DE102010046585A1

DE102010046585A1 - Device for operating six cylinder V-type internal combustion engine of motor car, has air circulation device connected to portions of pressure lines and fixed with compressors with suction line dependent on modes of engine

Info

Publication number: DE102010046585A1
Application number: DE102010046585A
Authority: DE
Inventors: Dipl.-Ing. Schramm Hendrik
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2010-09-25
Filing date: 2010-09-25
Publication date: 2012-03-29

Abstract

The device has parallely-connected exhaust gas superchargers (14, 16) with exhaust gas turbines (14a, 16a) connected to exhaust gas flows of a sequential charger-integrated internal combustion engine i.e. six cylinder V-type internal combustion engine, and compressors (14b, 16b) conveying combustion air over loading pressure lines (42, 44) to the engine. The lines are separately guided to combustion chambers. An air circulation device (68) is connected to separate portions of the lines and fixed with the compressors with a suction line (40) dependent on operating modes of the engine.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit Registeraufladung, insbesondere in Kraftfahrzeugen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for operating an internal combustion engine with register charging, in particular in motor vehicles, according to the preamble of claim 1.

Eine derartige Vorrichtung zeigt z. B. die EP 0 334 206 B1 , bei der über zwei getrennte Abgasfluten die Abgasturbinen zweier parallel geschalteter Abgasturbolader einzeln (Einladerbetrieb im unteren Drehzahl- und Lastbereich) oder gemeinsam bei höheren Lastanforderungen beaufschlagbar sind. Dazu sind in den Abgasleitungen stromauf der Abgasturbinen entsprechende Absperrklappen vorgesehen. Ferner ist eine Bypassleitung mit einem Bypassventil eingeschaltet, mittels dem in bekannter Weise der Ladedruck in der Ladedruckleitung begrenzbar ist. An dem Verdichter des ersten Abgasturboladers ist ferner eine Umlufteinrichtung vorgesehen, die bei definierten Betriebszuständen der Brennkraftmaschine (insbesondere im Schubbetrieb) die korrespondierende Ansaugleitung mit der stromab liegenden Ladedruckleitung verbindet, um bei anschließendem Lastbetrieb ein schnelles Hochlaufen des Verdichters bzw. einen schnellen Aufbau eines Ladedruckes zu ermöglichen.Such a device shows z. B. the EP 0 334 206 B1 , in which the exhaust gas turbines of two exhaust gas turbochargers connected in parallel can be acted upon individually via two separate exhaust gas flows (dummy operation in the lower speed and load range) or together with higher load requirements. For this purpose, appropriate shut-off valves are provided in the exhaust pipes upstream of the exhaust gas turbines. Further, a bypass line is turned on with a bypass valve, by means of which the charge pressure in the charge pressure line can be limited in a known manner. At the compressor of the first exhaust gas turbocharger, a recirculation device is also provided, which connects the corresponding intake with the downstream boost pressure line at defined operating conditions of the internal combustion engine to fast startup of the compressor and a rapid build-up of boost pressure in subsequent load operation enable.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art vorzuschlagen, die eine weiter verbesserte Registeraufladung der Brennkraftmaschine insbesondere für die Verwendung in Kraftfahrzeugen ermöglicht.The object of the invention is to propose a device of the generic type which enables a further improved register charging of the internal combustion engine, in particular for use in motor vehicles.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte und besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den weiteren Patentansprüchen angeführt.This object is achieved by the features of claim 1. Advantageous and particularly expedient developments of the invention are specified in the further claims.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass jedem der mehreren Verdichter eine Ladedruckleitung zugeordnet ist, welche Ladedruckleitung bis zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine getrennt geführt sind und/oder dass an separate Abschnitte der Ladedruckleitungen der vorzugsweise zwei Verdichter eine Umlufteinrichtung angeschlossen ist, die einen oder mehrere der Verdichter abhängig von Betriebszuständen der Brennkraftmaschine mit der Ansaugleitung verbindet. Mit einem derartigen Aufbau, insbesondere der Kombination beider erfindungsgemäßer Merkmale resultiert insbesondere bei instationärem Ladebetrieb mit Schubphasen einerseits und schnellem Übergang in Beschleunigungsphasen auch bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine andererseits ein komfortabler Drehmomentübergang mit gleichmäßig ansteigendem Ladedruck bzw. hoher Förderleistung der Verdichter zur Brennkraftmaschine.According to the invention, it is proposed that each of the several compressors is assigned a charge pressure line, which charge pressure line is guided separately up to the combustion chambers of the internal combustion engine and / or that a separate air conditioning device is connected to separate sections of the boost pressure lines of preferably two compressors, which depends on one or more of the compressor of operating states of the internal combustion engine with the intake manifold connects. With such a structure, in particular the combination of both features according to the invention results in particular at unsteady loading operation with deceleration phases on the one hand and rapid transition in acceleration phases even at higher speeds of the engine on the other hand, a comfortable torque transition with uniformly increasing boost pressure or high capacity of the compressor to the engine.

Baulich besonders vorteilhaft können die separaten Abschnitte der Ladedruckleitungen mit einer gemeinsamen Umluftleitung verbunden sein, in die ein mehrere, insbesondere sämtliche der Verdichter steuerndes Umluftventil eingeschaltet ist. Dies vermindert den erforderlichen Aufwand an Leitungen und Anschlüssen und vereinfacht wesentlich den steuerungstechnischen Aufwand.Structurally particularly advantageous, the separate sections of the boost pressure lines may be connected to a common recirculation line into which a plurality, in particular all the compressor controlling recirculation valve is turned on. This reduces the required effort on lines and connections and significantly simplifies the control engineering effort.

Dabei kann in vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung das gemeinsame Umluftventil ein Drehschieberventil sein, an dessen Gehäuse mehrere, insbesondere zwei mit den separaten Ladedruckleitungen verbundene Zuströmabschnitte und ein gemeinsamer, mit der Ansaugleitung verbundener Abströmabschnitt der Umluftleitung angeschlossen sind. Der Drehschieber ermöglicht zusätzliche, konstruktive Freiheitsgrade in der Steuerung der Umluft bei einer baulich einfachen Gestaltung und Steuerung, z. B. mittels eines einzigen, elektrischen Stellmotors.In this case, in an advantageous development of the invention, the common air recirculation valve may be a rotary slide valve, to the housing of which several, in particular two inlet sections connected to the separate boost pressure lines and a common outflow section of the circulating air line connected to the suction line are connected. The rotary valve allows additional, constructive degrees of freedom in the control of the circulating air at a structurally simple design and control, z. B. by means of a single electric servomotor.

Über das Drehschieberventil können in einer ersten Schaltstellung des Drehschiebers sämtliche, insbesondere beide Zuströmabschnitte der Umluftleitung mit dem Abströmabschnitt verbunden sein, während in einer zweiten Schaltstellung nur einer oder ein Teil der Verdichter, insbesondere ein vorzugsweise über eine Steuerung der Abgasfluten zuschaltbarer Verdichter, über den korrespondierenden Zuströmabschnitt mit dem Abströmabschnitt verbunden ist, wobei in dieser zweiten Schaltstellung der Abströmquerschnitt zur Einstellung des Soll-Ladedrucks des zuschaltbaren Verdichters bzw. Laders variabel eingestellt werden kann, und in einer dritten Schaltstellung des Drehschiebers der Abströmabschnitt der Umluftleitung geschlossen ist. Die drei Schaltstellungen können elektrisch angesteuert werden, z. B. mittels eines elektrischen Stellmotors in einfacher Weise präzise angefahren werden. In der dritten Schaltstellung des Drehschiebers können zudem sämtliche oder definierte Zuströmabschnitte der Umluftleitung miteinander verbunden sein, wodurch in diesem Betriebszustand in vorteilhafter Weise ein Ladedruck-Ausgleich bewerkstelligt werden kann.In a first switching position of the rotary valve all, in particular both inflow sections of the circulating air line can be connected to the outflow section via the rotary slide valve, while in a second switching position only one or a part of the compressors, in particular a compressor which can preferably be switched over via a control of the exhaust gas flows, via the corresponding compressor Inflow portion is connected to the outflow portion, wherein in this second switching position of the outflow cross section for setting the target boost pressure of the switchable compressor or supercharger can be variably adjusted, and in a third switching position of the rotary valve, the outflow portion of the recirculation line is closed. The three switch positions can be electrically controlled, z. B. be approached precisely by means of an electric servomotor in a simple manner. In addition, in the third switching position of the rotary valve, all or defined inflow sections of the recirculating air line can be connected to one another, whereby in this operating state advantageously a boost pressure compensation can be accomplished.

In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Ladedruckleitungen durchgehend voneinander getrennt von den Verdichtern der Abgasturbolader bis zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine geführt sein, wobei separate Einlasskanäle in dem zumindest einen Zylinderkopf über Einlassventile gesteuert sind, von denen zumindest die mit dem bevorzugt zuschaltbaren Abgasturbolader verbundenen Einlassventile über die Ventilsteuerung der Brennkraftmaschine abschaltbar sind.In a further advantageous embodiment of the invention, the boost pressure lines can be continuously separated from the compressors of the exhaust gas turbocharger up to the combustion chambers of the internal combustion engine, with separate inlet ducts are controlled in the at least one cylinder head via intake valves, of which at least connected to the preferably switchable exhaust gas turbocharger Inlet valves via the valve control of the internal combustion engine can be switched off.

Dabei kann in den getrennt geführten Ladedruckleitungen stromab der Umlufteinrichtung je eine willkürlich steuerbare Drosselklappe zur Lastanforderung der Brennkraftmaschine eingeschaltet sein. Des Weiteren kann in den getrennt geführten Ladedruckleitungen stromab der Drosselklappen je ein Drucksensor angeordnet sein und es können z. B. die ermittelten Druckdifferenzen u. a. mit der Drehzahl der Brennkraftmaschine und/oder der Lastanforderung (Drosselklappenstellung) in die elektronische Steuerung mit einbezogen sein, um insbesondere vorteilhaft aufeinander abgestimmte Fördermengenkurven der Verdichter bzw. gleichmäßig ansteigende Ladedrücke zu verwirklichen.In this case, in the separately guided boost pressure lines downstream of the air conditioning device depending on an arbitrarily controllable throttle for Load request of the internal combustion engine to be turned on. Furthermore, in each case a pressure sensor can be arranged in the separately guided boost pressure lines downstream of the throttle valves and it can, for. As the determined pressure differences, inter alia, with the speed of the internal combustion engine and / or the load requirement (throttle position) be included in the electronic control to realize particularly advantageous coordinated flow curves of the compressor or uniformly increasing boost pressures.

Insbesondere kann dabei vorrangig abhängig von den definierten Druckdifferenzen in den Ladedruckleitungen und bei höherer Lastanforderung an die Brennkraftmaschine die Umlufteinrichtung abgeschaltet bzw. das Drehschieberventil von der zweiten Schaltstellung (Umluftbetrieb nur des einen, insbesondere zweiten Verdichters) in die dritte Schaltstellung (kein Umluftbetrieb) geschaltet werden.In particular, depending on the defined pressure differences in the boost pressure lines and higher load request to the internal combustion engine, the recirculation device can be turned off or the rotary valve from the second switching position (recirculation mode only one, especially second compressor) in the third switching position (no recirculation mode) are switched ,

Zur Erzielung einer zweckmäßigen Konditionierung der Verbrennungsluft können des Weiteren in den getrennt geführten Ladedruckleitungen Ladeluftkühler vorgesehen sein, deren Kühlleistung u. a. abhängig von der Druckdifferenz der Drucksensoren und/oder dem Schaltzustand der mit einem schaltbaren Abgasturbolader zusammenwirkenden Einlassventile und/oder Auslassventile gesteuert ist.In order to achieve a suitable conditioning of the combustion air, intercoolers may further be provided in the separately guided boost pressure lines, the cooling capacity of which may be provided. a. is controlled depending on the pressure difference of the pressure sensors and / or the switching state of cooperating with a switchable exhaust gas turbocharger intake valves and / or exhaust valves.

Schließlich können auch die bevorzugt zwei Abgasfluten über voneinander getrennte Abgasleitungen von separaten, über Auslassventile gesteuerten Abgaskanälen im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine zu den Abgasturbinen der Abgasturbolader geführt sein, wobei zumindest die mit der Abgasturbine des zugeordneten, insbesondere schaltbaren bzw. zweiten, Abgasturboladers verbundenen Auslassventile über die Ventilsteuerung der Brennkraftmaschine bei definierten Betriebszuständen abschaltbar sind. Damit können die Abgasströme gezielt bereits in der Steuerung bzw. Ventilsteuerung beeinflusst werden; entsprechende Abgasklappen in den Abgasleitungen mit den damit verbundenen Strömungswiderständen können vorteilhaft entfallen.Finally, the preferred two exhaust gas flows via separate exhaust pipes of separate, controlled via exhaust valves exhaust ducts in the cylinder head of the internal combustion engine to the exhaust gas turbines of the exhaust gas turbocharger, at least with the exhaust gas turbine of the associated, in particular switchable or second exhaust gas turbocharger connected exhaust valves on the Valve control of the internal combustion engine can be switched off under defined operating conditions. Thus, the exhaust gas streams can be targeted already influenced in the control or valve control; corresponding exhaust valves in the exhaust pipes with the associated flow resistance can be advantageously eliminated.

Ferner kann zumindest eine, eine Abgasturbine umgehende Bypassleitung mit einem steuerbaren Bypassventil vorgesehen sein.Furthermore, at least one bypass line bypassing an exhaust gas turbine may be provided with a controllable bypass valve.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in:An embodiment of the invention is explained in more detail below with further details. The schematic drawing shows in:

1 als Blockschaltbild eine V-Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug mit zwei parallel geschalteten Abgasturboladern zur Registeraufladung und mit einer Umlufteinrichtung für beide in voneinander getrennte Ladedruckleitungen fördernde Verdichter der Abgasturbolader; 1 as a block diagram of a V-type internal combustion engine for a motor vehicle with two exhaust gas turbochargers connected in parallel for register charging and with a recirculation device for both compressors of the exhaust gas turbocharger which promote separate charge pressure lines;

2 in skizzenhafter Darstellung die drei Schaltstellungen des Drehschieberventils der Umlufteinrichtung nach 1; und 2 in a sketchy representation of the three switching positions of the rotary valve of the recirculation device after 1 ; and

3 eine Auflistung mehrerer Betriebsmodi der Brennkraftmaschine mit den jeweiligen Schaltzuständen der Steuerungsparameter einschließlich der Umlufteinrichtung bzw. des Drehschieberventils. 3 a list of several operating modes of the internal combustion engine with the respective switching states of the control parameters including the air circulation device and the rotary valve.

In der 1 sind die zwei Zylindergruppen 10, 12 einer Sechszylinder-V-Brennkraftmaschine abstrahiert dargestellt, die mit einer Registeraufladung mit zwei parallel geschalteten Abgasturboladern 14, 16 ausgestattet ist.In the 1 are the two cylinder groups 10 . 12 of a six-cylinder V-type internal combustion engine shown abstracted, with a register charging with two exhaust gas turbochargers connected in parallel 14 . 16 Is provided.

Die Abgasturbolader 14, 16 bzw. deren Abgasturbinen 14a, 16a werden über zwei voneinander getrennte Abgasfluten mit den Abgasen aus den Brennräumen der Brennkraftmaschine beaufschlagt. Dabei ist die zweite Abgasflut durch zwei an eine jede Zylindergruppe 10, 12 angeschlossene Abgaskrümmer 18, 20 und eine gemeinsame Abgasleitung 22 gebildet, die die Abgasturbine 14a entsprechend beaufschlagen.The turbocharger 14 . 16 or their exhaust gas turbines 14a . 16a are applied via two separate exhaust gas flows with the exhaust gases from the combustion chambers of the internal combustion engine. In this case, the second exhaust gas flow through two to each cylinder group 10 . 12 connected exhaust manifold 18 . 20 and a common exhaust pipe 22 formed the exhaust gas turbine 14a act accordingly.

Die erste Abgasflut ist ebenfalls durch zwei an die Zylindergruppen 10, 12 bzw. deren Zylinderköpfe (nicht dargestellt) angeschlossene Abgaskrümmer 24, 26 gebildet, die mit der zweiflutigen Abgasturbine 16a über zwei separate Abgasleitungen 28, 30 verbunden sind, so dass die erste Abgasflut zur Versorgung der zweiflutigen Abgasturbine 16a in zwei Abgasführungen unterteilt ist, die getrennt jeweils an eine der Zylindergruppen 10, 12 angeschlossen sind.The first exhaust gas flow is also through two to the cylinder groups 10 . 12 or their cylinder heads (not shown) connected exhaust manifold 24 . 26 formed with the twin-flow exhaust gas turbine 16a via two separate exhaust pipes 28 . 30 are connected, so that the first exhaust gas flow to supply the twin-flow exhaust gas turbine 16a is divided into two exhaust ducts, each separated to one of the cylinder groups 10 . 12 are connected.

An die beiden Abgasleitungen 28, 30 der ersten Abgasflut sind Bypassleitungen 32 mit einem gemeinsamen, integrierten Bypassventil 34 angeschlossen. Über das elektrisch ansteuerbare Bypassventil 34 kann unter Umgehung der Abgasturbine 16a Abgas in die von den Abgasturbinen 14a, 16a abgehende Abgasleitung 36 abgelassen werden. Die Abgasleitung 36 ist in nicht dargestellter Weise an das weitere Abgasleitungssystem einschließlich Abgasreinigungseinrichtungen und Schalldämpfern angeschlossen.To the two exhaust pipes 28 . 30 The first exhaust gas flow are bypass lines 32 with a common, integrated bypass valve 34 connected. About the electrically controllable bypass valve 34 can bypass the exhaust gas turbine 16a Exhaust gas in the of the exhaust gas turbines 14a . 16a outgoing exhaust pipe 36 be drained. The exhaust pipe 36 is connected in a manner not shown to the further exhaust pipe system including exhaust gas purification devices and mufflers.

Die Abgaskrümmer 18, 24 bzw. 20, 26 sind jeweils an separate Auslasskanäle in den Zylinderköpfen der Zylindergruppen 10, 12 der Brennkraftmaschine angeschlossen, die über je Zylinder z. B. zwei Auslassventile steuerbar sind. Die Ventilsteuerung der Brennkraftmaschine ist dabei so ausgelegt, dass eine Auslassventilreihe je Zylinderkopf (als AVR-11 bzw. AVR-21 beschriftet, baulich nicht dargestellt), ständig angetrieben ist, während die andere Auslassventilreihe (AVR-12, AVR-22) temporär abschaltbar ist. Derartige Ventilsteuerungen an sich sind bekannt und deshalb der Einfachheit halber zeichnerisch nicht dargestellt.The exhaust manifold 18 . 24 respectively. 20 . 26 are each to separate exhaust ports in the cylinder heads of the cylinder groups 10 . 12 the internal combustion engine connected via each cylinder z. B. two exhaust valves are controllable. The valve control of the internal combustion engine is designed so that one exhaust valve row per cylinder head (labeled AVR-11 or AVR-21, structurally not shown), is constantly driven, while the other exhaust valve series (AVR-12, AVR-22) temporarily switched off is. Such valve controls per se are known and therefore not shown in the drawing for the sake of simplicity.

Über diese Ventilsteuerung kann somit das gesamte Abgas der Brennkraftmaschine über AVR-11 und AVR-21 auf die erste Abgasflut bzw. die Abgasturbine 16a geleitet werden (Auslassventile der Reihe AVR-12 und AVR-22 bleiben geschlossen) oder aber bei Öffnung aller Auslassventile beide Abgasturbinen 14a, 16a beaufschlagen. By means of this valve control, the entire exhaust gas of the internal combustion engine can thus be directed to the first exhaust gas flow or the exhaust gas turbine via AVR-11 and AVR-21 16a (Exhaust valves of the AVR-12 and AVR-22 series remain closed) or, if all exhaust valves are opened, both exhaust gas turbines 14a . 16a apply.

Die Verbrennungsluft-Zuführung zu den Brennräumen der Brennkraftmaschine erfolgt über eine ein Luftfilter 38 und eine Luftmengen-Messeinrichtung (nicht dargestellt) aufweisende Ansaugleitung 40, die an die Verdichter 14b, 16b angeschlossen ist.The combustion air supply to the combustion chambers of the internal combustion engine via an air filter 38 and an intake pipe having an air amount measuring device (not shown) 40 connected to the compressor 14b . 16b connected.

Von den Verdichtern 14b, 16b gehen voneinander getrennte Ladedruckleitungen 42, 44 ab, in die in Strömungsrichtung jeweils eine Drosselklappe 46, 48, ein Ladeluftkühler 50, 52 und ein Drucksensor 54, 56 eingeschaltet sind und die je Zylindergruppe 10, 12 mit Ansaugkrümmern 58, 60 bzw. 62, 64 verbunden sind.From the compressors 14b . 16b go separate boost pressure lines 42 . 44 from, in the direction of flow in each case a throttle valve 46 . 48 , a charge air cooler 50 . 52 and a pressure sensor 54 . 56 are turned on and the per cylinder group 10 . 12 with intake manifolds 58 . 60 respectively. 62 . 64 are connected.

Die Ansaugkrümmer 58 bis 64 sind an separate Einlasskanäle (nicht dargestellt) in den Zylinderköpfen der Zylindergruppen 10, 12 angeschlossen und über Einlassventile entsprechend mit den Brennräumen verbunden. Die Einlassventile werden über eine nicht dargestellte, variable Ventilsteuerung betätigt, die wiederum in Einlassventilreihen EVR-11 und EVR-12 der einen Zylindergruppe 10 und Einlassventilreihen EVR-21 und EVR-22 der anderen Zylindergruppe 12 derart aufgeteilt ist, dass die je Zylinder der Brennkraftmaschine zwei Einlassventile getrennt steuerbar sind (die Ventilsteuerungen sind nicht dargestellt, sondern ebenfalls nur als Beschriftung angedeutet). Dabei sind die Einlassventile der Einlassventilreihen EVR-12 und EVR-22 ständig in Funktion, während die Einlassventilreihen EVR-11 und EVR-21 abschaltbar sind.The intake manifold 58 to 64 are to separate inlet channels (not shown) in the cylinder heads of the cylinder groups 10 . 12 connected and connected via inlet valves accordingly with the combustion chambers. The intake valves are actuated by a variable valve control, not shown, which in turn is located in intake valve rows EVR-11 and EVR-12 of one cylinder group 10 and intake valve series EVR-21 and EVR-22 of the other cylinder group 12 is divided so that the two cylinders of the engine two intake valves are controlled separately (the valve controls are not shown, but also only indicated as a label). The intake valves of the EVR-12 and EVR-22 intake valve series are always in operation, while the EVR-11 and EVR-21 intake valve series can be switched off.

Daraus resultiert, dass bei abgeschalteten Einlassventilen der Einlassventilreihen EVR-11 und EVR-21 Ladeluft nur über die aktiven Einlassventile in die Brennräume der Brennkraftmaschine gefördert wird, wobei diese Einlasskanäle in an sich bekannter Weise so ausgeführt sind, dass eine gezielte Ladungsbewegung in den Brennräumen und ggf. eine gezielte Ladungsschichtung über die nicht dargestellten Kraftstoffzumess- und Zuführeinrichtungen durchführbar ist.As a result, with inlet valves of the intake valve series EVR-11 and EVR-21 switched off, charge air is delivered only via the active intake valves into the combustion chambers of the internal combustion engine, these intake ports being designed in a manner known per se such that a targeted charge movement in the combustion chambers and if appropriate, a targeted charge stratification via the fuel metering and feeding devices (not shown) can be carried out.

Mit dem Zuschalten der zweiten Einlassventile der Ventilreihen EVR-11 und EVR-21 kann über beide Einlassventile je Zylinder der Brennkraftmaschine ein insbesondere leistungserhöhender, mehr Verbrennungsluftdurchsatz über nunmehr beide Ladedruckleitungen 42, 44 sicherstellender Betriebsmodus über die beiden Drosselklappen 46, 48 eingesteuert werden. Die Drosselklappen 46, 48 werden gemeinsam über einen elektrischen Stellmotor 66 entsprechend der angeforderten Leistung auf- bzw. zugesteuert.With the connection of the second intake valves of the valve series EVR-11 and EVR-21, a particular performance-increasing, more combustion air flow through now both boost pressure lines via both intake valves per cylinder of the internal combustion engine 42 . 44 ensuring operating mode via the two throttle valves 46 . 48 be controlled. The throttle valves 46 . 48 be shared by an electric servomotor 66 opened or closed according to the requested performance.

Die beiden Abgasturbolader 14, 16 sind mit einer gemeinsamen Umlufteinrichtung 68 versehen, die sich aus einer Umluftleitung 70 mit zwei Zuströmabschnitten 70a, 70b und einem Abströmabschnitt 70c sowie einem elektrisch steuerbaren Umluftventil 72 zusammensetzt.The two turbochargers 14 . 16 are with a common recirculation device 68 provided, resulting from a recirculation line 70 with two inflow sections 70a . 70b and an outflow section 70c and an electrically controllable recirculation valve 72 composed.

Die Umluftleitung 70 verbindet die beiden Ladedruckleitungen 42, 44 stromauf der Drosselklappen 46, 48 mit der stromauf der Verdichter 14b, 16b liegenden Ansaugleitung 40.The recirculation line 70 connects the two boost pressure lines 42 . 44 upstream of the throttle 46 . 48 with the upstream of the compressor 14b . 16b lying suction line 40 ,

Das Umluftventil 72 (vgl. 2) ist ein Drehschieberventil mit einem Gehäuse 72a, an das die Zuströmabschnitte 70a, 70b und der Abströmabschnitt 70c der Umluftleitung 70 wie dargestellt angeschlossen sind und in dem ein Drehschieber 72b über eine Welle 72c und einem elektrischen Stellmotor (nicht dargestellt) in drei Schaltstellungen 1, 2, 3 verstellbar ist.The recirculation valve 72 (see. 2 ) is a rotary valve with a housing 72a to which the inflow sections 70a . 70b and the outflow section 70c the recirculation line 70 as shown are connected and in which a rotary valve 72b over a wave 72c and an electric servomotor (not shown) in three switching positions 1, 2, 3 is adjustable.

In der Schaltstellung 1 (linke Skizze der 2) sind beide Verdichter 14b, 16b über die Abströmabschnitte 70a, 70b und den Abströmabschnitt 70c mit der Ansaugleitung 40 verbunden, also auf Umluft geschaltet. Durch die erzeugte Kurzschlussströmung der geförderten Verbrennungsluft aus den Ladedruckleitungen 42, 44 zurück in die Ansaugleitung 40 werden die Abgasturbolader 14, 16 bei einem Lastwechsel im Nulllastbereich bzw. im Schub verstärkt auf Drehzahl gehalten und eine Zerstörung der Verdichter damit unterbunden.In switch position 1 (left sketch of 2 ) are both compressors 14b . 16b over the outflow sections 70a . 70b and the outflow section 70c with the suction line 40 connected, so switched to recirculation. Due to the generated short-circuit flow of the extracted combustion air from the boost pressure lines 42 . 44 back into the intake pipe 40 become the exhaust gas turbochargers 14 . 16 kept at a load change in the zero load range or in thrust on speed and thus prevented destruction of the compressor.

In der Schaltstellung 2 (mittlere Skizze der 2) ist nur die Ladedruckleitung 42 des zweiten Abgasturboladers 14 über den Zuströmabschnitt 70a der Umlaufluftleitung 70 mit der Ansaugleitung 40 verbunden bzw. der Verdichter 14b auf Umluft geschaltet. Der erste Abgasturbolader 16 fördert hingegen ohne Kurzschlussströmung in die korrespondierende Ladedruckleitung 44.In switch position 2 (middle sketch of the 2 ) is only the boost pressure line 42 the second exhaust gas turbocharger 14 over the inflow section 70a the circulating air line 70 with the suction line 40 connected or the compressor 14b switched to recirculation. The first exhaust gas turbocharger 16 In contrast, it delivers without short-circuit flow into the corresponding boost pressure line 44 ,

In der Schaltstellung 3 (rechte Skizze der 2) ist der Abströmabschnitt 70c der Umluftleitung 70 geschlossen, so dass beide Abgasturbolader 14, 16 ohne Umluft bzw. Kurzschlussströmung in die Ladedruckleitungen 42, 44 fördern. Gleichzeitig sind die beiden Abströmabschnitte 70a, 70b durch die dargestellte Gestaltung der Gehäuseöffnungen und des kreissegmentförmigen Drehschiebers 72b miteinander verbunden, wodurch ein gezielter Druckausgleich in den stromab der Drosselklappen 46, 48 liegenden Abschnitten der Ladedruckleitungen 42, 44 hergestellt ist.In switch position 3 (right sketch of the 2 ) is the outflow section 70c the recirculation line 70 closed, leaving both exhaust gas turbochargers 14 . 16 without circulating air or short-circuit flow into the boost pressure lines 42 . 44 promote. At the same time, the two outflow sections 70a . 70b by the illustrated design of the housing openings and the circular segment-shaped rotary valve 72b interconnected, creating a targeted pressure equalization in the downstream of the throttle 46 . 48 lying sections of the boost pressure lines 42 . 44 is made.

Die 3 zeigt eine Auflistung verschiedener Betriebsmodi 1 bis 7 der Brennkraftmaschine mit Registeraufladung wie beschrieben, mit Anzeige der relevanten Betriebsparameter wie Lastanforderung in % oder Schubbetrieb, Differenz der Werte der Drucksensoren 54 (p2) und 56 (p1) in den Ladedruckleitungen 42, 44 und der Drehzahl der Brennkraftmaschine, sowie mit Darstellung der Schaltzustände wie Betätigung der Einlass- und Auslassventilreihen EVR und AVR, Stellung der Drosselklappen (DK) 46, 48 (zu oder geregelt), Steuerung des Bypassventils 34 und schließlich Schaltstellung des Umluftventils 72. The 3 shows a listing of different operating modes 1 to 7 of the internal combustion engine with register charging as described, with the display of the relevant operating parameters such as load request in% or coasting, difference in the values of the pressure sensors 54 (p2) and 56 (p1) in the boost pressure lines 42 . 44 and the speed of the internal combustion engine, as well as showing the switching states such as actuation of the intake and exhaust valve series EVR and AVR, position of the throttle valve (DK) 46 . 48 (closed or regulated), control of the bypass valve 34 and finally switching position of the recirculation valve 72 ,

Zur logischen Verknüpfung der erfassten Daten und zur Ansteuerung der angeführten Ventile und Steuerelemente ist in bekannter Weise ein elektronisches Motorsteuergerät (nicht dargestellt) vorgesehen, das u. a. die Drosselklappen (DK) 46, 48 bzw. deren Stellmotor 66, die abschaltbaren Einlassventilreihen EVR und Auslassventilreihen AVR, das Bypassventil 34 und das Umluftventil 72 nach Maßgabe der in der Auflistung angeführten Betriebsparameter ansteuert.For logical combination of the collected data and for driving the listed valves and controls an electronic engine control unit (not shown) is provided in a known manner, including the throttle valves (DK) 46 . 48 or their servomotor 66 , the turn-off valve series EVR and exhaust valve series AVR, the bypass valve 34 and the recirculation valve 72 in accordance with the operating parameters listed in the list.

Zu der Auflistung in 3, die die Abläufe der beschriebenen Registeraufladung im Wesentlichen bereits beschreibt, ist folgendes ergänzend zu bemerken:
Im Schubbetrieb bzw. wie vorbeschrieben, im Lastwechsel bei Schubbetrieb der Brennkraftmaschine im Kraftfahrzeug ist das Bypassventil 34 geöffnet und das Umluftventil 72 in der Schaltstellung 1, in der beide Abgasturbolader 14, 16 auf Umluft geschaltet sind, um wie vorbeschrieben auf möglichst hoher Drehzahl zu verharren. Dabei sind bei einer Drehzahl < 3500 min der Brennkraftmaschine (Mode 1) die Einlassventilreihen EVR-11, EVR-21 und die Auslassventilreihen AVR-12, AVR-22 abgeschaltet, während bei einer Drehzahl > 3500 min (Mode 2) alle Ventile aktiviert sind, um einen hohen Luftdurchsatz sicherzustellen.To the listing in 3 , which essentially already describes the processes of the described register charging, is to be noted as follows:
In overrun mode or as described above, in the load change during overrun operation of the internal combustion engine in the motor vehicle, the bypass valve 34 opened and the recirculation valve 72 in the switch position 1, in the two exhaust gas turbochargers 14 . 16 Are switched to recirculation to remain as described above at the highest possible speed. At a speed <3500 min of the internal combustion engine (mode 1), the inlet valve series EVR-11, EVR-21 and the outlet valve series AVR-12, AVR-22 are switched off, while at a speed> 3500 min (mode 2) all valves are activated to ensure a high air flow.

Im Einladerbetrieb (unterer Drehzahl- und Lastbereich der Brennkraftmaschine) nur mit dem Abgasturbolader 16 (Betriebsmodi 3 bis 5) ist das Umluftventil 72 in die Schaltstellung 2 geschaltet, bei der nur der zweite Abgasturbolader 14 in Umluftbetrieb ist. Die Ladedruckleitung 42 ist mit der Ansaugleitung 40 verbunden. Das Bypassventil 34 ist in Mode 3 bei niedrigeren Drehzahlen (< 1500 min) noch geschlossen und geht dann (Modi 4 und 5) zur Einregelung des Ladedruckes in der Ladedruckleitung 44 in einen geregelten (z. B. getakteten) Zustand über. Die Einlass- und Auslassventilreihen EVR-11, EVR-21 und AVR-12, AVR-22 sind hier noch abgeschaltet.In the invitation mode (lower speed and load range of the internal combustion engine) only with the turbocharger 16 (Operating modes 3 to 5) is the recirculation valve 72 switched to the switching position 2, in which only the second exhaust gas turbocharger 14 in recirculation mode is. The charge pressure line 42 is with the intake pipe 40 connected. The bypass valve 34 is still closed in mode 3 at lower speeds (<1500 min) and then goes (modes 4 and 5) to regulate the boost pressure in the charge pressure line 44 into a regulated (eg clocked) state. The inlet and outlet valve series EVR-11, EVR-21 and AVR-12, AVR-22 are still switched off here.

In Mode 6 entsprechend einer höheren Lastanforderung von > 50% werden die abgeschalteten Auslassventilreihen AVR-12, AVR-22 zugeschaltet, so dass nunmehr die Abgasturbine 14a des zweiten Abgasturboladers 14 zusätzlich mit Abgas beaufschlagt wird. Das Umluftventil 72 ist noch in der Schaltstellung 2 für Umluftbetrieb des Abgasturboladers 14, wodurch dessen Hochlauf unterstützt und beschleunigt wird. Die Differenz der Druckwerte der Drucksensoren 56, 54 mit p1–p2 ist noch > 200 mbar; dieser Wert ist im Ausführungsbeispiel ein Grenzwert, der ggf. auch anders festgelegt sein kann. Um p2 an p1 anzunähern, ist das Umluftventil 72 in Stellung 2 variabel zu regeln bzw. zwischen Stellung 2 und Stellung 3 zu takten.In mode 6 corresponding to a higher load requirement of> 50%, the deactivated exhaust valve series AVR-12, AVR-22 are switched on, so that now the exhaust gas turbine 14a the second exhaust gas turbocharger 14 additionally exposed to exhaust gas. The recirculation valve 72 is still in the switching position 2 for recirculation mode of the exhaust gas turbocharger 14 , which supports and accelerates its run-up. The difference between the pressure values of the pressure sensors 56 . 54 with p1-p2 is still> 200 mbar; This value is in the embodiment, a limit, which may optionally be set differently. To approximate p2 to p1 is the recirculation valve 72 in position 2 variable or between position 2 and position 3 clock.

Nimmt die Druckdifferenz aus den beiden Drucksensoren 56, 54 durch den ansteigenden Ladedruck in der Ladedruckleitung 42 weiter ab (Mode 7), so werden auch die Einlassventilreihen EVR-11, EVR-21 zugeschaltet und ferner der Umluftbetrieb des zweiten Abgasturboladers 14 eingestellt, wobei das Umluftventil 72 in die Schaltstellung 3 verstellt wird. Beide Abgasturbolader 16, 14 fördern nunmehr abhängig von der Lastanforderung mit der höchstmöglichen, konstruktiv vorgegebenen Fördermenge.Takes the pressure difference from the two pressure sensors 56 . 54 due to the increasing boost pressure in the charge pressure line 42 further down (Mode 7), the inlet valve series EVR-11, EVR-21 are also switched on and also the recirculation mode of the second exhaust gas turbocharger 14 adjusted, the recirculation valve 72 is moved to the switch position 3. Both turbochargers 16 . 14 promote now depending on the load requirement with the highest possible, constructive predetermined flow.

Die Zuschaltung des zweiten Abgasturboladers 14 mit Ansteuerung des Umluftventils 72 und der vorher abgeschalteten Einlassventilreihen EVR erfolgt durch die Erfassung und Einbeziehung der Druckdifferenz in den Ladedruckleitungen 42, 44 besonders präzise, wobei die auftretenden Übergangszustände gut beherrschbar sind. Die weiteren Umschaltkriterien sind der Auflistung entnehmbar, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird.The connection of the second exhaust gas turbocharger 14 with control of the recirculation valve 72 and the previously disconnected inlet valve series EVR is performed by the detection and inclusion of the pressure difference in the boost pressure lines 42 . 44 particularly precise, whereby the transition states occurring are well controlled. The other switching criteria can be found in the list, which is expressly referred to.

In nicht dargestellter Weise können zur Konditionierung der der Brennkraftmaschine zugeführten Ladeluft der Ladeluftkühler 50 oder ggf. beide Ladeluftkühler 50, 52 gezielt in ihrer Kühlleistung verändert bzw. abgeschaltet und zugeschaltet werden, um die Ladelufttemperatur in definierten Grenzen (schnelle Erwärmung bei Kaltstart und hohe Kühlleistung bei hohen Lastanforderungen der Brennkraftmaschine) zu beeinflussen.In a manner not shown, for the conditioning of the internal combustion engine supplied charge air of the intercooler 50 or possibly both intercoolers 50 . 52 selectively changed in their cooling capacity or switched off and switched on to affect the charge air temperature within defined limits (rapid warming at cold start and high cooling capacity at high load requirements of the internal combustion engine).

Die Ladeluftkühler 50, 52 können in bekannter Weise Luft/Wasser Wärmetauscher sein, die in das Kühlsystem der Brennkraftmaschine in an sich bekannter Weise integriert sind.The intercooler 50 . 52 may be in a known manner air / water heat exchanger, which are integrated in the cooling system of the internal combustion engine in a conventional manner.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 0334206 B1 [0002]

Claims

Device for operating an internal combustion engine with register charging, in particular in motor vehicles, with at least two exhaust gas turbochargers connected in parallel, whose exhaust gas turbines are connected to at least two exhaust gas flows of the internal combustion engine and their compressor via at least one boost pressure line combustion air to the internal combustion engine, characterized in that the boost pressure lines ( 42 . 44 ) of the compressor ( 14b . 16b ) are guided separately to the combustion chambers of the internal combustion engine and / or that to separate sections of the boost pressure lines ( 42 . 44 ) of the compressor ( 14b . 16b ) a recirculation device ( 68 ) connected to one or more of the compressors ( 14b . 16b ) depending on defined and / or predetermined operating conditions of the internal combustion engine with the intake line ( 40 ) connects.

Apparatus according to claim 1, characterized in that the separate sections of the boost pressure lines ( 42 . 44 ) with a common recirculation line ( 70 ), in which a plurality, in particular all of the compressors ( 14b . 16b ) controlling recirculation valve ( 72 ) is turned on.

Apparatus according to claim 2, characterized in that the common recirculation valve ( 72 ) is a rotary valve, to the housing ( 72a ) several, in particular two with the separate boost pressure lines ( 42 . 44 ) associated inflow sections ( 70a . 70b ) and a common, with the suction line ( 40 ) connected outflow section ( 70c ) of the recirculating air line ( 70 ) are connected.

Apparatus according to claim 3, characterized in that via the rotary valve ( 72 ) in a first switching position (1) of the rotary valve ( 72b ) all, in particular both inflow sections ( 70a . 70b ) of the recirculating air line ( 70 ) with the outflow section ( 70c ) are connected in a second switching position (2) only one or a part of the compressor, in particular a preferably via a control of the exhaust gas floods switchable compressor ( 14b ), via the corresponding inflow section ( 70a ) with the outflow section ( 70c ), wherein it is preferably provided that in this second switching position of the outflow cross section for setting the target boost pressure of the switchable compressor ( 14b ) is variably adjustable, and that in a third switching position (3) of the rotary valve ( 72b ) the outflow section ( 70c ) of the recirculating air line ( 70 ) closed is.

Apparatus according to claim 4, characterized in that in the third switching position (3) of the rotary valve ( 72b ) all or defined inflow sections ( 70a . 70b ) of the recirculating air line ( 70 ) are interconnected.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the charge pressure lines ( 42 . 44 ) continuously separated from the compressors ( 14b . 16b ) of the exhaust gas turbocharger ( 14 . 16 ) are guided to the combustion chambers of the internal combustion engine, wherein separate inlet ducts are controlled in the at least one cylinder head via inlet valves, of which at least those with the preferably switchable exhaust gas turbocharger ( 14 ) connected intake valves via the valve control (EVR) of the internal combustion engine can be switched off.

Apparatus according to claim 6, characterized in that in the separately guided charge pressure lines ( 42 . 44 ) downstream of the recirculation device ( 68 ) one controllable throttle valve ( 46 . 48 ) is turned on to the load request of the internal combustion engine.

Apparatus according to claim 7, characterized in that in the separately guided charge pressure lines ( 42 . 44 ) downstream of the throttle valves ( 46 . 48 ) one pressure sensor each ( 54 . 56 ), wherein it is preferably provided that the determined pressure differences are included in the electronic control at least with the speed of the internal combustion engine and / or the load request (throttle position).

Apparatus according to claim 8, characterized in that depending on defined pressure differences in the boost pressure lines ( 42 . 44 ) and at higher load request to the internal combustion engine, the recirculation device ( 68 ) or the rotary valve ( 72 ) is connected in the third switching position (3).

Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the separate up to the combustion chambers charge pressure lines ( 42 . 44 ) at least one intercooler ( 50 . 52 ) whose cooling capacity depends on the pressure difference of the pressure sensors ( 54 . 56 ) and / or the switching state of a switchable exhaust gas turbocharger ( 14 ) is controlled by cooperating intake valves and / or exhaust valves.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the plurality, in particular two exhaust gas flows via separate exhaust pipes ( 18 . 20 . 22 and 24 . 26 . 28 . 30 ) of separate, via exhaust valves controlled exhaust passages in the cylinder head of the internal combustion engine to the exhaust gas turbine ( 14a . 16a ) of the exhaust gas turbocharger ( 14 . 16 ), wherein at least those with the exhaust gas turbine ( 14a ) of a switchable exhaust gas turbocharger ( 14 ) Exhaust valves via the valve control (AVR) of the internal combustion engine can be switched off under defined operating conditions.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas turbine ( 16a ) of a first exhaust gas turbocharger ( 16 ) has a dual-flow exhaust system, that the internal combustion engine is designed mehrzylindrig with V-arrangement of the cylinder and that the exhaust gas quantities of the two cylinder groups ( 10 . 12 ) on the separate exhaust ducts ( 24 . 28 and 26 . 30 ) are divided.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one, an exhaust gas turbine bypass line bypass is provided with a controllable bypass valve.