DE102011107120A1

DE102011107120A1 - Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE102011107120A1
Application number: DE102011107120A
Authority: DE
Inventors: Michael Wagenplast
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-07-12
Filing date: 2011-07-12
Publication date: 2013-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Aufladeeinrichtung (10) für eine Verbrennungskraftmaschine, mit zumindest zwei Abgasturboladern (12, 24), welche jeweils eine von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Turbine (16, 26) und einen von der jeweiligen Turbine (16, 26) antreibbaren und von der Verbrennungskraftmaschine zuzuführender Luft durchströmbaren Verdichter (20, 30) aufweisen wobei die Aufladeeinrichtung (10) zwischen zumindest vier Betriebszuständen schaltbar ist, wobei in einem ersten der Betriebzustände die Luft zumindest im Wesentlichen lediglich mittels eines der Verdichter (20, 30) verdichtbar ist, in einem zweiten der Betriebszustände die Luft von beiden in diesem Betriebszustand seriell zueinander geschalteten Verdichtern (20, 30) verdichtbar ist, in einem dritten der Betriebszustände die Luft von beiden in diesem Betriebszustand parallel zueinander geschalteten Verdichtern (20, 30) verdichtbar ist und in einem vierten der Betriebszustände die Luft zumindest im Wesentlichen lediglich mittels des bezüglich des ersten Betriebszustands anderen der Verdichter (20, 30) verdichtbar ist, sowie ein Verfahren zum Betreiben einer solchen Aufladeeinrichtung (10).

Description

Die Erfindung betrifft eine Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.
Die DE 10 2009 006 359 A1 offenbart eine Vorrichtung zur variablen Abgasturboaufladung und Abgasrückführung eines Verbrennungsmotors mit einem eine Turbine und einen Verdichter umfassenden Hochdruck-Abgasturbolader und mit einem eine Turbine und einen Verdichter umfassenden Niederdruck-Abgasturbolader. Die Verdichter sind in einer Frischluftleitung des Verbrennungsmotors angeordnet, während die entsprechenden und die jeweiligen Verdichter antreibenden Turbinen in einer Abgasleitung der Verbrennungskraftmaschine angeordnet sind. Die beiden Abgasturbolader sind seriell zueinander geschaltet, was bedeutet, dass das Abgas der Verbrennungskraftmaschine zunächst die Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers und anschließend die Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers durchströmt und antreibt.
Dementsprechend wird dem Verbrennungsmotor zuzuführende Luft in Strömungsrichtung der Luft zunächst durch den Verdichter des Niederdruck-Abgasturboladers und anschließend nochmals durch den Verdichter des Hochdruck-Abgasturboladers verdichtet.
Diese Vorrichtung weist ein verbesserungswürdiges Ansprechverhalten auf, so dass der Verbrennungsmotor insbesondere bei einem Übergang von einem zu einem weiteren Betriebspunkt verbessert aufgeladen wird.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine bereitzustellen, durch welche das Ansprechverhalten der Aufladeeinrichtung verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft eine Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, mit zumindest zwei Abgasturboladern, welche jeweils eine von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare und dadurch antreibbare und jeweils einen von der jeweiligen Turbine antreibbaren und von der Verbrennungskraftmaschine zuzuführender Luft durchströmbaren Verdichter aufweisen. Die Verdichter dienen dazu, die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft zu verdichten.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Aufladeeinrichtung zwischen zumindest vier Betriebszuständen schaltbar ist. In einem ersten der Betriebszustände ist die Luft zumindest im Wesentlichen lediglich mittels eines der Verdichter verdichtbar. In einem zweiten der Betriebszustände ist die Luft von beiden in diesem Betriebszustand seriell zueinander geschalteten Verdichtern verdichtbar. Dies bedeutet, dass die einen Ansaugtrakt durchströmende und der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft zunächst von einem in dem Ansaugtrakt angeordneten der Verdichter verdichtet wird. Anschließend wird die Luft nochmals durch den zweiten ebenfalls in dem Ansaugtrakt angeordneten Verdichter verdichtet, so dass dadurch eine serielle, zweistufige Verdichtung der Luft dargestellt ist.
In einem dritten der Betriebszustände ist die Luft von beiden in diesem Betriebszustand parallel zueinander geschalteten Verdichter verdichtbar, Dies bedeutet, dass die der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft gleichzeitig von den Verdichtern verdichtet wird. Die Luft wird dadurch einstufig verdichtet und der Verbrennungskraftmaschine zugeführt. Im Gegensatz zum zweiten Betriebszustand wird die Luft nicht zunächst von einem der Verdichter und dann nochmals durch den zweiten der Verdichter sondern lediglich einmalig verdichtet.
In einem vierten der Betriebszustände ist die Luft zumindest im Wesentlichen lediglich mittels des bezüglich des ersten Betriebszustands anderen der Verdichter verdichtbar. Mit anderen Worten wird die Luft im vierten Betriebszustand von dem Verdichter des Abgasturboladers verdichtet, von welchem sie im ersten Betriebszustand nicht verdichtet wird.
Die erfindungsgemäße Aufladeeinrichtung ermöglicht somit eine besonders vorteilhafte und effiziente Aufladung der Verbrennungskraftmaschine, so dass diese besonders effizient mit verdichteter Luft versorgt wird. Ferner erfolgt diese Verdichtung der Luft aufgrund der zumindest vier Betriebszustände besonders effizient, da die Aufladeeinrichtung bei einem Übergang von einem Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine zu einem demgegenüber anderem Betriebspunkt derselbigen ein besonders gutes Ansprechverhalten aufweist. Derartige Übergänge kommen bei Verbrennungskraftmaschinen für Kraftwagen, insbesondere Personenkraftwagen, aber auch für Nutzkraftwagen besonders häufig vor, da sie insbesondere transient betrieben werden und ein instationäres Betriebsverhalten aufweisen. Durch die erfindungsgemäße Aufladeeinrichtung kann die Verbrennungskraftmaschine zumindest nahezu verzögerungsfrei ein gewünschtes und beispielsweise von einem Fahrer des Kraftwagens gefordertes Drehmoment und/oder eine gewünschte und geforderte Leistung bereitstellen. Das so genannte Turboloch ist dadurch zumindest im Wesentlichen vermieden.
Darüber hinaus kann die Verbrennungskraftmaschine mittels der erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung besonders kraftstoffverbrauchsarm betrieben, was die schädlichen Emissionen, insbesondere die CO₂-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine, gering hält. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung ist, dass sie aufgrund der kompakten Anordnung der Abgasturbolader einen nur geringen Bauraumbedarf aufweist, was zur Lösung und/oder zur Vermeidung von Package-Problemen insbesondere in einem platzkritischen Bereich wie einem Motorraum des Kraftwagens beiträgt. Des Weiteren ermöglicht es die erfindungsgemäße Aufladeeinrichtung, eine stromab der Turbinen angeordnete Abgasnachnachbehandlungseinrichtung, insbesondere einen Katalysator, zumindest nahezu stets auf deren günstiger Betriebstemperatur zu halten, so dass diese das Abgas besonders effizient reinigen kann.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist stromab des zweiten Verdichters und stromauf des ersten Verdichters ein zweiter Ladeluftkühler vorgesehen ist, wobei der zweite Ladeluftkühler stromauf einer fünften Verbindungsstelle positioniert ist. Somit weist die Aufladeeinrichtung neben einem ersten Ladeluftkühler, welcher stromab des ersten Verdichters und des zweiten Verdichters und stromauf der Verbrennungskraftmaschine positioniert ist, einen zweiten Ladeluftkühler auf, wodurch sich eine Wirkungsgraderhöhung der Verbrennungskraftmaschine und somit eine weitere Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs realisieren lässt. Zusätzlich zum zweiten Ladeluftkühler einer dritter Ladeluftkühler der Aufladeeinrichtung zugeordnet. Der dritte Ladeluftkühler ist stromab des ersten Verdichters und stromauf des ersten Ladeluftkühlers ein dritter Ladeluftkühler vorgesehen, wobei der dritte Ladeluftkühler der Aufladeeinrichtung stromauf einer elften Verbindungsstelle zugeordnet ist. Somit ist eine weitere Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs aufgrund einer möglichen Wirkungssteigerung der Verbrennungskraftmaschine.
Mit Hilfe des zweiten und/oder des dritten Ladeluftkühlers ist es ebenso möglich einen kleineren ersten Ladeluftkühler vorzusehen, so dass entsprechenden Bauräumen, innerhalb derer die Aufladeeinrichtung zu positionieren ist, Rechnung getragen werden kann. Des Weiteren können der zweite Ladeluftkühler und der dritte Ladeluftkühler auch als so genannte „Pre-Kühler” in einen Kühlwasserkreislauf der Verbrennungskraftmaschine nutzbar gemacht werden, so dass das Kühlwasser des Kühlwasserkreislaufs auf eine bestimmte Temperatur angehoben werden kann, damit eine für die Verbrennungskraftmaschine entsprechende Betriebstemperatur schneller erzielbar ist.
In einer weitern Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung ist stromab des ersten Verdichters eine erste Sekundärluftleitung einenends mit der Luftleitung und anderenends stromauf eines Abgaskrümmers der Verbrennungskraftmaschine mit einem Auslasssystem der Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist und/oder stromab des zweiten Verdichters eine zweite Sekundärluftleitung einenends mit der Luftleitung und anderenends stromauf eines Abgaskrümmers der Verbrennungskraftmaschine mit einem Auslasssystem der Verbrennungskraftmaschine verbindbar. Mit Hilfe der ersten Sekundärluftleitung und/oder der zweiten Sekundärluftleitung ist es möglich dem Abgaskrümmer und somit aus der Verbrennungskraftmaschine austretendem Abgas Frischluft zuzuführen, so dass eine qualitative Verbesserung von Abgasemissionen erzielbar ist. Ein weiterer Vorteil ist, dass der erste Verdichter und/oder der zweite Verdichter als so genannte Sekundärluftpumpe fungieren, so dass ein zusätzliches weiteres Aggregat, eine Sekundärluftpumpe, für die Aufladeeinrichtung entfällt. Das bedeutet, dass der erste Verdichter und/oder der zweite Verdichter die Sekundärluftpumpe ersetzen können, wodurch eine Kostenersparnis vorliegt.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung ist entweder der erste Abgasturbolader ein rechtsdrehender Abgasturbolader und der zweite Abgasturbolader ein linksdrehender Abgasturbolader oder der erste Abgasturbolader ein linksdrehender Abgasturbolader und der zweite Abgasturbolader ein rechtsdrehender Abgasturbolader. Im Hinblick auf den zur Verfügung stehenden Bauraum kann so beispielsweise der Abgaskrümmer zwischen dem ersten Abgasturbolader und dem zweiten Abgasturbolader platziert werden, und längere Abgasleitungen, als Verbindungselemente des Abgaskrümmers und der beiden Abgasturbolader, zwischen den Aggregaten Abgaskrümmer und Abgasturbolader können vermieden werden. Dadurch wird eine deutliche Verbesserung des Ansprechverhaltens der beiden Abgasturbolader erzielt, da mit Hilfe der kürzen Abgasleitungen das Strömungsverhalten verbessert und Wandwärmeverluste sowie Druckverluste reduziert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Aufladeeinrichtung weist diese ein erstes Regelventil und/oder ein zweites Regelventil in Form eines Schieberventils auf. Das Schieberventil ist dabei so gestaltet, dass mit Hilfe einer Scheibe des Schieberventils ein Leitungsquerschnitt verschließbar, teilweise oder vollständig freigebbar ist. Die Scheibe selbst ist dabei nahezu senkrecht zur den Leitungsquerschnitt durchströmenden Strömung positioniert. Im Gegensatz zu bekannten Ventilen, ist somit sowohl beim Schließen des Leitungsquerschnitts als auch beim Öffnen des Leitungsquerschnitts ein wesentlich geringerer Kraftaufwand notwendig. Des Weiteren lässt sich eine für einen bestimmten Betriebpunkt der Verbrennungskraftmaschine notwendige Querschnittsfläche des Leitungsquerschnitts genauer einstellen. Durch eine entsprechende Gestaltung einer Aussenkontur der Scheibe kann weiteren feinen Justierungen zur Anpassung eines Öffnungsquerschnitts Rechnung getragen werden. Ebenso sind Strömungsverluste im Vergleich zu üblichen Ventilen reduziert.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung ist eine zweite Abgasnachbehandlungseinheit stromab der zweiten Turbine in einer vierten Abgasleitung positioniert ist und/oder eine dritte Abgasnachbehandlungseinheit stromab der ersten Turbine in einer zweiten Abgasleitung positioniert ist und/oder eine vierte Abgasnachbehandlungseinheit stromab einer vierten Verbindungsstelle in einer ersten Abgasleitung positioniert. Der Vorteil dieser weiteren Abgasnachbehandlungseinheiten ist zum Einen eine weitere Reduzierung der Abgasemissionen zum anderen liegt ein Vorteil darin, dass diese weiteren Abgasnachbehandlungseinheiten aufgrund ihrer Positionierungen und der entsprechend hohen Abgastemperaturen vor den entsprechenden Turbinen schnell aufheizbar sind. Somit ist der so genannte „Light-off point”, die Anspringtemperatur schnell erreichbar. Aufgrund einer Hysterese bleibt die entsprechende Abgasnachbehandlungseinheit sogar länger wirksam.
Des Weiteren kann, insbesondere wenn sowohl die zweite Abgasnachbehandlungseinheit, als auch die dritte Abgasnachbehandlungseinheit und die vierte Abgasnachbehandlungseinheit vorgesehen sind, die erste Abgasnachbehandlungseinheit in ihrer Größe wesentlich reduziert werden, so dass eine kompakte und einem zur Verfügung stehenden Bauraum angepasste Aufladeeinrichtung realisierbar ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Aufladeeinrichtung ist eine Abgasrückführleitung vorgesehen, mit deren Hilfe ein Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine mit einem Ansaugtrakt der Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist, wobei die Abgasrückführleitung eine Entnahmestelle des Abgastraktes und eine Rückführstelle des Ansaugtraktes verbindbar ausgestaltet ist. Mit Hilfe der Abgasrückführung ist eine Reduzierung der Abgasemissionen neben einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs erzielbar. Bevorzugt sind ein erstes Abgasrückführventil in der Abgasrückführleitung und ein zweites Abgasrückführventil im Ansaugtrakt zur Regelung der rückzuführenden Abgasmenge angeordnet. Das erste Abgasrückführventil in der Abgasrückführleitung und das zweite Abgasrückführventil, welches im Ansaugtrakt positioniert ist, führen durch eine mit Hilfe der beiden Abgasrückführventile möglichen Steuerung eines in der Abgasrückführleitung wirkenden Abgasdruckes und der Steuerung eines im Ansaugtrakt wirkenden Ansaugdruckes zu einer effektiven und gezielt auf einen entsprechenden Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine abgestimmten Abgasrückführung.
Weitere Vorteile, Merkmal und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnungen. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen zu verlassen.
Dabei zeigen:
1 eine Prinzipsskizze einer Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, welche zwischen einer Mehrzahl an Betriebszuständen schaltbar ist und welche in einen der Betriebszustände geschaltet ist,
2 eine weitere Prinzipsskizze der Aufladeeinrichtung gemäß 1, welche in einen weiteren der Betriebszustände geschaltet ist,
3 eine weitere Prinzipsskizze der Aufladeeinrichtung gemäß den vorhergehenden Figuren, welche in einen weiteren der Betriebszustände geschaltet ist,
4 eine weitere Prinzipsskizze der Aufladeeinrichtung gemäß den vorhergehenden Figuren, welche in einen weiteren der Betriebszustände geschaltet ist,
5 eine weitere Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gemäß den vorhergehenden Figuren, welche in einen weiteren der Betriebszustände geschaltet ist,
6 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels der Aufladeeinrichtung gemäß den vorhergehenden Figuren, welche zwischen einer Mehrzahl an Betriebszuständen schaltbar ist,
7 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels der Aufladeeinrichtung gemäß den vorhergehenden Figuren, wobei zusätzliche Ladeluftkühler vorgesehen sind,
8 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels der Aufladeeinrichtung gemäß den vorhergehenden Figuren, wobei eine Sekundärlufteinrichtung in einer ersten Variante ausgebildet ist,
9 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels der Aufladeeinrichtung gemäß den vorhergehenden Figuren, wobei eine Sekundärlufteinrichtung in einer zweiten Variante ausgebildet ist,
10 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausführungsbeispiels der Aufladeeinrichtung gemäß den vorhergehenden Figuren, wobei zusätzliche Abgasnachbehandlungseinheiten vorgesehen sind,
11 eine Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gem. 1 mit bevorzugten möglichen Entnahme- und Rückführungsstellen zur Abgasrückführung,
12 eine Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gem. 1 mit einer Abgasrückführung,
13 eine Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gem. 12 mit einer Abgasrückführung in einer Variante,
14 eine Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gem. 12 mit einer Abgasrückführung in einer weiteren Variante,
15 eine Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gem. 14 mit einer Abgasrückführung in einer Variante,
16 eine Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gem. 1 mit einer Abgasrückführung in einer weiteren Variante,
17 eine Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gem. 16 mit einer Abgasrückführung in einer Variante,
18 eine Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gem. 16 mit einer Abgasrückführung in einer weiteren Variante,
19 eine Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gem. 1 mit einer Abgasrückführung in einer alternativen Variante,
20 eine Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gem. 19 mit einer Abgasrückführung in einer Variante,
21 eine Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gem. 19 mit einer Abgasrückführung in einer weiteren Variante,
22 eine Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung gem. 1 mit einer Abgasrückführung in einer weiteren, alternativen Variante und
23 ein Regelventil in Form eines Schieberventils in unterschiedlichen Ansichten.
Die 1 zeigt eine Aufladeeinrichtung 10 für eine Verbrennungskraftmaschine wie beispielsweise einen Dieselmotor oder einen Ottomotor eines Kraftwagens, insbesondere eines Personenkraftwagens. Die Aufladeeinrichtung 10 umfasst einen ersten Abgasturbolader 12 mit einer in einem Abgastrakt 14 der Verbrennungskraftmaschine angeordneten ersten Turbine 16 und einem in einem Ansaugtrakt 18 der Verbrennungskraftmaschine angeordneten ersten Verdichter 20. Die erste Turbine 16 umfasst ein Turbinengehäuse, in welchem ein mit einer ersten Welle 22 des ersten Abgasturboladers 12 drehfest verbundenes Turbinenrad drehbar aufgenommen ist. Der erste Verdichter 20 umfasst ein Verdichtergehäuse, in welchem ein ebenso mit der ersten Welle 22 drehfest verbundenes Verdichterrad drehbar aufgenommen ist. Der erste Verdichter 20 dient dazu, der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft zu verdichten.
Darüber hinaus umfasst die Aufladeeinrichtung 10 einen zweiten Abgasturbolader 24, welcher ebenso eine in dem Abgastrakt 14 angeordnete zweite Turbine 26 aufweist. Auch die zweite Turbine 26 umfasst ein Turbinengehäuse, in welchem ein drehfest mit einer zweiten Welle 28 des zweiten Abgasturboladers 24 verbundenes Turbinenrad drehbar aufgenommen ist. Auch der zweite Abgasturbolader 24 umfasst einen zweiten Verdichter 30 mit einem Verdichtergehäuse, in welchem ein mit der zweiten Welle 28 drehfest verbundenes Verdichterrad drehbar aufgenommen ist. Auch mittels des zweiten Verdichters 30 ist der Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft verdichtbar.
Der erste Verdichter 20 und der zweite Verdichter 30 sind dabei von der jeweils korrespondierenden ersten Turbine 16 bzw. zweiten Turbine 26 antreibbar. Die erste Turbine 16 und die zweite Turbine 26 sind derart antreibbar, dass sie von Abgas durchströmt werden. Mit dem Abgas werden die Turbinenräder beaufschlagt und dadurch angetrieben, so dass über die erste Welle 22 und die zweite Welle 28 die Verdichterräder des ersten Verdichters 20 bzw. des zweiten Verdichters 30 angetrieben werden.
Um das Abgas der Verbrennungskraftmaschine der ersten Turbine 16 und der zweiten Turbine 26 zuführen zu können, umfasst die Aufladeeinrichtung 10 eine Mehrzahl von Abgasleitungen, eine erste Abgasleitung 32, eine zweite Abgasleitung 34, eine dritte Abgasleitung 36, eine vierte Abgasleitung 38, eine fünfte Abgasleitung 40 und eine sechste Abgasleitung 42, welche von dem Abgas durchströmbar sind.
Um der Aufladeeinrichtung Abgas der Verbrennungskraftmaschine zuzuführen, ist ein Abgaskrümmer 44 vorgesehen, welcher das aus Brennräumen, insbesondere Zylindern, der Verbrennungskraftmaschine strömendes Abgas sammelt und der fluidisch mit dem Abgaskrümmer 44 verbundenen ersten Abgasleitung 32 zu führt. Mit anderen Worten kann das Abgas aus dem Abgaskrümmer 44 in die erste Abgasleitung 32 gemäß einem Richtungspfeil 46 einströmen.
Die erste Turbine 16 ist eingangsseitig fluidisch mit der zweiten Abgasleitung 34 verbunden, welche wiederum an einer vierten Verbindungsstelle 48 fluidisch mit der ersten Abgasleitung 32 verbunden ist. Ausgangsseitig ist die erste Turbine 16 fluidisch mit der fünften Abgasleitung 40 verbunden, so dass das die erste Turbine 16 durchströmende Abgas von der ersten Turbine 16 abführbar und zu einer ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 führbar ist, welche beispielsweise einen Katalysator umfasst und welche das Abgas reinigen kann, bevor es an die Umwelt entlassen wird.
Die zweite Turbine 26 ist eingangsseitig mit der dritten Abgasleitung 36 fluidisch verbunden, so dass Abgas auch zur zweiten Turbine 26 geleitet werden kann. Ausgangsseitig ist die zweite Turbine 26 mit der sechsten Abgasleitung 42 verbunden, mittels welcher das Abgas von der zweiten Turbine 26 abgeführt und zur ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 geleitet werden kann.
Um verschiedene Betriebszustände der Aufladeeinrichtung 10 realisieren zu können, umfasst die Aufladeeinrichtung 10 ein erstes Regelventil 52, welches in der dritten Abgasleitung 36 angeordnet ist, sowie ein zweites Regelventil 54, welches als Wastegate-Ventil fungiert und in der fünften Abgasleitung 40 angeordnet ist. Das erste Regelventil 52 und das zweite Regelventil 54 sind zwischen einer die dritte Abgasleitung 36 und die fünfte Abgasleitung 40 fluidisch versperrenden Schließstellung und einer die dritte Abgasleitung 36 und die fünfte Abgasleitung 40 fluidisch freigebende Freigabestellung verstellbar, so dass das Abgas in der Freigabestellung die dritte Abgasleitung 36 bzw. die fünfte Abgasleitung 40 durchströmen kann bzw. in der Schließstellung das Abgas die dritte Abgasleitung 36 bzw. die fünfte Abgasleitung 40 nicht durchströmen kann. Darüber hinaus ist es möglich, insbesondere das zweite Regelventil 54 und/oder gegebenenfalls das erste Regelventil 52 in wenigstens eine Zwischenstellung zu schalten, in welcher ein Strömungsquerschnitt der dritten Abgasleitung 36 bzw. der fünften Abgasleitung 40 mittels des ersten Regelventils 52 bzw. des zweiten Regelventils 54 dargestellt ist, welcher größer ist als in der Schließstellung jedoch geringer als in der Freigabestellung. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass das Abgas in der Zwischenstellung die dritte Abgasleitung 36 bzw. die fünfte Abgasleitung 40 durchströmen kann, jedoch über einen geringeren Querschnitt als in der Freigabestellung, so dass es die dritte Abgasleitung 36 bzw. die fünfte Abgasleitung 40 gegenüber der Freigabestellung gedrosselt durchströmen kann.
Wie der 1 zu entnehmen ist, ist die vierte Abgasleitung 38 einerseits an einer fünften Verbindungsstelle 53 fluidisch mit der fünften Abgasleitung 40 verbunden, wobei die fünfte Verbindungsstelle 53 stromab der ersten Turbine 16 und stromauf des zweiten Regelventils 54 angeordnet ist. Andererseits ist die vierte Abgasleitung 38 an einer sechsten Verbindungsstelle 56 fluidisch mit der dritten Abgasleitung 36 verbunden, wobei die sechste Verbindungsstelle 56 stromab des ersten Regelventils 52 und stromauf der zweiten Turbine 26 angeordnet ist.
Darüber hinaus umfasst die Aufladeeinrichtung 10 in dem Ansaugtrakt 18 angeordnete Luftleitungen, eine erste Luftleitung 58, eine zweite Luftleitung 60, eine dritte Luftleitung 62, eine vierte Luftleitung 64 und eine fünfte Luftleitung 66, um dem ersten Verdichter 20 und dem zweiten Verdichter 30 zu verdichtende Luft zuführen und verdichtete Luft von diesen abführen zu können.
Die erste Luftleitung 58 ist einerseits verbunden mit einem in dem Ansaugtrakt 18 angeordneten Luftfilter 68, mittels welchem von der Verbrennungskraftmaschine angesaugte Luft zu filtern ist. Von dem Luftfilter ist der ersten Luftleitung 58 die gefilterte Luft gemäß einem Richtungspfeil 70 zuzuführen. Der zweite Verdichter 30 ist eingangsseitig fluidisch mit der ersten Luftleitung 58 verbunden, so dass dem zweiten Verdichter 30 über die erste Luftleitung 58 zu verdichtende Luft zuzuführen ist.
Ausgangsseitig ist der zweite Verdichter 30 mit der zweiten Luftleitung 60 verbunden, um die von diesem verdichtete Luft abzuführen. Die zweite Luftleitung 60 ist des Weiteren mit einem ersten Ladeluftkühler 72 fluidisch verbunden. Mittels des ersten Ladeluftkühlers 72 ist die infolge der Verdichtung erwärmte Luft abzukühlen, um den Aufladegrad zu erhöhen.
Der erste Verdichter 20 ist eingangsseitig mit der vierten Luftleitung 64 verbunden, um dem ersten Verdichter 20 zu verdichtende Luft zuführen zu können. Ausgangsseitig ist der erste Verdichter 20 mit der fünften Luftleitung 66 verbunden, um die von dem ersten Verdichter 20 verdichtete Luft von diesem abführen zu können.
Die dritte Luftleitung 62 ist einerseits an einer neunten Verbindungsstelle 74 fluidisch mit der ersten Luftleitung 58 und andererseits an einer zehnten Verbindungsstelle 76 mit der zweiten Luftleitung 60 fluidisch verbunden. An der zehnten Verbindungsstelle 76 ist auch die vierte Luftleitung 64 fluidisch mit der zweiten Luftleitung 60 verbunden. Zur Darstellung unterschiedlicher Betriebszustände umfasst die Aufladeeinrichtung 10 ferner ein selbstregelndes erstes Rückschlagventil 78, welches in der dritten Luftleitung 62 zwischen der neunten Verbindungsstelle 74 und der zehnten Verbindungsstelle 76 angeordnet ist. Außerdem umfasst die Aufladeeinrichtung 10 ein zweites selbstregelndes Rückschlagventil 80, welches in der zweiten Luftleitung 60 angeordnet ist. Das zweite Rückschlagventil 80 ist dabei stromab der zehnten Verbindungsstelle 76 und stromauf einer elften Verbindungsstelle 82 angeordnet, an welcher die fünfte Luftleitung 66 fluidisch mit der zweiten Luftleitung 60 verbunden ist. Das erste Rückschlagventil 78 und das zweite Rückschlagventil 80 sind dabei selbstregelend zwischen einer die zweite Luftleitung 60 bzw. die dritte Luftleitung 62 fluidisch versperrenden Schließstellung und einer die zweite Luftleitung 60 bzw. die dritte Luftleitung 62 fluidisch freigebenden Freigabestellung verstellbar.
Die erste Turbine 16 weist eine so genannte variable Turbinengeometrie auf und ist dadurch an unterschiedliche Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine, das heißt an unterschiedliche Massenströme des den Abgastrakt 14 durchströmenden Abgases anpassbar. Mittels der variablen Turbinengeometrie kann ein effektiver Strömungsquerschnitt der ersten Turbine 16 eingestellt, d. h. vergrößert und demgegenüber verkleinert werden.
Die zweite Turbine 26 weist eine feste Turbinengeometrie auf. Die zweite Turbine 26 ist, wie in der 1 schematisch dargestellt ist, hinsichtlich ihres effektiven Strömungsquerschnitts größer ausgestaltet und auf besonders große Massenströme des den Abgastrakt 14 durchströmenden Abgases ausgelegt. Dementsprechend weist das Turbinenrad eine gegenüber der Trägheit des Turbinenrads der ersten Turbine 16 höhere Trägheit auf, stellt jedoch aufgrund ihres gegenüber der ersten Turbine 16 größeren Strömungsquerschnitt einen geringeren Strömungswiderstand für das Abgas dar als die erste Turbine 16. Demgegenüber weist die erste Turbine 16 den Vorteil auf, dass ihr Turbinenrad eine geringere Trägheit als das Turbinenrad der zweiten Turbine 26 aufweist und dementsprechend schneller zu beschleunigen ist, was insbesondere bei geringeren Massenströmen des Abgases von Vorteil ist.
Wird die Verbrennungskraftmaschine im Leerlauf oder bei niedrigen Lasten und Drehzahlen betrieben, so erfolgt eine Verdichtung der ihr zuzuführenden Luft lediglich mittels des ersten Verdichters 20, welcher von der ersten Turbine 16 angetrieben wird. Dabei wird lediglich die erste Turbine 16 von dem den Abgastrakt 14 durchströmenden Abgas angetrieben. Dies stellt einen ersten Betriebszustand der Aufladeeinrichtung 10 dar. In diesem ersten Betriebszustand befindet sich das erste Regelventil 52 in seiner Schließstellung, während sich das zweite Regelventil 54 in seiner Freigabestellung befindet. In diesem Betriebszustand strömt das Abgas aus dem Abgaskrümmer 44 in die erste Abgasleitung 32 gemäß dem Richtungspfeil 46 ein und strömt aufgrund des geschlossenen ersten Regelventils 52 weiter über die vierte Verbindungsstelle 48 in die zweite Abgasleitung 34 gemäß einem Richtungspfeil 84 und in die erste Turbine 16, wodurch das Turbinenrad der ersten Turbine 16 und damit das Verdichterrad des ersten Verdichters 20 angetrieben wird. Nach Durchströmen der ersten Turbine 16 strömt das Abgas weiter in die fünfte Abgasleitung 40 gemäß einem Richtungspfeil 86. Die fünfte Abgasleitung 40 leitet das Abgas weiter über das geöffnete zweite Regelventil 54 gemäß einem Richtungspfeil 88 zu der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung 50.
Aufgrund des gegebenen Druckgefälles strömt das Abgas nicht oder ein nur sehr geringer Teil des Abgases von der fünften Abgasleitung 40 über die fünfte Verbindungsstelle 53 in die vierte Abgasleitung 38, so dass die zweite Turbine 26 nicht von dem Abgas angetrieben wird. Dies bedeutet, dass lediglich der erste Abgasturbolader 12 mit der ersten Turbine 16 aktiv ist, während der zweite Abgasturbolader 24 mit der zweiten Turbine 26 inaktiv ist.
Auf Seiten des Ansaugtrakts 18 befindet sich das zweite Rückschlagventil 80 in seiner Schließstellung, während sich das erste Rückschlagventil 78 in seiner Offenstellung befindet. Dadurch strömt die Luft aus dem Luftfilter 68 gemäß einem Richtungspfeil 70 in die erste Luftleitung 58 und aufgrund des geschlossenen zweiten Rückschlagventils 80 über die neunte Verbindungsstelle 74 in die dritte Luftleitung 62 und weiter über das geöffnete erste Rückschlagventil 78 gemäß einem Richtungspfeil 90 zu dem ersten Verdichter 20, welcher von der ersten Turbine 16 angetrieben wird und mittels welchem die Luft verdichtet wird. Nachdem der erste Verdichter 20 die Luft verdichtet hat, strömt diese weiter gemäß einem Richtungspfeil 92 zur elften Verbindungsstelle 82, strömt in die zweite Luftleitung 60 stromab des zweiten Rückschlagventils 80 ein und gemäß einem Richtungspfeil 94 weiter zum ersten Ladeluftkühler 72.
In diesem ersten Betriebszustand kann somit die Luft auch bei niedrigen Lasten und/oder Drehzahlen und bei niedrigen Massenströmen des Abgases besonders effizient verdichtet werden, da die erste Turbine 16, wie geschildert, besonders gut bei diesen Bedingungen angetrieben werden kann. Die Aufladeeinrichtung 10 weist weiterhin den Vorteil auf, dass im Abgastrakt 14 ein sehr geringer Druckverlust gegeben ist, da das Abgas in die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung 50, zumindest in einem Teil der Betriebszustände der Aufladeeinrichtung 10, über die fünfte Abgasleitung 40 und/oder die sechste Abgasleitung 42 zu der und in die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 strömen kann.
Bei derartig niedrigen Drehzahl- und/oder Lastbereichen der Verbrennungskraftmaschine ist mittels der variablen Turbinengeometrie der ersten Turbine 16 ein effektiver Strömungsquerschnitt der ersten Turbine 16 eingestellt, welcher gegenüber einem mittels der variablen Turbinengeometrie einstellbaren maximalen Strömungsquerschnitt geringer ist. So liegt ein gedrosselter Betrieb der ersten Turbine 16 vor, in welchem sie auch mit besonders geringen Massenströmen des Abgases besonders gut antreibbar ist.
Die 2 zeigt einen weiteren Betriebszustand der Aufladeeinrichtung 10, welcher einen Übergangsbetriebszustand darstellt, Kommt es ausgehend von dem zur 1 geschilderten Betriebspunkt mit niedrigen Lasten und/oder Drehzahlen zu einem Übergang der Verbrennungskraftmaschine zu einem Betriebspunkt, in welchem demgegenüber höhere Drehzahlen und/oder Lasten vorliegen, so verbleibt das erste Regelventil 52 in seiner die dritte Abgasleitung 36 fluidisch versperrenden Schließstellung. Auch das erste Rückschlagventil 78 verbleibt in seiner Freigabestellung, und das zweite Rückschlagventil 80 verbleibt in seiner Schließstellung.
Im Gegensatz zum ersten bezüglich der 1 geschilderten Betriebszustand der Aufladeeinrichtung 10 wird das zweite Regelventil 54 in seine Zwischenstellung überführt, so dass das Abgas die fünfte Abgasleitung 40 nur noch gedrosselt durchströmen kann.
Dies bewirkt einen gegenüber dem ersten Betriebszustand höheren Widerstand für das Abgas, so dass dadurch bewirkt ist, dass das Abgas über die fünfte Verbindungsstelle 53 von der fünften Abgasleitung 40 in die vierte Abgasleitung 38 gemäß einem Richtungspfeil 96 einströmt. Das Abgas strömt weiter über die sechste Verbindungsstelle 56 in die dritte Abgasleitung 36 und in die zweite Turbine 26, so dass das Abgas die zweite Turbine 26 bzw. dessen Turbinenrad antreiben kann. Nach Durchströmen der zweiten Turbine 26 strömt das Abgas gemäß einem Richtungspfeil 98 in die sechste Abgasleitung 42, mittels welcher das Abgas zur ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 geleitet wird. Darüber hinaus wird die variable Turbinengeometrie der ersten Turbine 16 derart eingestellt, dass sie gegenüber dem ersten Betriebszustand einen größeren Strömungsquerschnitt aufweist. Dies hat den Vorteil, dass der vergrößerte Strömungsquerschnitt nun für den größeren Massenstrom des Abgases keinen unerwünscht großen Strömungswiderstand darstellt, wie es beispielsweise bei einem demgegenüber kleineren und im ersten Betriebszustand vorliegenden Strömungsquerschnitt der Fall wäre.
Durch diesen Übergangsbetriebszustand ist es ermöglicht, die zweite Turbine 26 und damit den zweiten Abgasturbolader 24 allmählich zu starten und auf Drehzahl zu bringen, ohne dass ein unerwünscht abrupter Übergang vor einem ersten zu einem weiteren Betriebszustand der Aufladeeinrichtung 10 gegeben ist. Jedoch ist zu beachten, dass auch in dem Übergangszustand die Verbrennungskraftmaschine zuzuführende Luft lediglich mittels des ersten Verdichters 20 verdichtet wird. Der zweite Verdichter 30 trägt in diesem Übergangszustand noch nicht zu der Verdichtung der Luft bei.
3 zeigt einen weiteren Betriebszustand der Aufladeeinrichtung 10, in welchem eine zweistufige serielle Verdichtung der Luft durch den ersten Verdichter 20 und den zweiten Verdichter 30 gegeben ist. Das erste Regelventil 52 befindet sich nach wie vor in seiner Schließstellung, während sich das zweite Regelventil 54 in seiner Zwischenstellung befindet. Die variable Turbinengeometrie der ersten Turbine 16 weist einen größeren Strömungsquerschnitt auf als im ersten Betriebszustand. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die variable Turbinengeometrie zur Darstellung eines maximal einstellbaren effektiven Strömungsquerschnitts der ersten Turbine 16 maximal geöffnet ist.
Im Unterschied zu den vorhergehenden Betriebszuständen der Aufladeeinrichtung 10 sind nun jedoch das erste Rückschlagventil 78 und das zweite Rückschlagventil 80 in ihre Schließstellungen eingestellt. Dies bewirkt, dass die Luft nun nicht über die neunte Verbindungsstelle 74 in die dritte Luftleitung 62 einströmt, sondern gemäß einem Richtungspfeil 100 über die erste Luftleitung 58 zum zweiten Verdichter 30 strömt und in diesen einströmt. Nachdem der zweite Verdichter 30 die Luft verdichtet hat, strömt diese weiter gemäß einem Richtungspfeil 102 durch die zweite Luftleitung 60 und strömt aufgrund des geschlossenen zweiten Rückschlagventils 80 über die zehnte Verbindungsstelle 76 in die vierte Luftleitung 64 gemäß einem Richtungspfeil 104 ein und wird dem ersten Verdichter 20 des ersten Abgasturboladers 12 zugeführt.
In dem in der 3 gezeigten weiteren Betriebszustand der Aufladeeinrichtung 10 wird die Luft somit zunächst durch den zweiten Verdichter 30 als erste Stufe und anschließend durch den seriell zu dem zweiten Verdichter 30 geschalteten und in Strömungsrichtung der Luft durch den Ansaugtrakt 18 stromab dieses angeordneten ersten Verdichters 20 als zweite Stufe zweistufig nacheinander verdichtet. Dieser Betriebszustand der Aufladeeinrichtung 10 wird dann eingestellt, wenn es ausgehend von den bezüglich der 2 geschilderten Bedingungen bzw. dem Betriebspunkt zu einer weiteren Erhöhung der Last und/oder der Drehzahl und damit des Massenstroms des Abgases durch den Abgastrakt 14 kommt. Die zweite Turbine 26 bzw. deren Turbinenrad weist dann eine nicht unerhebliche Drehzahl auf, so dass der dadurch angetriebene zweite Verdichter 30 zur Verdichtung der Luft in nicht unerheblichem Maße beitragen kann.
In diesem Betriebszustand sind nicht nur der erste Verdichter 20 und der zweite Verdichter 30, sondern, wie schon in dem Übergangsbetriebszustand gemäß 2, auch die erste Turbine 16 und die zweite Turbine 20 seriell zueinander gestaltet. Dies bedeutet, dass das Abgas zunächst die erste Turbine 16 und danach anschließend die zweite Turbine 26 durchströmt. So wird das Abgas zunächst durch die erste Turbine 16 und anschließend nochmals durch die zweite Turbine 26 expandiert. Da das Abgas stromauf der ersten Turbine 16 einen höheren Druck aufweist als stromauf der zweiten Turbine 26 und stromab der ersten Turbine 16, werden die erste Turbine 16 in derartigen Betriebszuständen als Hochdruck-Turbine und damit der erste Abgasturbolader 12 als Hochdruck-Abgasturbolader und die zweite Turbine 26 als Niederdruck-Turbine und damit der zweite Abgasturbolader 24 als Niederdruck-Abgasturbolader bezeichnet. Dabei sei angemerkt, dass sich die zweite Turbine 26 bzw. dessen Turbinenrad wie schon in dem Übergangsbetriebszustand gemäß 2 noch in einer so genannten Anlauf- bzw. Hochlaufphase befindet, in welcher die erste Turbine 16 bzw. das entsprechende Turbinenrad hinsichtlich seiner Drehzahl noch beschleunigt wird.
Kommt es ausgehend von der bezüglich in 3 geschilderten Bedingung bzw. Betriebspunkt zu einer weiteren Erhöhung der Lasten und/oder der Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine, so wird die auf der Aufladeeinrichtung 10 in einen weiteren Betriebszustand geschaltet, welcher anhand der 4 dargestellt ist.
In diesem Betriebszustand befindet sich das erste Regelventil 52 in seiner Schließstellung. Ebenso befindet sich das zweite Regelventil 54 in seiner Schließstellung, so dass das Abgas die fünfte Abgasleitung 40 nicht (auch nicht gedrosselt) durchströmen kann. Das erste Rückschlagventil 78 befindet sich indes in seiner Schließstellung, während sich das zweite Rückschlagventil 80 in seiner Offenstellung befindet. Die variable Turbinengeometrie der ersten Turbine 16 ist auf ihren maximal einstellbaren, d. h. größtmöglichen effektiven Strömungsquerschnitt eingestellt, so dass sie für den mit den erhöhten Drehzahlen und/oder Lasten einhergehenden erhöhten Massenstrom des Abgases keinen unerwünscht hohen Strömungswiderstand darstellt.
Durch die so geschaltete Aufladeeinrichtung 10 kommt es insbesondere aufgrund gegebener Druckgefälle zu einer Strömung der Luft über die erste Luftleitung 58 zum zweiten Verdichter 30, durch welchen die Luft verdichtet wird. Anschließend strömt die Luft über die zweite Luftleitung 60 zu dem ersten Ladeluftkühler 72 gemäß einem Richtungspfeil 106.
Ferner kann die Luft über die vierte Luftleitung 64 zu dem ersten Verdichter 20 strömen, durch welchen sie ebenso verdichtet wird. Anschließend strömt die verdichtete Luft gemäß einem Richtungspfeil 108 durch die fünfte Luftleitung 66 und über die elfte Verbindungsstelle 82 in die zweite Luftleitung 60 und gemäß dem Richtungspfeil 94 ebenso zu dem ersten Ladeluftkühler 72.
Dadurch ist ein paralleler Betrieb des ersten Verdichters 20 und des zweiten Verdichters 30 dargestellt, welche die Luft gleichzeitig verdichten. Die erste Turbine 16 und die zweite Turbine 26 indes sind nach wie vor seriell zueinander geschaltet und werden nacheinander von dem Abgas durchströmt. Beide Abgasturbolader, der erste Abgasturbolader 12 und der zweite Abgasturbolader 24 sind aktiv.
Kommt es zu einer weiteren Erhöhung der Drehzahlen und/oder der Lasten und damit des Massenstroms des den Abgastrakt 14 durchströmenden Abgases, so wird das erste Regelventil 52 in seine Freigabestellung verstellt, während das zweite Regelventil 54 in seiner Schließstellung verbleibt. Das erste Rückschlagventil 78 verbleibt in seiner Schließstellung, während das zweite Rückschlagventil 80 in seiner Offenstellung verbleibt. Auch die variable Turbinengeometrie der ersten Turbine 16 verbleibt derart, dass der maximal einstellbare effektive Strömungsquerschnitt eingestellt ist. Ebenso kann vorgesehen sein, dass die variable Turbinengeometrie der ersten Turbine 16 demgegenüber gedrosselt ist. Dies bedeutet, dass ein gegenüber dem maximalen Strömungsquerschnitt geringer Strömungsquerschnitt eingestellt ist.
Wie der 5 zu entnehmen ist, strömt nun das Abgas insbesondere aufgrund von gegebenen Druckgefällen über die dritte Abgasleitung 36 und das erste Regelventil 52 zumindest im Wesentlichen direkt zur zweiten Turbine 26 und treibt diese an. In diesem weiteren Betriebszustand der Aufnahmeeinrichtung 10 ist eine besonders hohe Leistung und ein besonders hohes Drehmoment darstellbar, da die insbesondere hinsichtlich ihrer Dimensionen, und insbesondere ihres Strömungsquerschnitts, größere zweite Turbine 26 (als die erste Turbine 16) alleinig aktiv ist und von dem Abgas angetrieben wird. Das Abgas muss in derartigen Volllastbereichen nicht durch einen gegenüber der zweiten Turbine 26 geringen Strömungsquerschnitt der ersten Turbine 16 strömen, was einen unerwünscht hohen Strömungswiderstand darstellen würde.
Aufseiten des Ansaugtrakts 18 erfolgt nun die Verdichtung zumindest im Wesentlichen lediglich mittels des zweiten Verdichters 30 und nicht mehr auch und/oder zusätzlich durch den ersten Verdichter 20, wie es bei den Betriebszuständen gemäß 3 und 4 der Fall ist. Im Gegensatz zum ersten Betriebszustand gemäß 1 erfolgt nun allerdings die Verdichtung der Luft nicht durch den ersten Verdichter 20, sondern durch den zur der zweiten Turbine 26 korrespondierenden zweiten Verdichter 30. Die Luft wird dem zweiten Verdichter 30 über die erste Luftleitung 58 zu- und über die zweite Luftleitung 60 ab- und dem ersten Ladeluftkühler 72 zugeführt. Eine Zuführung der Luft zu dem ersten Verdichter 20 und eine Verdichtung durch ihn erfolgt nicht.
Wie den 1 bis 5 zu entnehmen ist, ist die Aufladeeinrichtung 10 besonders flexibel an unterschiedliche Betriebszustände der Kraftmaschine anpassbar und weist ein besonders gutes und geringes Ansprechverhalten auf, sodass bei Betriebspunktübergängen das so genannte Turboloch zumindest im Wesentlichen vermieden wird und die Verbrennungskraftmaschine zumindest nahezu in ihrem gesamten Kennfeld vorteilhaft mit verdichteter Luft versorgt werden kann. Dies kommt dem Fahrverhalten der Verbrennungskraftmaschine zugute, da so zumindest nahezu in dem gesamten Kennfeld gewünschte Leistungen und/oder Drehmomente zu realisieren sind. Dies bedeutet insbesondere eine sehr gute Anpassbarkeit des Fahrverhaltens der Verbrennungskraftmaschine an unterschiedliche Fahrsituationen wie beispielsweise das Fahren im Stadtverkehr oder über Land.
Selbstverständlich können zusätzliche und/oder anderweitige Ventileinrichtungen als die in den 1 bis 5 gezeigten vorgesehen sein, um die geschilderten Betriebszustände der Aufladeeinrichtung 10 zu realisieren. Auch eine anderweitige Anordnung ist möglich. Beispielsweise kann stromauf der ersten Turbine 16 eine Ventileinrichtung, insbesondere ein selbstregelndes Rückschlagventil vorgesehen sein. Ferner ist es möglich, stromab der ersten Turbine 16 und stromauf der zweite Turbine 26 ein als Wastegate fungierendes Ventil einzusetzen, um den Ladedruck zu regeln. Alternativ oder zusätzlich ist möglich dass der ersten Turbine 16 und/oder der zweiten Turbine 26 ein als Wastegate fungierendes Ventil zugeordnet ist.
Die 6 zeigt ein weiteres mögliches Ausführungsbeispiel der Aufladeeinrichtung 10 gemäß den vorhergehenden Figuren. Wie der 6 zu entnehmen ist, ist das selbstregelnde erste Rückschlagventil 78 in der ersten Luftleitung 58 stromab der neunten Verbindungsstelle 74 und stromauf des zweiten Verdichters 30 angeordnet. Das selbstregelnde zweite Rückschlagventil 80 ist in der fünften Luftleitung 66 stromab des ersten Verdichters 20 und stromauf der elften Verbindungsstelle 82 angeordnet. Darüber hinaus ist eine sechste Luftleitung 67 vorgesehen, welche einerseits an einer siebten Verbindungsstelle 63 fluidisch mit der dritten Luftleitung 62 und andererseits an einer achten Verbindungsstelle 65 fluidisch mit der fünften Luftleitung 66 verbunden ist. Die siebte Verbindungsstelle 63 ist dabei stromab der neunten Verbindungsstelle 74 und stromauf des ersten Verdichters 20 angeordnet. Die achte Verbindungsstelle 65 ist stromab des ersten Verdichters 20 und des zweiten Rückschlagventils 80 und stromauf der elften Verbindungsstelle 82 angeordnet. In der sechsten Luftleitung 67 ist eine dritte Ventileinrichtung 81 angeordnet, wobei es sich beispielsweise um ein Regelventil handelt, welches zwischen einer die sechste Luftleitung 67 fluidisch versperrenden Schließstellung und einer die sechste Luftleitung 67 fluidisch freigebenden Freigabestellung verstellbar ist. Darüber hinaus ist es möglich, dass das dritte Regelventil 81 wie beispielsweise das erste Regelventil 52 in zumindest eine Zwischenstellung verstellbar ist, in welcher mittels des dritten Regelventils 81 ein Strömungsquerschnitt der sechsten Luftleitung 67 dargestellt ist, welcher größer ist als in der Schließstellung kleiner als in der Freigabestellung des dritten Regelventils 81.
Aufseiten des Abgastrakts 14 ist fünfte Abgasleitung 40 nun nicht mehr mit der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 fluidisch verbunden. Die fünfte Abgasleitung 40 ist an einer dritten Verbindungsstelle 41 fluidisch mit der sechsten Abgasleitung 42 verbunden, so dass das Abgas stromab der ersten Turbine 16 und der zweiten Turbine 26 mittels der sechsten Abgasleitung 42 gesammelt und zur ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung 50 geleitet wird. Darüber hinaus ist eine siebte Abgasleitung 39 vorgesehen, welche einerseits an einer zweiten Verbindungsstelle 37 mit der dritten Abgasleitung 36 und andererseits an einer ersten Verbindungsstelle 35 mit der sechsten Abgasleitung 42 fluidisch verbunden ist. In der siebten Abgasleitung 39 ist eine der zweiten Turbine 26 zugeordnete erste Ventileinrichtung 33 angeordnet, welche als Wastegate (Umgehungsventil) zur Ladedruckregelung fungiert. Auch die erste Ventileinrichtung 33 ist beispielsweise zwischen einer die siebte Abgasleitung 39 fluidisch versperrenden Schließstellung wenigstens einer die siebte Abgasleitung 39 fluidisch zumindest bereichsweise freigebenden Freigabestellung verstellbar.
Es ist selbstredend, dass die Ventile, Regelventil und Rückschlagventil, regelbar sind oder selbstregelnd ausgestaltet sein können.
Des Weiteren sind in einem nicht näher dargestellten bevorzugten, kompakten Ausführungsbeispiel der erste Abgasturbolader 12 und der zweite Abgasturbolader 24 unterschiedlich drehend ausgebildet. D. h., dass sofern der erste Abgasturbolader 12 als rechtsdrehender Abgasturbolader der zweite Abgasturbolader 24 als linksdrehender Abgasturbolader ausgebildet ist, oder sofern der erste Abgasturbolader 12 als linksdrehender Abgasturbolader der zweite Abgasturbolader 24 als rechtsdrehender Abgasturbolader ausgebildet.
7 zeigt ein weiteres beispielhaftes Ausführungsbeispiel der Aufladeeinrichtung 10. Zusätzlich zum ersten Ladeluftkühler 72 sind ein zweiter Ladeluftkühler 110 und ein dritter Ladeluftkühler 112 im Ansaugtrakt 18 vorgesehen. Der zweite Ladeluftkühler 110 ist stromab des zweiten Verdichters 30 und stromauf der zehnten Verbindungsstelle 76 in der zweiten Luftleitung 60 positioniert. Der dritte Ladeluftkühler 112 ist in der fünften Luftleitung 66 angeordnet, stromab des ersten Verdichters 20 und stromauf der elften Verbindungsstelle 82. Mit Hilfe des zweiten Ladeluftkühlers 110 und des dritten Ladeluftkühlers 112 ist eine weitere Leistungssteigerung der Verbrennungskraftmaschine durch zusätzliche Kühlung der Ladeluft erzielbar.
Eine erste Variante einer Sekundärluftzufuhr in Verbindung mit der Aufladeeinrichtung 10 zeigt 8. Stromab des ersten Verdichters 20 und stromauf der elften Verbindungsstelle 82 ist eine zwölfte Verbindungsstelle 114 in der fünften Luftleitung 66 zur Verbindung einer ersten Sekundärluftleitung 116 mit der fünften Luftleitung 66 positioniert. Die erste Sekundärluftleitung 116 ist einenends mit der zwölften Verbindungsstelle 114 und anderenends mindestens mittelbar mit dem Abgaskrümmer 44 verbunden. Die Sekundärluftleitung 116 kann auch direkt mit dem Abgaskrümmer 44 verbunden sein. Zur Regelung einer Frischluftzufuhr in der Sekundärluftleitung 116 ist ein viertes Regelventil 118 vorgesehen, welches in der Sekundärluftleitung 116 angeordnet ist. Mit Hilfe des vierten Regelventils 118 ist eine Frischluftmenge, welches dem Abgas zuzuführen ist beispielsweise in Abhängigkeit eines Betriebspunktes der Verbrennungskraftmaschine einstellbar.
In einer zweiten Variante der Sekundärluftzufuhr ist die Aufladeeinrichtung 10 beispielhaft gemäß 9 aufgebaut. Die zweite Luftleitung 60 weist stromab des zweiten Verdichters 30 und stromauf der zehnten Verbindungsstelle 76 eine dreizehnte Verbindungsstelle 120 zur Verbindung einer zweiten Sekundärluftleitung 122 mit der zweiten Luftleitung 60 auf. Die zweite Sekundärluftleitung 122 ist einenends mit der dreizehnten Verbindungsstelle 120 und anderenends zumindest mittelbar mit dem Abgaskrümmer 44 verbunden. Wie bereits auch die erste Sekundärluftleitung 116 kann auch die zweite Sekundärluftleitung 122 direkt mit dem Abgaskrümmer 44 verbunden sein. Auch die zweite Sekundärluftleitung 122 weist zur Regelung einer gewünschten Frischluftmenge ein Regelventil, das fünfte Regelventil 124 auf.
Die Positionierung der ersten Sekundärluftleitung 116 und der zweiten Sekundärluftleitung 120 ist beispielhaft in einer Ausführung der Aufladeeinrichtung 10 in den 8 und 9 dargestellt. Selbstverständlich ist eine Anordnung der ersten Sekundärluftleitung 116 und der zweiten Sekundärluftleitung 120 ebenso in allen weiteren beispielhaften Ausführungsformen der Aufladeeinrichtung 10 realisierbar.
So ist beispielsweise eine weitere beispielhafte Ausführungsform gemäß 10 aufgebaut, wobei hier zusätzlich zur ersten Abgasnachbehandlungseinheit 50 weitere Abgasnachbehandlungseinheiten im Abgastrakt 14 vorgesehen sind. Eine zweite Abgasnachbehandlungseinheit 126 ist in der vierten Abgasleitung 38 positioniert, zwischen der fünften Verbindungsstelle 53 und der sechsten Verbindungsstelle 56. Eine dritte Abgasnachbehandlungseinheit 128 ist stromauf der ersten Turbine 16 in der zweiten Abgasleitung 34 angeordnet, zwischen der vierten Verbindungsstelle 48 und der ersten Turbine 16. Eine vierte Abgasnachbehandlungseinheit 130 ist stromab des Abgaskrümmers 44 in der ersten Abgasleitung 32 positioniert, und zwar stromauf der vierten Verbindungsstelle 48. Das bedeutet, dass mit Hilfe der vierten Abgasnachbehandlungseinheit 130 sowohl die erste Turbine 16 als auch die zweite Turbine 26 mit gereinigtem Abgas durchströmbar ist.
Selbstverständlich kann auch nur die zweite Abgasnachbehandlungseinheit 126 oder nur die dritte Abgasnachbehandlungseinheit 128 oder nur die vierte Abgasnachbehandlungseinheit 130 oder die zweite Abgasnachbehandlungseinheit 126 und die dritte Abgasnachbehandlungseinheit 128 oder die zweite Abgasnachbehandlungseinheit 126 und die vierte Abgasnachbehandlungseinheit 130 oder die dritte Abgasnachbehandlungseinheit 128 und die vierte Abgasnachbehandlungseinheit 130 vorgesehen sein.
Zur Reduzierung einer Abgasemission ist bevorzugt eine Abgasrückführung von Abgas stromab der Verbrennungskraftmaschine aus dem Abgastrakt 14 dem Ansaugtrakt 18 stromauf der Verbrennungskraftmaschine zuzuführen. Die folgenden Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Varianten der Abgasrückführung.
Mögliche Entnahme- und Rückführungsstellen zur Abgasrückführung für die Aufladeeinrichtung 10 sind gemäß der 11, einer Prinzipskizze der Aufladeeinrichtung 10, positioniert. Die im Folgenden aufgelisteten Entnahmestellen sind bevorzugt vorzusehen:

– Eine erste Entnahmestelle 150 stromab der ersten Abgasnachbehandlungseinheit 50 in der achten Abgasleitung 51,
– eine zweite Entnahmestelle 152 nach dem Abgaskrümmer 44 stromauf der vierten Verbindungsstelle 48 in der ersten Abgasleitung 32,
– eine dritte Entnahmestelle 154 zwischen dem ersten Abgasturbolader 12 und dem zweiter Abgasturbolader 24 in der vierten Abgasleitung 38 zwischen der fünften Verbindungsstelle 53 und der sechsten Verbindungsstelle 56,
– eine vierte Entnahmestelle 156 in der sechsten Abgasleitung 42 stromab der zweiten Turbine 26 und stromauf der ersten Abgasnachbehandlungseinheit 50 und
– eine fünfte Entnahmestelle 158 in der fünften Abgasleitung 40, stromauf der ersten Abgasnachbehandlungseinheit 50 und stromab des zweiten Regelventils 54 in der Abgasleitung 40.

Folgende Rückführungsstellen sind bevorzugt vorzusehen:

– Eine erste Rückführungsstelle 160 stromab des Luftfilters 68 und stromauf der neunten Verbindungsstelle 74 in der ersten Luftleitung 58,
– eine zweite Rückführungsstelle 162 stromab der neunten Verbindungsstelle 74 und stromauf des zweiten Verdichters 30 in der ersten Luftleitung 58,
– eine dritte Rückführungsstelle 164 stromab der zehnten Verbindungsstelle 76 und stromauf des ersten Verdichters 20 in der dritten Luftleitung 62,
– eine vierte Rückführungsstelle 166 stromab der elften Verbindungsstelle 82 und stromauf des ersten Ladeluftkühlers 72 in der zweiten Luftleitung 60 und
– eine fünfte Rückführungsstelle 168 stromab des ersten Ladeluftkühlers 72 und stromauf eines nicht näher dargestellten Zylinderkopfes der Verbrennungskraftmaschine.

Eine Verbindungsleitung, welche als Abgasrückführleitung 170 einer der Rückführstellen mit einer der Entnahmestellen ausgestaltet ist, kann neben einem Abgaskühler 171 auch eine weitere Abgasnachbehandlungseinheit sowie ein erstes Abgasrückführventil 172 aufweisen. Des Weiteren ist stromauf einer Rückführstelle ein so genanntes drittes Abgasrückführventil 173 vorzusehen. Das zweite Abgasrückführventil 173 ist als Regelventil zur Regelung des Abgasrückführmenge ausgestaltet, allerdings wird es nicht mit Abgas durchströmt. Das zweite Abgasrückführventil 173 ist in allen Ausführungsbeispielen ausschließlich von Frischluft durchströmt. Das heißt, das zweite Abgasrückführventil 173 dient der Abgasrückführung, bzw. es ist ein Element des Abgasrückführsystems, allerdings ist es im Ansaugtrakt 18 positioniert. Grundsätzlich ist jeder der Entnahmestellen mit je einer Rückführstelle verbindbar. Bevorzugt sind die folgenden Ausführungsbeispiele anzusehen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Aufladeeinrichtung 10 mit Abgasrückführung ist gemäß 12 aufgebaut. Es ist die erste Entnahmestelle 150 mit der dritten Rückführstelle 164 mit Hilfe der Abgasrückführleitung 170 verbunden, wobei die Abgasrückführleitung 170 den Abgaskühler 171 aufweist. Stromab des ersten Abgaskühlers 171 und stromauf der dritten Rückführstelle 164 ist das erste Abgasrückführventil 172 zur Einstellung der zurückzuführenden Abgasmenge in der ersten Abgasrückführleitung 170 angeordnet. Das zweite Abgasrückführventil 173 ist stromab des Luftfilters 68 und stromauf der neunten Verbindungsstelle 74 in der ersten Luftleitung 58 positioniert und ein drittes Abgasrückführventil 174 ist stromab der ersten Entnahmestelle 150 in der Abgasleitung 51 zur weiteren Regelung der Abgasrückführmenge angeordnet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Aufladeeinrichtung 10 mit Abgasrückführung ist gemäß 13 aufgebaut, welches als eine Variante der Aufladeeinrichtung 10 gemäß 12 ausgebildet ist. Es ist die erste Entnahmestelle 150 mit der ersten Rückführstelle 160 mit Hilfe der Abgasrückführleitung 170 verbunden.
Ein weiteres alternatives bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Aufladeeinrichtung 10 mit Abgasrückführung ist gemäß 14 aufgebaut. Es ist, wie bereits im Ausführungsbeispiel gem. 12, die erste Entnahmestelle 150 mit der dritten Rückführstelle 164 mit Hilfe der Abgasrückführleitung 170 verbunden, wobei der Abgaskühler 171 in der Abgasrückführleitung 170 vorgesehen ist. Stromab des Abgaskühlers 171 und stromauf der dritten Rückführstelle 164 ist das erste Abgasrückführventil 172 zur Einstellung der zurückzuführenden Abgasmenge in der ersten Abgasrückführleitung 170 angeordnet. Das zweite Abgasrückführventil 173 ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der Verbindungsstelle 76 und der dritten Rückführstelle 164 positioniert, zur weiteren Regelung der Abgasrückführmenge.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Aufladeeinrichtung 10, welches gemäß 15 ausgestaltet ist, ist das erste Abgasrückführventil 172 stromab der ersten Entnahmestelle 150 und stromauf des Abgaskühlers 171 positioniert. Das zweite Abgasrückführventil 173 ist zwischen der fünften Verbindungsstelle 76 und der dritten Rückführstelle 164 in der vierten Luftleitung 64 angeordnet.
In einem Ausführungsbeispiel der Aufladeeinrichtung 10, welches gemäß 16 ausgestaltet ist, ist die erste Entnahmestelle 150 mit der zweiten Rückführstelle 162 mit Hilfe der Abgasrückführleitung 170 verbunden, wobei der Abgaskühler 171 in der Abgasrückführleitung 170 vorgesehen ist. Stromab des Abgaskühlers 171 und stromauf der zweiten Rückführstelle 162 ist das erste Abgasrückführventil 172 zur Einstellung der zurückzuführenden Abgasmenge in der Abgasrückführleitung 170 angeordnet. Das zweite Abgasrückführventil 173 ist in diesem Ausführungsbeispiel zwischen der vierten Verbindungsstelle 74 und dem Luftfilter 68 positioniert, zur weiteren Regelung der Abgasrückführmenge.
In einer Variante des Ausführungsbeispiels gem. 16, weist ein Ausführungsbeispiel der Aufladeeinrichtung 10, welches gem. 17 aufgebaut ist, eine Positionierung des zweiten Abgasrückführventils 173 zwischen der vierten Verbindungsstelle 74 und der zweiten Rückführstelle 162 auf.
Eine weitere Variante des Ausführungsbeispiels der Aufladeeinrichtung 10 gem. 16, welches gem. 18 ausgestaltet ist, weist das erste Abgasrückführventil 172 zwischen der ersten Entnahmestelle 150 und dem Abgaskühler 171 auf. Die Positionierung des zweiten Abgasrückführventils 173 ist, wie bereits im Ausführungsbeispiel der Aufladeeinrichtung 10 gem. 17, zwischen der vierten Verbindungsstelle 74 und der zweiten Rückführstelle 162.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Aufladeeinrichtung 10 ist gem. 19 ausgestaltet. Hier ist die Abgasrückführung stromab der ersten Turbine 16 vorgesehen. Das heißt, die Abgasrückführleitung 170 ist als Verbindungsleitung der dritten Entnahmestelle 154 mit der dritten Rückführstelle 164 ausgestaltet. Der Abgaskühler 171 ist zwischen der dritten Entnahmestelle 154 und der dritten Rückführstelle 164 in der Abgasrückführleitung 170 positioniert, wobei das erste Abgasrückführventil 172 zwischen dem Abgaskühler 171 und der dritten Rückführstelle 164 angeordnet ist. Das zweite Abgasrückführventil 173 ist zwischen dem Luftfilter 68 und der vierten Verbindungsstelle 174 angeordnet.
In einer Variante des Ausführungsbeispiels der Aufladeeinrichtung 10 gem. 19, wobei die Aufladeeinrichtung gem. 20 aufgebaut ist, ist die Abgasrückführleitung 170 als Verbindungsleitung zwischen der dritten Rückführstelle 164 und der zweiten Entnahmestelle 152, welche in der Abgasleitung 32 positioniert ist, ausgestaltet.
In einer weiteren Variante des Ausführungsbeispiels der Aufladeeinrichtung 10 gem. 19, wobei die Aufladeeinrichtung gem. 21 aufgebaut ist, ist das zweite Abgasrückführventil 173 zwischen der vierten Verbindungsstelle 76 und der dritten Rückführstelle 164 angeordnet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Abgasrückführung ist die Abgasrückführleitung 170 als Verbindungsleitung zwischen der dritten Entnahmestelle 154 und der zweiten Rückführstelle 162 ausgestaltet. Das heißt, Abgas ist stromab der ersten Turbine 16 dem Abgastrakt 14 entnehmbar und stromauf des zweiten Verdichters 30 dem Ansaugtrakt 18 zuführbar. Das erste Abgasrückführventil 172 ist zwischen der dritten Entnahmestelle 154 und der zweiten Rückführstelle 162 in der Abgasrückführleitung 170 angeordnet, wobei der Abgaskühler 171 zwischen der dritten Entnahmestelle 154 und dem ersten Abgasrückführventil 172 positioniert ist. Das zweite Abgasrückführventil 173 ist stromab der Verbindungsstelle 74 und der zweiten Rückführstelle 162 im Ansaugtrakt 18 aufgenommen.
Selbstverständlich ist jede Entnahmestelle mit jeder Rückführstelle mit Hilfe der Abgasrückführleitung 170 verbindbar.
Die Positionierung der zweiten Abgasnachbehandlungseinheit 126, der dritten Abgasnachbehandlungseinheit 128 und die vierten Abgasnachbehandlungseinheit 130 ist auch hier wieder als beispielhaft anzusehen. So können zum Beispiel die Anordnungen der Abgasnachbehandlungseinheiten auch in Kombination mit einer Sekundärluftzufuhr oder anderen Ausführungsbeispielen realisiert werden.
Die Regelventile, insbesondere das erste Regelventil 52 und das zweite Regelventil 54 sind gemäß einem beispielhaft in den 23a) bis 23g) dargestellten Schieberventil 132 aufgebaut. Das Schieberventil 132 weist eine erste Grundplatte 134 und eine zweite Grundplatte 136 auf, welche korrespondierend zueinander ausgestaltet sind. Vorteilhafterweise weisen die erste Grundplatte 134 und die zweite Grundplatte 136 eine gebogene Außenkontur auf. Die erste Grundplatte 134 und die zweite Grundplatte 136 weisen jeweils eine Öffnung, eine erste Öffnung 138 und eine zweite Öffnung 140 auf. Die erste Öffnung 138 und die zweite Öffnung 140 sind sich gegenüberliegend positioniert. Zwischen der ersten Grundplatte 134 und der zweiten Grundplatte 136 ist ein zur ersten Öffnung 138 und zur zweiten Öffnung 140 korrespondierend ausgebildeter Schieberdeckel 142 schwenkbar angeordnet. Damit der Schieberdeckel 142 bewegbar ist, weist er an einem Ende einen Hebelarm 144 auf, welcher in der ersten Grundplatte 134 und der zweiten Grundplatte 136 drehbar gelagert ist. Zur gesicherten Führung des Schieberdeckels 142 zwischen der ersten Grundplatte 134 und der zweiten Grundplatte 136 weist mindestens eine der Grundplatten eine nutförmige erste Rille 146 und eine nutförmige zweite Rille 148 auf. Am Schieberdeckel 142 ist mindestens ein nicht näher dargestellter zapfenförmiger Stift angeordnet, welcher in der entsprechenden Rille aufgenommen und bei einer Bewegung dort geführt wird.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009006359 A1 [0002]

Claims

Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine, mit mindestens einem ersten Abgasturbolader (12) und einem zweiten Abgasturbolader (24), wobei der erste Abgasturbolader (12) eine von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare erste Turbine (16) und einen mit der ersten Turbine (16) verbundenen und von der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft durchströmbaren ersten Verdichter (20) aufweist, und der zweite Abgasturbolader (24) eine von Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare zweite Turbine (26) und einen mit der zweiten Turbine (26) verbundenen und von der Verbrennungskraftmaschine zuzuführenden Luft durchströmbaren zweiten Verdichter (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufladeeinrichtung (10) zwischen zumindest vier Betriebszuständen schaltbar ist, wobei in einem ersten Betriebzustand die Luft zumindest im Wesentlichen lediglich mittels des ersten Verdichters (20) verdichtbar ist, in einem zweiten Betriebszustand die Luft von dem ersten Verdichter (20) und dem zweiten Verdichter (30) verdichtbar ist, wobei im zweiten Betriebszustand der erste Verdichter (20) und der zweite Verdichter (30) seriell zueinander geschaltet sind, in einem dritten Betriebszustand die Luft von dem ersten Verdichter (20) und dem zweiten Verdichter (30) verdichtbar ist, wobei im dritten Betriebszustand der erste Verdichter (20) und der zweite Verdichter (30) parallel zueinander geschaltet sind, und in einem vierten Betriebszustand die Luft zumindest im Wesentlichen lediglich mittels des zweiten Verdichters (30) verdichtbar ist.
Aufladeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des zweiten Verdichters (30) und stromauf des ersten Verdichters (20) ein zweiter Ladeluftkühler (110) vorgesehen ist, wobei der zweite Ladeluftkühler (110) stromauf einer fünften Verbindungsstelle (76) in einem Ansaugtrakt (18) der Verbrennungskraftmaschine positioniert ist.
Aufladeeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des ersten Verdichters (20) und stromauf des ersten Ladeluftkühlers (72) ein dritter Ladeluftkühler (112) vorgesehen ist, wobei der dritte Ladeluftkühler (112) stromauf einer elften Verbindungsstelle (82) in einem Ansaugtrakt (18) der Verbrennungskraftmaschine positioniert ist.
Aufladeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromab des ersten Verdichters (20) eine erste Sekundärluftleitung (116) einenends mit der Luftleitung (66) und anderenends stromauf eines Abgaskrümmers (44) der Verbrennungskraftmaschine mit einem Auslasssystem der Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist und/oder stromab des zweiten Verdichters (30) eine zweite Sekundärluftleitung (122) einenends mit der Luftleitung (60) und anderenends stromauf eines Abgaskrümmers (44) der Verbrennungskraftmaschine mit einem Auslasssystem der Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist
Aufladeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entweder der erste Abgasturbolader (12) ein rechtsdrehender Abgasturbolader und der zweite Abgasturbolader (24) ein linksdrehender Abgasturbolader oder der erste Abgasturbolader (12) ein linksdrehender Abgasturbolader und der zweite Abgasturbolader (24) ein rechtsdrehender Abgasturbolader ist.
Aufladeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Ventil (52) und/oder ein zweites Ventil (54) in Form eines Schieberventils (132) ausgebildet sind.
Aufladeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Abgasnachbehandlungseinheit (126) stromab der zweiten Turbine (26) in einer vierten Abgasleitung (38) in einem Abgastrakt (14) der Verbrennungskraftmaschine positioniert ist und/oder eine dritte Abgasnachbehandlungseinheit (128) stromab der ersten Turbine (16) in einer zweiten Abgasleitung (34) in einem Abgastrakt (14) der Verbrennungskraftmaschine positioniert ist positioniert ist und/oder eine vierte Abgasnachbehandlungseinheit (130) stromab einer vierten Verbindungsstelle (48) in einer ersten Abgasleitung (32) in einem Abgastrakt (14) der Verbrennungskraftmaschine positioniert ist positioniert ist.
Aufladeeinrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasrückführleitung (170) vorgesehen ist, mit deren Hilfe ein Abgastrakt (14) mit einem Ansaugtrakt (18) der Verbrennungskraftmaschine verbindbar ist, wobei die Abgasrückführleitung (170) eine Entnahmestelle (150, 152, 154, 156, 158) des Abgastraktes (14) und eine Rückführstelle (160, 162, 164, 166, 168) des Ansaugtraktes (18) verbindbar ausgestaltet ist.
Aufladeeinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Abgasrückführventil (172) in der Abgasrückführleitung (170) und ein zweites Abgasrückführventil (173) im Ansaugtrakt (18) zur Regelung einer rückzuführenden Abgasmenge angeordnet sind.