresh air duct upstream of the second compressor and downstream of the first compressor via the second compressor and additionally via a second compressor bypass passage with second compressor bypass passage valve is fluidly connected downstream of the second compressor with the fresh air ,

Zur Erhöhung der Effektivität der Aufladung ist im zweiten Verdichterbypasskanal ein dritter Ladeluftkühler angeordnet.To increase the efficiency of the charge, a third charge air cooler is arranged in the second compressor bypass duct.

Eine besonders gute und direkte Regelung des Abgasgegendruckes sowie einer Motorbremswirkung mittels der VTG erzielt man dadurch, dass ausschließlich die zweite Turbine eine VTG aufweist.A particularly good and direct regulation of the exhaust backpressure as well as an engine braking effect by means of the VTG is achieved by the fact that only the second turbine has a VTG.

Ein kostengünstiges Aufladesystem erzielt man dadurch, dass ausschließlich die erste Turbine eine VTG aufweist.An inexpensive charging system is achieved by the fact that only the first turbine has a VTG.

Ein weiter vergrößertes Regelspektrum hinsichtlich des Abgasgegendruckes erzielt man dadurch, dass die erste und die zweite Turbine jeweils eine VTG aufweist.A further enlarged range of rules with regard to the exhaust backpressure is achieved in that the first and the second turbine each have a VTG.

Zum Erhöhen der Effektivität der Aufladung ist stromab des zweiten Verdichters ein zweiter Ladeluftkühler und/oder stromab des ersten Verdichters und stromauf des zweiten Verdichters ein erster Ladeluftkühler angeordnet.To increase the efficiency of the charge, a first charge air cooler is arranged downstream of the second compressor and / or downstream of the first compressor and upstream of the second compressor, a first charge air cooler.

Eine Verminderung von Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine wird dadurch erzielt, dass stromauf der zweiten Turbine eine Hochdruck-Abgasrückführleitung (HD-AGR-Leitung) von dem Abgastrakt abzweigt und stromab des zweiten Verdichters in den Frischlufttrakt einmündet.A reduction of pollutant emissions of the internal combustion engine is achieved in that upstream of the second turbine, a high-pressure exhaust gas recirculation line (HP-EGR line) branches off from the exhaust tract and opens downstream of the second compressor in the fresh air tract.

Um eine Verunreinigung des zweiten Ladeluftkühlers durch rückgeführtes Abgas zu vermeiden, mündet die HD-AGR-Leitung stromab des zweiten Ladeluftkühlers in den Frischlufttrakt ein.To avoid contamination of the second intercooler by recirculated exhaust gas, the HD-EGR line flows into the fresh air tract downstream of the second intercooler.

Zum Kühlen des rückgeführten Abgases ist in der HD-AGR-Leitung ein Kühler für rückgeführtes Abgas (HD-AGR-Kühler) angeordnet.For cooling the recirculated exhaust gas, a recirculated exhaust gas cooler (HP-EGR cooler) is arranged in the HP-EGR passage.

Zum Beeinflussen der Menge des rückgeführten Abgases ist in der HD-AGR-Leitung ein Ventil für rückgeführtes Abgas (HD-AGR-Ventil) angeordnet.To influence the amount of recirculated exhaust gas, a valve for recirculated exhaust gas (HP-EGR valve) is arranged in the HP-EGR line.

Eine Verminderung von Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine wird dadurch erzielt, dass stromab der ersten Turbine eine Niederdruck-Abgasrückführleitung (ND-AGR-Leitung) von dem Abgastrakt abzweigt und stromauf des ersten Verdichters in den Frischlufttrakt oder in den HD-AGR-Kühler der HD-AGR-Leitung einmündet.A reduction of pollutant emissions of the internal combustion engine is achieved in that downstream of the first turbine, a low-pressure exhaust gas recirculation (ND-EGR) line branches off from the exhaust tract and upstream of the first compressor in the fresh air tract or in the HD EGR cooler of the HD-EGR -Leitung opens.

Zum Kühlen des rückgeführten Abgas und/oder zum Beeinflussen der Menge des rückgeführten Abgases ist in der ND-AGR-Leitung ein Kühler für rückgeführtes Abgas (ND-AGR-Kühler) und/oder ein Ventil für rückgeführtes Abgas (ND-AGR-Ventil) angeordnet.For cooling the recirculated exhaust gas and / or for influencing the amount of recirculated exhaust gas, a recirculated exhaust gas cooler (ND-EGR cooler) and / or a recirculated exhaust gas valve (ND-EGR valve) are provided in the LP EGR passage. arranged.

Eine Verminderung von Schadstoffemissionen der Brennkraftmaschine wird dadurch erzielt, dass stromauf der ersten Turbine und stromab der zweiten Turbine eine Mitteldruck-Abgasrückführleitung (MD-AGR-Leitung) von dem Abgastrakt abzweigt und stromab des ersten Verdichters sowie stromauf des zweiten Verdichters in den Frischlufttrakt einmündet.A reduction of pollutant emissions of the internal combustion engine is achieved in that upstream of the first turbine and downstream of the second turbine, a medium pressure Exhaust gas recirculation line (MD-EGR line) branches off from the exhaust tract and opens downstream of the first compressor and upstream of the second compressor in the fresh air tract.

Zum Kühlen des rückgeführten Abgas und/oder zum Beeinflussen der Menge des rückgeführten Abgases ist in der MD-AGR-Leitung ein Kühler für rückgeführtes Abgas (MD-AGR-Kühler) und/oder ein Ventil für rückgeführtes Abgas (MD-AGR-Ventil) angeordnet.For cooling the recirculated exhaust gas and / or for influencing the amount of recirculated exhaust gas, a recirculated exhaust gas cooler (MD-EGR cooler) and / or a recirculated exhaust gas valve (MD-EGR valve) are provided in the MD-EGR passage. arranged.

Zur Anpassung der Brennkraftmaschine in die jeweils gewünschte Leistungsklasse weist diese mindestens 3, insbesondere 4, 5, 6, 8, 10 oder 12 Arbeitszylinder auf.To adapt the internal combustion engine in the respective desired performance class, this has at least 3, in particular 4, 5, 6, 8, 10 or 12 working cylinder.

Eine besonders funktionssichere Kraftstoffzuführung und eine gezielt steuerbare Verbrennung erzielt man dadurch, dass die Brennkraftmaschine eine direkte Kraftstoffeinspritzung in mindestens einen Arbeitszylinder, insbesondere nach dem Common-Rail-System, aufweist.A particularly functionally reliable fuel supply and a specifically controllable combustion are achieved in that the internal combustion engine has a direct fuel injection into at least one working cylinder, in particular according to the common rail system.

Zur Anpassung der Brennkraftmaschine in die jeweils gewünschte Leistungsklasse weist diese eine Nenndrehzahl von mindestens 3.000 Umdrehungen pro Minute, insbesondere 3.500, 4.000, 4500, 5000 oder 5.000 Umdrehungen pro Minute, auf.To adapt the internal combustion engine in the respective desired performance class, this has a rated speed of at least 3,000 revolutions per minute, in particular 3,500, 4,000, 4500, 5000 or 5,000 revolutions per minute, on.

Eine auf ein gewünschtes Leistungsniveau und Drehmomentniveau angepasste Brennkraftmaschine erzielt man dadurch, dass mindesten ein Arbeitszylinder einen Hubraum von kleiner oder gleich 800 ccm, insbesondere kleiner oder gleich 700 ccm, 600 ccm, 500 ccm, 400 ccm oder 350 ccm, aufweist.An internal combustion engine adapted to a desired level of performance and torque level is achieved in that at least one working cylinder has a displacement of less than or equal to 800 cc, in particular less than or equal to 700 cc, 600 cc, 500 cc, 400 cc or 350 cc.

Zum Ableiten von Abgas aus den Arbeitszylindern in den Abgastrakt sind mindestens einem Arbeitszylinder mindestens ein, insbesondere zwei oder mehr, Auslassventile zugeordnet.For discharging exhaust gas from the working cylinders into the exhaust tract, at least one working cylinder is assigned at least one, in particular two or more, exhaust valves.

Zum Zuführen von Verbrennungsluft an die Arbeitszylindern aus dem Frischlufttrakt sind mindestens einem Arbeitszylinder mindestens ein, insbesondere zwei oder mehr, Einlassventile zugeordnet.For supplying combustion air to the working cylinders from the fresh air tract at least one working cylinder at least one, in particular two or more, inlet valves are assigned.

Eine Bauraumeinsparung erzielt man dadurch, dass mindestes ein erster und zweiter Verdichter in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.A saving in space is achieved in that at least one first and second compressor are arranged in a common housing.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt inThe invention will be explained in more detail below with reference to the drawing. This shows in

1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, 1 a first preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation,

2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, 2 a second preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation,

3 eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, 3 A third preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation,

4 eine vierte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, 4 A fourth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation,

5 eine fünfte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, 5 a fifth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation,

6 eine sechste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, 6 A sixth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation,

7 eine siebte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, 7 A seventh preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation,

8 eine achte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, 8th an eighth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation,

9 eine neunte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, 9 A ninth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation,

10 eine zehnte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, 10 A tenth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation,

11 eine graphische Darstellung von Emissionsbereichen der Brennkraftmaschine, 11 a graphical representation of emission ranges of the internal combustion engine,

12 eine graphische Darstellung von Rußdurchsatz und NOx-Durchsatz bei einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit 1.500 min–1 sowie mit einem Mitteldruck pme = 3 bar, 12 a graphical representation of soot flow rate and NO x flow rate at an operating condition of the internal combustion engine with 1500 min -1 and with a mean pressure pme = 3 bar,

13 eine graphische Darstellung einer Ladedruckvariation bei einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit 1.500 min–1 sowie mit einem Mitteldruck pme = 3 bar, 13 a graphical representation of boost pressure variation in an operating state of the internal combustion engine with 1,500 min -1 and with a medium pressure pme = 3 bar,

14 eine graphische Darstellung eines Abgasdruckes vor Turbine ohne AGR bei einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit 1.500 min–1 sowie mit einem Mitteldruck pme = 3 bar, 14 a graphical representation of an exhaust gas pressure before turbine without EGR in an operating condition of the internal combustion engine with 1500 min -1 and with a mean pressure pme = 3 bar,

15 eine graphische Darstellung eines Abgasdruckes vor Turbine mit AGR bei einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit 1.500, min–1 sowie mit einem Mitteldruck pme = 3 bar, 15 a graphical representation of an exhaust gas pressure before turbine with EGR in an operating condition of the internal combustion engine with 1,500, min -1 and with a mean pressure pme = 3 bar,

16 eine graphische Darstellung einer maximal erreichbaren AGR-Rate bei einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit 1.500 min–1 sowie mit einem Mitteldruck pme = 3 bar, 16 a graphical representation of a maximum achievable EGR rate in an operating condition of the internal combustion engine with 1,500 min -1 and with a mean pressure pme = 3 bar,

17 eine graphische Darstellung einer minimal erreichbaren NOx-Emission bei einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit 1.500 min–1 sowie mit einem Mitteldruck pme = 3 bar, 17 a graphical representation of a minimum achievable NO x emission at an operating condition of the internal combustion engine with 1500 min -1 and with a mean pressure pme = 3 bar,

18 eine graphische Darstellung einer Ladedruckvariation bei einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit 2.000 min–1 sowie mit einem Mitteldruck pme = 8 bar, 19 eine graphische Darstellung von Rußdurchsatz und NOx-Durchsatz bei einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit 2.000 min–1 sowie mit einem Mitteldruck pme = 8 bar, 18 a graphical representation of a boost pressure variation in an operating condition of the internal combustion engine with 2,000 min -1 and with a mean pressure pme = 8 bar, 19 a graphical representation of soot flow rate and NO x throughput in an operating condition of the internal combustion engine with 2,000 min -1 and with a mean pressure pme = 8 bar,

20 eine graphische Darstellung einer Ladedruckvariation bei einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit 2.000 min–1 sowie mit einem Mitteldruck pme = 8,9 bar und 20 a graphical representation of a boost pressure variation in an operating condition of the internal combustion engine with 2,000 min -1 and with a mean pressure pme = 8.9 bar and

21 eine graphische Darstellung von Rußdurchsatz und NOx-Durchsatz bei einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine mit 2.000 min–1 sowie mit einem Mitteldruck pme = 8,9 bar. 21 a graphical representation of soot flow and NO x throughput at an operating condition of the internal combustion engine with 2,000 min -1 and with a mean pressure pme = 8.9 bar.

Die in 1 dargestellte, erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine umfasst Arbeitszylinder 10, einen Frischlufttrakt 12, einen Abgastrakt 14, einen ersten Abgasturbolader 16 (ND-ATL) einer ersten Aufladestufe (Niederdruckstufe) und einen zweiten Abgasturbolader 18 (HD-ATL) einer zweiten Aufladestufe (Hochdruckstufe). Der Abgastrakt 14 umfasst einen Abgaskrümmer 20 zum Sammeln von aus den Arbeitszylindern 10 abgegebenen Abgas 21, und einen Abgaskanal 22. In dem Abgaskanal 22 ist eine zweite Turbine 24 (HD-Turbine) des zweiten Abgasturboladers 18 und eine erste Turbine 26 (ND-Turbine) des ersten Abgasturboladers 16 angeordnet.In the 1 shown, the first preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention comprises working cylinder 10 , a fresh air tract 12 , an exhaust tract 14 , a first exhaust gas turbocharger 16 (ND-ATL) a first charging stage (low pressure stage) and a second exhaust gas turbocharger 18 (HD-ATL) of a second charging stage (high-pressure stage). The exhaust tract 14 includes an exhaust manifold 20 for collecting from the working cylinders 10 discharged exhaust gas 21 , and an exhaust duct 22 , In the exhaust duct 22 is a second turbine 24 (HP turbine) of the second exhaust gas turbocharger 18 and a first turbine 26 (ND turbine) of the first exhaust gas turbocharger 16 arranged.

Der Frischlufttrakt 12 umfasst einen Frischluftkanal 44, in dem in Strömungsrichtung gesehen folgendes angeordnet ist: Ein erster Verdichter 36 (ND-Verdichter) des ersten Abgasturboladers 16, ein zweiter Verdichter 38 (ND-Verdichter) des zweiten Abgasturboladers 18, ein zweiter Ladeluftkühler 40, eine Drosselklappe 41 und ein Saugrohr 42, welches in die Arbeitszylinder 10 über Einlassventile (nicht dargestellt) mündet. Weiterhin weist der Frischlufttrakt 12 einen zweiten Verdichterbypasskanal 46 auf, welcher den zweiten Verdichter 38 des zweiten Abgasturboladers 18 überbrückt. Der Bypasskanal 46 zweigt stromab eines Austritts 48 des ersten Verdichters 36 des ersten Abgasturboladers 16 und stromauf eines Eintritts 50 des zweiten Verdichters 38 des zweiten Abgasturboladers 18 von dem Frischluftkanal 44 ab und mündet stromab eines Austritts 52 des zweiten Verdichters 38 des zweiten Abgasturboladers 18 und stromauf des zweiten Ladeluftkühlers 40 wieder in den Frischluftkanal 44 ein. In dem zweiten Verdichterbypasskanal 46 ist ein zweites Verdichterbypassventil 54 angeordnet. Dieses zweite Verdichterbypassventil 54 ist passiv mechanisch oder aktiv mehrstufig oder stufenlos ansteuerbar. Beispielsweise ist das zweite Verdichterbypassventil 54 als Drossel ausgebildet.The fresh air tract 12 includes a fresh air duct 44 in which, viewed in the direction of flow, the following is arranged: A first compressor 36 (LP compressor) of the first exhaust gas turbocharger 16 , a second compressor 38 (LP compressor) of the second exhaust gas turbocharger 18 , a second intercooler 40 , a throttle 41 and a suction tube 42 which is in the working cylinder 10 via inlet valves (not shown) opens. Furthermore, the fresh air tract 12 a second compressor bypass channel 46 on which the second compressor 38 the second exhaust gas turbocharger 18 bridged. The bypass channel 46 branches downstream of an exit 48 of the first compressor 36 of the first exhaust gas turbocharger 16 and upstream of an entrance 50 of the second compressor 38 the second exhaust gas turbocharger 18 from the fresh air duct 44 from and opens downstream of an outlet 52 of the second compressor 38 the second exhaust gas turbocharger 18 and upstream of the second intercooler 40 back into the fresh air duct 44 one. In the second compressor bypass channel 46 is a second compressor bypass valve 54 arranged. This second compressor bypass valve 54 is passively mechanically or actively multi-stage or steplessly controllable. For example, the second compressor bypass valve 54 designed as a throttle.

Optional ist in dem zweiten Verdichterbypasskanal 46 zusätzlich ein dritter Ladeluftkühler 56 angeordnet. Der dritte Ladeluftkühler 56 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass dieser nur von demjenigen Teil der Ladeluft von dem ersten Verdichter 36 durchströmt wird, welcher über den zweiten Verdichterbypasskanal 46 strömt. Weiterhin optional ist stromab des ersten Verdichters 36 und stromauf des zweiten Verdichters 38 ein erster Ladeluftkühler 57 angeordnet. Der erste Ladeluftkühler 57 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass die gesamte aus dem ersten Verdichter 36 kommende Ladeluft durch diesen ersten Ladeluftkühler 57 strömt. Hierzu ist der erste Ladeluftkühler 57 in dem Frischluftkanal 44 zwischen dem ersten Verdichter 36 und dem zweiten Verdichter 38 stromauf oder stromab der Abzweigung des zweiten Verdichterbypasskanal 46 angeordnet.Optionally, in the second compressor bypass passage 46 in addition a third intercooler 56 arranged. The third intercooler 56 is arranged and formed so that this only from that part of the charge air from the first compressor 36 is flowed through, which via the second compressor bypass passage 46 flows. Further optional is downstream of the first compressor 36 and upstream of the second compressor 38 a first intercooler 57 arranged. The first intercooler 57 is arranged and formed such that the entire of the first compressor 36 Coming charge air through this first intercooler 57 flows. This is the first intercooler 57 in the fresh air duct 44 between the first compressor 36 and the second compressor 38 upstream or downstream of the branch of the second compressor bypass passage 46 arranged.

Stromauf der zweiten Turbine 24 zweigt von dem Abgaskanal 22 eine Abgasrückführleitung 58 für unter hohem Druck rückzuführendes Abgas (HD-AGR-Leitung) ab und mündet stromab des zweiten Ladeluftkühlers 40 sowie stromab der Drosselklappe 41 sowie stromauf des Saugrohres 42 in den Frischluftkanal 44 des Frischlufttraktes 12 ein. In der HD-AGR-Leitung 58 ist ein Kühler 60 für das rückgeführte Abgas (HD-AGR-Kühler) sowie ein Ventil 62 für das rückgeführte Abgas (HD-AGR-Ventil) angeordnet.Upstream of the second turbine 24 branches from the exhaust duct 22 an exhaust gas recirculation line 58 for exhaust gas to be recirculated under high pressure (HP-EGR line) and discharges downstream of the second intercooler 40 and downstream of the throttle 41 and upstream of the suction pipe 42 in the fresh air channel 44 of the fresh air tract 12 one. In the HD AGR line 58 is a cooler 60 for the recirculated exhaust gas (HD-EGR cooler) and a valve 62 arranged for the recirculated exhaust gas (HP-EGR valve).

Optional ist eine Abgasrückführleitung 64 für unter niedrigem Druck rückzuführendes Abgas (ND-AGR-Leitung) vorgesehen, welche von dem Abgaskanal 22 des Abgastraktes 14 stromab der ersten Turbine 26 abzweigt und stromauf des ersten Verdichters 36 in den Frischluftkanal 44 des Frischlufttraktes 12 mündet. Diese ND-AGR-Leitung 64 weist ggf. ebenfalls einen Abgaskühler (ND-AGR-Kühler; nicht dargestellt) und ein Ventil (ND-AGR-Ventil; nicht dargestellt) für das unter niedrigem Druck rückgeführte Abgas auf. Alternativ mündet die ND-AGR-Leitung 64 in den HD-AGR-Kühler 60 der HD-AGR-Leitung 58 ein.Optionally, an exhaust gas recirculation line 64 for low pressure recirculating exhaust (ND-EGR line) provided by the exhaust duct 22 the exhaust tract 14 downstream of the first turbine 26 branches off and upstream of the first compressor 36 in the fresh air channel 44 of the fresh air tract 12 empties. This LP EGR line 64 optionally also has an exhaust gas cooler (LP EGR cooler, not shown) and a valve (LP EGR valve, not shown) for the exhaust gas recirculated under low pressure. Alternatively, the ND-AGR line leads 64 in the HD-EGR cooler 60 the HD-AGR line 58 one.

Weiterhin optional ist eine Abgasrückführleitung 66 für unter mittlerem Druck rückzuführendes Abgas (MD-AGR-Leitung) vorgesehen, welche von dem Abgaskanal 22 des Abgastraktes 14 stromauf der ersten Turbine 26 sowie stromab der zweiten Turbine 24 abzweigt und stromab des ersten Verdichters 36 sowie stromauf des zweiten Verdichters 38 in die Frischluftleitung 44 des Frischlufttraktes 12 einmündet. Diese MD-AGR-Leitung 64 weist ggf. ebenfalls einen Abgaskühler (MD-AGR-Kühler; nicht dargestellt) und ein Ventil (MD-AGR-Ventil; nicht dargestellt) für das unter mittlerem Druck rückgeführte Abgas auf.Further optional is an exhaust gas recirculation line 66 provided for under medium pressure exhaust gas (MD-EGR line), which from the exhaust duct 22 the exhaust tract 14 upstream of the first turbine 26 as well as downstream of the second turbine 24 branches off and downstream of the first compressor 36 and upstream of the second compressor 38 in the fresh air line 44 of the fresh air tract 12 opens. This MD-EGR line 64 may also have an exhaust gas cooler (MD EGR cooler, not shown) and a valve (MD EGR valve, not shown) for the exhaust gas recirculated under medium pressure.

Die AGR-Pfade 58, 64, 66 sind optional mit einer ggf. schaltbaren Luft- oder Wasserkühlung versehen, wobei die Wasserkühlung beispielsweise aus einem separaten Niedertemperaturkreislauf oder mit Kühlmittel aus dem Motorkreislauf gespeist wird.The EGR paths 58 . 64 . 66 are optionally provided with an optionally switchable air or water cooling, wherein the water cooling is fed, for example, from a separate low-temperature circuit or with coolant from the engine circuit.

Bei der ersten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 1 sind sowohl die erste Turbine 26 als auch die zweite Turbine 24 jeweils mit einer verstellbaren Turbinengeometrie (VTG) ausgerüstet. Gleichzeit ist bei beiden Turbinen 24, 26 kein Bypasskanal und kein Wastegate vorgesehen. Dies vereinfacht das System zumindest Abgasseitig auf nur noch zwei Steller für die VTGs. Die Funktion eines Bypasskanals bzw. eines Wastegates wird durch entsprechende Einstellung der VTG übernommen. Es ist lediglich ein verdichterseitiger Bypass in Form des zweiten Verdichterbypasskanals 46 vorgesehen, der hinsichtlich des zweiten Verdichterbypassventils 54 passiv oder alternativ aktiv steuerbar ausgeführt ist. Aufgrund des insbesondere an der HD-Turbine 24 fehlenden Turbinenbypasskanals wird zur Vermeidung von Überdrehzahlen des HD-ATL 18 beispielsweise nur eine spezifische Leistung von kleiner oder gleich 70 kW/dm3, 65 kW/dm3, 60 kW/dm3 oder 55 kW/dm3 realisiert. Somit kommt das System abgasseitig mit 2 Stellgliedern für die beiden VTG's aus.In the first embodiment of an internal combustion engine according to the invention 1 are both the first turbine 26 as well as the second turbine 24 each equipped with an adjustable turbine geometry (VTG). Simultaneous is with both turbines 24 . 26 No bypass channel and no wastegate provided. This simplifies the system at least on the exhaust side to only two actuators for the VTGs. The function of a bypass channel or a wastegate is adopted by setting the VTG accordingly. It is merely a compressor-side bypass in the form of the second compressor bypass duct 46 provided with respect to the second compressor bypass valve 54 passive or alternatively actively controllable executed. Due in particular to the HD turbine 24 Missing turbine bypass channel is used to avoid overspeed of the HD-ATL 18 For example, only a specific power of less than or equal to 70 kW / dm 3 , 65 kW / dm 3 , 60 kW / dm 3 or 55 kW / dm 3 realized. Thus, the system comes off the exhaust side with 2 actuators for the two VTG's.

Das Druckgefälle zwischen Abgastrakt 14 und Frischlufttrakt 12 wird alternativ oder zusätzlich zur saugseitigen Drosselung mittels der Drosselklappe 41 durch abgasgegendruckoptimierte Einstellung der VTG der HD-Turbine 24 und zusätzlich abgasgegendruckoptimierte Einstellung der VTG der ND-Turbine 26 gesteigert. Damit kann die Rate bzw. der Massenstrom für rückzuführendes Abgas (AGR-Rate) deutlich angehoben werden. Im Stand der Technik sind bei Motoren von 1,85 l bis 2,05 l Hubraum heute im Kennfeldbereich 1500 min–1 bis 2000 min–1 und 50 Nm bis 150 Nm normalerweise zu > 60% des Bereiches Abgasrückführraten von > 35% üblich. Letzterer Wert wird bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine auf > 40%, insbesondere > 45 bis 50%, verbessert. Um das gesamte Potential des Systems vollständig. auszunutzen, wird die Leistung des bzw. der AGR-Kühler 40, 56, 57 angehoben. In einem Betriebspunkt mit 2.000 min–1 und 150 Nm weist ein AGR-Kühler üblicherweise eine Kühlleistung von etwa 5 kW auf. Dies entspricht ca. 3,5% bis 4% der Motor-Nennleistung bzw. ca. 6% bis 6,5% der maximalen Motorleistung bei 2.000 min–1. Vorliegend wird die AGR-Kühlleistung in diesem Betriebspunkt auf größer oder gleich 4%, 4,6%, 5%, 6%, 8%, 10%, 13%, 18% oder 25% der Motornennleistung angehoben, was technisch beispielsweise durch eine entsprechende Volumenanpassung des AGR-Kühlers erfolgt. Für Nutzfahrzeuge ist ferner bei Gefällefahrten eine Unterstützung der Betriebsbremse durch die Motorbremswirkung von Bedeutung. Mit der erfindungsgemäßen zweistufigen Aufladung mit VTG kann auch im Bremsfall eine Maximierung des Abgasgegendrucks eingestellt werden, so dass auf eine separate Abgasklappe zur Unterstützung der Motorbremse verzichtet werden kann.The pressure gradient between the exhaust tract 14 and fresh air tract 12 is used as an alternative or in addition to the suction-side throttling by means of the throttle valve 41 by adjustment of the VTG of the HP turbine optimized by exhaust backpressure 24 and additional exhaust gas back pressure optimized adjustment of the VTG of the LP turbine 26 increased. Thus, the rate or the mass flow for recirculating exhaust gas (EGR rate) can be significantly increased. In the prior art engines of 1.85 l to 2.05 l displacement today in the map range 1500 min -1 to 2000 min -1 and 50 Nm to 150 Nm usually to> 60% of the range exhaust gas recirculation rates of> 35% usual. The latter value is improved in the internal combustion engine according to the invention to> 40%, in particular> 45 to 50%. To complete the full potential of the system. exploit the performance of the or the EGR cooler 40 . 56 . 57 raised. At an operating point of 2.000 min -1 and 150 Nm has an EGR cooler usually to a cooling power of about 5 kW. This corresponds to approximately 3.5% to 4% of motor nominal power and about 6% to 6.5% of the maximum engine power at 2000 min -1. In the present case, the EGR cooling capacity is increased at this operating point to greater than or equal to 4%, 4.6%, 5%, 6%, 8%, 10%, 13%, 18% or 25% of the rated engine power, which technically for example by a corresponding volume adjustment of the EGR cooler takes place. For commercial vehicles, a support of the service brake by the engine braking effect is also important for downhill driving. With the two-stage turbocharger with VTG according to the invention, a maximization of the exhaust backpressure can also be set in the event of a brake so that a separate exhaust flap for supporting the engine brake can be dispensed with.

Bevorzugt kommt die zweistufige Aufladung bei Fahrzeugen zum Einsatz, die die Emissionsstufe EU5, EU6 bzw. EURO-V, EURO-VI erfüllen. Da aufgrund der hohen möglichen AGR-Raten eine sehr wirkungsvolle Minderung der NOx-Rohemissionen erreicht wird, kommt die Aufladung bevorzugt bei Fahrzeugen zum Einsatz, bei denen im Rollenprüfstandstest die kumulierten NOx-Endrohremissionen um kleiner 40%, 30%, 20% oder 10% unter den kumulierten NOx-Rohemissionen des Motors liegen, d. h. die über keine hochaktive NOx-Abgasnachbehandlung verfügen und insbesondere kein SCR-System (SCR: Selektive Katalytische Reduktion von Stickoxiden) aufweisen.Preference is given to two-stage turbocharging on vehicles that meet the emission levels EU5, EU6 or EURO-V, EURO-VI. As a result of the high possible EGR rates, a very effective reduction of the NO x raw emissions is achieved, the charging is preferred for vehicles in which the cumulative NO x tailpipe emissions in the dynamometer test by less than 40%, 30%, 20% or 10% are less than the cumulative NO x raw emissions of the engine, ie they do not have a highly active NO x exhaust aftertreatment and in particular have no SCR system (SCR: Selective Catalytic Reduction of Nitrogen Oxides).

Optional sind die Turbinen 24, 26 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Ebenso ist es optional vorgesehen, dass die Verdichter 36, 38 in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind, falls keine Zwischenkühlung (Ladeluftkühler 57) vorgesehen ist oder die Turbinen 24, 26 nicht bereits in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Dies spart Kosten und reduziert einen Bauraumbedarf des Aufladesystems.Optional are the turbines 24 . 26 arranged in a common housing. Likewise, it is optionally provided that the compressors 36 . 38 are arranged in a common housing, if no intercooling (intercooler 57 ) is provided or the turbines 24 . 26 not already arranged in a common housing. This saves costs and reduces the space requirement of the charging system.

Die zuvor beschriebenen Ladeluftkühler 40, 56, 57 und die Abgasrückführleitungen 58, 64, 66 sind nicht auf die erste Ausführungsform gemäß 1 beschränkt, sondern können auch bei den weiteren, nachfolgend näher beschriebenen alternativen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine vorhanden sein. Lediglich aus Gründen der Übersichtlichkeit der Darstellungen sind diese in den folgenden Fig. nicht dargestellt und dementsprechend nicht mehr erwähnt.The intercooler described above 40 . 56 . 57 and the exhaust gas recirculation lines 58 . 64 . 66 are not according to the first embodiment according to 1 limited, but may also be present in the other, described in more detail below alternative embodiment of an internal combustion engine according to the invention. Merely for the sake of clarity of presentation, these are not shown in the following figures and accordingly no longer mentioned.

In 2 ist eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie in 1, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 verwiesen wird. Mit 70 ist der die Arbeitszylinder, das Saugrohr und den Abgaskrümmer aufweisende Motorblock bezeichnet. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß 1 weist bei der zweiten Ausführungsform gemäß 2 nur die HD-Turbine 24 eine VTG auf, wie mit Pfeil 68 angedeutet ist, nicht jedoch die ND-Turbine 26. Weiterhin ist ein zweiter Turbinenbypasskanal 72 (HD-Turbinenbypasskanal) mit zweitem Turbinenbypassventil 74 (HD-Turbinenbypassventil) und ein erstes Wastegate 76 (ND-Wastegate) mit erstem Wastegateventil 78 (ND-Wastegateventil) vorgesehen. Der HD-Turbinenbypasskanal 72 überbrückt wahlweise die erste Turbine 26 des ersten Abgasturboladers 16. Das HD-Turbinenbypassventil 74 ist beispielsweise aktiv pneumatisch angesteuert, so dass es den ersten Abgasbypasskanal 28 wahlweise öffnet oder schließt. Das ND-Wastegate 76 überbrückt wahlweise die erste Turbine. Das ND-Wastegateventil 78 ist beispielsweise pneumatisch betätigt und mit einer Lagerückmeldung ausgebildet, wobei das ND-Wastegateventil 78 den zweiten Abgasbypasskanal 32 wahlweise öffnet oder schließt. Das zweite Verdichterbypassventil 54 ist beispielsweise mechanisch oder pneumatisch angesteuert.In 2 a second preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention is shown, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals, as in 1 so that their explanation to the above description of 1 is referenced. With 70 is the engine block, the intake manifold and the exhaust manifold having designated engine block. Unlike the first embodiment according to 1 indicates in the second embodiment according to 2 only the HD turbine 24 a VTG on, as with arrow 68 is indicated, but not the LP turbine 26 , Furthermore, a second turbine bypass channel 72 (HD turbine bypass duct) with second turbine bypass valve 74 (HP turbine bypass valve) and a first wastegate 76 (LP wastegate) with first wastegate valve 78 (LP wastegate valve) provided. The HD turbine bypass duct 72 optionally bridges the first turbine 26 of the first exhaust gas turbocharger 16 , The HD turbine bypass valve 74 For example, it is actively pneumatically actuated so that it is the first exhaust bypass channel 28 optionally opens or closes. The LP wastegate 76 optionally bridges the first turbine. The LP wastegate valve 78 For example, is pneumatically operated and formed with a bearing feedback, the LP wastegate valve 78 the second exhaust bypass channel 32 optionally opens or closes. The second compressor bypass valve 54 is for example controlled mechanically or pneumatically.

In 3 ist eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie in 1 und 2, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 und 2 verwiesen wird. Im Unterschied zur zweiten Ausführungsform gemäß 2 weist die dritte Ausführungsform gemäß 3 keinen HD-Turbinenbypasskanal 72 und keinen zweiten Verdichterbypasskanal 46 auf. Hierdurch ergibt sich eine kostengünstige Variante, die trotzdem alle erforderlichen Schadstoffgrenzwerte hinsichtlich des Abgases einhält. Diese dritte bevorzugte Ausführungsform weist unterhalb einer Motordrehzahl von 3.000 min–1 den gleichen Drehmomentverlauf wie die zweite bevorzugte Ausführungsform auf. Da die Verdichter- und Turbinenbypassklappe fehlen, wird der Nennleistungsbereich rein zweistufig gefahren. Dies stellt eine sehr kostengünstige Variante für Brennkraftmaschinen mit einer Nennleistung von kleiner oder gleich 150 kW zur Verfügung. Der abgasrelevante Bereich ändert sich gegenüber der zweiten bevorzugten Ausführungsform nicht. Dieses System ist kostengünstig, nahezu applikationsneutral und EU6-fähig.In 3 a third preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention is shown, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals, as in 1 and 2 so that their explanation to the above description of 1 and 2 is referenced. In contrast to the second embodiment according to 2 shows the third embodiment according to 3 no HD turbine bypass duct 72 and no second compressor bypass channel 46 on. This results in a cost-effective variant, which nevertheless complies with all the required pollutant limits with respect to the exhaust gas. This third preferred embodiment has the same torque characteristics as the second preferred embodiment below an engine speed of 3,000 min -1. Since the compressor and turbine bypass damper are missing, the nominal power range is driven purely in two stages. This provides a very cost-effective variant for internal combustion engines with a rated power of less than or equal to 150 kW available. The exhaust gas-relevant area does not change with respect to the second preferred embodiment. This system is inexpensive, almost application-neutral and EU6-capable.

In 4 ist eine vierte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie in 1, 2 und 3, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1, 2 und 3 verwiesen wird. Im Unterschied zur dritten Ausführungsform gemäß 3 weist die vierte Ausführungsform gemäß 4 kein ND-Wastegate 76 an der ND-Turbine 26 auf. Dieses System hat die gleichen Eigenschaften wie die dritte Ausführungsform. Da der Ladedruck mangels Wastegate nicht reduziert werden kann, liegt das Leistungspotenzial unter 140 kW. Der Drehmomentverlauf unterhalb 3.000 min–1, sowie die EU6-fähigkeit entspricht der zweiten Ausführungsform.In 4 a fourth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention is shown, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals, as in 1 . 2 and 3 so that their explanation to the above description of 1 . 2 and 3 is referenced. In contrast to the third embodiment according to 3 shows the fourth embodiment according to 4 no LP wastegate 76 at the LP turbine 26 on. This system has the same characteristics as the third embodiment. Since the boost pressure can not be reduced due to the lack of a wastegate, the power potential is below 140 kW. The torque curve below 3.000 min -1 , as well as the EU6 capability corresponds to the second embodiment.

In 5 ist eine fünfte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt, wobei funktionsgleiche teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie in 1 bis 4, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen wird. Im Unterschied zur zweiten Ausführungsform gemäß 2 weist die fünfte bevorzugte Ausführungsform gemäß 5 auch bei der ND-Turbine 26 eine VTG auf, wie mit Pfeil 68 angedeutet ist. Die fünfte Ausführungsform bietet die meisten thermodynamischen Freiheitsgrade durch die VTG 68 an der ND-Turbine 26 und der HD-Turbine 24. Mit diesem System kann die Nennleistung im Vergleich zu den Ausführungsformen zwei bis vier deutlich erhöht werden. Zusätzlich ist das Abgaspotenzial höher als bei der zweiten Ausführungsform.In 5 a fifth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention is shown, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals, as in 1 to 4 so that their explanation to the above description of 1 to 4 is referenced. In contrast to the second embodiment according to 2 shows the fifth preferred embodiment according to 5 also with the ND turbine 26 a VTG on, as with arrow 68 is indicated. The fifth embodiment provides most thermodynamic degrees of freedom through the VTG 68 at the LP turbine 26 and the HD turbine 24 , With this system, the rated power can be significantly increased compared to the embodiments two to four. In addition, the exhaust gas potential is higher than in the second embodiment.

In 6 ist eine sechste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie in 1 bis 5, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 bis 5 verwiesen wird. Im Unterschied zur dritten Ausführungsform gemäß 3 weist die sechste bevorzugte Ausführungsform gemäß 6 auch bei der ND-Turbine 26 eine VTG auf, wie mit Pfeil 68 angedeutet ist. Die sechste Ausführungsform erzielt gegenüber der fünften Ausführungsform einen Kostenvorteil, da kein zweiter Verdichterbypasskanal 46 und kein zweiter Turbinenbypasskanal 72 (HD-Turbinenbypasskanal) vorhanden ist.In 6 a sixth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention is shown, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals, as in 1 to 5 so that their explanation to the above description of 1 to 5 is referenced. In contrast to the third embodiment according to 3 shows the sixth preferred embodiment according to 6 also with the ND turbine 26 a VTG on, as with arrow 68 is indicated. The sixth embodiment achieves a cost advantage over the fifth embodiment in that no second compressor bypass passage 46 and no second turbine bypass channel 72 (HD turbine bypass channel) is present.

In 7 ist eine siebte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie in 1 bis 6, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 bis 6 verwiesen wird. Im Unterschied zur fünften Ausführungsform gemäß 5 weist die siebte bevorzugte Ausführungsform gemäß 7 nur bei der ND-Turbine 26 eine VTG auf, wie mit Pfeil 68 angedeutet ist. Die HD-Turbine 24 ist hingegen ohne VTG ausgebildet. Dies erzielt einen Kostenvorteil gegenüber der fünften Ausführungsform.In 7 a seventh preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention is shown, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals, as in 1 to 6 so that their explanation to the above description of 1 to 6 is referenced. In contrast to the fifth embodiment according to 5 shows the seventh preferred embodiment according to 7 only at the LP turbine 26 a VTG on, as with arrow 68 is indicated. The HD turbine 24 is trained without VTG. This achieves a cost advantage over the fifth embodiment.

In 8 ist eine achte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie in 1 bis 7, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 bis 7 verwiesen wird. Im Unterschied zur sechsten Ausführungsform gemäß 6 weist die achte bevorzugte Ausführungsform gemäß 8 nur bei der ND-Turbine 26 eine VTG auf, wie mit Pfeil 68 angedeutet ist. Die HD-Turbine 24 ist hingegen ohne VTG ausgebildet. Dies erzielt einen Kostenvorteil gegenüber der sechsten Ausführungsform.In 8th an eighth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention is shown, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals, as in 1 to 7 so that their explanation to the above description of 1 to 7 is referenced. In contrast to the sixth embodiment according to 6 shows the eighth preferred embodiment according to 8th only at the LP turbine 26 a VTG on, as with arrow 68 is indicated. The HD turbine 24 is trained without VTG. This achieves a cost advantage over the sixth embodiment.

In 9 ist eine neunte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie in 1 bis 8, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 bis 8 verwiesen wird. Im Unterschied zur fünften Ausführungsform gemäß 5 weist die neunte bevorzugte Ausführungsform gemäß 9 zusätzlich ein zweites Wastegate 80 mit zweitem Wastegateventil 82 auf.In 9 a ninth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention is shown, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals, as in 1 to 8th so that their explanation to the above description of 1 to 8th is referenced. In contrast to the fifth embodiment according to 5 indicates the ninth preferred embodiment according to 9 in addition a second wastegate 80 with second wastegate valve 82 on.

In 10 ist eine zehnte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine dargestellt, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind, wie in 1 bis 9, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 1 bis 9 verwiesen wird. Im Unterschied zur vierten Ausführungsform gemäß 4 weist die zehnte bevorzugte Ausführungsform gemäß 10 nur bei der ND-Turbine 26 eine VTG auf, wie mit Pfeil 68 angedeutet ist. Die HD-Turbine 24 ist hingegen ohne VTG ausgebildet. Dies erzielt einen Kostenvorteil gegenüber der vierten Ausführungsform.In 10 shows a tenth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals, as in 1 to 9 so that their explanation to the above description of 1 to 9 is referenced. In contrast to the fourth embodiment according to 4 shows the tenth preferred embodiment according to 10 only at the LP turbine 26 a VTG on, as with arrow 68 is indicated. The HD turbine 24 is trained without VTG. This achieves a cost advantage over the fourth embodiment.

Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen ohne Bypasskanal oder Wastegate an der HD-Turbine 24 ist bei getrennter Ausführung der Turbinengehäuse eine unterschiedliche Werkstoffwahl vorteilhaft. Bei sehr hohen spezifischen Leistungen der Brennkraftmaschine von beispielsweise größer oder gleich 60 kW/dm3, 70 kW/dm3, 75 kW/dm3, 80 kW/dm3, 90 kW/dm3 oder 100 kW/dm3 ist an der HD-Turbine 24 ein hochtemperaturfester Werkstoff, wie beispielsweise D-5S (austenitisches Gusseisen mit Kugelgraphit; EN-GJSA-XNiSiCr35-5-2 ; Nr. EN-JS3061 ; Gefüge: austenitische Matrix mit Chromkarbiden und Kugelgraphit) bevorzugt, während die ND-Turbine 26, die stets mit einer niedrigeren Temperatur beaufschlagt ist, mit einem weniger hochtemperaturfesten, kostengünstigen Werkstoff, wie beispielsweise SiMoCr, ausgerüstet werden kann.In the previously described embodiments without bypass channel or wastegate on the HP turbine 24 is a separate choice of the turbine housing a different choice of material advantageous. At very high specific power of the internal combustion engine, for example, greater than or equal to 60 kW / dm 3 , 70 kW / dm 3 , 75 kW / dm 3 , 80 kW / dm 3 , 90 kW / dm 3 or 100 kW / dm 3 is at the HP turbine 24 a high-temperature resistant material such as D-5S (austenitic ductile iron; EN-GJSA-XNiSiCr35-5-2 ; No. EN-JS3061 ; Microstructure: austenitic matrix with chromium carbides and spheroidal graphite) is preferred, while the LP turbine 26 , which is always subjected to a lower temperature, can be equipped with a less high temperature resistant, cost-effective material, such as SiMoCr.

Kraftfahrzeuge mit doppelt aufgeladenem, selbstzündendem Motor gemäß vorliegender Erfindung weisen bei Betrieb im Neuen Europäischen Fahrzyklus NOx-Rohemissionen mit einem Wert kleiner 300 mg/km, 280 mg/km, 235 mg/km, 200 mg/km, 180 mg/km oder 160 mg/km auf und gleichzeitig überschreiten die Partikelrohemissionen einen Wert von 35 mg/km, 40 mg/km, 45 mg/km, 50 mg/km, 55 mg/km, 60 mg/km, 80 mg/km oder 100 mg/km nicht (Erfüllung EU5).Vehicles with dual-supercharged, self-igniting engine according to the present invention, when operating in the New European Driving Cycle, have NO x gross emissions of less than 300 mg / km, 280 mg / km, 235 mg / km, 200 mg / km, 180 mg / km or 160 mg / km and at the same time the particulate matter emissions exceed 35 mg / km, 40 mg / km, 45 mg / km, 50 mg / km, 55 mg / km, 60 mg / km, 80 mg / km or 100 mg / km not (fulfillment EU5).

Kraftfahrzeuge mit doppelt aufgeladenem, selbstzündenden Motor gemäß vorliegender Erfindung weisen bei Betrieb im Neuen Europäischen Fahrzyklus NOx-Rohemissionen mit einem Wert kleiner 140 mg/km, 120 mg/km, 100 mg/km, 80 mg/km, 60 mg/km oder 40 mg/km auf und gleichzeitig überschreiten die Partikelrohemissionen einen Wert von 35 mg/km, 40 mg/km, 45 mg/km, 50 mg/km, 55 mg/km, 60 mg/km, 80 mg/km oder 100 mg/km, nicht (Erfüllung EU6).Dual-loaded, self-igniting engine vehicles according to the present invention, when operated in the New European Driving Cycle, have NO x gross emissions of less than 140 mg / km, 120 mg / km, 100 mg / km, 80 mg / km, 60 mg / km or 40 mg / km and at the same time, the particulate matter emissions exceed 35 mg / km, 40 mg / km, 45 mg / km, 50 mg / km, 55 mg / km, 60 mg / km, 80 mg / km or 100 mg / km, not (fulfillment EU6).

In 11 ist auf einer horizontalen Achse 110 eine Drehzahl in [min–1] und auf einer vertikalen Achse 112 ein Mitteldruck pme in [bar] aufgetragen. In der graphischen Darstellung sind ein erster Emissionsbereich 114 (MVEG Bereich I) und ein zweiter Emissionsbereich 116 (MVEG Bereich II) dargestellt. Der erste Emissionsbereich 114 erstreckt sich für alle Drehzahlen 110 bis etwa 6 bar pme 112 und der zweite Emissionsbereich 116 erstreckt sind für alle Drehzahlen 110 ab etwa 6 bar pme 112 und höher. Nachfolgend werden die zuvor erläuterte erste bis zehnte Ausführungsform mit einer ersten herkömmlichen Variante einer Brennkraftmaschine mit nur einem Abgasturbolader mit VTG (Monoturbo-ATL mit VTG; nicht dargestellt) und mit einer zweiten herkömmlichen Variante einer Brennkraftmaschine mit zweistufiger Aufladung jedoch ohne VTG an beiden Turbinen (Biturbo mit HD-ATL als Festlader und ND-ATL als Wastegate; nicht dargestellt) verglichen.In 11 is on a horizontal axis 110 a rotational speed in [min -1], and on a vertical axis 112 a mean pressure pme plotted in [bar]. In the graph are a first emission range 114 (MVEG area I) and a second emission area 116 (MVEG area II). The first emission area 114 extends for all speeds 110 to about 6 bar pme 112 and the second emission range 116 stretches are for all speeds 110 from about 6 bar pme 112 and higher. Hereinafter, the first to tenth embodiments explained above will be described with a first conventional variant of an internal combustion engine having only one exhaust gas turbocharger with VTG (monoturbo ATL with VTG, not shown) and with a second conventional variant of a two-stage supercharged internal combustion engine without VTG on both turbines. Biturbo with HD-ATL as a fixed loader and ND-ATL as a wastegate, not shown) compared.

In 12 ist auf einer horizontalen Achse 118 ein NOx-Durchsatz in [g/h] und auf einer vertikalen Achse 120 ein Rußdurchsatz in [g/h] aufgetragen. Mit 122 ist ein EU 6-Bereich und mit 124 ist ein EU 5-Bereich bezeichnet. Eine gestrichelte Linie 126 zeigt einen Verlauf des NOx-Durchsatzes 118 für verschiedene AGR-Raten und bei einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine im ersten Emissionsbereich 114 mit 1.500 min–1 sowie mit einem Mitteldruck 112 pme = 3 bar. Mit zunehmender AGR-Rate sinkt der NOx-Durchsatz 118. Im ersten Emissionsbereich 114 gibt es keinen konventionellen NOx-Ruß-Trade. Das Emissionspotential der Brennkraftmaschine, d. h. minimale NOx-Emissionen bei verträglichen Partikelemissionen, ist nur von der AGR-Rate 126 abhängig. Die maximal mögliche AGR-Rate 126 wird maßgeblich von dem Aufladesystem bestimmt.In 12 is on a horizontal axis 118 NO x flow rate in [g / h] and on a vertical axis 120 a carbon black throughput in [g / h] applied. With 122 is an EU 6 area and 124 is an EU 5 area. A dashed line 126 shows a course of NO x throughput 118 for various EGR rates and in an operating state of the internal combustion engine in the first emission range 114 1,500 min -1 and with a medium pressure 112 pme = 3 bar. As the EGR rate increases, the NO x flow rate decreases 118 , In the first emission area 114 There is no conventional NO x soot trade. The emission potential of the internal combustion engine, ie minimum NOx emissions at compatible particulate emissions, is only of the EGR rate 126 dependent. The maximum possible EGR rate 126 is largely determined by the charging system.

In 13 ist auf einer horizontalen Achse 128 eine Frischluftmasse in [g/Hub] und auf einer vertikalen Achse 130 ein Ladedruck in [mbar] aufgetragen. Ein erster Graph 132 zeigt einen Verlauf des Ladedruckes 130 über die Frischluftmasse 128 ohne AGR für alle Varianten, d. h. für die erste und zweite herkömmliche Ausführungsform sowie für die erste bis zehnte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 1 bis 10. Weiterhin veranschaulicht ein zweiter Graph 134 den Verlauf des Ladedruckes 130 über die Frischluftmasse 128 mit AGR für die erste herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Monoturbo-ATL mit VTG), ein dritter Graph 136 veranschaulicht den Verlauf des Ladedruckes 130 über die Frischluftmasse 128 mit AGR für die zweite herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Biturbo mit HD-ATL als Festlader und ND-ATL als Wastegate) und ein vierter Graph 138 veranschaulicht den Verlauf des Ladedruckes 130 über die Frischluftmasse 128 mit AGR für die erste bis zehnte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 1 bis 10. Auch in 13 ist ein Betriebzustand der jeweiligen Brennkraftmaschine innerhalb des ersten Emissionsbereiches 114 (vgl. 11) mit 1.500 min–1 sowie mit einem Mitteldruck 112 pme = 3 bar dargestellt. Zum Erzeugen der Graphen 132, 134, 136 und 138 wird bei der ersten herkömmlichen Ausführungsform der Brennkraftmaschine und der ersten bis zehnten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zunächst die VTG ohne AGR schrittweise zugefahren. Bei der zweiten herkömmlichen Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Biturbo ohne VTG) wird das Wastegateventil des ND-ATL stufenweise geschlossen. Hierbei ergibt sich bei allen Ausführungsformen zunächst der erste Graph 132, wobei je nach Ausführungsform mit dieser Betriebsweise unterschiedlich hohe Ladedrücke erzielt werden. Der maximale Ladedruck der zweiten herkömmlichen Ausführungsform der Brennkraftmaschine beträgt 1.350 mbar am Punkt 140. Der maximale Ladedruck der ersten bis zehnten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine beträgt 1.620 mbar am Punkt 142. Der maximale Ladedruck der ersten herkömmlichen Ausführungsform der Brennkraftmaschine beträgt 1.350 mbar am Punkt 144. Bei dem jeweiligen maximalen Ladedruck der jeweiligen Ausführungsform wird dann das AGR-Ventil schrittweise geöffnet, so dass sich die Graphen 134 (Monoturbo mit VTG), 136 (Biturbo) und 138 (erfindungsgemäße Brennkraftmaschine: Biturbo mit VTG) ergeben. Bei gleicher Frischluftmasse wird mit der ersten bis zehnten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine jeweils ein höherer Ladedruck (Graph 138) erzielt als bei den beiden herkömmlichen Ausführungsformen (Graphen 134 und 136). Bei 145 ist jeweils die maximale AGR-Rate erreicht. Dieses Ergebnis wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 14 bis 17 näher analysiert.In 13 is on a horizontal axis 128 a fresh air mass in [g / stroke] and on a vertical axis 130 a charge pressure in [mbar] applied. A first graph 132 shows one Course of the boost pressure 130 over the fresh air mass 128 without EGR for all variants, ie for the first and second conventional embodiment and for the first to tenth embodiment of the internal combustion engine according to the invention 1 to 10 , Furthermore, a second graph illustrates 134 the course of the boost pressure 130 over the fresh air mass 128 with EGR for the first conventional embodiment of the internal combustion engine (monoturbo ATL with VTG), a third graph 136 illustrates the course of the boost pressure 130 over the fresh air mass 128 with EGR for the second conventional embodiment of the internal combustion engine (biturbo with HD-ATL as a fixed loader and ND-ATL as a wastegate) and a fourth graph 138 illustrates the course of the boost pressure 130 over the fresh air mass 128 with EGR for the first to tenth preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention 1 to 10 , Also in 13 is an operating state of the respective internal combustion engine within the first emission range 114 (see. 11 ) with 1500 min -1 and with a medium pressure 112 pme = 3 bar. To generate the graphs 132 . 134 . 136 and 138 For example, in the first conventional embodiment of the internal combustion engine and the first to tenth embodiments of the internal combustion engine according to the invention, the VTG without EGR is initially closed step by step. In the second conventional embodiment of the internal combustion engine (biturbo without VTG), the wastegate valve of the LP-ATL is gradually closed. This results in all embodiments, the first graph first 132 , Depending on the embodiment with this mode of operation different levels of charge pressures can be achieved. The maximum boost pressure of the second conventional embodiment of the internal combustion engine is 1,350 mbar at the point 140 , The maximum boost pressure of the first to tenth embodiments of the internal combustion engine according to the invention is 1,620 mbar at the point 142 , The maximum boost pressure of the first conventional embodiment of the internal combustion engine is 1,350 mbar at the point 144 , At the respective maximum boost pressure of the particular embodiment, the EGR valve is then opened stepwise so that the graphs 134 (Monoturbo with VTG), 136 (biturbo) and 138 (internal combustion engine according to the invention: biturbo with VTG) result. With the same fresh air mass is in each case a higher boost pressure with the first to tenth embodiment of the internal combustion engine according to the invention (graph 138 ) than in the two conventional embodiments (Graphs 134 and 136 ). at 145 in each case the maximum EGR rate is reached. This result will be described below with reference to FIGS 14 to 17 analyzed in more detail.

In den 14 bis 17 bezeichnet analog wie in 13 das Bezugszeichen 134 das jeweilige Ergebnis für die erste herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Monoturbo-ATL mit VTG), das Bezugszeichen 136 das jeweilige Ergebnis für die zweite herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Biturbo mit HD-ATL als Festlader und ND-ATL als Wastegate) und das Bezugszeichen 138 das jeweilige Ergebnis für die erste bis zehnte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 1 bis 10. In den 14 und 15 ist auf einer vertikalen Achse 146 ein Abgasgegendruck vor Turbine in [mbar] aufgetragen. In 16 ist auf einer vertikalen Achse 148 eine AGR-Rate in [%] und in 17 ist auf einer vertikalen Achse 150 ein NOx-Durchsatz in [g/h] aufgetragen. 14 veranschaulicht den Abgasruck vor Turbine ohne AGR, 15 veranschaulicht den Abgasdruck vor Turbine mit AGR, 16 veranschaulicht eine maximale AGR-Rate und 17 veranschaulicht eine erreichbare minimale NOx-Emission. Wie aus 14 ersichtlich, erreichen die erste bis zehnte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 1 bis 10 durch die Reihenschaltung der Turbolader und die VTG-Technologie einen höheren Gegendruck als die erste herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Monoturbo-ATL mit VTG) und die zweite herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Biturbo mit HD-ATL als Festlader und ND-ATL als Wastegate). Wenn das AGR-Ventil nahezu vollständig geöffnet ist, erfolgt ein Druckausgleich zwischen dem Abgaskrümmer und dem Saugrohr. Dies ist die begrenzende Größe für die maximale AGR-Rate, wie in 16 dargestellt. Die maximale AGR-Rate für die zweite herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Balkengraph 136; Biturbo mit HD-ATL als Festlader und ND-ATL als Wastegate) beträgt 45%. Die maximale AGR-Rate für die erste bis zehnte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 1 bis 10 (Balkengraph 138) beträgt 68%. Die maximale AGR-Rate für die erste herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Balkengraph 134; Monoturbo-ATL mit VTG) beträgt 58%. Gemäß 12 ergibt sich das NOx-Potential, welches in 17 dargestellt ist, folgendermaßen: Die NOx-Emission für die zweite herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Balkengraph 136; Biturbo mit HD-ATL als Festlader und ND-ATL als Wastegate) beträgt ca. 6 g/h. Die NOx-Emission für die erste bis zehnte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 1 bis 10 (Balkengraph 138) beträgt etwa 1 g/h. Die NOx-Emission für die erste herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Balkengraph 134; Monoturbo-ATL mit VTG) beträgt etwa 4 g/h.In the 14 to 17 refers analogously as in 13 the reference number 134 the respective result for the first conventional embodiment of the internal combustion engine (monoturbo ATL with VTG), the reference numeral 136 the respective result for the second conventional embodiment of the internal combustion engine (biturbo with HD-ATL as a fixed loader and ND-ATL as wastegate) and the reference numeral 138 the respective result for the first to tenth preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention 1 to 10 , In the 14 and 15 is on a vertical axis 146 an exhaust gas back pressure before turbine in [mbar] is plotted. In 16 is on a vertical axis 148 an EGR rate in [%] and in 17 is on a vertical axis 150 NO x flow rate is plotted in [g / h]. 14 illustrates the exhaust pressure before turbine without EGR, 15 illustrates the exhaust pressure before turbine with EGR, 16 illustrates a maximum EGR rate and 17 illustrates an achievable minimum NO x emission. How out 14 As can be seen, reach the first to tenth preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention 1 to 10 through the series connection of the turbocharger and the VTG technology, a higher back pressure than the first conventional embodiment of the internal combustion engine (monoturbo ATL with VTG) and the second conventional embodiment of the internal combustion engine (biturbo with HD-ATL as a fixed loader and ND-ATL as a wastegate). When the EGR valve is almost fully opened, pressure equalization occurs between the exhaust manifold and the intake manifold. This is the limiting size for the maximum EGR rate, as in 16 shown. The maximum EGR rate for the second conventional embodiment of the internal combustion engine (bar graph 136 ; Biturbo with HD-ATL as fixed loader and ND-ATL as wastegate) is 45%. The maximum EGR rate for the first to tenth preferred embodiments of the internal combustion engine according to the invention 1 to 10 (Bar graph 138 ) is 68%. The maximum EGR rate for the first conventional embodiment of the internal combustion engine (bar graph 134 ; Monoturbo ATL with VTG) is 58%. According to 12 results in the NO x potential, which in 17 is shown as follows: The NO x emission for the second conventional embodiment of the internal combustion engine (bar graph 136 ; Biturbo with HD-ATL as a fixed loader and ND-ATL as wastegate) is approx. 6 g / h. The NO x emission for the first to tenth preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention 1 to 10 (Bar graph 138 ) is about 1 g / h. The NO x emission for the first conventional embodiment of the internal combustion engine (bar graph 134 ; Monoturbo ATL with VTG) is about 4 g / h.

18 zeigt eine Ladedruckvariation analog zu 13, wobei jedoch die jeweilige Brennkraftmaschine (erste herkömmliche Ausführungsform, zweite herkömmliche Ausführungsform bzw. erste bis zehnte Ausführungsform gemäß 1 bis 10) in dem zweiten Emissionsbereich 116 (vgl. 11) mit 2.000 min–1 und Mitteldruck 112 pme = 8 bar betrieben wird. Gleiche Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung, wie in 13, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 13 verwiesen wird. Die Betriebsweise zum Erzeugen der Graphen 132, 134, 136 und 138 ist analog wie oben in Bezug auf 13 beschrieben. Der maximale Ladedruck der zweiten herkömmlichen Ausführungsform der Brennkraftmaschine beträgt 1.850 mbar am Punkt 140. Der maximale Ladedruck der ersten bis zehnten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine beträgt 2.150 mbar am Punkt 142. Der maximale Ladedruck der ersten herkömmlichen Ausführungsform der Brennkraftmaschine beträgt 1.50 mbar am Punkt 144. Bei maximalem Ladedruck wird dann, analog wie bei 13, das AGR-Ventil schrittweise geöffnet. Mit der ersten bis zehnten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 1 bis 10 wird ein höherer Ladedruck bei gleichzeitig höherer AGR-Rate erreicht. Dieses Ergebnis wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 19 näher analysiert. 18 shows a boost pressure variation analogous to 13 However, wherein the respective internal combustion engine (first conventional embodiment, second conventional embodiment or first to tenth embodiment according to 1 to 10 ) in the second emission area 116 (see. 11 ) Of 2.000 min -1 and medium pressure 112 pme = 8 bar is operated. Like reference numerals have the same meaning as in FIG 13 , so for their explanation on the above description of 13 is referenced. The mode of operation for generating the graphs 132 . 134 . 136 and 138 is analogous as above regarding 13 described. The maximum boost pressure of the second conventional embodiment of the internal combustion engine is 1,850 mbar at the point 140 , The maximum boost pressure of the first to tenth embodiments of the internal combustion engine according to the invention is 2,150 mbar at the point 142 , The maximum boost pressure of the first conventional embodiment of the internal combustion engine is 1.50 mbar at the point 144 , At maximum boost pressure is then, as at 13 , gradually open the EGR valve. With the first to tenth preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention 1 to 10, a higher charge pressure is achieved with a higher EGR rate. This result will be described below with reference to 19 analyzed in more detail.

19 zeigt eine Darstellung zu Werten für den Rußdurchsatz und NOx-Durchsatz analog zu 12. Gleiche Bezugszeichen haben gleiche Bedeutung, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 12 verwiesen wird. Die Ergebnisse für die erste herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Monoturbo-ATL mit VTG) zeigt der zweite Graph 134. Die Ergebnisse für die zweite herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Biturbo mit HD-ATL als Festlader und ND-ATL als Wastegate) zeigt der dritte Graph 136. Die Ergebnisse für die erste bis zehnte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 1 bis 10 zeigt der vierte Graph 138. Aus 19 ist ersichtlich, dass für alle drei miteinander verglichenen Systeme ein NOx/Ruß-Trade vorliegt. Bei der zweiten herkömmlichen Ausführungsform (Biturbo mit HD-ATL als Festlader und ND-ATL als Wastegate) werden hohe AGR Raten nur mit niedrigem Ladedruck erreicht, was bei gleicher NOx-Emission zu einem hohen Rußausstoß führt. Die erste herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Monoturbo-ATL mit VTG) hat einen besseren NOx-Rate-Trade wegen der höheren Ladedrücke. Die erste bis zehnte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 1 bis 10 hat jeweils wegen der Stufenaufladung in Kombination mit der VTG Technik das höchste Emissionspotential. Hier können sehr hohe AGR-Raten mit hohen Ladedrücke gefahren werden. Der hohe Ladedruck sorgt für eine hohe Luftmasse im Zylinder. Die eingespritzte Kraftstoffmasse muss in diesem Fall eine höhere Luftmasse aufheizen als bei der ersten und zweiten herkömmlichen Ausführungsform der Brennkraftmaschine. Daraus resultiert eine geringere maximale Verbrennungstemperatur und niedrigere NOx-Emissionen. Trotz der hohen AGR-Rate ist im Vergleich zu der ersten und zweiten herkömmlichen Ausführungsform mehr Sauerstoff für die Rußoxidation vorhanden. Dies führt zu NOx- und Rußemissionen auf EU6 Niveau. 19 shows a representation of values for the soot flow rate and NOx flow rate analogous to 12 , The same reference numerals have the same meaning, so that for explanation thereof to the above description of 12 is referenced. The results for the first conventional embodiment of the internal combustion engine (monoturbo ATL with VTG) are shown in the second graph 134 , The results for the second conventional embodiment of the internal combustion engine (biturbo with HD-ATL as a fixed loader and ND-ATL as a wastegate) are shown in the third graph 136 , The results for the first to tenth preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention 1 10 shows the fourth graph 138 , Out 19 It can be seen that there is a NOx / soot trade for all three compared systems. In the second conventional embodiment (Biturbo with HD-ATL as a fixed loader and ND-ATL as a wastegate) high EGR rates are achieved only with low boost pressure, resulting in the same NO x emissions to a high soot emissions. The first conventional embodiment of the internal combustion engine (monoturbo ATL with VTG) has a better NO x rate trade because of the higher boost pressures. The first to tenth preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention 1 to 10 has the highest emission potential due to the step charging in combination with the VTG technology. Here very high EGR rates can be driven with high boost pressures. The high boost pressure ensures a high air mass in the cylinder. The injected fuel mass must in this case heat a higher air mass than in the first and second conventional embodiment of the internal combustion engine. This results in a lower maximum combustion temperature and lower NO x emissions. Despite the high EGR rate, there is more oxygen available for soot oxidation compared to the first and second conventional embodiments. This leads to NO x and soot emissions at EU6 level.

20 zeigt nochmals eine Ladedruckvariation analog zu 13 und 18, wobei jedoch die jeweilige Brennkraftmaschine (erste herkömmliche Ausführungsform, zweite herkömmliche Ausführungsform bzw. erste bis zehnte Ausführungsform gemäß 1 bis 10) in dem zweiten Emissionsbereich 116 (vgl. 11) mit 2.000 min–1 und Mitteldruck 112 pme = 8,9 bar betrieben wird. Gleiche Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung, wie in 13 und 18, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der 13 und 18 verwiesen wird. Die Betriebsweise zum Erzeugen der Graphen 132, 134, 136 und 138 ist analog wir oben in Bezug auf 13 bzw. 18 beschrieben. In 20 sind zusätzlich Linien 152 gleicher AGR-Rate für AGR-Raten von 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% und 55% eingezeichnet. Die in 20 dargestellten Ergebnisse belegen eindeutig, dass mit der ersten bis zehnten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 20 again shows a charge pressure variation analogous to 13 and 18 However, wherein the respective internal combustion engine (first conventional embodiment, second conventional embodiment or first to tenth embodiment according to 1 to 10 ) in the second emission area 116 (see. 11 ) Of 2.000 min -1 and medium pressure 112 pme = 8.9 bar is operated. Like reference numerals have the same meaning as in FIG 13 and 18 so that their explanation to the above description of 13 and 18 is referenced. The mode of operation for generating the graphs 132 . 134 . 136 and 138 is analogous to above 13 respectively. 18 described. In 20 are additional lines 152 same EGR rate for EGR rates of 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% and 55% plotted. In the 20 shown results clearly show that with the first to tenth preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention

1 bis 10 höhere AGR-Raten in diesem Betriebsbereich darstellbar sind. Der 20 kann weiterhin entnommen werden, dass bei gleicher AGR-Rate ein höherer Frischluftanteil, d. h. mehr Sauerstoff, im Brennraum vorhanden ist. 1 to 10 higher EGR rates can be displayed in this operating range. Of the 20 can also be seen that at the same EGR rate, a higher fresh air content, ie more oxygen, is present in the combustion chamber.

21 zeigt eine Darstellung zu Werten für den Rußdurchsatz und NOx-Durchsatz analog zu 12 und 19. Gleiche Bezugszeichen haben gleiche Bedeutung, so dass zu deren Erläuterung auf die Beschreibung der 12 und 19 verwiesen wird. Die Ergebnisse für die erste herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Monoturbo-ATL mit VTG) zeigt der zweite Graph 134. Die Ergebnisse für die zweite herkömmliche Ausführungsform der Brennkraftmaschine (Biturbo mit HD-ATL als Festlader und ND-ATL als Wastegate) zeigt der dritte Graph 136. Die Ergebnisse für die erste bis zehnte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gemäß 1 bis 10 zeigt der vierte Graph 138. In 21 sind zusätzlich Linien 152 gleicher AGR-Rate für AGR-Raten von 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% und 55% eingezeichnet. 21 stellt die in Bezug auf 20 erläuterten physikalischen Effekte nachmals graphisch dar. 21 shows a representation of values for the soot flow rate and NOx flow rate analogous to 12 and 19 , The same reference numerals have the same meaning, so that their explanation to the description of 12 and 19 is referenced. The results for the first conventional embodiment of the internal combustion engine (monoturbo ATL with VTG) are shown in the second graph 134 , The results for the second conventional embodiment of the internal combustion engine (biturbo with HD-ATL as a fixed loader and ND-ATL as a wastegate) are shown in the third graph 136 , The results for the first to tenth preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention 1 to 10 shows the fourth graph 138 , In 21 are additional lines 152 same EGR rate for EGR rates of 0%, 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50% and 55% plotted. 21 puts that in relation to 20 illustrated physical effects graphically.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 102007062366 A1 [0003] DE 102007062366 A1 [0003]
  • DE 19851028 C2 [0004] DE 19851028 C2 [0004]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

  • EN-GJSA-XNiSiCr35-5-2 [0079] EN-GJSA-XNiSiCr35-5-2 [0079]
  • EN-JS3061 [0079] EN-JS3061 [0079]

Claims (31)

Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, mit einem Frischlufttrakt (12) zum Zuführen von Frischluft an Arbeitszylinder (10) der Brennkraftmaschine, einem Abgastrakt (14) zum Abführen von Abgas (21) aus den Arbeitszylindern (10), einem ersten Abgasturbolader (16) einer Niederdruckstufe (ND-Abgasturbolader), welcher eine in dem Abgastrakt (14) angeordnete erste Turbine (26) (ND-Turbine) sowie eine in dem Frischlufttrakt (12) angeordneten Verdichter (36) (ND-Verdichter) aufweist, und mindestens einem zweiten Abgasturbolader (18) einer Hockdruckstufe (HD-Abgasturbolader), welche eine im Abgastrakt (14) stromauf der ersten Turbine (26) angeordnete zweite Turbine (24) (HD-Turbine) sowie einen im Frischlufttrakt (12) stromab des ersten Verdichters (36) angeordneten zweiten Verdichter (38) (HD-Verdichter) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Turbinen (24, 26) eine verstellbare Turbinengeometrie (68) (VTG) aufweist.Internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, with a fresh air tract ( 12 ) for supplying fresh air to working cylinder ( 10 ) of the internal combustion engine, an exhaust tract ( 14 ) for the removal of exhaust gas ( 21 ) from the working cylinders ( 10 ), a first exhaust gas turbocharger ( 16 ) a low-pressure stage (LP exhaust gas turbocharger), which one in the exhaust tract ( 14 ) arranged first turbine ( 26 ) (ND turbine) and one in the fresh air tract ( 12 ) arranged compressors ( 36 ) (LP compressor), and at least one second exhaust gas turbocharger ( 18 ) a high-pressure (HD exhaust gas turbocharger), which in the exhaust tract ( 14 ) upstream of the first turbine ( 26 ) arranged second turbine ( 24 ) (HD turbine) and one in the fresh air tract ( 12 ) downstream of the first compressor ( 36 ) arranged second compressor ( 38 ) (HD compressor), characterized in that at least one of the turbines ( 24 . 26 ) an adjustable turbine geometry ( 68 ) (VTG). Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgastrakt (14, 22) stromab der ersten Turbine (26) ausschließlich über die erste Turbine (26) mit dem Abgastrakt (14, 22) stromauf der ersten Turbine (26) und stromab der zweiten Turbine (24) fluidleitend verbunden ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the exhaust tract ( 14 . 22 ) downstream of the first turbine ( 26 ) exclusively via the first turbine ( 26 ) with the exhaust tract ( 14 . 22 ) upstream of the first turbine ( 26 ) and downstream of the second turbine ( 24 ) is fluid-conductively connected. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgastrakt (14, 22) stromab der ersten Turbine (26) über die erste Turbine (26) und zusätzlich über einen ersten Turbinenbypasskanal mit erstem Turbinenbypasskanalventil und/oder ein erstes Wastegate (76) mit erstem Wastegateventil (78) mit dem Abgastrakt (14, 22) stromauf der ersten Turbine (26) und stromab der zweiten Turbine (24) fluidleitend verbunden ist.Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the exhaust tract ( 14 . 22 ) downstream of the first turbine ( 26 ) over the first turbine ( 26 ) and in addition via a first turbine bypass duct with first turbine bypass duct valve and / or a first wastegate ( 76 ) with first wastegate valve ( 78 ) with the exhaust tract ( 14 . 22 ) upstream of the first turbine ( 26 ) and downstream of the second turbine ( 24 ) is fluid-conductively connected. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgastrakt (14, 22) stromab der zweiten Turbine (24) und stromauf der ersten Turbine (26) ausschließlich über die zweite Turbine (24) mit dem Abgastrakt (14, 22) stromauf der zweiten Turbine (24) fluidleitend verbunden ist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas tract ( 14 . 22 ) downstream of the second turbine ( 24 ) and upstream of the first turbine ( 26 ) exclusively via the second turbine ( 24 ) with the exhaust tract ( 14 . 22 ) upstream of the second turbine ( 24 ) is fluid-conductively connected. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgastrakt (14, 22) stromab der zweiten Turbine (24) und stromauf der ersten Turbine (26) über die zweite Turbine (24) und zusätzlich über einen zweiten Turbinenbypasskanal (72) mit zweitem Turbinenbypasskanalventil (74) und/oder ein zweites Wastegate (80) mit zweitem Wastegateventil (82) mit dem Abgastrakt (14, 22) stromauf der zweiten Turbine (24) fluidleitend verbunden ist.Internal combustion engine according to at least one of claims 1 to 3, characterized in that the exhaust gas tract ( 14 . 22 ) downstream of the second turbine ( 24 ) and upstream of the first turbine ( 26 ) via the second turbine ( 24 ) and additionally via a second turbine bypass duct ( 72 ) with second turbine bypass channel valve ( 74 ) and / or a second wastegate ( 80 ) with second wastegate valve ( 82 ) with the exhaust tract ( 14 . 22 ) upstream of the second turbine ( 24 ) is fluid-conductively connected. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischlufttrakt (12, 44) stromauf des ersten Verdichters (36) ausschließlich über den ersten Verdichter (36) mit dem Frischlufttrakt (12, 44) stromab des ersten Verdichters (36) und stromauf des zweiten Verdichters (38) fluidleitend verbunden ist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fresh air tract ( 12 . 44 ) upstream of the first compressor ( 36 ) exclusively via the first compressor ( 36 ) with the fresh air tract ( 12 . 44 ) downstream of the first compressor ( 36 ) and upstream of the second compressor ( 38 ) is fluid-conductively connected. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischlufttrakt (12, 44) stromauf des ersten Verdichters (36) über den ersten Verdichter (36) und zusätzlich über einen ersten Verdichterbypasskanal mit erstem Verdichterbypasskanalventil mit dem Frischlufttrakt (12, 44) stromab des ersten Verdichters (36) und stromauf des zweiten Verdichters (38) fluidleitend verbunden ist.Internal combustion engine according to at least one of claims 1 to 5, characterized in that the fresh air tract ( 12 . 44 ) upstream of the first compressor ( 36 ) over the first compressor ( 36 ) and in addition via a first compressor bypass passage with the first compressor bypass valve with the fresh air tract ( 12 . 44 ) downstream of the first compressor ( 36 ) and upstream of the second compressor ( 38 ) is fluid-conductively connected. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischlufttrakt (12, 44) stromauf des zweiten Verdichters (38) und stromab der ersten Verdichters (36) ausschließlich über den zweiten Verdichter (38) mit dem Frischlufttrakt (12, 44) stromab des zweiten Verdichters (38) fluidleitend verbunden ist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the fresh air tract ( 12 . 44 ) upstream of the second compressor ( 38 ) and downstream of the first compressor ( 36 ) exclusively via the second compressor ( 38 ) with the fresh air tract ( 12 . 44 ) downstream of the second compressor ( 38 ) is fluid-conductively connected. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Frischlufttrakt (12, 44) stromauf des zweiten Verdichters (38) und stromab der ersten Verdichters (36) über den zweiten Verdichter (38) und zusätzlich über einen zweiten Verdichterbypasskanal (46) mit zweitem Verdichterbypasskanalventil (54) mit dem Frischlufttrakt (12, 44) stromab des zweiten Verdichters (38) fluidleitend verbunden ist.Internal combustion engine according to at least one of claims 1 to 7, characterized in that the fresh air tract ( 12 . 44 ) upstream of the second compressor ( 38 ) and downstream of the first compressor ( 36 ) via the second compressor ( 38 ) and additionally via a second compressor bypass channel ( 46 ) with second compressor bypass channel valve ( 54 ) with the fresh air tract ( 12 . 44 ) downstream of the second compressor ( 38 ) is fluid-conductively connected. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass im zweiten Verdichterbypasskanal (46) ein dritter Ladeluftkühler (56) angeordnet ist.Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that in the second compressor bypass duct ( 46 ) a third intercooler ( 56 ) is arranged. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die zweite Turbine (24) eine VTG (68) aufweist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that only the second turbine ( 24 ) a VTG ( 68 ) having. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ausschließlich die erste Turbine (26) eine VTG (68) aufweist.Internal combustion engine according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that only the first turbine ( 26 ) a VTG ( 68 ) having. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Turbine (26, 24) jeweils eine VTG (68) aufweist.Internal combustion engine according to at least one of claims 1 to 10, characterized in that the first and the second turbine ( 26 . 24 ) one VTG each ( 68 ) having. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des zweiten Verdichters (38) ein zweiter Ladeluftkühler (40) angeordnet ist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized characterized in that downstream of the second compressor ( 38 ) a second intercooler ( 40 ) is arranged. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des ersten Verdichters (36) und stromauf des zweiten Verdichters (38) ein erster Ladeluftkühler (57) angeordnet ist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that downstream of the first compressor ( 36 ) and upstream of the second compressor ( 38 ) a first intercooler ( 57 ) is arranged. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der zweiten Turbine (24) eine Hochdruck-Abgasrückführleitung (58) (HD-AGR-Leitung) von dem Abgastrakt (14, 22) abzweigt und stromab des zweiten Verdichters (38) in den Frischlufttrakt (12, 44) einmündet.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that upstream of the second turbine ( 24 ) a high-pressure exhaust gas recirculation line ( 58 ) (HD EGR line) from the exhaust tract ( 14 . 22 ) branches off and downstream of the second compressor ( 38 ) into the fresh air tract ( 12 . 44 ). Brennkraftmaschine nach Anspruch 16 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die HD-AGR-Leitung (58) stromab des zweiten Ladeluftkühlers (40) in den Frischlufttrakt (12, 44) einmündet.Internal combustion engine according to claim 16 and 14, characterized in that the HP-EGR line ( 58 ) downstream of the second intercooler ( 40 ) into the fresh air tract ( 12 . 44 ). Brennkraftmaschine nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass in der HD-AGR-Leitung (58) ein Kühler (60) für rückgeführtes Abgas (HD-AGR-Kühler) angeordnet ist.Internal combustion engine according to claim 16 or 17, characterized in that in the HP-EGR line ( 58 ) a cooler ( 60 ) is arranged for recirculated exhaust gas (HD-EGR cooler). Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass in der HD-AGR-Leitung (58) ein Ventil (62) für rückgeführtes Abgas (HD-AGR-Ventil) angeordnet ist.Internal combustion engine according to at least one of claims 16 to 18, characterized in that in the HP-EGR line ( 58 ) a valve ( 62 ) is arranged for recirculated exhaust gas (HP-EGR valve). Brennkraftmaschine nach mindestens einem der Ansprüche 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der ersten Turbine (26) eine Niederdruck-Abgasrückführleitung (64) (ND-AGR-Leitung) von dem Abgastrakt (14, 22) abzweigt und in den HD-AGR-Kühler (60) einmündet.Internal combustion engine according to at least one of claims 18 or 19, characterized in that downstream of the first turbine ( 26 ) a low-pressure exhaust gas recirculation line ( 64 ) (LP EGR line) from the exhaust tract ( 14 . 22 ) and into the HD EGR cooler ( 60 ). Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab der ersten Turbine (26) eine Niederdruck-Abgasrückführleitung (64) (ND-AGR-Leitung) von dem Abgastrakt (14, 22) abzweigt und stromauf des ersten Verdichters (36) in den Frischlufttrakt (12, 44) einmündet.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that downstream of the first turbine ( 26 ) a low-pressure exhaust gas recirculation line ( 64 ) (LP EGR line) from the exhaust tract ( 14 . 22 ) branches off and upstream of the first compressor ( 36 ) into the fresh air tract ( 12 . 44 ). Brennkraftmaschine nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass in der ND-AGR-Leitung (64) ein Kühler für rückgeführtes Abgas (ND-AGR-Kühler) und/oder ein Ventil für rückgeführtes Abgas (ND-AGR-Ventil) angeordnet ist.Internal combustion engine according to claim 21, characterized in that in the LP EGR line ( 64 ) is arranged a recirculated exhaust gas cooler (LP EGR cooler) and / or a recirculated exhaust gas valve (LP EGR valve). Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromauf der ersten Turbine (26) und stromab der zweiten Turbine (24) eine Mitteldruck-Abgasrückführleitung (66) (MD-AGR-Leitung) von dem Abgastrakt (124, 22) abzweigt und stromab des ersten Verdichters (36) sowie stromauf des zweiten Verdichters (38) in den Frischlufttrakt (12, 44) einmündet.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that upstream of the first turbine ( 26 ) and downstream of the second turbine ( 24 ) a medium-pressure exhaust gas recirculation line ( 66 ) (MD-EGR line) from the exhaust tract ( 124 . 22 ) branches off and downstream of the first compressor ( 36 ) and upstream of the second compressor ( 38 ) into the fresh air tract ( 12 . 44 ). Brennkraftmaschine nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass in der MD-AGR-Leitung (66) ein Kühler für rückgeführtes Abgas (MD-AGR-Kühler) und/oder ein Ventil für rückgeführtes Abgas (MD-AGR-Ventil) angeordnet ist.Internal combustion engine according to claim 23, characterized in that in the MD-EGR line ( 66 ) a recirculated exhaust gas cooler (MD-EGR cooler) and / or a recirculated exhaust gas valve (MD-EGR valve) is arranged. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine mindestens 3, insbesondere 4, 5, 6, 8, 10 oder 12 Arbeitszylinder (10) aufweist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine has at least 3, in particular 4, 5, 6, 8, 10 or 12 working cylinders ( 10 ) having. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine eine direkte Kraftstoffeinspritzung in mindestens einen Arbeitszylinder (10), insbesondere nach dem Common-Rail-System, aufweist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine direct fuel injection into at least one working cylinder ( 10 ), in particular according to the common rail system. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine eine Nenndrehzahl von mindestens 3.000 Umdrehungen pro Minute, insbesondere 3.500, 4.000, 4500, 5000 oder 5.000 Umdrehungen pro Minute, aufweist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that the internal combustion engine has a nominal speed of at least 3,000 revolutions per minute, in particular 3,500, 4,000, 4,500, 5,000 or 5,000 revolutions per minute. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindesten ein Arbeitszylinder (10) einen Hubraum von kleiner oder gleich 800 ccm, insbesondere kleiner oder gleich 700 ccm, 600 ccm, 500 ccm, 400 ccm oder 350 ccm, aufweist.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one working cylinder ( 10 ) has a displacement of less than or equal to 800 cc, in particular less than or equal to 700 cc, 600 cc, 500 cc, 400 cc or 350 cc. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Arbeitszylinder (10) mindestens ein, insbesondere zwei oder mehr, Auslassventile zugeordnet sind.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one working cylinder ( 10 ) at least one, in particular two or more, exhaust valves are assigned. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einem Arbeitszylinder (10) mindestens ein, insbesondere zwei oder mehr, Einlassventile zugeordnet sind.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one working cylinder ( 10 ) at least one, in particular two or more, inlet valves are assigned. Brennkraftmaschine nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestes ein erster und zweiter Verdichter (36, 38) in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind.Internal combustion engine according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one first and second compressor ( 36 . 38 ) are arranged in a common housing.
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