DE102014116639A1

DE102014116639A1 - Verfahren und Steuerungseinrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102014116639A1
Application number: DE102014116639.6A
Authority: DE
Inventors: Andre Casal Kulzer; Erwin Rutschmann; Thorben Walder
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-11-13
Filing date: 2014-11-13
Publication date: 2016-05-19
Also published as: US9938891B2; KR101751612B1; KR20160057327A; CN105604686A; CN105604686B; US20160138490A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), wobei die Brennkraftmaschine (10) mindestens eine Zylinderreihe (11a, 11b) aus jeweils mehreren Zylindern (12a, 12b) aufweist, wobei jeder Zylinderreihe (11a, 11b) ein erster Abgasturbolader (13a, 13b) und ein zweiter Abgasturbolader (14a, 14b) zugeordnet ist, und wobei abhängig von einem fahrerseitig und/oder steuerungsseitig angeforderten Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine (10) Ladeluft für die Zylinder (12a, 12b) der Brennkraftmaschine (10) entweder ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) oder sowohl von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) als auch von dem zweiten Abgasturbolader (14a, 14b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Aus der DE 10 2007 046 655 A1 ist eine Brennkraftmaschine bekannt, die eine Zylinderreihe aus mehreren Zylindern umfasst. Jedem Zylinder der Zylinderreihe sind mehrere Auslassventile für Abgas zugeordnet, nämlich derart, dass die Zylinder der Zylinderreihe über erste Auslassventile und einen ersten Abgaskanal mit einer ersten Turbine eines ersten Abgasturboladers und über zweite Auslassventile und einen zweiten Auslasskanal mit einer Turbine eines zweiten Abgasturboladers gekoppelt sind. Ein Verdichter des ersten Abgasturboladers ist über eine erste Ladeluftleitung und ein Verdichter des zweiten Abgasturboladers über eine zweite Ladeluftleitung mit den Zylindern der Zylinderreihe gekoppelt. Abgas, welches die Zylinder der Brennkraftmaschine verlässt, wird entweder ausschließlich über den ersten Abgasturbolader oder alternativ sowohl über den ersten Abgasturbolader als auch über den zweiten Abgasturbolader geführt, wobei die beiden Abgasturbolader parallel zueinander geschaltet sind. Dann, wenn das Abgas ausschließlich über die Turbine des ersten Abgasturboladers geführt wird, verlässt das Abgas die Zylinder ausschließlich über die ersten Auslassventile derselben. Dann hingegen, wenn das Abgas parallel über die Turbinen beider Abgasturbolader geführt wird, kann das Abgas die Zylinder der Zylinderreihe über beide Auslassventile parallel verlassen. Eine solche Brennkraftmaschine wird auch als Brennkraftmaschine mit Registeraufladung bezeichnet.
Obwohl solche Brennkraftmaschinen mit Registeraufladung aus der DE 10 2007 046 655 A1 , aus der DE 10 2007 046 656 A1 und aus der DE 10 2008 036 308 B4 hinreichend bekannt sind, besteht Bedarf daran, den Betrieb einer solchen Brennkraftmaschine zu verbessern, um die Registeraufladung optimal zu nutzen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird abhängig von einem fahrerseitig und/oder steuerungsseitig angeforderten Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine Ladeluft für die Zylinder der Brennkraftmaschine entweder ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine oder sowohl von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine als auch von dem zweiten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine bereitgestellt. Mit Hilfe der hier vorliegenden Erfindung wird erstmals vorgeschlagen, abhängig von einem fahrerseitig und/oder steuerungsseitig angeforderten Betriebsmodus zu entscheiden, wann Ladeluft über welchen der Abgasturbolader bereitgestellt wird.
Dann, wenn Ladeluft ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine bereitgestellt wird, wird das Abgas vorzugsweise nahezu ausschließlich über den ersten Abgasturbolader geführt wird. In diesem Fall wird eine kleine Abgasmenge über den zweiten Abgasturbolader geführt werden, um denselben am Laufen zu halten, derselbe stellt jedoch in diesem Fall keine Ladeluft für die Zylinder der Brennkraftmaschine bereit. Alternativ kann in diesem Fall auch die komplette Abgasmenge über den ersten Abgasturbolader geführt werden.
Dann, wenn Ladeluft für die Zylinder der Brennkraftmaschine sowohl von dem ersten Abgasturbolader als auch von dem zweiten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe bereitgestellt wird, wird das Abgas derart teilweise über den ersten Abgasturbolader und teilweise über den zweiten Abgasturbolader geführt, dass beide Abgasturbolader an der Bereitstellung der Ladeluft beteiligt sind.
Nach einer ersten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung wird abhängig von dem fahrerseitig und/oder steuerungsseitig angeforderten Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine, abhängig von dem von der Brennkraftmaschine bereitgestellten Moment und/oder abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine Ladeluft für die Zylinder der Brennkraftmaschine entweder ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine oder sowohl von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe als auch von dem zweiten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine bereitgestellt. Diese momentabhängige und/oder drehzahlabhängige Ladeluftbereitstellung über die Abgasturbolader der Brennkraftmaschine wird vorzugsweise in einem Eco-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine genutzt, nämlich derart, dass im Eco-Betriebsmodus dann, wenn das von der Brennkraftmaschine bereitgestellte Moment relativ groß ist, bei relativ kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine Ladeluft für die Zylinder der Brennkraftmaschine ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine und bei relativ großen Drehzahlen der Brennkraftmaschine Ladeluft für die Zylinder der Brennkraftmaschine sowohl von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe als auch vom zweiten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine bereitgestellt wird.
Dann, wenn im Eco-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine das von der Brennkraftmaschine bereitgestellte Moment relativ klein ist, wird unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine Ladeluft für die Zylinder der Brennkraftmaschine sowohl von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe als auch vom zweiten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe bereitgestellt wird. Hiermit kann die sogenannte Registeraufladung in einem steuerungsseitig oder fahrerseitig angeforderten Eco-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine, der auf einen geringen Kraftstoffverbrauch ausgelegt ist, besonders vorteilhaft genutzt werden. Vorzugsweise wird der Eco-Betriebsmodus fahrerseitig durch Betätigung eines entsprechenden Tasters bzw. Schalters angefordert.
Nach einer zweiten vorteilhaften Weiterbildung wird abhängig von dem fahrerseitig und/oder steuerungsseitig angeforderten Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine und abhängig von der Leistung der Brennkraftmaschine Ladeluft für die Zylinder der Brennkraftmaschine entweder ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine oder sowohl von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe als auch von dem zweiten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine bereitgestellt. Diese leistungsabhängige Ladeluftbereitstellung wird vorzugsweise in einem Sport-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine genutzt, nämlich derart, dass dann, wenn im Sport-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine fahrerseitig eine relativ große Leistung der Brennkraftmaschine angefordert wird, Ladeluft für die Zylinder der Brennkraftmaschine sowohl von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe als auch vom zweiten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine bereitgestellt wird.
Dann, wenn im Sport-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine fahrerseitig eine relativ kleine Leistung der Brennkraftmaschine angefordert wird, wird Ladeluft für die Zylinder der Brennkraftmaschine ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine bereitgestellt. Hiermit kann die Registeraufladung in einem steuerungsseitig oder fahrerseitig angeforderten Sport-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine, der auf einen Fahrbetrieb mit hoher Fahrdynamik ausgelegt ist, besonders vorteilhaft genutzt werden. Vorzugsweise wird der Sport-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine fahrerseitig durch Betätigung eines Tasters bzw. Schalters angefordert.
Nach einer dritten vorteilhaften Weiterbildung wird dann, wenn bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine ein Katalysatoraufheiz-Betriebsmodus angefordert wird, Ladeluft für die Zylinder der Brennkraftmaschine ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe der Brennkraftmaschine bereitgestellt. Hiermit kann die Registeraufladung nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine zum Aufheizen eines Katalysators der Brennkraftmaschine besonders vorteilhaft genutzt werden.
Die Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist in Anspruch 10 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 eine schematisierte Darstellung einer Brennkraftmaschine;
2 ein erstes Detail zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
3 ein zweites Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
4 ein weiteres Diagramm zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und eine Steuerungseinrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
1 zeigt schematisiert ein Schema einer Brennkraftmaschine 10, die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Steuerungseinrichtung betrieben werden kann. Die Brennkraftmaschine 10 der 1 umfasst im gezeigten Ausführungsbeispiel mehrere Zylinderreihen 11a, 11b, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Zylinderreihen 11a, 11b mit mehreren, insbesondere drei, Zylindern 12a, 12b. Jeder Zylinderreihe 11a, 11b sind zwei Abgasturbolader 13a, 14a bzw. 13b, 14b zugeordnet.
Erste Abgasturbolader 13a, 13b jeder Zylinderreihe 11a, 11b sind derart mit den Zylindern 12a, 12b der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b gekoppelt, dass einer Turbine 15a, 15b des jeweiligen ersten Abgasturboladers 13a, 13b das Abgas der jeweiligen Zylinder 12a, 12b ausgehend von ersten Auslassventilen 16a, 16b der Zylinder 12a, 12b zuführbar ist, wobei diese ersten Auslassventile 16a, 16b der Zylinder 12a, 12b der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b über eine erste Abgasleitung 17a, 17b mit der jeweiligen Turbine 15a, 15b des jeweiligen ersten Abgasturboladers 13a, 13b gekoppelt sind.
In den Turbinen 15a, 15b der ersten Abgasturbolader 13a, 13b gewonnene Energie wird in Verdichtern 18a, 18b der jeweiligen ersten Abgasturbolader 13a, 13b genutzt, um in denselben Ladeluft zu verdichten, die ausgehend von den Verdichtern 18a, 18b der ersten Abgasturbolader 13a, 13b über erste Ladeluftleitungen 19a, 19b den Zylindern 12a, 12b der Brennkraftmaschine 10 zuführbar ist.
Wie bereits ausgeführt, sind im Bereich jeder Zylinderreihe 11a, 11b zwei parallel geschaltete Abgasturbolader 13a, 14a bzw. 13b, 14b vorhanden. Das Abgas der Zylinder 12a, 12b der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b kann einer Turbine 20a, 20b des jeweiligen zweiten Abgasturboladers 14a, 14b der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b ausgehend von zweiten Auslassventilen 21a, 21b der Zylinder 12a, 12b über eine zweite Abgasleitung 22a, 22b zugeführt werden. In den Turbinen 20a, 20b der zweiten Abgasturbolader 14a, 14b gewonnene Energie wird in Verdichtern 23a, 23b der zweiten Abgasturbolader 14a, 14b genutzt, um Ladeluft zu verdichten, die ausgehend von den Verdichtern 23a, 23b der zweiten Abgasturbolader 14a, 14b jeweils über eine zweite Ladeluftleitung 24a, 24b den Zylindern 12a, 12b zuführbar ist.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel der Brennkraftmaschine 10 der 1 ist jeder Zylinderreihe 11a, 11b ein Ladeluftkühler 25a, 25b zugeordnet, wobei die Ladeluftleitungen 19a, 24a der Abgasturbolader 13a, 14a der Zylinderreihe 11a in den Ladeluftkühler 25a und die Ladeluftleitungen 19b, 24b der Abgasturbolader 13b, 14b der Zylinderreihe 11b in den Ladeluftkühler 25b münden. Ausgehend von den Ladeluftkühlern 25a, 25b ist gekühlte Ladeluft über Ladeluftleitungen 26a, 26b, 27 den Zylindern 12a, 12b der Zylinderreihen 11a, 11b zuführbar. Verdichtete Ladeluft gelangt über Einlassventile 28a, 28b der Zylinder 12a, 12b in dieselben.
1 kann entnommen werden, dass der Ladeluftleitung 27, in welche die Ladeluftleitungen 26a, 26b stromabwärts der Ladeluftkühler 25a, 25b münden, in Strömungsrichtung der Ladeluft gesehen stromabwärts einer Vereinigungsstelle 29 der Ladeluftleitungen 26a, 26b eine Drosselklappe 30 zugeordnet ist.
Wie 1 entnommen werden kann, ist jeder gezeigten Turbine 15a, 15b, 18a, 18b jedes der Abgasturbolader 13a, 14a, 13b, 14b jeweils ein Wastegate-Ventil 31a, 31b, 32a, 32b zugeordnet.
Über das der Turbine 15a des ersten Abgasturboladers 13a der Zylinderreihe 11a zugeordnete Wastegate-Ventil 31a kann Abgas an der Turbine 15a des ersten Abgasturboladers 13a der Zylinderreihe 11a vorbeigeleitet werden, um so die jeweilige Turbine 15a nicht zu durchströmen, sondern stromabwärts dieser Turbine 15a unmittelbar zur Abgasreinigung einem Katalysator 33a der jeweiligen Zylinderreihe 11a zugeführt zu werden. Über das der Turbine 20a des zweiten Abgasturboladers 14a der Zylinderreihe 11a zugeordnete Wastegate-Ventil 32a kann Abgas an der Turbine 20a des zweiten Abgasturboladers 14a vorbeigeleitet und unmittelbar dem Katalysator 33a zugeführt werden.
Auf analoge Art und Weise kann über die Wastegate-Ventile 31b, 32b der Turbinen 15b, 20b der beiden Abgasturbolader 13b, 14b der Zylinderreihe 11b Abgas, welches die Zylinder 12b der Zylinderreihe 11b verlässt, an der jeweiligen Turbine 15b, 20b vorbeigeleitet und unmittelbar in einen der Zylinderreihe 11b zugeordneten Katalysator 33b abgeleitet werden.
Jedem der ersten Abgasturbolader 13a, 13b ist ladeluftseitig ein Schubumluft-Ventil 34a, 34b zugeordnet.
Dann, wenn das jeweilige Schubumluft-Ventil 34a, 34b geöffnet ist, kann über dasselbe ausgehend von der jeweiligen ersten Ladeluftleitung 19a, 19b verdichtete Ladeluft abgeleitet werden, um dieselbe nicht dem jeweiligen Ladeluftkühler 25a, 25b zuzuführen, sondern vielmehr in die Umgebung abzuleiten, zum Beispiel in einen dem jeweiligen Abgasturbolader 13a, 13b zugeordneten, nicht gezeigten Luftfilter.
Den zweiten Abgasturboladern 14a, 14b sind ladeluftseitig ebenfalls Ventile zugeordnet, nämlich jeweils ein Umluft-Ventil 35a, 35b und jeweils ein Verdichter-Zuschaltventil 36a, 36b. Der Strömungsquerschnitt der Umluft-Ventile 35a, 35b kann vom Strömungsquerschnitt der Schubumluft-Ventile 34a, 34b abweichen.
Dann, wenn die Umluft-Ventile 35a, 35b der zweiten Abgasturbolader 14a, 14b geöffnet sind, kann in den Verdichtern 23a, 23b derselben verdichtete Ladeluft ausgehend von der jeweiligen zweiten Ladeluftleitung 24a, 24b in die Umgebung, insbesondere in einen Luftfilter des jeweiligen Abgasturboladers, abgeleitet werden, um die entsprechende Ladeluft nicht dem jeweiligen Ladeluftkühler 25a, 25b zuzuführen.
Bei geschlossenen Verdichter-Zuschaltventilen 36a, 36b sind die zweiten Ladeluftleitungen 24a, 24b strömungsseitig vom jeweiligen Ladeluftkühler 25a, 25b getrennt. Bei geöffneten Verdichter-Zuschaltventilen 36a, 36b geben diese eine Strömung durch die zweiten Ladeluftleitungen 24a, 24b in Richtung auf die Ladeluftkühler 25a, 25b frei.
In 1 verdeutlichen Pfeile 37 eine Abgasströmung und Pfeile 38 eine Ladeluftströmung.
Ferner zeigt 1 eine Steuerungseinrichtung 39, die der Steuerung der Brennkraftmaschine 10 dient.
Gemäß den gestrichelten Signalleitungen der 1 erzeugt die Steuerungseinrichtung 39 Stellsignale zur Ansteuerung der Zylinder 11a, 11b, nämlich zur Ansteuerung der Auslassventile 16a, 16b, 21a, 21b sowie zur Ansteuerung der Einlassventile 28a, 28b.
Ferner erzeugt die Steuerungseinrichtung 39 Stellsignale zur Ansteuerung der Wastegate-Ventile 31a, 31b, 32a, 32b, Steuersignale zur Ansteuerung der Schubumluft-Ventile 34a, 34b, Steuersignale zur Ansteuerung der Umluft-Ventile 35a, 35b sowie Steuersignale zur Ansteuerung der Verdichter-Zuschaltventile 36a, 36b. Im Unterschied hierzu ist es auch möglich, dass es sich bei den Zylinder-Zuschaltventilen 36a, 36b um passive, federbeaufschlagte Ventile handelt. Weiterhin erzeugt die Steuerungseinrichtung 39 ein Ansteuersignal für die Drosselklappe 30.
Gemäß 1 ist jedem Katalysator 33a, 33b ein Temperatursensor 40a, 40b zugeordnet, der einen Temperatur-Ist-Wert des jeweiligen Katalysators 33a, 33b der Steuerungseinrichtung 39 bereitstellt. Anstelle eines hardwareseitigen Temperatursensors 40a, 40b kann auch ein virtueller, softwareseitiger Temperatursensor genutzt werden, um den Temperatur-Ist-Wert des jeweiligen Katalysators 33a, 33b z.B. auf Grundlage eines Modells zu berechnen.
Im Bereich jeder Zylinderreihe 11a, 11b ist das in den Zylindern 12a, 12b der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b erzeugte Abgas entweder vorzugsweise nahezu ausschließlich über den jeweiligen ersten Abgasturbolader 13a, 13b führbar oder alternativ teilweise über den ersten Abgasturbolader 13a, 13b und teilweise über den zweiten Abgasturbolader 14a, 14b der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b führbar.
Dann, wenn das Abgas vorzugsweise nahezu ausschließlich über den jeweiligen ersten Abgasturbolader 13a, 13b der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b geführt wird, werden die ersten Auslassventile 16a, 16b mit einem relativ großen Ventilhub, nachfolgend Maximalhub genannt, und die zweiten Auslassventile 21a, 21b mit einem relativ kleinen Ventilhub, nachfolgend Minimalhub genannt, betrieben, sodass das erzeugte Abgas nahezu vollständig der Turbine 15a, 15b des jeweiligen ersten Abgasturboladers 13a, 13b zugeführt wird. Lediglich eine geringfügig Abgasmenge gelangt dann in den Bereich der Turbinen 20a, 20b der zweiten Abgasturbolader 14a, 14b, wobei die hierbei erzeugte Ladeluftmenge nicht in Richtung auf die Zylinder 12a, 12b gefördert wird, sondern vielmehr bei geöffnetem Umluft-Ventil 35a, 35b und geschlossenem Verdichter-Zuschaltventil 36a, 36b in die Umgebung abgeführt wird. Es wird dann Ladeluft für die Zylinder ausschließlich von den ersten Abgasturboladern 13a, 13b bereitgestellt. Das dem jeweiligen Verdichter 18a, 18b des jeweiligen ersten Abgasturboladers 13a, 13b zugeordnete Schubumluft-Ventil 34a, 34b ist in diesem Fall geschlossen.
Alternativ kann dann, wenn Ladeluft ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader der oder jeder Zylinderreihe bereitgestellt wird, die komplette Abgasmenge über den ersten Abgasturbolader geführt werden. In diesem Fall ist der Minimalhub ein Nullhub.
Dann, wenn das Abgas der Zylinder 12a, 12b der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b sowohl teilweise über den ersten Abgasturbolader 13a, 13b als auch teilweise über den zweiten Abgasturbolader 14a, 14b geführt wird, wird von beiden Abgasturboladern 13a, 14b Ladeluft für die Zylindern 12a, 12b bereitgestellt, wobei dann sowohl die ersten Auslassventile 16a, 16b als auch die zweiten Auslassventile 21a, 21b jeweils mit Maximalhub betrieben werden, um den Turbinen 15a, 20a, 15b, 20b beider Abgasturbolader 13a, 14a, 13b, 14b Abgas zuzuführen und so in denselben Ladeluft zu verdichten und die Ladeluft den Zylindern 12a, 12b zuzuführen. In diesem Fall sind sowohl die Schubumluft-Ventile 34a, 34b als auch die Umluft-Ventile 35a, 35b geschlossen, die Verdichter-Zuschaltventile 36a, 36b sind hingegen geöffnet.
Wie oben ausgeführt, kann das in den Zylindern 12a, 12b der Zylinderreihen 11a, 11b erzeugte Abgas zur Ladeluftaufladung genutzt werden, wobei die Ladeluft für die Zylinder 12a, 12b der Brennkraftmaschine 10 entweder ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader 13a, 13b der Zylinderreihen 11a, 11b oder sowohl von dem ersten Abgasturbolader 13a, 13b der Zylinderreihen 11a, 11b als auch von dem zweiten Abgasturbolader 14a, 14b der Zylinderreihen 11a, 11b bereitgestellt wird. Dabei erfolgt erfindungsgemäß die Entscheidung darüber, ob die Ladeluftaufladung ausschließlich über die ersten Abgasturbolader 13a, 13b oder alternativ über die ersten und zweiten Abgasturbolader 13a, 13b, 14a, 14b erfolgt, abhängig von einem fahrerseitig und/oder steuerungsseitig angeforderten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine, insbesondere abhängig von einem fahrerseitig angeforderten Eco-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine und/oder abhängig von einem fahrerseitig angeforderten Sport-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine und/oder abhängig von einem steuerungsseitigen Katalysatoraufheiz-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine.
In einer ersten Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird abhängig vom fahrerseitig und/oder steuerungsseitig angeforderten Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine und abhängig von der angeforderten Leistung der Brennkraftmaschine Ladeluft für die Zylinder 12a, 12b der Brennkraftmaschine 10 entweder ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader 13a, 13b der beiden Zylinderreihen 11a, 11b oder sowohl von dem ersten Abgasturbolader 13a, 13b und dem zweiten Abgasturbolader 14a, 14b der Zylinderreihen 11a, 11b bereitgestellt.
Diese leistungsabhängige und betriebsmodusabhängige Ladeluftaufladung erfolgt vorzugsweise dann, wenn fahrerseitig durch eine Schalterbetätigung oder Tasterbetätigung ein Sport-Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine angefordert wird.
2 zeigt ein Diagramm, in welchem über der Drehzahl n der Brennkraftmaschine ein Drehmoment M aufgetragen ist. Die durchgezogene Linie der 2 entspricht dabei einer Volllastkennlinie 41 der Brennkraftmaschine, wobei das Produkt aus Drehmoment M und Drehzahl n der Leistung der Brennkraftmaschine entspricht.
Zusätzlich zur in durchgezogener Linienführung gezeigten Volllastkennlinie 41 ist in gestrichelter Linienführung in 2 eine Kennfeldgrenze 42 gezeigt, bei deren Überschreiten automatisch zwischen einer Ladeluftaufladung über ausschließlich die ersten Abgasturbolader 13a, 13b der Zylinderreihen 11a, 11b und einer Ladeluftaufladung sowohl über die ersten Abgasturbolader 13a, 13b und die zweiten Abgasturbolader 14a, 14b der Zylinderreihen 11a, 11b gewechselt wird.
Dann, wenn im Bereich einer Zylinderreihe 11a, 11b die Ladeluft ausschließlich über die jeweiligen ersten Abgasturbolader 13a, 13b bereitgestellt wird, wird von einem sogenannten Ein-Lader-Betrieb der jeweiligen der Zylinderreihe 11a, 11b gesprochen.
Dann, wenn im Bereich jeder Zylinderreihe 11a, 11b beide Abgasturbolader 13a, 14a bzw. 13b, 14b Ladeluft für die Zylinder 12a, 12b bereitstellen, wird von einem sogenannten Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen der Zylinderreihe 11a, 11b gesprochen.
Dann, wenn bei einem angeforderten Sport-Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine 10 die angeforderte Leistung der Brennkraftmaschine relativ klein ist, wird die Ladeluft für die Zylinder 12a, 12b der Brennkraftmaschine 10 ausschließlich von den ersten Abgasturboladern 13a, 13b der Zylinderreihen 11a, 11b bereitgestellt. Dann hingegen, wenn die im Sport-Betriebsmodus angeforderte Leistung der Brennkraftmaschine relativ groß ist, wird die Ladeluft für die Zylinder 12a, 12b der Brennkraftmaschine 10 sowohl von den ersten Abgasturboladern 13a, 13b als auch von den zweiten Abgasturboladern 14a, 14b bereitgestellt.
In 2 ist der Bereich des Drehzahl-Drehmoment-Kennfelds, in welchem im Sport-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine 10 die Ladeluftaufladung ausschließlich über die ersten Abgasturbolader 13a, 13b erfolgt, mit der Bezugsziffer 43 gekennzeichnet. Im Bereich 44 des Drehzahl-Drehmoment-Kennfelds der 2 erfolgt im Sport-Betriebsmodus der Brennkraftmaschine 10 die Ladeluftaufladung sowohl über die ersten Abgasturbolader 13a, 13b als auch über die zweiten Abgasturbolader 14a, 14b.
Dann, wenn insbesondere fahrerseitig durch eine Schalterbetätigung oder eine Tasterbetätigung ein Eco-Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine 10 angefordert wird, richtet sich die Ladeluftaufladung nach der Drehzahl-Drehmoment-Kennlinie der 3, in welcher neben der Volllastkennlinie 41 eine Kennfeldgrenze 45 eingetragen ist, die einen Bereich 46, in welchem die Ladeluftaufladung ausschließlich über die ersten Abgasturbolader 13a, 13b erfolgt, von einem Bereich 47 trennt, in welchem die Ladeluftaufladung sowohl über die ersten Abgasturbolader 13a, 13b als auch über die zweiten Abgasturbolader 14a, 14b erfolgt.
So kann 3 entnommen werden, dass dann, wenn ein Eco-Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine 10 angefordert ist, und dann, wenn das von der Brennkraftmaschine bereitgestellte Moment M relativ groß ist, bei relativ kleinen Drehzahlen n der Brennkraftmaschine im Kennfeldbereich 46 Ladeluft für die Zylinder 12a, 12b der Brennkraftmaschine 10 ausschließlich von den ersten Abgasturboladern 13a, 13b der beiden Zylinderreihen 11a, 11b der Brennkraftmaschine 10 bereitgestellt wird, wohingegen bei relativ großen Momenten M und relativ großen Drehzahlen n der Brennkraftmaschine 10 im Eco-Betriebsmodus im Kennfeldbereich 47 die Ladeluft für die Zylinder 12a, 12b sowohl von den ersten Abgasturboladern 13a, 13b als auch von den zweiten Abgasturboladern 14a, 14b der beiden Zylinderreihen 11a, 11b bereitgestellt wird.
Dann, wenn im Eco-Betriebsmodus das von der Brennkraftmaschine bereitgestellte Momente 10 relativ klein ist, wird unabhängig von der Drehzahl n der Brennkraftmaschine 10 im Kennfeldbereich 47 die Ladeluft für die Zylinder 12a, 12b sowohl von den ersten Abgasturboladern 13a, 13b als auch von den zweiten Abgasturboladern 14a, 14b der Zylinderreihen 11a, 11b bereitgestellt. Im Eco-Betriebsmodus erfolgt demnach die Ladeluftaufladung abhängig vom Drehmoment M und abhängig von der Drehzahl n der Brennkraftmaschine 10.
Wie oben bereits ausgeführt, erfolgt die Anforderung des Eco-Betriebsmodus, der auf einen kraftstoffsparenden Betrieb der Brennkraftmaschine 10 ausgelegt ist, und die Anforderung des Sport-Betriebsmodus, der auf einen fahrdynamischen Betrieb ausgelegt ist, fahrerseitig vorzugsweise über eine Schalterbetätigung oder Tasterbetätigung.
Dann, wenn bei einem Kaltstart der Brennkraftmaschine 10 oder in Folge einer über einen hardwareseitigen oder virtuellen Temperatursensor 40a, 40b als zu gering erkannten Katalysator-Temperatur ein Katalysatoraufheiz-Betriebsmodus angefordert wird, ist vorgesehen, dass die Ladeluft für die Zylinder 12a, 12b der Brennkraftmaschine 10 ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader 13a, 13b der Zylinderreihen 11a, 11b bereitgestellt wird. Ein solcher Katalysatoraufheiz-Betriebsmodus wird vorzugsweise steuerungsseitig angefordert.
Es liegt demnach im Sinne der hier vorliegenden Erfindung, die Aufladung der Ladeluft abhängig von einem fahrerseitig und/oder steuerungsseitig angeforderten Betriebsmodus der Brennkraftmaschine 10 vorzunehmen, wobei entweder die Ladeluft von beiden Abgasturboladern 13a, 14a bzw. 13b, 14b einer jeden Zylinderreihe 11a, 11b oder ausschließlich von einem einzigen Abgasturbolader 13a, 13b einer jeden Zylinderreihe 11a, 11b bereitgestellt wird.
Dann, wenn Ladeluft für die Zylinder 12a, 12b der Brennkraftmaschine 10 ausschließlich über die ersten Abgasturbolader 13a, 13b der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b bereitgestellt wird, und wenn demnach die ersten Auslassventile 16a, 16b mit relativ großem Ventilhub bzw. mit Maximalhub und die zweiten Auslassventile 21a, 21b mit relativ kleinem Ventilhub bzw. mit Minimalhub oder alternativ mit Nullhub betrieben werden, liegt an der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b der sogenannte Ein-Lader-Betrieb vor. In diesem Ein-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b ist in einem stationären Betriebszustand das jeweilige Schub-Umluftventil 34a, 34b geschlossen, das jeweilige Umluftventil 35a, 35b ist geöffnet und das jeweilige Verdichter-Zuschaltventil 36a, 36b ist geschlossen.
Dann, wenn Ladeluft für die Zylinder 12a, 12b der Brennkraftmaschine von beiden Abgasturboladern 13a, 13b, 14a, 14b der Zylinderreihen 11a, 11b bereitgestellt wird, wird die jeweilige Zylinderreihe 11a, 11b in dem Zwei-Lader-Betrieb betrieben, wobei in einem solchen Zwei-Lader-Betrieb beide Auslassventile 16a, 16b, 21a, 21b eines jeden Zylinders 12a, 12b jeweils mit relativ großem Ventilhub bzw. mit Maximalhub betrieben werden. Bei einem Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b ist in einem stationären Betriebsmodus das jeweilige Schub-Umluftventil 34a, 34b geschlossen, das jeweilige Umluftventil 35a, 35b ist ebenfalls geschlossen, das jeweilige Verdichter-Zuschaltventil 36a, 36b ist geöffnet.
Um vom Ein-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b auf den Zwei-Lader-Betrieb derselben oberhalb eines Lastgrenzwerts der Brennkraftmaschine 10, nämlich oberhalb der Saugvolllast der Brennkraftmaschine 10, unter Vermeidung eines sogenannten Turbolochs optimal umschalten zu können, werden definierte Maßnahmen ergriffen, nämlich einerseits zur Vorbereitung des Umschaltens und andererseits zur Ausführung des tatsächlichen Umschaltens vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b. Dann, wenn die Brennkraftmaschine oberhalb der Saugvolllast betrieben wird, und wenn eine Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 einen Grenzwert erreicht bzw. überschreitet, wird zur Vorbereitung des Umschaltens vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b unter Aufrechterhaltung eines Fahrerwunschmoments sowie unter Aufbauen einer Drehmomentreserve und eines Ladedruckvorhalts ein Ladedruck oder ein Saugrohrdruck erhöht, wobei dann, wenn hierbei der Ladedruck einen Grenzwert erreicht oder überschreitet, vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b umgeschaltet und nachfolgend die Drehmomentreserve und der Ladedruckvorhalt wieder abgebaut wird. Der Ladedruckvorhalt ist insbesondere vom Druck vor Drosselklappe bzw. vom Druck im Saugrohr abhängig.
Weitere Details für das Umschalten vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b beim Betrieb der Brennkraftmaschine 10 oberhalb der Saugvolllast werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben, wobei in 4 über der Zeit t mehrere zeitliche Kurvenverläufe aufgetragen sind.
Ein Kurvenverlauf 48 visualisiert einen zeitlichen Verlauf der Drehzahl der Brennkraftmaschine 10. Ein Kurvenverlauf 49 visualisiert den aktuellen Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b, wobei der Zustand "0" einem Ein-Lader-Betrieb und der Zustand "1" einem Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b entspricht. Kurvenverläufe 50 und 51 visualisieren den Zustand der Wastegate-Ventile 31a, 31b und 32a, 32b, nämlich der Kurvenverlauf 50 dem Zustand der Wastegate-Ventile 31a, 31b, die mit dem jeweiligen ersten Abgasturbolader 13a, 13b der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b zusammenwirken, wohingegen der Kurvenverlauf 51 den Zustand der Wastegate-Ventile 32a, 32b visualisiert, die mit dem jeweiligen zweiten Abgasturbolader 14a, 14b der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b zusammenwirken. Ein Kurvenverlauf 52 visualisiert den Zustand der Umluftventile 35a, 35b, die den zweiten Ladeluftleitungen 24a, 24b zugeordnet sind. Ein Kurvenverlauf 53 visualisiert den Zustand der Schub-Umluftventile 34a, 34b, die den ersten Ladeluftleitungen 19a, 19b zugeordnet sind. Ein Kurvenverlauf 54 verdeutlicht den zeitlichen Verlauf eines Zündwinkels der Brennkraftmaschine 10. Ein Kurvenverlauf 57 verdeutlicht eine steuerungsseitige Anforderung eines Ladedrucks stromaufwärts der Drosselklappe 10. Ein Kurvenverlauf 56 verdeutlicht eine steuerungsseitige Anforderung einer Drehmomentreserve. Ein Kurvenverlauf 55 verdeutlicht den zeitlichen Verlauf des sich tatsächlich ausbildenden Ladedrucks.
Die Zylinderreihen 11a, 11b der Brennkraftmaschine 10 der 1 werden vor dem Zeitpunkt t1 der 4 im Ein-Lader-Betrieb betrieben, wobei dann die Auslassventile 16a, 16b der Zylinder 12a, 12b der Zylinderreihen 11a, 11b mit Maximalhub und die Auslassventile 21a, 21b der Zylinder 12a, 12b der Zylinderreihen 11a, 11b mit Minimalhub oder alternativ mit Nullhub betrieben werden. Nach dem Kurvenverlauf 52 sind vor dem Zeitpunkt t1 die Umluftventile 35a, 35b geöffnet, die Schub-Umluftventile 34a, 34b sind hingegen geschlossen. Ebenfalls sind vor dem Zeitpunkt t1 die Verdichter-Zuschaltventile 36a, 36b geschlossen. Die Wastegate-Ventile 31a, 31b, die mit den ersten Abgasturboladern 13a, 13b zusammenwirken, regeln gemäß dem Kurvenverlauf 50 vor dem Zeitpunkt t1 den notwendigen Ladedruck. Die Drosselklappe 30 ist geöffnet. Der Zündwinkel ist gemäß dem Kurvenverlauf 54 auf einen Zündwinkel eingestellt, der einen optimalen Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 10 gewährleistet. Dadurch, dass die Auslassventile 21a, 21b mit Minimalhub oder alternativ Nullhub betrieben werden, gelangt eine minimale Abgasmenge oder alternativ keinerlei Abgas in den Bereich der zweiten Abgasturbolader 14a, 14b, um dieselben am Laufen zu halten, durch das Öffnen der Umluftventile 35a, 35b wird die hierbei erzeugte Ladeluft jedoch in die Umgebung abgeleitet. An den geschlossenen Verdichter-Zuschaltventilen 36a, 36b wird dann kein Gegendruck erzeugt, wodurch eine Temperaturerhöhung der Ladeluft vermieden werden kann. Ein Kraftstoff-Luft-Gemisch wird auf die von der aktuellen Betriebsstrategie geforderte Gemischqualität eingestellt, zum Beispiel auf einen Lambda-Wert von 1.
Zum Zeitpunkt t1 überschreitet gemäß dem Kurvenverlauf 48 die Drehzahl der Brennkraftmaschine 10 einen Grenzwert G1. Hierbei wird dann steuerungsseitig erkannt, dass die Zylinderreihen 11a, 11b vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb umgeschaltet werden sollen.
Beginnend mit dem Zeitpunkt t1 erfolgt dann die Vorbereitung des Umschaltens, wobei in 4 diese Vorbereitung zum Zeitpunkt t3 abgeschlossen ist. Anschließend an den Zeitpunkt t3 erfolgt dann das Umschalten der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb.
Zur Vorbereitung des Umschaltens vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b bei einem Betrieb der Brennkraftmaschine 10 oberhalb der Saugvolllast, wird beginnend zum Zeitpunkt t1 gemäß dem Kurvenverlauf 57 steuerungsseitig eine Erhöhung des Ladedrucks vor Drosselklappe 30 angefordert, wobei darüber hinaus zum Zeitpunkt t2 gemäß dem Kurvenverlauf 56 auch eine Drehmomentreserve steuerungsseitig angefordert wird.
Ferner werden an dem Zeitpunkt t1 gemäß dem Kurvenverlauf 50 zuvor geöffnete Wastegate-Ventile 31a, 31b geschlossen, geschlossene Wastegate-Ventile 32a, 32b werden geschlossen gehalten. Um infolge der Erhöhung des Ladedrucks vor Drosselklappe 30 ein Fahrerwunschmoment aufrechtzuerhalten, wird insbesondere bei konstantem Fahrerwunschmoment gemäß dem Kurvenverlauf 54 der Zündwinkel von der wirkungsgradoptimalen Stellung Richtung spät verstellt. Die Verstellung des Zündwinkels erfolgt demnach mit dem Ziel, ein Fahrerwunschmoment unverändert aufrechtzuerhalten, insbesondere konstant zu halten, wobei hierdurch weiterhin eine Drehmomentreserve zur Verfügung gestellt werden kann.
Während der Vorbereitung der Umschaltung zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 werden die ersten Auslassventile 16a, 16b der Zylinder 12a, 12b der Zylinderreihen 11a, 11b weiterhin mit Maximalhub und die Auslassventile 21a, 21b derselben weiterhin mit Minimalhub oder alternativ Nullhub betrieben.
Die Umluftventile 35a, 35b werden zwischen den Zeitpunkten t1 und t3 gemäß dem Kurvenverlauf 52 geöffnet gehalten, die Schub-Umluftventile 34a, 34b werden gemäß dem Kurvenverlauf 53 geschlossen gehalten. Ebenso wird das jeweilige Verdichter-Zuschaltventil 36a, 36b während der Vorbereitung der Umschaltung vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b weiter geschlossen gehalten. Um die gewünschte Ladelufterhöhung vor Drosselklappe 30 zu gewährleisten, kann ggf. die Drosselklappe 30 teilweise geschlossen werden.
Während der Vorbereitung der Umschaltung wird die Qualität eines Kraftstoff-Verbrennungsluft-Gemischs an die von der Betriebsstrategie angeforderte Gemischqualität angepasst, zum Beispiel auf einem Lambda-Wert von 1 eingestellt.
Zum Zeitpunkt t3 überschreitet bzw. erreicht der Ladedruck einen Grenzwert G2 (siehe Kurvenverlauf 55). Zum Zeitpunkt t3 ist die Vorbereitung der Umschaltung vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b abgeschlossen, wobei, wie dem Kurvenverlauf 49 entnommen werden kann, zum Zeitpunkt t3 auf den Zwei-Lader-Betrieb an der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b umgeschaltet wird, wobei hierbei dann beginnend mit dem Zeitpunkt t3 alle Auslassventile 16a, 21a bzw. 16b, 21b der Zylinder 12a, 12b der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b mit Maximalhub betrieben werden.
Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Strömungsquerschnitt der Umluftventile 35a, 35b relevant sein kann, um bei der Umschaltung auf den Zwei-Lader-Betrieb ein sogenanntes Pumpen des zuzuschaltenden Verdichters zu vermeiden. Ein sogenanntes Pumpen bzw. Zurückströmen bereits verdichteter Ladeluft kann zu unerwünschten Geräuschen und mechanischen Belastungen des Abgasturboladers führen. Dies kann durch eine entsprechende Dimensionierung des Strömungsquerschnitts der Umluftventile 35a, 35b vermieden werden.
Die zuvor mit Minimalhub oder alternativ mit Nullhub betriebenen Auslassventile 21a, 21b der Zylinder 12a, 12b der der Zylinderreihen 11a, 11b werden demnach zum Zeitpunkt t3 auf Maximalhub umgestellt.
Gemäß den Kurvenverläufen 56 und 57 wird beginnend zum Zeitpunkt t3 die steuerungsseitig angeforderte Ladedruckerhöhung sowie die steuerungsseitig angeforderte Momentreserve kontinuierlich zurückgenommen.
Nach dem Umschalten vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b zum Zeitpunkt t3 wird gemäß dem Kurvenverlauf 54 der Zündwinkel wieder Richtung früh bzw. Richtung einer wirkungsgradoptimalen Stellung zurückverstellt, die Umluft-Ventile 35a, 35b werden noch für eine definierte Zeitspanne Δt zwischen den Zeitpunkten t3 und t4 gemäß dem Kurvenverlauf 52 geöffnet gehalten, wobei dieselben beginnend mit dem Zeitpunkt t4 bis zum Zeitpunkt t5 kontinuierlich oder schlagartig geschlossen werden.
Die Schub-Umluftventile 35a, 35b werden auch im Zwei-Lader-Betrieb gemäß dem Kurvenverlauf 53 geschlossen gehalten, die Verdichter-Zuschalt-Ventile 36a, 36b werden geöffnet, und zwar entweder aktiv durch die Steuerungseinrichtung 39 oder bei federbeaufschlagten Rückschlagventilen passiv durch die Ladedruckerhöhung vor denselben.
Nach dem tatsächlichen Umschalten an den Auslassventilen 21a, 21b vom Minimalhub oder alternativ Nullhub auf den Maximalhub wird demnach zunächst der Zündwinkel Richtung wirkungsgradoptimal zurückverstellt, anschließend werden die Umluft-Ventil 35a, 35b geschlossen. Das verzögerte Schließen der Umluft-Ventile 35a, 35b dient insbesondere der Vermeidung einer unerwünschten Geräuschentwicklung.
Der Abbau der Drehmomentreserve sowie die Rückverstellung des Zündwinkels Richtung wirkungsgradoptimal kann instantan erfolgen, wodurch ein verspäteter Drehzahlaufbau an den zweiten Turboladern 14a, 14b verursacht würde. Bevorzugt ist ein sukzessiver Abbau der Drehmomentreserve und die Zurückverstellung des Zündwinkels Richtung wirkungsgradoptimal, um so den Vorteil des Zündwinkels auf die Abgasenthalpie und auf einen schnelleren Ladedruckaufbau an den zweiten Abgasturboladern 14a, 14b zu nutzen.
Die Gemischqualität des Kraftstoff-Verbrennungsluft-Gemischs wird wie von der Betriebsstrategie geforderte Gemischqualität eingestellt, vorzugsweise auf einen Lambda-Wert von 1.
Obige Vorbereitung und Durchführung der Umschaltung vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Umschaltung oberhalb der Saugvolllast der Brennkraftmaschine erfolgt.
Die anderen Umschaltungen zwischen dem Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b, also der Wechsel vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b unterhalb der Saugvolllast der Brennkraftmaschine, sowie der Wechsel vom Zwei-Lader-Betrieb auf den Ein-Lader-Betrieb der jeweiligen Zylinderreihe 11a, 11b, sei es oberhalb der Saugvolllast oder unterhalb der Saugvolllast, sind weniger anspruchsvoll. Vielmehr ist es hierzu ausreichend, beim Wechsel vom Zwei-Lader-Betrieb auf den Ein-Lader-Betrieb die zweiten Auslassventilen 21a, 21b der Zylinder 12a, 12b von Maximalhub auf Minimalhub oder alternativ Nullhub und beim Wechsel vom Ein-Lader-Betrieb auf den Zwei-Lader-Betrieb die zweiten Auslassventilen 21a, 21b der Zylinder 12a, 12b von Minimalhub oder alternativ Nullhub auf Maximalhub umzustellen, und den Ladedruck über die Wastegate-Ventile 31a, 31b, 32a, 32b und/oder die Drosselklappe 30 zu regeln.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Steuerungseinrichtung 29 zur Durchführung des Verfahrens. Bei der Steuerungseinrichtung 29 handelt es sich vorzugweise um ein Motorsteuergerät. Die Steuerungseinrichtung 29 umfasst Mittel zur Durchführung des Verfahrens. Zu diesen Mitteln zählen hardwareseitige Mittel und softwareseitige Mittel. Bei den hardwareseitigen Mitteln handelt es sich um Datenschnittstellen zum Datenaustausch mit den an der Durchführung des Verfahrens beteiligten Baugruppen, um einen Prozessor zur Datenverarbeitung und einen Speicher zur Datenspeicherung. Bei den softwareseitigen Mitteln handelt es sich um Programmbausteine einer Motorsteuerungssoftware.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007046655 A1 [0002, 0003]
DE 102007046656 A1 [0003]
DE 102008036308 B4 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10), wobei die Brennkraftmaschine (10) mindestens eine Zylinderreihe (11a, 11b) aus jeweils mehreren Zylindern (12a, 12b) aufweist, wobei jeder Zylinderreihe (11a, 11b) ein erster Abgasturbolader (13a, 13b) und ein zweiter Abgasturbolader (14a, 14b) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von einem fahrerseitig und/oder steuerungsseitig angeforderten Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine (10) Ladeluft für die Zylinder (12a, 12b) der Brennkraftmaschine (10) entweder ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) oder sowohl von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) als auch von dem zweiten Abgasturbolader (14a, 14b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von dem fahrerseitig und/oder steuerungsseitig angeforderten Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine (10), abhängig von dem von der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellten Moment und/oder abhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) Ladeluft für die Zylinder (12a, 12b) der Brennkraftmaschine (10) entweder ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) oder sowohl von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine als auch von dem zweiten Abgasturbolader (14a, 14b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem angeforderten Eco-Betriebsmodus dann, wenn das von der Brennkraftmaschine bereitgestellte Moment relativ groß ist, bei relativ kleinen Drehzahlen der Brennkraftmaschine Ladeluft für die Zylinder (12a, 12b) der Brennkraftmaschine (10) ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) und bei relativ großen Drehzahlen der Brennkraftmaschine Ladeluft für die Zylinder (12a, 12b) der Brennkraftmaschine (10) sowohl von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) als auch vom zweiten Abgasturbolader (14a, 14b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellt wird; und dass dann, wenn im Eco-Betriebsmodus das von der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellte Moment relativ klein ist, unabhängig von der Drehzahl der Brennkraftmaschine (10) Ladeluft für die Zylinder (12a, 12b) der Brennkraftmaschine (10) sowohl von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) als auch vom zweiten Abgasturbolader (14a, 14b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass abhängig von dem fahrerseitig und/oder steuerungsseitig angeforderten Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine und abhängig von der Leistung der Brennkraftmaschine (10) Ladeluft für die Zylinder (12a, 12b) der Brennkraftmaschine (10) entweder ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) oder sowohl von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) als auch von dem zweiten Abgasturbolader (14a, 14b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem angeforderten Sport-Betriebsmodus dann, wenn fahrerseitig eine relativ große Leistung der Brennkraftmaschine angefordert wird, Ladeluft für die Zylinder (12a, 12b) der Brennkraftmaschine (10) sowohl von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) als auch vom zweiten Abgasturbolader (14a, 14b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellt wird, und dass dann, wenn im Sport-Betriebsmodus fahrerseitig eine relativ kleine Leistung der Brennkraftmaschine angefordert wird, Ladeluft für die Zylinder (12a, 12b) der Brennkraftmaschine (10) ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 3 und/oder Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Eco-Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine (10) und/oder der Sport-Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine (10) fahrerseitig über eine Schalterbetätigung oder Tasterbetätigung angefordert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dann, wenn ein Katalysatoraufheiz-Betriebsmodus angefordert wird, Ladeluft für die Zylinder (12a, 12b) der Brennkraftmaschine (10) ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellt wird.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dann, der Katalysatoraufheiz-Betriebsmodus für die Brennkraftmaschine (10) steuerungsseitig angefordert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (12a, 12b) der jeweiligen Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) über erste Auslassventile (16a, 16b) und einen ersten Abgaskanal (17a, 17b) mit einer Turbine (15a, 15b) des ersten Abgasturboladers (13a, 13b) der jeweiligen Zylinderreihe (11a, 11b) und über zweite Auslassventile (21a, 21b) und einen zweiten Abgaskanal (22a, 22b) mit einer Turbine (20a, 20b) des zweiten Abgasturboladers (14a, 14b) der jeweiligen Zylinderreihe (11a, 11b) gekoppelt sind, dass ein Verdichter (18a, 18b) des jeweiligen ersten Abgasturboladers (13a, 13b) über eine erste Ladeluftleitung (19a, 19b) und ein Verdichter (23a, 23b) des jeweiligen zweiten Abgasturboladers (14a, 14b) über eine zweite Ladeluftleitung (24a, 24b) Ladeluft in Richtung auf die Zylinder (12a, 12b) fördert, dass der ersten Ladeluftleitung (19a, 19b) ein Schub-Umluftventil (34a, 34b) zugeordnet ist, und dass der zweiten Ladeluftleitung (24a, 24b) ein Umluftventil (35a, 35b) und ein Verdichter-Zuschaltventil (36a, 36b) zugordnet ist, dann, wenn Ladeluft für die Zylinder (12a, 12b) der Brennkraftmaschine (10) ausschließlich von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellt wird, in einem stationären Betriebszustand die ersten Auslassventile (16a, 16b) mit einem relativ großen Ventilhub und die zweiten Auslassventile (21a, 21b) mit einem relativ kleinen Ventilhub betrieben werden, das der jeweiligen ersten Ladeluftleitung (19a, 19b) zugeordnete Schub-Umluftventil (34a, 34b) geschlossen betrieben wird, das der jeweiligen zweiten Ladeluftleitung (24a, 24b) zugeordnete Umluftventil (35a, 35b) geöffnet und das der jeweiligen zweiten Ladeluftleitung (24a, 24b) zugeordnete Verdichter-Zuschaltventil (36a, 36b) geschlossen betrieben wird, dann, wenn Ladeluft für die Zylinder (12a, 12b) der Brennkraftmaschine (10) sowohl von dem ersten Abgasturbolader (13a, 13b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) als auch vom zweiten Abgasturbolader (14a, 14b) der oder jeder Zylinderreihe (11a, 11b) der Brennkraftmaschine (10) bereitgestellt wird, in einem stationären Betriebszustand die ersten und die zweiten Auslassventile (16a, 16b, 21a, 21b) jeweils mit einem relativ großen Ventilhub betrieben werden, das der jeweiligen ersten Ladeluftleitung (19a, 19b) zugeordnete Schub-Umluftventil (34a, 34b) geschlossen betrieben wird, das der jeweiligen zweiten Ladeluftleitung (24a, 24b) zugeordnete Umluftventil (35a, 35b) geschlossen und das der jeweiligen zweiten Ladeluftleitung (24a, 24b) zugeordnete Verdichter-Zuschaltventil (36a, 36b) geöffnet betrieben wird.
Steuerungseinrichtung (39) einer Brennkraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe Mittel zur Durchführung des Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist.