DE102014221331A1

DE102014221331A1 - Method for operating a supercharged internal combustion engine and internal combustion engine for carrying out such a method comprising a variable turbine

Info

Publication number: DE102014221331A1
Application number: DE102014221331.2A
Authority: DE
Inventors: Harald Stoffels; Ludwig Stump; Carsten Weber
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2016-04-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) mit – einem Ansaugsystem (2) zum Zuführen von Ladeluft, – einem Abgasabführsystem (4) zum Abführen des Abgases, und – mindestens einem Abgasturbolader (6), der eine im Abgasabführsystem (4) angeordnete Turbine (6a) und einen im Ansaugsystem (2) angeordneten Verdichter (6b) umfasst, wobei die Turbine (6a) und der Verdichter (6b) auf derselben drehbaren Welle (6c) angeordnet sind, bei der – die Turbine (6a) des mindestens einen Abgasturboladers (6) eine variable Turbinengeometrie aufweist, und – ein mit der Welle (6c) des mindestens einen Abgasturboladers (6) zumindest antriebsverbindbarer Hilfsantrieb (7) zur Unterstützung des Verdichters (6b) vorgesehen ist, der zusätzlich Leistung für den Antrieb des Verdichters (6b) zur Verfügung stellt und an den Verdichter (6b) abgibt. Es soll ein Verfahren der genannten Art aufgezeigt werden, mit dem der Wirkungsgrad und das Betriebsverhalten der Abgasturboaufladung und der Brennkraftmaschine spürbar verbessert werden. Erreicht wird dies mit einem Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Hilfsantrieb (7) und die variable Geometrie der Turbine (6a) in Abhängigkeit voneinander gesteuert werden.The invention relates to a method for operating a supercharged internal combustion engine (1), having an intake system (2) for supplying charge air, an exhaust gas removal system (4) for discharging the exhaust gas, and at least one exhaust gas turbocharger (6) having an exhaust gas discharge system (US Pat. 4) arranged turbine and arranged in the intake system (2) compressor (6b), wherein the turbine (6a) and the compressor (6b) on the same rotatable shaft (6c) are arranged, in which - the turbine (6a ) of the at least one exhaust gas turbocharger (6) has a variable turbine geometry, and - with the shaft (6c) of at least one exhaust gas turbocharger (6) at least drive connectable auxiliary drive (7) to support the compressor (6b) is provided, the additional power for the Drive of the compressor (6b) provides and delivers to the compressor (6b). It should be shown a method of the type mentioned, with which the efficiency and performance of the turbocharger and the engine are noticeably improved. This is achieved with a method which is characterized in that the auxiliary drive (7) and the variable geometry of the turbine (6a) are controlled in dependence on each other.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit

– einem Ansaugsystem zum Zuführen von Ladeluft,
– einem Abgasabführsystem zum Abführen des Abgases, und
– mindestens einem Abgasturbolader, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst, wobei die Turbine und der Verdichter auf derselben drehbaren Welle angeordnet sind, bei der
– die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers eine variable Turbinengeometrie aufweist, und
– ein mit der Welle des mindestens einen Abgasturboladers zumindest antriebsverbindbarer Hilfsantrieb zur Unterstützung des Verdichters vorgesehen ist, der zusätzlich Leistung für den Antrieb des Verdichters zur Verfügung stellt und an den Verdichter abgibt.

The invention relates to a method for operating a supercharged internal combustion engine with

An intake system for supplying charge air,
An exhaust gas discharge system for discharging the exhaust gas, and
At least one exhaust-gas turbocharger comprising a turbine arranged in the exhaust-gas discharge system and a compressor arranged in the intake system, the turbine and the compressor being arranged on the same rotatable shaft, in which
- The turbine of the at least one exhaust gas turbocharger has a variable turbine geometry, and
- Provided with the shaft of the at least one exhaust gas turbocharger at least drive-connected auxiliary drive to support the compressor, which provides additional power for the drive of the compressor and delivers to the compressor.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine aufgeladene Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens umfassend eine variable Turbine.Furthermore, the invention relates to a supercharged internal combustion engine for carrying out such a method comprising a variable turbine.

Eine Brennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung und Hilfsantrieb beschreibt die US 2013/0209291 A1 , wobei der Hilfsantrieb als elektrischer Hilfsantrieb den Verdichter des als Hochdruckstufe dienenden zweiten Abgasturboladers unterstützt, d. h. antreiben kann. Der elektrische Hilfsantrieb soll bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, d. h. bei kleinen Abgasmengen, zur Unterstützung des Verdichters herangezogen werden und zusätzlich Leistung für den Antrieb des Verdichters zur Verfügung stellen, um einen ausreichend hohen Ladedruck auch bei kleinen Abgasmengen zu gewährleisten, wenn die von der Turbine an der Welle zur Verfügung gestellte Leistung nicht ausreicht, um den gewünschten Ladedruck stromabwärts des Verdichters zu generieren.An internal combustion engine with turbocharging and auxiliary drive describes the US 2013/0209291 A1 , Wherein the auxiliary drive as an electric auxiliary drive supports the compressor of the second exhaust gas turbocharger serving as a high pressure stage, ie can drive. The electric auxiliary drive should be used at low speeds of the engine, ie for small amounts of exhaust gas to support the compressor and provide additional power for the drive of the compressor available to ensure a sufficiently high boost pressure even with small amounts of exhaust gas, if that of the turbine power supplied to the shaft is insufficient to generate the desired boost pressure downstream of the compressor.

Eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren und Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, und Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.An internal combustion engine of the type mentioned is used as a motor vehicle drive. In the context of the present invention, the term internal combustion engine includes diesel engines and gasoline engines, but also hybrid internal combustion engines, which use a hybrid combustion process, and hybrid drives, which in addition to the internal combustion engine comprise an electric motor which can be electrically connected to the internal combustion engine, which receives power from the internal combustion engine or as switchable auxiliary drive additionally delivers power.

In den letzten Jahren hat sich eine Entwicklung hin zu kleinen, hochaufgeladenen Motoren vollzogen, wobei die Aufladung in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung ist, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozess benötigte Luft verdichtet wird. Die wirtschaftliche Bedeutung dieser Motoren für die Automobilbauindustrie nimmt weiter ständig zu.In recent years, there has been a trend toward small, supercharged engines, with supercharging primarily a method of increasing performance by compressing the air needed for the engine combustion process. The economic importance of these engines for the automotive industry continues to increase.

Häufig wird für die Aufladung ein Abgasturbolader eingesetzt, bei dem ein Verdichter und eine Turbine auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in der Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung der Zylinder erreicht wird. Vorteilhafterweise wird ein Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters im Ansaugsystem vorgesehen, mit dem die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in den mindestens einen Zylinder gekühlt wird. Der Kühler senkt die Temperatur und steigert damit die Dichte der Ladeluft, so dass auch der Kühler zu einer besseren Füllung der Zylinder, d. h. zu einer größeren Luftmasse, beiträgt. Es erfolgt eine Verdichtung durch Kühlung.Frequently, an exhaust gas turbocharger is used for charging, in which a compressor and a turbine are arranged on the same shaft. The hot exhaust stream is supplied to the turbine and relaxes with energy release in the turbine, causing the shaft to rotate. The energy emitted by the exhaust gas flow to the turbine and finally to the shaft is used to drive the compressor, which is also arranged on the shaft. The compressor conveys and compresses the charge air supplied to it, whereby a charging of the cylinder is achieved. Advantageously, a charge air cooler is provided downstream of the compressor in the intake system, with which the compressed charge air is cooled before entering the at least one cylinder. The radiator lowers the temperature and thus increases the density of the charge air, so that the cooler to a better filling of the cylinder, d. H. contributes to a larger air mass. There is a compaction by cooling.

Der Vorteil eines Abgasturboladers im Vergleich zu einem mechanischen Lader besteht darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine besteht bzw. erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb benötigte Energie vollständig von der Brennkraftmaschine bezieht und somit die bereitgestellte Leistung mindert und auf diese Weise den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase.The advantage of an exhaust gas turbocharger compared to a mechanical supercharger is that there is no mechanical connection to the power transmission between the supercharger and the internal combustion engine or is required. While a mechanical supercharger obtains the energy required for its drive completely from the internal combustion engine and thus reduces the power provided and thus adversely affects the efficiency, the exhaust gas turbocharger uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases.

Die Aufladung dient – wie bereits erwähnt – der Leistungssteigerung. Die für den Verbrennungsprozess benötigte Luft wird verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden.The charge is - as already mentioned - the increase in performance. The air required for the combustion process is compressed, which allows each cylinder per working cycle, a larger air mass can be supplied. As a result, the fuel mass and thus the medium pressure can be increased.

Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Wird der Hubraum verringert, lässt sich so das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Durch Aufladung in Kombination mit geeigneten Getriebeauslegungen kann auch ein sogenanntes Downspeeding realisiert werden, bei dem ebenfalls ein geringerer spezifischer Kraftstoffverbrauch erzielt werden kann.The charge is a suitable means to increase the capacity of an internal combustion engine with unchanged displacement or to reduce the displacement at the same power. In any case, the charging leads to an increase in space performance and a lower power mass. If the displacement is reduced, then the load spectrum can be shifted to higher loads, where the specific fuel consumption is lower. By charging in combination with suitable transmission designs can also be a so-called Downspeeding be realized, in which also a lower specific fuel consumption can be achieved.

Die Aufladung unterstützt folglich das ständige Bemühen in der Entwicklung von Brennkraftmaschinen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.Charging thus supports the constant effort in the development of internal combustion engines to minimize fuel consumption, d. H. to improve the efficiency of the internal combustion engine.

Ein weiteres grundsätzliches Ziel ist es, die Schadstoffemissionen zu reduzieren. Bei der Lösung dieser Aufgabe kann die Aufladung ebenfalls zielführend sein. Bei gezielter Auslegung der Aufladung können nämlich Vorteile im Wirkungsgrad und bei den Abgasemissionen erzielt werden.Another fundamental goal is to reduce pollutant emissions. In the solution of this task, the charging can also be effective. With targeted design of the charge namely benefits in efficiency and in the exhaust emissions can be achieved.

Schwierigkeiten bereitet die Auslegung der Abgasturboaufladung, wobei grundsätzlich eine spürbare Leistungssteigerung in allen Drehzahlbereichen angestrebt wird. Nach dem Stand der Technik wird aber ein starker Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet. Dieser Effekt ist unerwünscht. Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis abhängt. Wird die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis. Folglich nimmt das Ladedruckverhältnis zu niedrigeren Drehzahlen hin ebenfalls ab. Dies ist gleichbedeutend mit einem Drehmomentabfall.The interpretation of the turbocharger turbocharger is difficult, with basically a noticeable increase in performance in all speed ranges is sought. In the prior art, however, a strong torque drop is observed when falling below a certain speed. This effect is undesirable. This torque drop becomes understandable if it is taken into account that the boost pressure ratio depends on the turbine pressure ratio. If the engine speed is reduced, this leads to a smaller exhaust gas mass flow and thus to a smaller turbine pressure ratio. Consequently, the boost pressure ratio also decreases toward lower speeds. This is synonymous with a torque drop.

In der Praxis führen die vorstehend beschriebenen Zusammenhänge häufig dazu, dass ein kleiner Abgasturbolader, d. h. ein Abgasturbolader mit einem kleinen Turbinenquerschnitt eingesetzt wird, wodurch das Turbinendruckverhältnis erhöht werden kann. Dies verschlechtert aber die Aufladung bei höheren Drehzahlen und verschiebt den Drehmomentabfall lediglich hin zu niedrigeren Drehzahlen. Zudem sind dieser Vorgehensweise, d. h. der Verkleinerung des Turbinenquerschnittes, Grenzen gesetzt, da die gewünschte Aufladung und Leistungssteigerung auch bei hohen Drehzahlen uneingeschränkt und in dem gewünschten Maße möglich sein soll.In practice, the relationships described above often result in a small exhaust gas turbocharger, i. H. an exhaust gas turbocharger with a small turbine cross section is used, whereby the turbine pressure ratio can be increased. However, this worsens the charge at higher speeds and shifts the torque drop only towards lower speeds. In addition, this approach, d. H. the reduction of the turbine cross-section limits, since the desired charging and performance increase should be possible without restriction and to the desired extent, even at high speeds.

Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine wird nach dem Stand der Technik durch unterschiedliche Maßnahmen zu verbessern versucht.The torque characteristic of a supercharged internal combustion engine is tried to improve in the prior art by various measures.

Beispielsweise durch eine kleine Auslegung des Turbinenquerschnittes und gleichzeitiger Abgasabblasung, wobei die Abgasabblasung beispielsweise mittels Ladedruck oder mittels Abgasdruck, aber auch elektrisch gesteuert werden kann. Hierzu wird die Turbine mit einer Abblaseleitung ausgestattet, die stromaufwärts der Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und in der ein Absperrelement angeordnet ist. Eine derartige Turbine wird auch als Waste-Gate-Turbine bezeichnet. Überschreitet der Abgasmassenstrom eine kritische Größe wird ein Teil des Abgasstromes im Rahmen der sogenannten Abgasabblasung via Abblaseleitung an der Turbine vorbei geführt, d. h. abgeblasen. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, dass das energiereiche abgeblasene Abgas ungenutzt bleibt und das Aufladeverhalten bei höheren Drehzahlen regelmäßig unzureichend ist.For example, by a small design of the turbine cross-section and simultaneous Abgasabblasung, the Abgasabblasung example, by means of boost pressure or by exhaust pressure, but also can be controlled electrically. For this purpose, the turbine is equipped with a blow-off line which branches off from the exhaust-gas removal system upstream of the turbine and in which a shut-off element is arranged. Such a turbine is also referred to as a waste gate turbine. If the exhaust gas mass flow exceeds a critical size, part of the exhaust gas flow is guided past the turbine via the blow-off line as part of the so-called exhaust gas blow-off, d. H. blown off. This approach has the disadvantage that the high-energy blown exhaust gas remains unused and the charging behavior is regularly insufficient at higher speeds.

Durch ein mehr oder weniger weites Öffnen der Abblaseleitung kann die an der Turbine vorbeigeführte Abgasmenge eingestellt werden und mittels der an der Turbine vorbeigeführten Abgasmenge lässt sich wiederum der Ladedruck stromabwärts des Verdichters beeinflussen, d. h. steuern, insbesondere begrenzen.By opening the blow-off line more or less widely, the amount of exhaust gas passed past the turbine can be adjusted, and by means of the amount of exhaust gas carried past the turbine, in turn, the boost pressure downstream of the compressor can be influenced, ie. H. control, in particular limit.

Eine Turbine mit variabler Turbinengeometrie gestattet eine weitergehende Anpassung an den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine durch Verstellen der Turbinengeometrie bzw. des wirksamen Turbinenquerschnittes, wobei in einem gewissen Umfang eine drehzahlabhängige bzw. lastabhängige Regelung der Turbinengeometrie erfolgen kann.A turbine with variable turbine geometry allows a further adaptation to the respective operating point of the internal combustion engine by adjusting the turbine geometry or the effective turbine cross-section, to some extent a speed-dependent or load-dependent control of the turbine geometry can be done.

Dabei sind im Eintrittsbereich der Turbine Leitschaufeln zur Beeinflussung der Strömungsrichtung angeordnet. Im Gegensatz zu den Laufschaufeln des umlaufenden Laufrades rotieren die Leitschaufeln nicht mit der Welle der Turbine.In this case, guide vanes for influencing the flow direction are arranged in the inlet region of the turbine. Unlike the vanes of the rotating impeller, the vanes do not rotate with the shaft of the turbine.

Verfügt die Turbine über eine feste unveränderliche Geometrie, sind die Leitschaufeln – soweit vorhanden – nicht nur stationär, sondern zudem völlig unbeweglich im Eintrittsbereich angeordnet, d. h. starr fixiert. Wird hingegen eine Turbine mit variabler Geometrie eingesetzt, sind die Leitschaufeln zwar stationär angeordnet, aber nicht völlig unbeweglich, sondern um ihre Achse drehbar, so dass auf die Anströmung der Laufschaufeln Einfluss genommen werden kann.If the turbine has a fixed invariable geometry, the vanes, if present, are not only stationary, but also completely immovable in the entry area, i. H. rigidly fixed. If, on the other hand, a turbine with variable geometry is used, the vanes are indeed arranged stationary, but not completely immobile, but rotatable about their axis, so that the flow of the blades can be influenced.

Die Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt zwecks Aufladung über mindestens einen Abgasturbolader.The internal combustion engine, which is the subject of the present invention, has at least one exhaust-gas turbocharger for charging purposes.

Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann durch mehrere parallel angeordnete Turbolader, d. h. durch mehrere parallel angeordnete Turbinen von kleinerem Turbinenquerschnitt verbessert werden, wobei mit steigender Abgasmenge Turbinen sukzessive zugeschaltet werden; ähnlich einer Registeraufladung.The torque characteristic of a supercharged internal combustion engine may be increased by a plurality of turbochargers arranged in parallel, i. H. be improved by a plurality of parallel turbines of smaller turbine cross-section, with turbines are switched successively with increasing exhaust gas quantity; similar to a register charge.

Die Drehmomentcharakteristik kann auch mittels mehrerer in Reihe geschalteter Abgasturbolader vorteilhaft beeinflusst werden. Durch das in Reihe Schalten von zwei Abgasturboladern, von denen ein Abgasturbolader als Hochdruckstufe und ein Abgasturbolader als Niederdruckstufe dient, kann das Verdichterkennfeld in vorteilhafter Weise aufgeweitet werden und zwar sowohl hin zu kleineren Verdichterströmen als auch hin zu größeren Verdichterströmen.The torque characteristic can also be advantageously influenced by means of a plurality of exhaust-gas turbochargers connected in series. By switching in series of two turbochargers, one of which is an exhaust gas turbocharger as a high-pressure stage and a Exhaust gas turbocharger is used as a low-pressure stage, the compressor map can be widened in an advantageous manner, both towards smaller compressor streams and towards larger compressor streams.

Insbesondere ist bei dem als Hochdruckstufe dienenden Abgasturbolader ein Verschieben der Pumpgrenze hin zu kleineren Verdichterströmen möglich, wodurch auch bei kleinen Verdichterströmen hohe Ladedruckverhältnisse erzielt werden können und die Drehmomentcharakteristik im unteren Drehzahlbereich deutlich verbessert wird. Erreicht wird dies durch eine Auslegung der Hochdruckturbine auf kleine Abgasmassenströme und Vorsehen einer Abblaseleitung, mit der bei zunehmendem Abgasmassenstrom zunehmend Abgas an der Hochdruckturbine vorbeigeführt wird. Die Abblaseleitung zweigt hierzu stromaufwärts der Hochdruckturbine vom Abgasabführsystem ab und mündet stromaufwärts der Niederdruckturbine wieder in das Abgasabführsystem. In der Abblaseleitung ist ein Absperrelement angeordnet, um den an der Hochdruckturbine vorbeigeführten Abgasstrom zu steuern.In particular, in the case of the exhaust-gas turbocharger serving as a high-pressure stage, the pumping limit can be shifted toward smaller compressor flows, which means that high boost pressure ratios can be achieved even with small compressor flows and the torque characteristic in the lower rpm range is markedly improved. This is achieved by designing the high-pressure turbine for small exhaust gas mass flows and providing a blow-off line with which exhaust gas is increasingly conducted past the high-pressure turbine as the exhaust gas mass flow increases. For this purpose, the blow-off line branches off the exhaust-gas removal system upstream of the high-pressure turbine and returns into the exhaust-gas removal system upstream of the low-pressure turbine. In the blow-off line, a shut-off element is arranged in order to control the exhaust gas flow conducted past the high-pressure turbine.

Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zum Betreiben einer mittels Abgasturboaufladung aufgeladenen Brennkraftmaschine aufzuzeigen, mit dem der Wirkungsgrad und das Betriebsverhalten der Abgasturboaufladung und der Brennkraftmaschine spürbar verbessert werden.Against the background of the foregoing, it is an object of the present invention to provide a method according to the preamble of claim 1 for operating an exhaust gas turbocharged internal combustion engine with which the efficiency and performance of the exhaust turbocharging and the internal combustion engine are significantly improved.

Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitzustellen.Another object of the present invention is to provide an internal combustion engine for carrying out such a method.

Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit

– einem Ansaugsystem zum Zuführen von Ladeluft,
– einem Abgasabführsystem zum Abführen des Abgases, und
– mindestens einem Abgasturbolader, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst, wobei die Turbine und der Verdichter auf derselben drehbaren Welle angeordnet sind, bei der
– die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers eine variable Turbinengeometrie aufweist, und
– ein mit der Welle des mindestens einen Abgasturboladers zumindest antriebsverbindbarer Hilfsantrieb zur Unterstützung des Verdichters vorgesehen ist, der zusätzlich Leistung für den Antrieb des Verdichters zur Verfügung stellt und an den Verdichter abgibt,

das dadurch gekennzeichnet ist, dass

– der Hilfsantrieb und die variable Geometrie der Turbine in Abhängigkeit voneinander gesteuert werden.

The first sub-task is solved by a method for operating a supercharged internal combustion engine with

An intake system for supplying charge air,
An exhaust gas discharge system for discharging the exhaust gas, and
At least one exhaust-gas turbocharger comprising a turbine arranged in the exhaust-gas discharge system and a compressor arranged in the intake system, the turbine and the compressor being arranged on the same rotatable shaft, in which
- The turbine of the at least one exhaust gas turbocharger has a variable turbine geometry, and
A auxiliary drive, which is at least drive-connectable with the shaft of the at least one exhaust-gas turbocharger, is provided for assisting the compressor, which additionally provides power for driving the compressor and delivers it to the compressor,

which is characterized in that

- The auxiliary drive and the variable geometry of the turbine are controlled in dependence on each other.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren werden der mit der Welle antriebsverbundene Hilfsantrieb und damit die vom Hilfsantrieb zusätzlich zur Verfügung gestellte Leistung in Abhängigkeit von der momentan eingestellten Turbinengeometrie gesteuert. Eine einseitige Abhängigkeit, bei der die vom Hilfsantrieb zusätzlich zur Verfügung gestellte Leistung in Abhängigkeit der Geometrie der Turbine bzw. die Geometrie der Turbine in Abhängigkeit der vom Hilfsantrieb zusätzlich zur Verfügung gestellten Leistung gesteuert wird, ist ausreichend.According to the method according to the invention, the auxiliary drive connected to the shaft and thus the power additionally provided by the auxiliary drive are controlled as a function of the currently set turbine geometry. A one-sided dependency in which the power additionally provided by the auxiliary drive is controlled as a function of the geometry of the turbine or the geometry of the turbine as a function of the power additionally provided by the auxiliary drive is sufficient.

Die von der Turbine an der Welle zur Verfügung gestellte Leistung kann durch Verstellen der Turbinengeometrie beeinflusst, d. h. erhöht oder gesenkt werden, wobei sich die für den Antrieb des Verdichters zur Verfügung gestellte Leistung mittels Hilfsantrieb zusätzlich erhöhen bzw. einstellen lässt.The power provided by the turbine to the shaft can be influenced by adjusting the turbine geometry, i. H. be increased or decreased, with the power provided for the drive of the compressor available power can be additionally increased or adjusted by auxiliary drive.

Wird die Geometrie der Turbine beispielsweise im Hinblick auf einen möglichst hohen Wirkungsgrad gewählt und eingestellt und nicht im Hinblick auf die an der Welle zur Verfügung gestellte und angeforderte Leistung, kann mittels Hilfsantrieb korrigierend eingegriffen werden. Insbesondere kann mittels Hilfsantrieb zusätzlich Leistung für den Antrieb des Verdichters bereitgestellt werden.If the geometry of the turbine is selected and adjusted, for example, with regard to the highest possible efficiency and not with regard to the power provided and requested on the shaft, corrective action can be taken by means of an auxiliary drive. In particular, additional power for the drive of the compressor can be provided by means of auxiliary drive.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich ein Verfahren gemäß dem Anspruch 1 aufgezeigt, mit dem der Wirkungsgrad und das Betriebsverhalten der Abgasturboaufladung und der Brennkraftmaschine spürbar verbessert werden.With the method according to the invention, the first object underlying the invention is achieved, namely a method according to claim 1 shown, with which the efficiency and performance of the turbocharger and the internal combustion engine can be significantly improved.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen im Ansaugsystem stromabwärts des Verdichters eine Drosselklappe angeordnet ist, die mittels eines als Aktuator dienenden Gaspedals betätigt wird.Advantageous embodiments of the method according to the invention, in which a throttle valve is arranged downstream of the compressor in the intake system, which is actuated by means of an accelerator pedal serving as an actuator.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen die Last der Brennkraftmaschine mittels der Drosselklappe gesteuert und eingestellt wird. Während die eingespritzte Kraftstoffmenge der Einstellung des Luftverhältnisses λ dient, wird die Last bzw. Leistung beim Ottomotor mittels einer im Ansaugsystem angeordneten Drosselklappe gesteuert und eingestellt. Durch Verstellen der Drosselklappe kann der Druck der angesaugten Luft hinter der Drosselklappe mehr oder weniger stark reduziert werden. Je weiter die Drosselklappe geschlossen ist, d. h. je mehr diese das Ansaugsystem versperrt, desto höher ist der Druckverlust der angesaugten Luft über die Drosselklappe hinweg und desto geringer ist der Druck der angesaugten Luft stromabwärts der Drosselklappe und vor dem Einlass in den mindestens einen Zylinder, d. h. Brennraum. Bei konstantem Brennraumvolumen kann auf diese Weise über den Druck der angesaugten Luft die Luftmasse, d. h. die Quantität eingestellt werden. Dies ist auch die Ursache, weshalb sich die Quantitätsregelung gerade im Teillastbetrieb als nachteilig erweist, denn geringe Lasten erfordern eine hohe Drosselung und Druckabsenkung im Ansaugsystem, wodurch die Ladungswechselverluste mit abnehmender Last und zunehmender Drosselung steigen.Advantageous embodiments of the method according to the invention, in which the load of the internal combustion engine is controlled and adjusted by means of the throttle valve. While the injected fuel quantity is used to adjust the air ratio λ, the load or power in the gasoline engine is controlled and adjusted by means of a throttle valve arranged in the intake system. By adjusting the throttle, the pressure of the intake air behind the throttle valve can be reduced more or less. The further the throttle valve is closed, ie the more it blocks the intake system, the higher the pressure loss of the intake air over the Throttle across and the lower the pressure of the intake air downstream of the throttle and before the inlet to the at least one cylinder, ie combustion chamber. With constant combustion chamber volume can be adjusted in this way on the pressure of the intake air, the air mass, ie the quantity. This is also the reason why the quantity control proves to be disadvantageous, especially in part-load operation, because low loads require high throttling and pressure reduction in the intake system, whereby the charge exchange losses increase with decreasing load and increasing throttling.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.Further advantageous embodiments of the method according to the invention are discussed in connection with the subclaims.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen die variable Geometrie der Turbine wirkungsgradoptimiert eingestellt wird, wobei der Hilfsantrieb verwendet wird, um als zuschaltbarer Hilfsantrieb einen angeforderten Leistungsmehrbedarf zu befriedigen.Advantageous embodiments of the method according to the invention, in which the variable geometry of the turbine is set optimized efficiency, the auxiliary drive is used to satisfy as a switchable auxiliary drive a required power demand.

Wird von der Turbine mit variabler Geometrie weniger Leistung an der Welle zur Verfügung gestellt als erforderlich, kann der Hilfsantrieb als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung für den Antrieb des Verdichters bereitstellen.If the variable geometry turbine provides less power to the shaft than required, the auxiliary drive, as a switchable auxiliary drive, can provide additional power to drive the compressor.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen als Hilfsantrieb ein mechanisch angetriebener Hilfsantrieb verwendet wird.Embodiments of the method according to the invention in which a mechanically driven auxiliary drive is used as an auxiliary drive are advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen als Hilfsantrieb eine elektrisch angetriebene Elektromaschine verwendet wird. Im Gegensatz zu einem mechanisch angetriebenen Hilfsantrieb ist keine mechanische Verbindung zur Brennkraftmaschine erforderlich. Zudem kann eine Elektromaschine als Hilfsantrieb und als Generator dienen. Die von der Elektromaschine als Generator aufgenommene Leistung kann gespeichert und im Bedarfsfall für den Antrieb der als Hilfsantrieb dienenden Elektromaschine genutzt, d. h. verwendet werden.Advantageous embodiments of the method according to the invention, in which an electrically driven electric machine is used as an auxiliary drive. In contrast to a mechanically driven auxiliary drive no mechanical connection to the internal combustion engine is required. In addition, an electric machine can serve as an auxiliary drive and as a generator. The power consumed by the electric machine as a generator can be stored and, if necessary, used to drive the electric machine serving as an auxiliary drive, i. H. be used.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang daher auch Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen die mit der Welle antriebsverbundene Elektromaschine als Generator betrieben wird und Leistung von der Turbine aufnimmt, wodurch die für den Antrieb des Verdichters von der Turbine zur Verfügung gestellte Leistung vermindert wird und der Ladedruck stromabwärts des Verdichters gesenkt wird.Advantageous in this context, therefore, embodiments of the method according to the invention, in which the drive connected to the shaft electric machine is operated as a generator and receives power from the turbine, whereby the power provided for the drive of the compressor from the turbine power is reduced and the boost pressure is lowered downstream of the compressor.

Die mit der Welle antriebsverbindbare Elektromaschine muss erfindungsgemäß nicht a priori als Generator verwendbar sein, aber als Hilfsantrieb betrieben werden können. Insofern ist die vorstehende Ausführungsform nur eine vorteilhafte Variante. Eine lediglich als Hilfsantrieb betreibbare Elektromaschine ist zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens völlig ausreichend. According to the invention, the electric machine which can be drive-connected to the shaft does not have to be a priori usable as a generator, but can be operated as an auxiliary drive. In this respect, the above embodiment is only an advantageous variant. An electric machine that can only be operated as an auxiliary drive is completely sufficient for carrying out the method according to the invention.

Vorliegend wird die Elektromaschine der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zunächst nicht als elektrischer Hilfsantrieb für den Verdichter des Abgasturboladers genutzt, sondern bei Bedarf, d. h. zumindest zeitweise, als Generator verwendet und betrieben, um elektrische Energie zu gewinnen bzw. zurück zu gewinnen, d. h. Abgasenergie in elektrische Energie umzuwandeln.In the present case, the electric machine of the internal combustion engine according to the invention is initially not used as an electric auxiliary drive for the compressor of the exhaust gas turbocharger, but if necessary, d. H. at least temporarily, used as a generator and operated to recover or recover electrical energy, d. H. Convert exhaust gas energy into electrical energy.

Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird folglich nicht ausschließlich für den Antrieb des auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt, sondern zumindest teilweise von der als Generator betriebenen Elektromaschine aufgenommen.The energy emitted by the exhaust gas flow to the turbine and finally to the shaft is consequently not used exclusively for driving the compressor arranged on the shaft, but is at least partially taken up by the electric machine operated as a generator.

Ein Abblasen von Abgas zur Steuerung bzw. Begrenzung des Ladedrucks stromabwärts des Verdichters entfällt somit bzw. ist nicht länger erforderlich, weshalb die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers erfindungsgemäß grundsätzlich nicht mit einer Abblaseleitung ausgestattet werden muss, wodurch sich die Abgasturboaufladung vereinfacht, kompakter und kostengünstiger wird.Blowing off exhaust gas for controlling or limiting the boost pressure downstream of the compressor is thus eliminated or is no longer necessary, which is why the turbine of the at least one exhaust gas turbocharger according to the invention basically does not have to be equipped with a blow-off line, whereby the turbocharger is simplified, more compact and less expensive ,

Dadurch, dass die als Generator betriebene Elektromaschine Leistung von der Turbine aufnimmt, wird die von der Turbine für den Antrieb des Verdichters zur Verfügung gestellte Leistung vermindert. Der Ladedruck stromabwärts des Verdichters lässt sich auf diese Weise durch die von der Elektromaschine aufgenommene Leistung steuern, insbesondere senken und begrenzen.The fact that the electric machine operated as a generator receives power from the turbine, the power provided by the turbine for driving the compressor is reduced. The boost pressure downstream of the compressor can be controlled in this way by the power absorbed by the electric machine, in particular reduce and limit.

Mit der Abgasabblasung entfallen nicht nur die Abblaseleitung, sondern auch das Abblasen als solches und damit das Verschwenden energiereichen Abgases infolge Abblasens. Dadurch, dass die von der Turbine an der Welle zur Verfügung gestellte überschüssige Leistung nicht mehr mittels Abblasen ungenutzt entsorgt, d. h. abgebaut werden muss, sondern mittels als Generator betriebener Elektromaschine in elektrische Energie umgewandelt werden kann, lässt sich der Wirkungsgrad der Abgasturboaufladung und der Brennkraftmaschine deutlich verbessern.With the Abgasabblasung accounts not only the Abblaseleitung, but also the blowing off as such and thus the waste of high-energy exhaust gas due to blow-off. Because the surplus power provided by the turbine on the shaft is no longer disposed of unused by blow-off, d. H. must be reduced, but can be converted into electrical energy by means of a generator operated electric machine, the efficiency of the exhaust gas turbocharger and the internal combustion engine can be significantly improved.

Den Ladedruck stromabwärts des Verdichters mittels der von der Elektromaschine aufgenommenen Leistung zu steuern, hat weitere Vorteile. So kann mittels Elektromaschine wesentlich schneller Einfluss auf den Ladedruck genommen werden als dies mittels Abgasabblasung möglich ist. Soll der Ladedruck schnell gesenkt werden, lässt sich dies durch Aktivieren der Elektromaschine schneller bewerkstelligen als durch Öffnen einer Abblaseleitung. Eine Steuerung, die abgasseitig eingreift, um ansaugseitig eine Veränderung des Ladedrucks zu erzielen, weist prinzipbedingt ein schlechteres Ansprechverhalten auf als wenn durch Aktivieren der Elektromaschine unmittelbar die Verdichterleistung vermindert wird.Controlling the boost pressure downstream of the compressor by means of the power consumed by the electric machine has further advantages. So can much faster by means of electric machine Influence on the boost pressure are taken as this is possible by means of Abgasabblasung. If the charge pressure is to be lowered rapidly, this can be done faster by activating the electric machine than by opening a blow-off line. A controller that engages the exhaust side to achieve a change in the boost pressure on the intake side, in principle, has a poorer response than when directly by activating the electric machine, the compressor performance is reduced.

Mit der Möglichkeit, die für den Antrieb des Verdichters zur Verfügung gestellte Leistung nahezu verzögerungsfrei vermindern zu können, lässt sich das Ansprechverhalten und damit das Betriebsverhalten der Abgasturboaufladung und somit der Brennkraftmaschine deutlich verbessern.With the ability to reduce the power provided for the drive of the compressor available almost instantaneously, the response and thus the performance of the exhaust turbocharging and thus the internal combustion engine can be significantly improved.

Die vorstehend beschriebenen Zusammenhänge sind von Bedeutung sowohl hinsichtlich der Begrenzung des Ladedrucks als auch hinsichtlich der schnellen Absenkung des Ladedrucks bei einem Lastwechsel im Rahmen des instationären, d. h. transienten Betriebs der Brennkraftmaschine.The above-described relationships are important both in terms of limiting the boost pressure as well as in terms of the rapid lowering of the boost pressure during a load change in the context of transient, d. H. Transient operation of the internal combustion engine.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen die vom Generator aufgenommene Leistung als elektrische Energie in einer Batterie gespeichert wird.In this context, embodiments of the method according to the invention in which the power consumed by the generator is stored as electrical energy in a battery are advantageous.

Diese Verfahrensvariante hat den Vorteil, dass die mittels Generatorbetrieb gewonnene Leistung nicht sofort verwendet werden muss, sondern gespeichert werden kann. Bei einer Elektromaschine, die erfindungsgemäß auch als zuschaltbarer Hilfsantrieb verwendet und betrieben wird, wird dann vorzugsweise die in der Batterie gespeicherte Energie zum Antrieb des Hilfsantriebs genutzt, ohne dass zusätzlich Energie bereitgestellt werden müsste, wodurch sich gegebenenfalls der Kraftstoffverbrauch der Brennkraftmaschine erhöhen könnte.This variant of the method has the advantage that the power obtained by means of generator operation does not have to be used immediately but can be stored. In an electric machine, which is also used and operated according to the invention as a switchable auxiliary drive, the energy stored in the battery is then preferably used to drive the auxiliary drive, without additional energy would have to be provided, which could possibly increase the fuel consumption of the internal combustion engine.

Zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei der die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers eine Abblaseleitung umfasst, die stromaufwärts der Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und in der ein Absperrelement angeordnet ist, sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft, bei denen die Abblaseleitung geöffnet wird, um Abgas an der Turbine vorbeizuführen, wodurch die von der Turbine an der Welle zur Verfügung gestellte Leistung vermindert wird.For operating a supercharged internal combustion engine in which the turbine of the at least one exhaust gas turbocharger comprises a blow-off line which branches off from the exhaust gas removal system upstream of the turbine and in which a shut-off element is arranged, embodiments of the method according to the invention in which the blow-off line is opened to exhaust gas are advantageous bypassing the turbine, thereby reducing the power provided by the turbine to the shaft.

Auch wenn die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine nicht a priori mit einer Abblaseleitung ausgestattet werden muss und ein Generator bzw. eine Elektromaschine als Hilfsantrieb den Verzicht auf eine derartige Leitung ermöglicht, kann es vorteilhaft sein, eine Abgasabblasung vorzusehen, nämlich beispielsweise für den Fall, dass eine vorgesehene Batterie ihren maximalen Ladezustand erreicht hat oder aus einem anderen Grund kein Bedarf für mittels Generator gewonnene elektrische Energie vorliegt.Even if the internal combustion engine according to the invention does not have to be equipped a priori with a blow-off line and a generator or an electric machine as an auxiliary drive makes it possible to dispense with such a line, it may be advantageous to provide a Abgasabblasung, namely, for example, in the event that a designated battery has reached its maximum state of charge or, for another reason, there is no need for generator-generated electrical energy.

Zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei der als Hilfsantrieb eine elektrisch angetriebene Elektromaschine verwendet wird, sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die Abblaseleitung geschlossen wird, wenn die Elektromaschine als Generator betrieben wird und Leistung von der Turbine aufnimmt.For operating a supercharged internal combustion engine in which an electrically driven electric machine is used as an auxiliary drive, embodiments of the method according to the invention are advantageous, which are characterized in that the Abblaseleitung is closed when the electric machine is operated as a generator and receives power from the turbine.

Solange eine vorgesehene Batterie ihren maximalen Ladezustand nicht erreicht hat bzw. ein Bedarf für mittels Generator gewonnene elektrische Energie vorliegt, sollte die Abblaseleitung geschlossen sein, um nicht unnötig energiereiches Abgas zu verschwenden, sondern die im heißen Abgas enthaltene Energie mittels Turbine und Generator zu nutzen und in elektrische Energie umzuwandeln.As long as a designated battery has not reached its maximum state of charge or there is a need for generated by generator electrical energy, the blow-off should be closed so as not to waste unnecessarily high-energy exhaust gas, but to use the energy contained in the hot exhaust gas turbine and generator and convert into electrical energy.

Zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei der als Hilfsantrieb eine elektrisch angetriebene Elektromaschine verwendet wird, sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die von der Elektromaschine als Generator aufgenommene Leistung und die an der Turbine via Abblaseleitung vorbeigeführte Abgasmenge in Abhängigkeit voneinander gesteuert werden.For operating a supercharged internal combustion engine, in which an electrically driven electric machine is used as auxiliary drive, embodiments of the method according to the invention are advantageous, which are characterized in that the power absorbed by the electric machine as a generator and the past the turbine via discharge line exhaust gas in dependence on each other to be controlled.

Eine einseitige Abhängigkeit, bei der die von der Elektromaschine als Generator aufgenommene Leistung in Abhängigkeit der abgeblasenen Abgasmenge bzw. die abgeblasene Abgasmenge in Abhängigkeit der von der Elektromaschine als Generator aufgenommenen Leistung gesteuert wird, ist ausreichend.A one-sided dependency in which the power consumed by the electric machine as a generator is controlled as a function of the amount of exhaust gas blown off or the amount of exhaust gas blown off as a function of the power consumed by the electric machine as the generator is sufficient.

Die von der Turbine an der Welle zur Verfügung gestellte Leistung kann mittels Abblasen von Abgas eingestellt, d. h. gesteuert werden, und kann mittels als Generator betriebener Elektromaschine weiter vermindert werden. Die für den Antrieb des Verdichters zur Verfügung gestellte Leistung lässt sich folglich mit Hilfe der zwei vorstehend genannten Steuergrößen einstellen, d. h. mittels Elektromaschine und Abblaseleitung.The power provided by the turbine to the shaft can be adjusted by blowing off exhaust gas, i. H. can be controlled, and can be further reduced by means of a generator operated electric machine. The power provided for driving the compressor can thus be adjusted by means of the two control variables mentioned above, ie. H. by electric machine and blow-off line.

Zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei der im Ansaugsystem stromabwärts des Verdichters eine Drosselklappe angeordnet ist, sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die von der Elektromaschine als Generator aufgenommene Leistung und die Stellung der Drosselklappe in Abhängigkeit voneinander gesteuert werden. Dabei muss keine gegenseitige Abhängigkeit vorliegen. Eine einseitige Abhängigkeit, bei der die von der Elektromaschine als Generator aufgenommene Leistung in Abhängigkeit der Stellung der Drosselklappe bzw. die Stellung der Drosselklappe in Abhängigkeit der von der Elektromaschine als Generator aufgenommenen Leistung gesteuert wird, ist ausreichend.To operate a supercharged internal combustion engine in which a throttle valve is arranged in the intake system downstream of the compressor, embodiments of the method according to the invention are advantageous, which are characterized in that the power absorbed by the electric machine as a generator and the position of the throttle valve in dependence on each other to be controlled. There must be no interdependence. A one-sided dependence in which the power absorbed by the electric machine as a generator is controlled as a function of the position of the throttle valve or the position of the throttle valve as a function of the power consumed by the electric machine as a generator, is sufficient.

Der Ladedruck stromabwärts der Drosselklappe hängt vom Ladedruck stromaufwärts der Drosselklappe und der Stellung der Drosselklappe selbst ab, wobei der Ladedruck stromaufwärts der Drosselklappe primär von der dem Verdichter zur Verfügung gestellten Antriebsleistung abhängig ist, die sich über die abgeblasene Abgasmenge und/oder die von der Elektromaschine als Generator aufgenommene Leistung einstellen, d. h. steuern lässt.The boost pressure downstream of the throttle depends on the boost pressure upstream of the throttle and the position of the throttle itself, wherein the boost pressure upstream of the throttle depends primarily on the drive power provided to the compressor, which depends on the exhaust gas amount and / or the electric machine set the power consumed as a generator, d. H. can control.

Vorteilhaft sind infolgedessen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen der Ladedruck stromabwärts der Drosselklappe mittels der von der Elektromaschine als Generator aufgenommenen Leistung und der Stellung der Drosselklappe gesteuert und eingestellt wird. Die von der Elektromaschine als Generator aufgenommene Leistung und die Stellung der Drosselklappe werden dabei in Abhängigkeit voneinander gesteuert, wobei eine einseitige Abhängigkeit ausreichend ist.As a result, advantageous embodiments of the method according to the invention, in which the boost pressure is controlled and adjusted downstream of the throttle valve by means of the power absorbed by the electric machine as a generator and the position of the throttle valve. The recorded by the electric machine as a generator power and the position of the throttle are controlled in dependence on each other, with a one-sided dependence is sufficient.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die von der Elektromaschine als Generator aufgenommene Leistung und die variable Geometrie der Turbine in Abhängigkeit voneinander gesteuert werden. Eine einseitige Abhängigkeit, bei der die von der Elektromaschine als Generator aufgenommene Leistung in Abhängigkeit der Geometrie der Turbine bzw. die Geometrie der Turbine in Abhängigkeit der von der Elektromaschine als Generator aufgenommenen Leistung gesteuert wird, ist ausreichend.Advantageous embodiments of the method according to the invention, which are characterized in that the recorded by the electric machine as a generator power and the variable geometry of the turbine are controlled in dependence on each other. A one-sided dependency in which the power consumed by the electric machine as a generator is controlled as a function of the geometry of the turbine or the geometry of the turbine as a function of the power consumed by the electric machine as a generator, is sufficient.

Die von der Turbine an der Welle zur Verfügung gestellte Leistung kann durch Verstellen der Turbinengeometrie beeinflusst werden, wobei sich die für den Antrieb des Verdichters zur Verfügung gestellte Leistung mittels als Generator betriebener Elektromaschine weiter vermindern, d. h. einstellen lässt.The power provided by the turbine to the shaft can be influenced by adjusting the turbine geometry, whereby the power provided for driving the compressor is further reduced by means of a generator-operated electric machine, i. H. can be set.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen die variable Geometrie der Turbine wirkungsgradoptimiert eingestellt wird, wobei die Elektromaschine verwendet wird, um als zuschaltbarer Generator einen von der Turbine bereitgestellten Leistungsüberschuss aufzunehmen.In this connection, embodiments of the method according to the invention in which the variable geometry of the turbine is adjusted in an efficiency-optimized manner are advantageous, wherein the electric machine is used to record a power surplus provided by the turbine as a switchable generator.

Wird die Geometrie der Turbine im Hinblick auf einen möglichst hohen Wirkungsgrad gewählt und eingestellt und nicht im Hinblick auf die an der Welle zur Verfügung gestellte Leistung, kann mittels Elektromaschine korrigierend eingegriffen werden.If the geometry of the turbine is selected and set with regard to the highest possible efficiency and not with regard to the power provided on the shaft, corrective action can be taken by means of an electric motor.

Wird durch den wirkungsgradoptimierten Betrieb der Turbine mehr Leistung an der Welle zur Verfügung gestellt als beabsichtigt, lässt sich die an der Welle zur Verfügung gestellte Leistung mittels der von der Elektromaschine als Generator aufgenommenen Leistung mindern.If more power is provided to the shaft than intended by the efficiency-optimized operation of the turbine, the power provided on the shaft can be reduced by means of the power consumed by the electric machine as a generator.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei denen ausgehend von einer als Generator betriebenen Elektromaschine in den Betrieb als zuschaltbarer Hilfsantrieb gewechselt wird, sobald Bedarf für eine Unterstützung des Antriebs des Verdichters vorliegt und festgestellt wird.Advantageous embodiments of the method according to the invention, in which, starting from a powered as a generator electric machine in the operation as a switchable auxiliary drive is changed as soon as there is a need for support of the drive of the compressor and is detected.

Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens einer vorstehend beschriebenen Art bereitzustellen, wird gelöst durch eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit

und die dadurch gekennzeichnet ist, dass

– der Hilfsantrieb und die variable Geometrie der Turbine in Abhängigkeit voneinander steuerbar sind.

The second sub-task on which the invention is based, namely to provide an internal combustion engine for carrying out a method of the type described above, is achieved by a supercharged internal combustion engine

and which is characterized in that

- The auxiliary drive and the variable geometry of the turbine are controllable in dependence on each other.

Das bereits für das erfindungsgemäße Verfahren Gesagte gilt auch für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, weshalb an dieser Stelle im Allgemeinen Bezug genommen wird auf die vorstehend hinsichtlich des erfindungsgemäßen Verfahrens gemachten Ausführungen. Die verschiedenen Verfahrensvarianten erfordern teils unterschiedliche Brennkraftmaschinen.The statements already made for the method according to the invention also apply to the internal combustion engine according to the invention, which is why reference is generally made at this point to the statements made above with regard to the method according to the invention. The different process variants sometimes require different internal combustion engines.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen stromabwärts des Verdichters des mindestens einen Abgasturboladers ein Ladeluftkühler im Ansaugsystem angeordnet ist. Der Ladeluftkühler senkt die Lufttemperatur und steigert damit die Dichte der Luft, wodurch auch der Kühler zu einer besseren Füllung des Brennraums mit Luft, d. h. zu einer größeren Luftmasse beiträgt. Embodiments of the internal combustion engine in which a charge air cooler is arranged in the intake system downstream of the compressor of the at least one exhaust gas turbocharger are advantageous. The charge air cooler lowers the air temperature and thus increases the density of the air, whereby the cooler also contributes to a better filling of the combustion chamber with air, ie to a larger air mass.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen eine Abgasrückführung vorgesehen ist.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which exhaust gas recirculation is provided are advantageous.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen eine Abgasrückführung vorgesehen ist, welche eine Leitung umfasst, die stromaufwärts der Turbine des mindestens einen Abgasturboladers aus dem Abgasabführsystem abzweigt und in das Ansaugsystem mündet, vorzugsweise stromabwärts des Verdichters des mindestens einen Abgasturboladers.Advantageous in this connection are embodiments of the supercharged internal combustion engine in which an exhaust gas recirculation is provided which comprises a line which branches off the exhaust gas removal system upstream of the turbine of the at least one exhaust gas turbocharger and opens into the intake system, preferably downstream of the compressor of the at least one exhaust gas turbocharger.

Um zukünftige Grenzwerte für Stickoxidemissionen einzuhalten, wird zunehmend häufig eine Abgasrückführung eingesetzt, d. h. die Rückführung von Abgasen von der Auslassseite auf die Einlassseite, bei der mit zunehmender Abgasrückführrate die Stickoxidemissionen deutlich gesenkt werden können. Die Abgasrückführrate x_AGR bestimmt sich dabei mit x_AGR = m_AGR/(m_AGR + m_Frischluft), wobei m_AGR die Masse an zurückgeführtem Abgas und m_Frischluft die zugeführte – gegebenenfalls durch einen Verdichter geführte und komprimierte – Frischluft bzw. Verbrennungsluft bezeichnet.To comply with future limits for nitrogen oxide emissions, an exhaust gas recirculation is increasingly used, ie the return of exhaust gases from the exhaust side to the inlet side, in which the nitrogen oxide emissions can be significantly reduced with increasing exhaust gas recirculation rate. In this case, the exhaust gas recirculation rate x _{AGR is} determined by x _AGR = m _AGR / (m _AGR + m _{fresh air} ), where m _{AGR designates} the mass of recirculated exhaust gas and m _{fresh air} the supplied fresh air or combustion air, possibly guided and compressed by a compressor.

Die Abgasrückführung eignet sich auch zur Reduzierung der Emissionen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Teillastbereich. Um eine deutliche Senkung der Stickoxidemissionen zu erreichen, können hohe Abgasrückführraten erforderlich sein, die in der Größenordnung von x_AGR ≈ 60% bis 70% liegen können.Exhaust gas recirculation is also suitable for reducing emissions of unburned hydrocarbons in the partial load range. In order to achieve a significant reduction in nitrogen oxide emissions, high exhaust gas recirculation rates may be required, which may be on the order of x _AGR ≈ 60% to 70%.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen die Leitung zur Abgasrückführung stromabwärts eines Ladeluftkühlers in das Ansaugsystem mündet. Auf diese Weise wird der Abgasstrom nicht durch den Ladeluftkühler geführt und kann folglich diesen Kühler nicht durch Ablagerungen von im Abgasstrom enthaltenen Schadstoffen, insbesondere Rußpartikeln und Öl, verschmutzen.Embodiments in which the line for exhaust gas recirculation leads downstream of a charge air cooler into the intake system are advantageous. In this way, the exhaust gas flow is not passed through the intercooler and consequently can not pollute this radiator by deposits of pollutants contained in the exhaust stream, in particular soot particles and oil.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen in der Leitung zur Abgasrückführung ein zusätzlicher Kühler vorgesehen ist. Dieser zusätzliche Kühler senkt die Temperatur im heißen Abgasstrom und steigert damit die Dichte der Abgase. Die Temperatur der Zylinderfrischladung, die sich bei der Mischung der Frischluft mit den rückgeführten Abgasen einstellt, wird hierdurch folglich weiter gesenkt, wodurch auch der zusätzliche Kühler zu einer besseren Füllung des Brennraums mit Ladeluft beiträgt.Embodiments in which an additional cooler is provided in the exhaust gas recirculation line are advantageous. This additional cooler lowers the temperature in the hot exhaust gas flow and thus increases the density of the exhaust gases. The temperature of the cylinder fresh charge, which occurs in the mixture of fresh air with the recirculated exhaust gases, is consequently further reduced, whereby the additional radiator contributes to a better filling of the combustion chamber with charge air.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen in der Leitung zur Abgasrückführung ein Absperrelement vorgesehen ist. Dieses Absperrelement dient der Steuerung der Abgasrückführrate.Embodiments in which a shut-off element is provided in the line for exhaust gas recirculation are advantageous. This shut-off element is used to control the exhaust gas recirculation rate.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen eine Abgasrückführung vorgesehen ist, welche eine Leitung umfasst, die stromabwärts der Turbine des mindestens einen Abgasturboladers aus dem Abgasabführsystem abzweigt und in das Ansaugsystem mündet, vorzugsweise stromaufwärts des Verdichters des mindestens einen Abgasturboladers.Also advantageous are embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which an exhaust gas recirculation is provided which comprises a line which branches off from the Abgasabführsystem downstream of the turbine of the at least one exhaust gas turbocharger and opens into the intake system, preferably upstream of the compressor of the at least one exhaust gas turbocharger.

Im Gegensatz zu der bereits erwähnten Hochdruck-AGR, die stromaufwärts der Turbine Abgas aus dem Abgasabführsystem entnimmt und stromabwärts des Verdichters in das Ansaugsystem einbringt, wird bei einer Niederdruck-AGR Abgas auf die Einlassseite zurückgeführt, welches die Turbine bereits durchströmt hat. Hierzu umfasst die Niederdruck-AGR eine Rückführleitung, die stromabwärts der Turbine aus dem Abgasabführsystem abzweigt und stromaufwärts des Verdichters in das Ansaugsystem mündet.In contrast to the high-pressure EGR already mentioned, which removes exhaust gas from the exhaust gas removal system upstream of the turbine and introduces it into the intake system downstream of the compressor, in a low-pressure EGR exhaust gas is returned to the inlet side, which has already passed through the turbine. For this purpose, the low-pressure EGR comprises a return line, which branches off downstream of the turbine from the Abgasabführsystem and opens upstream of the compressor in the intake system.

Das mittels Niederdruck-AGR auf die Einlassseite zurückgeführte und vorzugsweise gekühlte Abgas wird stromaufwärts des Verdichters mit Frischluft gemischt. Die auf diese Weise erzeugte Mischung aus Frischluft und rückgeführtem Abgas bildet die Ladeluft, die dem Verdichter zugeführt und verdichtet wird.The exhaust gas, which is returned to the inlet side by means of low-pressure EGR and is preferably cooled, is mixed with fresh air upstream of the compressor. The mixture of fresh air and recirculated exhaust gas produced in this way forms the charge air, which is supplied to the compressor and compressed.

Dabei ist es unschädlich, dass im Rahmen der Niederdruck-AGR Abgas durch den Verdichter hindurchgeführt wird, da in der Regel Abgas verwendet wird, welches stromabwärts der Turbine einer Abgasnachbehandlung, insbesondere im Partikelfilter, unterzogen wurde. Ablagerungen im Verdichter, welche die Geometrie des Verdichters, insbesondere die Strömungsquerschnitte, verändern und auf diese Weise den Wirkungsgrad des Verdichters verschlechtern, sind daher nicht zu befürchten.It is harmless that in the context of low-pressure EGR exhaust gas is passed through the compressor, since exhaust gas is usually used, which downstream of the turbine exhaust after-treatment, in particular in the particulate filter was subjected. Deposits in the compressor, which change the geometry of the compressor, in particular the flow cross-sections, and thus worsen the efficiency of the compressor, are therefore not to be feared.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen ein verwendetes Absperrelement ein Ventil oder eine Drosselklappe ist.Embodiments of the internal combustion engine in which a shut-off element used is a valve or a throttle valve are advantageous.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen, bei denen das Absperrelement elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder magnetisch steuerbar ist, vorzugsweise mittels Motorsteuerung.In this case, embodiments in which the shut-off element is electrically, hydraulically, pneumatically, mechanically or magnetically controllable, preferably by means of motor control, are advantageous.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den 1 und 2 näher beschrieben. Hierbei zeigt: In the following the invention is based on an embodiment according to the 1 and 2 described in more detail. Hereby shows:

1 schematisch eine erste Ausführungsform der Brennkraftmaschine in einem ersten Verfahrensmodus, und 1 schematically a first embodiment of the internal combustion engine in a first process mode, and

2 schematisch die erste Ausführungsform der Brennkraftmaschine in einem zweiten Verfahrensmodus. 2 schematically the first embodiment of the internal combustion engine in a second process mode.

1 zeigt eine erste Ausführungsform der aufgeladenen Brennkraftmaschine 1 am Beispiel eines Vier-Zylinder-Reihenmotors 1 in einem ersten Verfahrensmodus. 1 shows a first embodiment of the supercharged internal combustion engine 1 the example of a four-cylinder in-line engine 1 in a first method mode.

Zum Abführen der heißen Abgase verfügen die vier in Reihe angeordneten Zylinder 3 über ein Abgasabführsystem 4. Des Weiteren verfügen die Zylinder 3 über ein Ansaugsystem 2 zum Zuführen von Ladeluft.For discharging the hot exhaust gases have the four cylinders arranged in series 3 via an exhaust gas removal system 4 , Furthermore, the cylinders have 3 via an intake system 2 for supplying charge air.

Die Brennkraftmaschine 1 ist mit einem Abgasturbolader 6 ausgestattet, der eine im Abgasabführsystem 4 angeordnete Turbine 6a und einen im Ansaugsystem 2 angeordneten Verdichter 6b umfasst, wobei die Turbine 6a und der Verdichter 6b auf derselben drehbaren Welle 6c angeordnet sind. Die Turbine 6a des Abgasturboladers 6 verfügt über eine variable Turbinengeometrie, d. h. eine Leiteinrichtung im Eintrittsbereich, die durch einen Pfeil kenntlich gemacht ist.The internal combustion engine 1 is with an exhaust gas turbocharger 6 equipped, the one in the exhaust system 4 arranged turbine 6a and one in the intake system 2 arranged compressor 6b includes, the turbine 6a and the compressor 6b on the same rotatable shaft 6c are arranged. The turbine 6a the exhaust gas turbocharger 6 has a variable turbine geometry, ie a guide in the inlet area, which is indicated by an arrow.

Stromabwärts des Verdichters 6b ist ein Ladeluftkühler 5 im Ansaugsystem 2 angeordnet. Der Ladeluftkühler 5 senkt die Ladelufttemperatur und steigert damit die Dichte der Luft, weshalb der Kühler 5 zu einer besseren Füllung der Zylinder 3 mit Ladeluft beiträgt. Des Weiteren ist im Ansaugsystem 2 stromabwärts des Verdichters 6b und des Ladeluftkühlers 5 eine Drosselklappe 10 angeordnet, die der Steuerung und der Einstellung der Last der Brennkraftmaschine 1 dient und mittels eines Aktuators betätigt wird.Downstream of the compressor 6b is a charge air cooler 5 in the intake system 2 arranged. The intercooler 5 lowers the charge air temperature and thus increases the density of the air, which is why the radiator 5 to a better filling of the cylinder 3 contributes with charge air. Furthermore, in the intake system 2 downstream of the compressor 6b and the intercooler 5 a throttle 10 arranged, the control and adjustment of the load of the internal combustion engine 1 serves and is actuated by means of an actuator.

Die Brennkraftmaschine 1 kann des Weiteren mit einer Abgasrückführung ausgestattet werden, welche eine Leitung umfasst, die stromaufwärts bzw. stromabwärts der Turbine 6a, aus dem Abgasabführsystem 4 abzweigt und stromabwärts bzw. stromaufwärts des Verdichters 6b in das Ansaugsystem 2 mündet (nicht dargestellt).The internal combustion engine 1 may further be provided with an exhaust gas recirculation, which includes a line upstream and downstream of the turbine 6a , from the exhaust gas removal system 4 branches off and downstream or upstream of the compressor 6b into the intake system 2 flows (not shown).

Die Turbine 6a ist mit einer Abblaseleitung 8 ausgestattet, die stromaufwärts der Turbine 6a vom Abgasabführsystem 4 abzweigt und stromabwärts der Turbine 6a wieder in das Abgasabführsystem 4 mündet und in der ein Absperrelement 8a angeordnet ist. Damit ist die Turbine 6a als sogenannte Waste-Gate-Turbine ausgeführt.The turbine 6a is with a blow-off line 8th equipped, the upstream of the turbine 6a from the exhaust system 4 branches off and downstream of the turbine 6a back into the exhaust system 4 opens and in the a shut-off 8a is arranged. This is the turbine 6a designed as a so-called waste gate turbine.

Durch ein mehr oder weniger weites Öffnen der Abblaseleitung 8 kann die an der Turbine 6a vorbeigeführte Abgasmenge eingestellt werden, wobei sich der Ladedruck stromabwärts des Verdichters 6b mittels der an der Turbine 6a vorbeigeführten Abgasmenge beeinflussen, d. h. steuern, insbesondere begrenzen lässt.By a more or less wide opening of the blow-off line 8th can the at the turbine 6a be adjusted exhaust gas amount, wherein the boost pressure downstream of the compressor 6b by means of the turbine 6a influence the amount of exhaust gas passed, ie control, in particular limits.

Ein mit der Welle 6c des Abgasturboladers 6 antriebsverbindbarer Hilfsantrieb 7 lässt sich zur Unterstützung des Verdichters 6b nutzen. Die vorliegend als Hilfsantrieb 7 dienende Elektromaschine 7a stellt an der Welle 6c zusätzlich Leistung für den Antrieb des Verdichters 6b zur Verfügung.One with the wave 6c the exhaust gas turbocharger 6 drive-connected auxiliary drive 7 settles in support of the compressor 6b use. The present as an auxiliary drive 7 serving electric machine 7a puts on the shaft 6c additional power for the drive of the compressor 6b to disposal.

Die Elektromaschine 7a kann in Abhängigkeit der momentanen Turbinengeometrie gesteuert werden und wird im Bedarfsfall zugeschaltet und betrieben. Ein Bedarfsfall kann vorliegen, wenn die variable Geometrie der Turbine 6a wirkungsgradoptimiert eingestellt wird und nicht genügend Antriebsleistung für den Verdichter 6b zur Verfügung steht. Dann kann die Elektromaschine 7a verwendet werden, um als zuschaltbarer Hilfsantrieb 7 einen angeforderten Leistungsmehrbedarf an der Welle 6c zu befriedigen.The electric machine 7a can be controlled depending on the current turbine geometry and is switched on and operated if necessary. A requirement may be present if the variable geometry of the turbine 6a optimized efficiency is set and not enough drive power for the compressor 6b is available. Then the electric machine can 7a used as a switchable auxiliary drive 7 a requested additional power demand on the shaft 6c to satisfy.

2 zeigt die erste Ausführungsform der aufgeladenen Brennkraftmaschine 1 in einem zweiten Verfahrensmodus. 2 shows the first embodiment of the supercharged internal combustion engine 1 in a second method mode.

Die Elektromaschine 7a lässt sich auch als Generator betreiben, der Leistung von der Turbine 6a aufnimmt, so dass die von der Turbine 6a für den Antrieb des Verdichters 6b zur Verfügung gestellte Leistung vermindert wird. Der Ladedruck stromabwärts des Verdichters 6b wird dadurch reduziert. Die vom Generator aufgenommene Leistung kann als elektrische Energie in einer Batterie 9 gespeichert werden.The electric machine 7a can also operate as a generator, the power of the turbine 6a absorbs, so that from the turbine 6a for driving the compressor 6b provided service is reduced. The boost pressure downstream of the compressor 6b will be reduced. The power consumed by the generator can be considered as electrical energy in a battery 9 get saved.

Ein Bedarfsfall für den zweiten Verfahrensmodus kann vorliegen, wenn die variable Geometrie der Turbine 6a wirkungsgradoptimiert eingestellt wird und überschüssige Leistung an der Welle 6c zur Verfügung steht. Dann kann die Elektromaschine 7a verwendet werden, um als zuschaltbarer Generator einen von der Turbine 6a bereitgestellten Leistungsüberschuss aufzunehmen.A need for the second mode of operation may be present when the variable geometry of the turbine 6a adjusted efficiency and excess power to the shaft 6c is available. Then the electric machine can 7a used as a switchable generator one of the turbine 6a to provide the surplus provided.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: aufgeladene Brennkraftmaschine, Vier-Zylinder-Reihenmotor supercharged internal combustion engine, four-cylinder in-line engine
22: Ansaugsystem intake system
33: Zylinder cylinder
44: Abgasabführsystem Abgasabführsystem
55: Ladeluftkühler Intercooler
6 6: Abgasturbolader turbocharger
6a6a: Turbine turbine
6b6b: Verdichter compressor
6c6c: Welle wave
77: Hilfsantrieb auxiliary drive
7a7a: Elektromaschine electric machine
88th: Abblaseleitung blow-off line
8a8a: Absperrelement shut-off
99: Batterie battery
1010: Drosselklappe throttle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

US 2013/0209291 A1 [0003]

Claims

Method for operating a supercharged internal combustion engine ( 1 ) with an intake system ( 2 ) for supplying charge air, - an exhaust gas removal system ( 4 ) for discharging the exhaust gas, and - at least one exhaust gas turbocharger ( 6 ), one in the exhaust system ( 4 ) arranged turbine ( 6a ) and one in the intake system ( 2 ) arranged compressors ( 6b ), wherein the turbine ( 6a ) and the compressor ( 6b ) on the same rotatable shaft ( 6c ) are arranged, in which - the turbine ( 6a ) of the at least one exhaust gas turbocharger ( 6 ) has a variable turbine geometry, and - one with the shaft ( 6c ) of the at least one exhaust gas turbocharger ( 6 ) at least drive-connected auxiliary drive ( 7 ) to support the compressor ( 6b ) is provided, the additional power for the drive of the compressor ( 6b ) and to the compressor ( 6b ), characterized in that - the auxiliary drive ( 7 ) and the variable geometry of the turbine ( 6a ) are controlled in dependence on each other.

Method according to claim 1, characterized in that the variable geometry of the turbine ( 6a ) is set optimized efficiency, wherein the auxiliary drive ( 7 ) is used as a connectable auxiliary drive ( 7 ) to meet a requested additional power demand.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that as auxiliary drive ( 7 ) a mechanically driven auxiliary drive ( 7 ) is used.

Method according to claim 1 or 2, characterized in that as auxiliary drive ( 7 ) an electrically driven electric machine ( 7a ) is used.

A method according to claim 4, characterized in that the with the shaft ( 6c ) drive-connected electric machine ( 7a ) is operated as a generator and power from the turbine ( 6a ), whereby the for the drive of the compressor ( 6b ) from the turbine ( 6a ) and the charge pressure downstream of the compressor ( 6b ) is lowered.

A method according to claim 5, characterized in that the power absorbed by the generator as electrical energy in a battery ( 9 ) is stored.

Method according to one of the preceding claims for operating a supercharged internal combustion engine ( 1 ), in which the turbine ( 6a ) of the at least one exhaust gas turbocharger ( 6 ) a blow-off line ( 8th ), which upstream of the turbine ( 6a ) from the exhaust gas removal system ( 4 ) and in which a shut-off element ( 8a ), characterized in that the blow-off line ( 8th ) is opened to exhaust gas on the turbine ( 6a ), whereby the turbine ( 6a ) on the shaft ( 6c ) is reduced.

Method according to claim 7 for operating a supercharged internal combustion engine ( 1 ), in which as auxiliary drive ( 7 ) an electrically driven electric machine ( 7a ) is used, characterized in that the blow-off line ( 8th ) is closed when the electric machine ( 7a ) is operated as a generator and power from the turbine ( 6a ).

Method according to claim 7 for operating a supercharged internal combustion engine ( 1 ), in which as auxiliary drive ( 7 ) an electrically driven electric machine ( 7a ) is used, characterized in that the of the electric machine ( 7a ) power consumed as a generator and that at the turbine ( 6a ) via blow-off line ( 8th ) Passed amount of exhaust gas are controlled in dependence on each other.

Method according to one of claims 4 to 9 for operating a supercharged internal combustion engine ( 1 ), in the intake system ( 2 ) downstream of the compressor ( 6b ) a throttle valve ( 10 ), characterized in that that of the electric machine ( 7a ) power taken up as a generator and the position of the throttle valve ( 10 ) are controlled in dependence on each other.

A method according to claim 10, characterized in that the boost pressure downstream of the throttle valve ( 10 ) by means of the electric machine ( 7a ) as a generator recorded power and the position of the throttle valve ( 10 ) is controlled and adjusted.

Method according to one of claims 4 to 11, characterized in that the of the electric machine ( 7a ) power consumed as a generator and the variable geometry of the turbine ( 6a ) are controlled in dependence on each other.

A method according to claim 12, characterized in that the variable geometry of the turbine ( 6a ) is adjusted efficiency-optimized, wherein the electric machine ( 7a ) is used as a switchable generator one of the turbine ( 6a ) to include the surplus provided.

Method according to one of claims 4 to 13, characterized in that starting from an electric machine operated as a generator ( 7a ) into operation as a switchable auxiliary drive ( 7 ), as soon as there is a need to support the drive of the compressor ( 6b ) and is found.

Charged internal combustion engine ( 1 ) for carrying out a method according to one of the preceding claims, comprising - an intake system ( 2 ) for supplying charge air, - an exhaust gas removal system ( 4 ) for discharging the exhaust gas, and - at least one exhaust gas turbocharger ( 6 ), one in the exhaust system ( 4 ) arranged turbine ( 6a ) and one in the intake system ( 2 ) arranged compressors ( 6b ), wherein the turbine ( 6a ) and the compressor ( 6b ) on the same rotatable shaft ( 6c ) are arranged, in which - the turbine ( 6a ) of the at least one exhaust gas turbocharger ( 6 ) has a variable turbine geometry, and - one with the shaft ( 6c ) of the at least one exhaust gas turbocharger ( 6 ) at least drive-connected auxiliary drive ( 7 ) to support the compressor ( 6b ) is provided, the additional power for the drive of the compressor ( 6b ) and to the compressor ( 6b ), characterized in that - the auxiliary drive ( 7 ) and the variable geometry of the turbine ( 6a ) are controllable in dependence on each other.