DE102015200918B4 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit parallel angeordneten Verdichtern und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens - Google Patents

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinderkopf (2) mit mindestens zwei Zylindern (3), bei der- jeder Zylinder (3) mindestens zwei Auslassöffnungen (4, 4a, 4b) zum Abführen der Abgase aufweist, wobei sich an jede Auslassöffnung (4, 4a, 4b) eine Abgasleitung (5a, 5b) zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem (5) anschließt,- mindestens zwei Abgasturbolader (8, 9) vorgesehen sind, wobei jeder Abgasturbolader eine im Abgasabführsystem (5) angeordnete Turbine (8a, 9a) und einen im Ansaugsystem (11) angeordneten Verdichter (8b, 9b) umfasst,- die Turbinen (8a, 9a) der mindestens zwei Abgasturbolader (8, 9) parallel im Abgasabführsystem (5) angeordnet sind, und- die Verdichter (8b, 9b) der mindestens zwei Abgasturbolader (8, 9) parallel in der Art im Ansaugsystem (11) angeordnet sind, dass jeder Verdichter (8b, 9b) in einer separaten Ansaugleitung (11a, 11b) des Ansaugsystems (11) angeordnet ist, wobei die separaten Ansaugleitungen (11a, 11b) stromabwärts der Verdichter (8b, 9b) zu einer Gesamtansaugleitung zusammenführen, wobei- die Ladeluftteilströme ṁCompr1, ṁCompr2durch die mindestens zwei Verdichter (8b, 9b) ermittelt werden,- das Druckverhältnis p1/p2für jeden Verdichter (8b, 9b) bestimmt wird, wobei p1den Eintrittsdruck und p2den Austrittsdruck bezeichnet,- jeweils unter Verwendung des Ladeluftteilstroms und des Druckverhältnisses der Wirkungsgrad ηCompr1,ηCompr2mittels Verdichterkennfeld bestimmt wird, und- durch geeignete Aufteilung des Ladeluftstroms in die Ladeluftteilströme mCampr1, ṁCampr2eine Optimierung des Betriebs der mindestens zwei Verdichter (8b, 9b) in der Art vorgenommen wird, dass k maximiert wird, wobei gilt:k=1m˙Compr1(m˙Compr1+m˙Compr2)ηCompr1+m˙Compr2(m˙Compr1+m˙Compr2)ηCompr2

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern.
• Des Weiteren betrifft die Erfindung eine aufgeladene Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
• Gemäß der DE 103 20 056 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Regelung des Ladedruckes einer Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Luftsystem vorgeschlagen, das einerseits eine schnelle Regelung und andererseits eine Begrenzung der Abgasgegendrücke ermöglicht. Dabei umfasst das mehrflutige Luftsystem eine mehrkanalige Luftzufuhr und eine entsprechende mehrkanalige Abgasleitung mit jeweils einem Abgasturbolader. In Abhängigkeit von dem im jeweiligen Abgaskanal herrschenden Istabgasgegendruck wird jeweils eine Stellgröße für einen einzustellenden Sollladedruck ermittelt, wobei aus der Abweichung zwischen dem Sollladedruck und einem Istladedruck von einem ersten Regler ein gesamter Sollabgasgegendruck ermittelt wird und wobei aus dem gesamten Sollabgasgegendruck in Abhängigkeit einer Differenz der über die Luftkanäle der Brennkraftmaschine zugeführten Luftmassenströme jeweils ein Sollabgasgegendruck für die einzelnen Abgaskanäle ermittelt wird. Die jeweilige Stellgröße für den einzustellenden Sollladedruck wird von jeweils einem weiteren Regler aus einer Abweichung zwischen dem Sollabgasgegendruck und dem Istabgasgegendruck des jeweiligen Abgaskanals ermittelt.
• Die DE 10 2008 017 164 B3 betrifft eine Vorrichtung zum Steuern einer Abgasturboaufladung eines Verbrennungsmotors mit einer Abgasturboladungsvorrichtung, umfassend eine Schätzgrößeneinheit zum Bestimmen eines Massenstroms durch ein Turbinensystem der Abgasturboaufladungsvorrichtung, eine Regeleinheit zum Ermitteln eines Regel-Abgasgegendrucks in Abhängigkeit von einem Soll-Ladedruck und einem IstLadedruck sowie eine Stellsignal-Erzeugungseinheit zum Generieren mindestens eines Stellsignals für mindestens ein Stellglied des Turbinensystems in Abhängigkeit vom Regel-Abgasgegendruck und vom Massenstrom durch das Turbinensystem, wobei die Schätzgrößeneinheit ein Turbinensystem-Modell zum Bestimmen eines geschätzten Gesamtwirkungsgrades des Turbinensystems und ein Verdichtersystem-Modell zum Bestimmen eines geschätzten Gesamtwirkungsgrades eines Verdichtersystems der Abgasturboaufladungsvorrichtung mit mindestens zwei Verdichtern umfasst und wobei die Regeleinheit eingerichtet ist zum Ermitteln des Regel-Abgasgegendrucks unter Verwendung der geschätzten Gesamtwirkungsgrade. Die DE 10 2008 017 164 B3 betrifft ferner einen Verbrennungsmotor mit einer entsprechenden Steuervorrichtung.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine insbesondere Ottomotoren, aber auch Dieselmotoren und Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, sowie 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.
• Brennkraftmaschinen verfügen über einen Zylinderblock und mindestens einen Zylinderkopf, die zur Ausbildung der Zylinder miteinander verbunden werden. Um den Ladungswechsel zu steuern, benötigt eine Brennkraftmaschine Steuerorgane - in der Regel in Gestalt von Hubventilen - und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung dieser Steuerorgane. Jedes Hubventil bewegt sich unter Ausbildung eines Ventilhubs zwischen einer Offenstellung und einer Schließstellung und gibt dabei die ventilzugehörige Öffnung während einer Öffnungsdauer frei. Der für die Bewegung der Ventile erforderliche Ventilbetätigungsmechanismus einschließlich der Ventile selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet. Häufig dient der Zylinderkopf zur Aufnahme des Ventiltriebs.
• Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Verbrennungsgase über die Auslassöffnungen der Zylinder und das Füllen mit Ladeluft über die Einlassöffnungen. Es ist die Aufgabe des Ventiltriebes die Einlass- und Auslassöffnungen rechtzeitig freizugeben bzw. zu schliessen, wobei in der Regel eine schnelle Freigabe möglichst großer Strömungsquerschnitte angestrebt wird, um die Drosselverluste in den ein- bzw. ausströmenden Gasströmungen gering zu halten und eine möglichst gute Füllung der Brennräume sowie ein effektives Abführen der Abgase zu gewährleisten. Nach dem Stand der Technik werden die Zylinder daher auch häufig mit zwei oder mehr Einlass- bzw. Auslassöffnungen ausgestattet. Auch die mindestens zwei Zylinder der Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, sind mit mindestens zwei Auslassöffnungen ausgestattet.
• Die Einlasskanäle, die zu den Einlassöffnungen führen, und die Abgasleitungen, die sich an die Auslassöffnungen anschließen, sind nach dem Stand der Technik zumindest teilweise im Zylinderkopf integriert. Die Abgasleitungen der Zylinder werden in der Regel zu einer gemeinsamen Gesamtabgasleitung oder aber gruppenweise zu zwei oder mehreren Gesamtabgasleitungen zusammengeführt. Die Zusammenführung von Abgasleitungen zu einer Gesamtabgasleitung wird im Allgemeinen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Abgaskrümmer bezeichnet.
• Stromabwärts der Auslassöffnungen werden die Abgase vorliegend zwecks Aufladung der Brennkraftmaschine den Turbinen von mindestens zwei Abgasturboladern zugeführt und gegebenenfalls einem oder mehreren Systemen zur Abgasnachbehandlung.
• Die Vorteile eines Abgasturboladers beispielsweise im Vergleich zu einem mechanischen Lader bestehen 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.
• Ein Abgasturbolader umfasst einen Verdichter und eine Turbine, die 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 mindestens zwei Zylinder erreicht wird. Gegebenenfalls ist eine Ladeluftkühlung vorgesehen, mit der die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in die Zylinder gekühlt wird.
• Die Aufladung dient in erster Linie der Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine. Die für den Verbrennungsprozess benötigte Luft wird dabei verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden. 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 reduziert, lässt sich bei gleichen Fahrzeugrandbedingungen das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist.
• Grundsätzlich ist man bemüht, die Turbine eines Abgasturboladers möglichst nahe an den Auslassöffnungen der Zylinder anzuordnen, um auf diese Weise die Abgasenthalpie der heißen Abgase, die maßgeblich vom Abgasdruck und der Abgastemperatur bestimmt wird, optimal nutzen zu können und ein schnelles Ansprechverhalten der Turbine und damit des Turboladers zu gewährleisten. In diesem Zusammenhang wird auch angestrebt, die thermische Trägheit und das Volumen des Leitungssystems zwischen den Auslassöffnungen der Zylinder und der Turbine zu minimieren, was durch Reduzierung der Masse und der Länge der Abgasleitungen erreicht werden kann. Die Integration der Abgaskrümmer in den Zylinderkopf ist dabei zielführend.
• Die Auslegung der Abgasturboladung bereitet häufig Schwierigkeiten, wobei grundsätzlich eine spürbare Leistungssteigerung in allen Drehzahlbereichen angestrebt wird. Nach dem Stand der Technik wird aber ein Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet. Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis abhängt. Wird beispielsweise die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis. Dies hat zur Folge, dass zu niedrigeren Drehzahlen hin das Ladedruckverhältnis und der Ladedruck ebenfalls abnehmen, was gleichbedeutend ist mit einem Drehmomentabfall.
• Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine wird nach dem Stand der Technik durch unterschiedliche Maßnahmen zu verbessern versucht, beispielsweise durch eine kleine Auslegung des Turbinenquerschnitts und gleichzeitiger Abgasabblasung. Eine derartige Turbine wird auch als Waste-Gate-Turbine bezeichnet. Überschreitet die Abgasmenge eine kritische Größe wird ein Teil des Abgasstromes im Rahmen der sogenannten Abgasabblasung via Bypassleitung an der Turbine vorbei geführt. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, dass das Aufladeverhalten bei höheren Drehzahlen bzw. größeren Abgasmengen unzureichend ist.
• 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.
• 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, was im unteren Drehzahlbereich die Drehmomentcharakteristik deutlich verbessert. Erreicht wird dies durch eine Auslegung der Hochdruckturbine auf kleine Abgasmassenströme und Vorsehen einer Bypassleitung, mit der bei zunehmendem Abgasmassenstrom zunehmend Abgas an der Hochdruckturbine vorbeigeführt wird. Die Bypassleitung zweigt hierzu stromaufwärts der Hochdruckturbine vom Abgasabführsystem ab und mündet stromaufwärts der Niederdruckturbine wieder in das Abgasabführsystem, wobei in der Bypassleitung ein Absperrelement angeordnet ist, um den an der Hochdruckturbine vorbeigeführten Abgasstrom zu steuern. Das Ansprechverhalten einer derartig aufgeladenen Brennkraftmaschine ist deutlich verbessert gegenüber einer vergleichbaren Brennkraftmaschine mit einstufiger Aufladung, da die kleinere Hochdruckstufe weniger träge ist, d. h. sich das Laufzeug eines kleiner dimensionierten Abgasturboladers schneller beschleunigen lässt.
• Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann des Weiteren durch mehrere parallel angeordnete Turbolader, d. h. durch mehrere parallel angeordnete Turbinen von kleinerem Turbinenquerschnitt verbessert werden. Vorzugsweise werden dabei mit steigender Abgasmenge einzelne Turbinen sukzessive zugeschaltet und mit abnehmender Abgasmenge abgeschaltet.
• Eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit mindestens zwei parallel angeordneten Turbinen ist auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Die Verdichter der mindestens zwei Abgasturbolader sind ebenfalls parallel angeordnet, wobei jeder Verdichter in einer separaten Ansaugleitung des Ansaugsystems angeordnet ist und diese separaten Ansaugleitungen stromabwärts der Verdichter zu einer Gesamtansaugleitung zusammenführen.
• Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern aufzuzeigen, mit dem sich die Abgasturboaufladung und Drehmomentcharakteristik der Brennkraftmaschine weiter verbessern lässt.
• Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine aufgeladene Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitzustellen.
• Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern, bei der
• - jeder Zylinder mindestens zwei Auslassöffnungen zum Abführen der Abgase aufweist, wobei sich an jede Auslassöffnung eine Abgasleitung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem anschließt,
• - mindestens zwei Abgasturbolader vorgesehen sind, wobei jeder Abgasturbolader eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst,
• - die Turbinen der mindestens zwei Abgasturbolader parallel im Abgasabführsystem angeordnet sind, und - die Verdichter der mindestens zwei Abgasturbolader parallel in der Art im Ansaugsystem angeordnet sind, dass jeder Verdichter in einer separaten Ansaugleitung des Ansaugsystems angeordnet ist, wobei die separaten Ansaugleitungen stromabwärts der Verdichter zu einer Gesamtansaugleitung zusammenführen,
wobei
• - die Ladeluftteilströme ṁ_Camprl, ṁ_Campr2 durch die mindestens zwei Verdichter ermittelt werden,
• - das Druckverhältnis p₁/p₂ für jeden Verdichter bestimmt wird, wobei p1 den Eintrittsdruck und p₂ den Austrittsdruck bezeichnet,
• - jeweils unter Verwendung des Ladeluftteilstroms und des Druckverhältnisses der Wirkungsgrad η_Compr1, η_Compr2 mittels Verdichterkennfeld bestimmt wird, und
• - durch geeignete Aufteilung des Ladeluftstroms in die Ladeluftteilströme ṁ_Compr1, ṁ_Compr2 eine Optimierung des Betriebs der mindestens zwei Verdichter in der Art vorgenommen wird, dass k maximiert wird, wobei gilt: $$k=\frac{1}{\frac{\frac{{\dot{m}}_{Compr1}}{\left({\dot{m}}_{Compr1}+{\dot{m}}_{Compr2}\right)}}{{\eta }_{Compr1}}+\frac{\frac{{\dot{m}}_{Compr2}}{\left({\dot{m}}_{Compr1}+{\dot{m}}_{Compr2}\right)}}{{\eta }_{Compr2}}}$$
  
• Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Optimierung des verdichterseitigen Gesamtwirkungsgrades k. Dabei wird nicht jeder Verdichter für sich, d. h. unabhängig von dem anderen Verdichter bzw. unabhängig von den anderen Verdichtern optimiert. Vielmehr werden die Verdichter in ihrer Gesamtheit, d. h. in der Zusammenschau optimiert, wobei insbesondere berücksichtigt wird, wie viel der jeweilige Verdichter zum Aufbau des Ladedrucks beiträgt.
• Von Interesse ist dabei auch der Anteil, den jeder Verdichter zu der gesamten komprimierten Ladeluft beiträgt, weshalb der Anteil des jeweiligen Verdichters an der gesamten Ladeluftmenge erfindungsgemäß berücksichtigt wird.
• Eine Motorsteuerung, in der die Verdichterkennfelder der mindestens zwei Verdichter hinterlegt sind, dient der Berechnung des Gesamtwirkungsgrades k. Unter Verwendung des Ladeluftteilstroms und des Druckverhältnisses p₁/p₂ lässt sich der Wirkungsgrad jedes Verdichters anhand des Kennfeldes bestimmen.
• Die Ladeluftteilströme ṁ_Compr1, ṁ_Compr2 der Verdichter können beispielsweise mittels Sensoren messtechnisch erfasst und der Motorsteuerung als Eingangsgrößen zur Verfügung gestellt werden.
• Wird die Annahme zugrunde gelegt, dass der Austrittsdruck p₂ für jeden Verdichter gleich groß ist und der Eintrittsdruck p₁ jeweils dem Umgebungsdruck entspricht, ist das Druckverhältnis p₁/p₂ für jeden Verdichter gleich groß und bereits ein Sensor zur messtechnischen Erfassung des Austrittsdrucks p₂ eines Verdichters ist ausreichend zur Bestimmung des Druckverhältnisses p₁/p₂ bzw. der Druckverhältnisse p₁/p₂.
• Erfindungsgemäß wird nun der Ladeluftstrom in der Art auf die mindestens zwei Verdichter aufgeteilt, d. h. in Ladeluftteilströme ṁ_Comprl, ṁ_Compr2 gesplittet, dass k, der verdichterseitige Gesamtwirkungsgrad, maximal ist.
• Das erfindungsgemäße Verfahren löst die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, nämlich ein Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern aufzuzeigen, mit dem sich die Abgasturboaufladung und Drehmomentcharakteristik der Brennkraftmaschine weiter verbessern lässt.
• Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann auch zwei Zylinderköpfe aufweisen. Es können auch drei oder mehr Abgasturbolader vorgesehen werden.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die mindestens zwei Ladeluftteilströme ṁ_Compr1, ṁ_Compr2 durch die mindestens zwei Verdichter messtechnisch erfasst werden.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die mindestens zwei Ladeluftteilströme ṁ_Comprl, ṁ_Compr2 als Massenströme messtechnisch erfasst werden.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die mindestens zwei Ladeluftteilströme ṁ_Comprl, ṁ_Compr2 als Volumenströme messtechnisch erfasst werden.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das Druckverhältnis p₁/p₂ für jeden Verdichter bestimmt wird, indem der Eintrittsdruck p₁ und der Austrittsdruck p₂ messtechnisch erfasst wird.
• Vorteilhaft können auch Ausführungsformen des Verfahrens sein, bei denen das Druckverhältnis p₁/p₂ für jeden Verdichter bestimmt wird, indem der Austrittsdruck p₂ messtechnisch erfasst wird und ein Umgebungsdruck als Eintrittsdruck p₁ verwendet wird.
• Vorteilhaft sind grundsätzlich Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen davon ausgegangen wird, dass der Austrittsdruck p₂ für jeden Verdichter gleich groß ist.
• Vorteilhaft sind grundsätzlich auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen davon ausgegangen wird, dass das Druckverhältnis p₁/p₂ für jeden Verdichter gleich groß ist.
• Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich eine aufgeladene Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens einer vorstehend beschriebenen Art bereitzustellen, wird gelöst durch eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern, bei der
• - jeder Zylinder mindestens zwei Auslassöffnungen zum Abführen der Abgase aufweist, wobei sich an jede Auslassöffnung eine Abgasleitung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem anschließt,
• - mindestens zwei Abgasturbolader vorgesehen sind, wobei jeder Abgasturbolader eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst,
• - die Turbinen der mindestens zwei Abgasturbolader parallel im Abgasabführsystem angeordnet sind, und
• - die Verdichter der mindestens zwei Abgasturbolader parallel in der Art im Ansaugsystem angeordnet sind, dass jeder Verdichter in einer separaten Ansaugleitung des Ansaugsystems angeordnet ist, wobei die separaten Ansaugleitungen stromabwärts der Verdichter zu einer Gesamtansaugleitung zusammenführen,
wobei
• - Sensoren vorgesehen sind zur messtechnischen Erfassung der Ladeluftteilströme ṁ_Compr1, ṁ_Compr2 durch die mindestens zwei Verdichter,
• - mindestens ein Sensor vorgesehen ist zur messtechnischen Erfassung des Austrittsdrucks p₂ mindestens eines Verdichters, und
• - eine Motorsteuerung vorgesehen ist, in der die Verdichterkennfelder der mindestens zwei Verdichter hinterlegt sind, wobei jeweils unter Verwendung des Ladeluftteilstroms und des Druckverhältnisses p₁/p₂ als Eingangsgrößen der Wirkungsgrad η_Compr1, η_Compr2 jedes Verdichters als Ausgangsgröße bestimmbar ist, wobei p₁ den Eintrittsdruck bezeichnet.
• Das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Gesagte gilt ebenfalls für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen für jeden Verdichter ein zugehöriger Sensor zur messtechnischen Erfassung des Austrittsdrucks p₂ des Verdichters vorgesehen ist. In der Regel dürfte aber bereits ein Sensor zur messtechnischen Erfassung des Austrittsdrucks p₂ ausreichen, um die Druckverhältnisse p₁/p₂ sämtlicher Verdichter zu bestimmen. Dieser Vorgehensweise liegt die Annahme zugrunde, dass das Ansaugsystem stromabwärts der Verdichter ein zusammenhängendes System ist, weshalb der Austrittsdruck p₂ für jeden Verdichter gleich groß ist.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen ein Sensor vorgesehen ist zur messtechnischen Erfassung des Umgebungsdrucks p_atm. Der Eintrittsdruck p₁ entspricht häufig dem Umgebungsdruck, so dass mit dem Umgebungsdruck p_atm vorliegend auch der Eintrittsdruck messtechnisch erfasst wird.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens zwei Verdichter unterschiedlich groß sind. Unterschiedliche Größen können insbesondere dann von Interesse sein, falls von den dazugehörigen Turbinen mindestens eine Turbine als zuschaltbare Turbine ausgebildet ist.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens zwei Verdichter von unterschiedlicher Bauart sind. Ein möglichst dichtes Packaging kann dies erforderlich machen.
• Grundsätzlich kann ein Verdichter als Radialverdichter oder Axialverdichter ausgeführt werden, wobei Verdichter - anders als Turbinen - über ihre Abströmung definiert werden. Ein Radialverdichter ist somit ein Verdichter, dessen Abströmung aus den Laufschaufeln im Wesentlichen radial erfolgt. Hingegen erfolgt die Abströmung aus den Laufradschaufeln eines Axialverdichters im Wesentlichen axial. Im Wesentlichen axial bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung größer ist als die radiale Geschwindigkeitskomponente. Im Wesentlichen radial bedeutet hingegen, dass die Geschwindigkeitskomponente in radialer Richtung größer ist als die axiale Geschwindigkeitskomponente.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen von den mindestens zwei Auslassöffnungen jedes Zylinders mindestens eine als zuschaltbare Auslassöffnung ausgebildet ist, wobei
• - die Abgasleitungen der zuschaltbaren Auslassöffnungen der mindestens zwei Zylinder unter Ausbildung eines ersten Abgaskrümmers zu einer ersten Gesamtabgasleitung zusammenführen, welche mit der Turbine des ersten Abgasturboladers verbunden ist, und
• - die Abgasleitungen der anderen Auslassöffnungen der mindestens zwei Zylinder unter Ausbildung eines zweiten Abgaskrümmers zu einer zweiten Gesamtabgasleitung zusammenführen, welche mit der Turbine des zweiten Abgasturboladers verbunden ist.
• Um die Drehmomentcharakteristik der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine weiter zu verbessern, ist die Turbine des ersten Abgasturboladers, d. h. die erste Turbine, vorliegend als zuschaltbare Turbine ausgebildet, welche nur bei größeren Abgasmengen mit Abgas beaufschlagt wird, d. h. aktiviert wird.
• Hierzu ist jeder Zylinder mit mindestens einer zuschaltbaren Auslassöffnung ausgestattet. Die Abgasleitungen der Zylinder werden dann gruppenweise in der Art zusammen geführt, dass die Abgasleitungen der zuschaltbaren Auslassöffnungen und die Abgasleitungen der anderen Auslassöffnungen jeweils unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammengeführt werden.
• Die Abgasleitungen der zuschaltbaren Auslassöffnungen führen zu der Turbine des ersten Abgasturboladers und die Abgasleitungen der anderen Auslassöffnungen zu der Turbine des zweiten Abgasturboladers. Die den zuschaltbaren Auslassöffnungen zugeordnete erste Turbine ist damit als zuschaltbare Turbine ausgebildet. Die zuschaltbaren Auslassöffnungen werden nur bei größeren Abgasmengen im Rahmen des Ladungswechsels geöffnet und dadurch wird die zuschaltbare Turbine aktiviert, d. h. mit Abgas beaufschlagt.
• Im Vergleich zu Konzepten, bei denen stromaufwärts der Turbinen ein zusammenhängendes Abgasleitungssystem vorgesehen ist, verbessert sich das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine durch die vorstehend beschriebene Gruppierung und Verwendung voneinander getrennter Abgaskrümmer insbesondere bei kleinen Abgasmengen spürbar; auch weil das Leitungsvolumen stromaufwärts der kontinuierlich von Abgas durchströmten zweiten Turbine durch diese Maßnahme verkleinert wird, was bei niedrigen Lasten bzw. Drehzahlen, d. h. geringen Abgasmengen, vorteilhaft ist und insbesondere das Ansprechverhalten verbessert.
• Um eine Mindestdrehzahl der zuschaltbaren Turbine auch im abgeschalteten Zustand zu gewährleisten, wird die erste Turbine vorzugsweise auch bei abgeschalteten Auslassöffnungen mit einem kleinen Abgasstrom versorgt.
• Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen ein abgeschaltetes Hubventil einer abgeschalteten Auslassöffnung mit einem verkleinerten Hub Δh_low mit Δh_low < Δh_max beim Öffnen betrieben wird, so dass der ersten Turbine ein geringer Abgasstrom zugeführt wird.
• Entsprechend der vorstehenden Verfahrensvariante werden die Ventile der schaltbaren Auslassöffnungen bei deaktivierter erster Turbine gar nicht abgeschaltet im eigentlichen Sinne, sondern durchgehend mit einem verkleinerten Hub Δh_low weiter betrieben und betätigt.
• Der abgeschalteten ersten Turbine wird dann eine geringe Abgasmenge zugeführt. Auf diese Weise fällt die Drehzahl der abgeschalteten ersten Turbine weniger stark ab.
• Vorteilhaft können nichtsdestotrotz auch Ausführungsformen des Verfahrens sein, bei denen ein abgeschaltetes Hubventil die zugehörige Auslassöffnung abschaltet und versperrt. Dabei wird der deaktivierten Turbine kein Abgas mehr zugeführt, d. h. die Beaufschlagung der ersten Turbine mit Abgas wird vollständig unterbunden. Im Hinblick auf die Aufrechterhaltung einer Mindestdrehzahl der abgeschalteten ersten Turbine ist diese Vorgehensweise aber weniger vorteilhaft.
• Versperrt ein abgeschaltetes Hubventil die zugehörige Auslassöffnung, können Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein, bei denen die schaltbaren Auslassöffnungen intermittierend in der Art betrieben werden, dass diese Auslassöffnungen für eine erste vorgebbare Anzahl an Arbeitsspielen abgeschaltet werden und geschlossen bleiben und für eine zweite vorgebbare Anzahl an Arbeitsspielen zugeschaltet und damit geöffnet werden, so dass die der ersten Turbine zugeführte Abgasmenge nicht vollständig unterbunden wird.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen stromabwärts des ersten Verdichters ein erstes Absperrelement in der zugehörigen Ansaugleitung angeordnet ist.
• Vorliegend kann der erste Verdichter bei abgeschalteter erster Turbine vom übrigen Ansaugsystem abgetrennt werden, damit der zweite Verdichter nicht in den ersten Verdichter hinein fördert. Hierzu ist stromabwärts des ersten Verdichters ein erstes Absperrelement in der dazugehörigen Ansaugleitung angeordnet, das der Deaktivierung dieses Verdichters dient.
• Der erste Verdichter wird bei abgeschalteter Turbine nicht ernsthaft angetrieben. Damit der erste Verdichter dann gegebenenfalls nicht gegen den Widerstand des verschlossenen ersten Absperrelementes fördert, ist eine Abblaseleitung vorteilhaft, über welche die Ladeluft entweichen bzw. abgeführt werden kann.
• Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang daher auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine Abblaseleitung vorgesehen ist, die zwischen dem ersten Verdichter und dem ersten Absperrelement aus der zugehörigen Ansaugleitung abzweigt und stromaufwärts des zweiten Verdichters in die andere Ansaugleitung mündet, wobei in der Abblaseleitung ein zweites Absperrelement angeordnet ist.
• Dass die Abblaseleitung vorliegend stromaufwärts des zweiten Verdichters in das Ansaugsystem mündet, hat Vorteile, da stromaufwärts des zweiten Verdichters in der Regel Unterdruck herrscht, wodurch die Förderung unterstützt wird.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Abgasleitungen der mindestens zwei Zylinder innerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes zu mindestens einer Gesamtabgasleitung zusammenführen.
• Die Integration eines Abgaskrümmers in den Zylinderkopf verringert die Masse und die Länge der Abgasabführsysteme von den Auslassöffnungen bis hin zu den Turbinen. Dadurch lässt sich die Abgasenthalpie der heißen Abgase optimal nutzen und ein schnelles Ansprechverhalten der Turbolader gewährleisten. Zudem erreichen auslassnah angeordnete Abgasnachbehandlungssysteme schnell ihre Betriebstemperatur bzw. Anspringtemperatur, insbesondere nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine. Die Integration in den Zylinderkopf gestattet darüber hinaus ein möglichst dichtes Packaging der Antriebseinheit und hat darüber hinaus den Vorteil, dass an einer gegebenenfalls im Zylinderkopf vorgesehenen Flüssigkeitskühlung partizipiert werden kann, in der Art, dass der Krümmer nicht aus thermisch hochbelastbarem und damit kostenintensiven Werkstoffen gefertigt werden muss.
• Die Integration eines Abgaskrümmers in den Zylinderkopf führt zudem zu einer geringeren Anzahl an Bauteilen und folglich zu einer Verringerung der Kosten, insbesondere der Montage- und Bereitstellungskosten.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Gesamtabgasleitungen stromabwärts der Turbinen zu einer gemeinsamen Abgasleitung zusammenführen. Dann kann eine Abgasnachbehandlung des gesamten Abgases der mindestens zwei Zylinder stattfinden, nämlich mit einem in der gemeinsamen Abgasleitung angeordneten Abgasnachbehandlungssystem. Dies können beispielsweise ein Partikelfilter, ein Oxidationskatalysator und/oder ein Abgasnachbehandlungssystem zur Reduzierung der Stickoxide sein.
• Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens eine Turbine als Waste-Gate-Turbine ausgeführt ist, wobei stromaufwärts dieser Turbine eine Bypassleitung vom Abgasabführsystem abzweigt und ein Absperrelement in der Bypassleitung vorgesehen ist.
• Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens eine Turbine eine variable Turbinengeometrie aufweist, die eine weitgehende Anpassung an den jeweiligen Betriebspunkt durch Verstellen der Turbinengeometrie bzw. des wirksamen Turbinenquerschnittes gestattet. Dabei sind stromaufwärts des Laufrades 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, d. h. dem Laufrad. Die Leitschaufeln sind zwar stationär angeordnet, aber nicht völlig unbeweglich, sondern um ihre Achse drehbar, so dass auf die Anströmung der Laufschaufeln Einfluss genommen werden kann.
• Verfügt eine Turbine hingegen über eine feste unveränderliche Geometrie, sind die Leitschaufeln nicht nur stationär, sondern zudem völlig unbeweglich, d. h. starr fixiert.
• Der Zylinderkopf einer aufgeladenen Brennkraftmaschine ist grundsätzlich ein thermisch und mechanisch hoch belastetes Bauteil. Insbesondere bei der Integration eines Abgaskrümmers steigt die thermische Belastung der Brennkraftmaschine bzw. des Zylinderkopfes nochmals, so dass erhöhte Anforderungen an die Kühlung zu stellen sind. Vorteilhaft sind daher Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen eine Flüssigkeitskühlung vorgesehen ist.
• Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
• 1 schematisch eine erste Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
• 1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der aufgeladenen Brennkraftmaschine 1, die mit zwei Abgasturboladern 8, 9 ausgestattet ist. Jeder Abgasturbolader 8, 9 umfasst eine Turbine 8a, 9a und einen Verdichter 8b, 9b. Das heiße Abgas entspannt sich in den Turbinen 8a, 9a unter Energieabgabe. Die Verdichter 8b, 9b komprimieren die Ladeluft, die via Ansaugsystem 11, Ladeluftkühler 10 und Plenum 12 den Zylindern 3 zugeführt wird, wodurch eine Aufladung der Brennkraftmaschine 1 erreicht wird.
• Es handelt sich um einen Vier-Zylinder-Reihenmotor 1, bei dem die vier Zylinder 3 entlang der Längsachse des Zylinderkopfes 2, d. h. in Reihe angeordnet sind. Jeder Zylinder 3 verfügt über zwei Auslassöffnungen 4, 4a, 4b, an die sich Abgasleitungen 5a, 5b zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem 5 anschließen. Jeweils eine Auslassöffnung 4, 4a jedes Zylinders 3 ist als zuschaltbare Auslassöffnung 4a ausgebildet, die im Rahmen des Ladungswechsels nur dann geöffnet wird, wenn die Abgasmenge eine vorgegebene Abgasmenge übersteigt und die stromabwärts angeordnete erste Turbine 8a aktiviert, d. h. mit Abgas beaufschlagt werden soll.
• Die Abgasleitungen 5a der zuschaltbaren Auslassöffnungen 4a sämtlicher Zylinder 3 führen unter Ausbildung eines ersten Abgaskrümmers 6a zu einer ersten Gesamtabgasleitung 7a zusammen, welche mit der Turbine 8a des ersten Abgasturboladers 8 verbunden ist, die dadurch als zuschaltbare Turbine 8a fungiert.
• Die Abgasleitungen 5b der anderen Auslassöffnungen 4b sämtlicher Zylinder 3 führen unter Ausbildung eines zweiten Abgaskrümmers 6b zu einer zweiten Gesamtabgasleitung 7b zusammen, welche mit der Turbine 9a des zweiten Abgasturboladers 9 verbunden ist.
• Beide Turbinen 8a, 9a sind in Waste-Gate-Bauweise ausgeführt, wobei jeweils eine Bypassleitung stromaufwärts einer Turbine 8a, 9a aus der zugehörigen Gesamtabgasleitung 7a, 7b abzweigt und stromabwärts dieser Turbine 8a, 9a wieder in die Gesamtabgasleitung 7a, 7b mündet.
• Die Brennkraftmaschine 1 verfügt über ein Ansaugsystem 11 zum Zuführen der Ladeluft zu den Zylindern 3, wobei die Verdichter 8b, 9b der Turbolader 8, 9 parallel im Ansaugsystem 11 angeordnet sind. Der erste Verdichter 8b ist in einer ersten Ansaugleitung 11a angeordnet und der zweite Verdichter 9b in einer zweiten Ansaugleitung 11b. Die Ansaugleitungen 11a, 11b führen stromabwärts der Verdichter 8b, 9b zu einer Gesamtansaugleitung zusammen.
• Stromabwärts des ersten Verdichters 8b ist ein erstes Absperrelement 13a in der zugehörigen Ansaugleitung 11a angeordnet, so dass der erste Verdichter 8b bei abgeschalteter erster Turbine 8a vom übrigen Ansaugsystem 11 abgetrennt, d. h. deaktiviert werden kann und der zweite Verdichter 9b nicht in den ersten Verdichter 8b hinein fördert.
• Der erste Verdichter 8b wird bei abgeschalteter Turbine 8a zwar nicht ernsthaft angetrieben. Damit der erste Verdichter 8b aber nicht gegen den Widerstand des verschlossenen ersten Absperrelementes 13a fördert, ist eine Abblaseleitung 14 vorgesehen, über welche die Ladeluft in die zweite Ansaugleitung 11b stromaufwärts des zweiten Verdichters 9b gefördert werden kann. In der Abblaseleitung 14 ist ein zweites Absperrelement 13b angeordnet.
• Bei zugeschalteten Auslassöffnungen 4a werden beide Turbinen 8a, 9a betrieben und mit Abgas beaufschlagt. Dann tragen beide Verdichter 8b, 9b zur Generierung des Ladedrucks bei. Der Ladeluftstrom wird auf die zwei Verdichter 8b, 9b aufgeteilt. Die Ladeluftteilströme ṁ_Compr1, ṁ_Compr2 werden dabei in der Art eingestellt, dass der verdichterseitige Gesamtwirkungsgrad k maximal ist. Für k gilt: $$k=\frac{1}{\frac{\frac{{\dot{m}}_{Compr1}}{\left({\dot{m}}_{Compr1}+{\dot{m}}_{Compr2}\right)}}{{\eta }_{Compr1}}+\frac{\frac{{\dot{m}}_{Compr2}}{\left({\dot{m}}_{Compr1}+{\dot{m}}_{Compr2}\right)}}{{\eta }_{Compr2}}}$$

  
• Eine Motorsteuerung, in der die Verdichterkennfelder der zwei Verdichter 8b, 9b hinterlegt sind, dient der Berechnung des Gesamtwirkungsgrades k. Unter Verwendung des Ladeluftteilstroms und des Druckverhältnisses p₁/p₂ lässt sich der Wirkungsgrad jedes Verdichters 8b, 9b anhand des zugehörigen Kennfeldes bestimmen.
• Die Ladeluftteilströme ṁ_Campr1, ṁ_Compr2 der Verdichter 8b, 9b werden vorliegend mittels Sensoren 15, 16 messtechnisch erfasst und der Motorsteuerung als Eingangsgrößen zur Verfügung gestellt.
• Ein Sensor 18 dient der messtechnischen Erfassung des Austrittsdrucks p₂ des zweiten Verdichters 9b und damit auch der messtechnischen Erfassung des Austrittsdrucks p₂ des ersten Verdichters 8b, da das Ansaugsystem 11 stromabwärts der Verdichter 8b, 9b ein zusammenhängendes Ansaugsystem 11 ist und anzunehmen ist, dass der Austrittsdruck p₂ für beide Verdichter 8b, 9b gleich groß ist.
• Ein weiterer Sensor 17 dient der messtechnischen Erfassung des Umgebungsdrucks p_atm, der vorliegend dem Eintrittsdruck p₁ entspricht. Das Druckverhältnis p₁/p₂ ist damit bestimmbar und für jeden Verdichter 8b, 9b gleich groß.
• Bezugszeichenliste

1

aufgeladene Brennkraftmaschine, Vier-Zylinder-Reihenmotor

2

Zylinderkopf

3

Zylinder

4

Auslassöffnung

4a

zuschaltbare Auslassöffnung

4b

andere Auslassöffnung

5

Abgasabführsystem

5a

Abgasleitung einer zuschaltbaren Auslassöffnung

5b

Abgasleitung

6a

erster Abgaskrümmer

6b

zweiter Abgaskrümmer

7a

erste Gesamtabgasleitung

7b

zweite Gesamtabgasleitung

8

erster Abgasturbolader

8a

erste Turbine, zuschaltbare Turbine

8b

erster Verdichter

9

zweiter Abgasturbolader

9a

zweite Turbine

9b

zweiter Verdichter

10

Ladeluftkühler

11

Ansaugsystem

11a

erste separate Ansaugleitung

11b

zweite separate Ansaugleitung

12

Plenum

13a

erstes Absperrelement

13b

zweites Absperrelement

14

Abblaseleitung

15

Sensor zur messtechnischen Erfassung des Ladeluftteilstroms ṁ_Compr1

16

Sensor zur messtechnischen Erfassung des Ladeluftteilstroms ṁ_Compr2

17

Sensor zur messtechnischen Erfassung des Umgebungsdrucks p_atm

18

Sensor zur messtechnischen Erfassung des Austrittsdrucks p₂

ηCompr1

Wirkungsgrad des ersten Verdichters

ηCompr2

Wirkungsgrad des zweiten Verdichters

k

verdichterseitiger Gesamtwirkungsgrad

ṁCompr1

Ladeluftteilstrom des ersten Verdichters

ṁCompr2

Ladeluftteilstrom des zweiten Verdichters

p1

Eintrittsdruck eines Verdichters

p2

Austrittsdruck eines Verdichters

patm

Umgebungsdruck

Claims (16)

1. Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinderkopf (2) mit mindestens zwei Zylindern (3), bei der - jeder Zylinder (3) mindestens zwei Auslassöffnungen (4, 4a, 4b) zum Abführen der Abgase aufweist, wobei sich an jede Auslassöffnung (4, 4a, 4b) eine Abgasleitung (5a, 5b) zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem (5) anschließt, - mindestens zwei Abgasturbolader (8, 9) vorgesehen sind, wobei jeder Abgasturbolader eine im Abgasabführsystem (5) angeordnete Turbine (8a, 9a) und einen im Ansaugsystem (11) angeordneten Verdichter (8b, 9b) umfasst, - die Turbinen (8a, 9a) der mindestens zwei Abgasturbolader (8, 9) parallel im Abgasabführsystem (5) angeordnet sind, und - die Verdichter (8b, 9b) der mindestens zwei Abgasturbolader (8, 9) parallel in der Art im Ansaugsystem (11) angeordnet sind, dass jeder Verdichter (8b, 9b) in einer separaten Ansaugleitung (11a, 11b) des Ansaugsystems (11) angeordnet ist, wobei die separaten Ansaugleitungen (11a, 11b) stromabwärts der Verdichter (8b, 9b) zu einer Gesamtansaugleitung zusammenführen, wobei - die Ladeluftteilströme ṁ_Compr1, ṁ_Compr2 durch die mindestens zwei Verdichter (8b, 9b) ermittelt werden, - das Druckverhältnis p₁/p₂ für jeden Verdichter (8b, 9b) bestimmt wird, wobei p₁ den Eintrittsdruck und p₂ den Austrittsdruck bezeichnet, - jeweils unter Verwendung des Ladeluftteilstroms und des Druckverhältnisses der Wirkungsgrad η_Compr1, η_Compr2 mittels Verdichterkennfeld bestimmt wird, und - durch geeignete Aufteilung des Ladeluftstroms in die Ladeluftteilströme m_Campr1, ṁ_Campr2 eine Optimierung des Betriebs der mindestens zwei Verdichter (8b, 9b) in der Art vorgenommen wird, dass k maximiert wird, wobei gilt: $$k=\frac{1}{\frac{\frac{{\dot{m}}_{Compr1}}{\left({\dot{m}}_{Compr1}+{\dot{m}}_{Compr2}\right)}}{{\eta }_{Compr1}}+\frac{\frac{{\dot{m}}_{Compr2}}{\left({\dot{m}}_{Compr1}+{\dot{m}}_{Compr2}\right)}}{{\eta }_{Compr2}}}$$

   
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Ladeluftteilströme ṁ_Compr1, ṁ_Compr2 durch die mindestens zwei Verdichter (8b, 9b) messtechnisch erfasst werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Ladeluftteilströme ṁ_Compr1, ṁ_Compr2 als Massenströme messtechnisch erfasst werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Ladeluftteilströme ṁ_Compr1, ṁ_Compr2 als Volumenströme messtechnisch erfasst werden.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckverhältnis p₁/p₂ für jeden Verdichter (8b, 9b) bestimmt wird, indem der Eintrittsdruck p₁ und der Austrittsdruck p₂ messtechnisch erfasst wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckverhältnis p₁/p₂ für jeden Verdichter (8b, 9b) bestimmt wird, indem der Austrittsdruck p₂ messtechnisch erfasst wird und ein Umgebungsdruck p_atm als Eintrittsdruck p1 verwendet wird.
7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass davon ausgegangen wird, dass der Austrittsdruck p₂ für jeden Verdichter (8b, 9b) gleich groß ist.
8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass davon ausgegangen wird, dass das Druckverhältnis p₁/p₂ für jeden Verdichter (8b, 9b) gleich groß ist.
9. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche mit mindestens einem Zylinderkopf (2) mit mindestens zwei Zylindern (3), bei der - jeder Zylinder (3) mindestens zwei Auslassöffnungen (4, 4a, 4b) zum Abführen der Abgase aufweist, wobei sich an jede Auslassöffnung (4, 4a, 4b) eine Abgasleitung (5a, 5b) zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem (5) anschließt, - mindestens zwei Abgasturbolader (8, 9) vorgesehen sind, wobei jeder Abgasturbolader eine im Abgasabführsystem (5) angeordnete Turbine (8a, 9a) und einen im Ansaugsystem (11) angeordneten Verdichter (8b, 9b) umfasst, - die Turbinen (8a, 9a) der mindestens zwei Abgasturbolader (8, 9) parallel im Abgasabführsystem (5) angeordnet sind, und - die Verdichter (8b, 9b) der mindestens zwei Abgasturbolader (8, 9) parallel in der Art im Ansaugsystem (11) angeordnet sind, dass jeder Verdichter (8b, 9b) in einer separaten Ansaugleitung (11a, 11b) des Ansaugsystems (11) angeordnet ist, wobei die separaten Ansaugleitungen (11a, 11b) stromabwärts der Verdichter (8b, 9b) zu einer Gesamtansaugleitung zusammenführen, wobei - Sensoren (15, 16) vorgesehen sind zur messtechnischen Erfassung der Ladeluftteilströme ṁ_Comprl, ṁ_Compr2 durch die mindestens zwei Verdichter (8b, 9b), - mindestens ein Sensor (18) vorgesehen ist zur messtechnischen Erfassung des Austrittsdrucks p₂ mindestens eines Verdichters (8b, 9b), und - eine Motorsteuerung vorgesehen ist, in der die Verdichterkennfelder der mindestens zwei Verdichter (8b, 9b) hinterlegt sind, wobei jeweils unter Verwendung des Ladeluftteilstroms und des Druckverhältnisses p₁/p₂ als Eingangsgrößen der Wirkungsgrad η_Compr1, η_Compr2 jedes Verdichters (8b, 9b) als Ausgangsgröße bestimmbar ist, wobei p1 den Eintrittsdruck bezeichnet.
10. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Verdichter (8b, 9b) ein zugehöriger Sensor (18) zur messtechnischen Erfassung des Austrittsdrucks p₂ des Verdichters (8b, 9b) vorgesehen ist.
11. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Sensor (17) vorgesehen ist zur messtechnischen Erfassung des Umgebungsdrucks p_atm.
12. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Verdichter (8b, 9b) unterschiedlich groß sind.
13. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei Verdichter (8b, 9b) von unterschiedlicher Bauart sind.
14. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass von den mindestens zwei Auslassöffnungen (4, 4a, 4b) jedes Zylinders (3) mindestens eine als zuschaltbare Auslassöffnung (4a) ausgebildet ist, wobei - die Abgasleitungen (5a) der zuschaltbaren Auslassöffnungen (4a) der mindestens zwei Zylinder (3) unter Ausbildung eines ersten Abgaskrümmers (6a) zu einer ersten Gesamtabgasleitung (7a) zusammenführen, welche mit der Turbine (8a) des ersten Abgasturboladers (8) verbunden ist, und - die Abgasleitungen (5b) der anderen Auslassöffnungen (4b) der mindestens zwei Zylinder (3) unter Ausbildung eines zweiten Abgaskrümmers (6b) zu einer zweiten Gesamtabgasleitung (7b) zusammenführen, welche mit der Turbine (9a) des zweiten Abgasturboladers (9) verbunden ist.
15. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts des ersten Verdichters (8b) ein erstes Absperrelement (13a) in der zugehörigen Ansaugleitung (11a) angeordnet ist.
16. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abblaseleitung (14) vorgesehen ist, die zwischen dem ersten Verdichter (8b) und dem ersten Absperrelement (13a) aus der zugehörigen Ansaugleitung (11a) abzweigt und stromaufwärts des zweiten Verdichters (9b) in die andere Ansaugleitung (11b) mündet, wobei in der Abblaseleitung (14) ein zweites Absperrelement (13b) angeordnet ist.

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