DE102015208418B4 - R2S Aufladesystem mit Zwischenabgasnachbehandlung - Google Patents

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Abstract

Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Anordnung umfassend einen Abgastrakt (3), einen Ansaugtrakt (4), einen ersten Turbolader (5) und einen zweiten Turbolader (6), wobei der zweite Turbolader (6) seriell zum ersten Turbolader (5) angeordnet ist, so dass die Turbine des ersten Turboladers (5a) und die Turbine des zweiten Turboladers (6a) über mindestens eine Abgasleitung des Abgastrakts (3a) in fluider Verbindung stehen, wobei stromabwärts von der Turbine des ersten Turboladers (5a) mindestens eine erste Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) in der Abgasleitung (3a) angeordnet ist, und stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) mindestens eine Leitung einer Abgasrückführung (8) von der Abgasleitung (3a) abzweigt, über die eine fluide Verbindung zu einer Ansaugleitung des Ansaugtrakts (4a) herstellbar ist,bei der die Leitung der Abgasrückführung (8) mittels eines Kombinationsventils (9) mit der Ansaugleitung (4a) verbunden ist,bei der stromabwärts vom Kombinationsventil (9) zusätzlich ein erster Ladeluftkühler (10) in der Ansaugleitung (4a) angeordnet ist undbei der stromaufwärts des ersten Ladeluftkühlers (10) eine erste Bypassleitung (11) mit einem Kühlerbypassventil (12) von der Ansaugleitung (4a) abzweigt und stromabwärts des ersten Ladeluftkühlers (10) wieder in die Ansaugleitung (4a) mündet,wobei die Brennkraftmaschine (2) durch die in Serie angeordneten ersten (5) und zweiten Turbolader (6) zweistufig aufgeladen, der Abgasstrom aus der Turbine des ersten Turboladers (5a) einer ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) zugeleitet, ein erster Teil des Abgasstroms stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) über eine aus der Abgasleitung (3a) abzweigende Leitung (8) der Ansaugleitung (4a) stromaufwärts des ersten Ladeluftkühlers (10) zugeführt und ein zweiter Teil des Abgasstroms in die Turbine des zweiten Turboladers (6a) geleitet wird,dadurch charakterisiert,dass bei niedriger Last der Brennkraftmaschine (2) das Kühlerbypassventil (12) in der ersten Bypassleitung (11) geöffnet wird.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Anordnung umfassend einen Abgastrakt, einen Ansaugtrakt, zwei seriell angeordnete Turbolader, eine Abgasnachbehandlungseinrichtung zwischen den Turbinen und eine fluide Verbindung zwischen Abgas- und Ansaugtrakt zur Abgasrückführung, eine Anordnung ausgebildet zum Durchführen des Verfahren sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Anordnung.
  • Turbolader dienen der Aufladung der Zylinder von Brennkraftmaschinen mit unter Überdruck stehender Verbrennungsluft. Ein Turbolader besteht aus einer Turbine und einem Verdichter, die ähnlich aufgebaut sein können und auf einer gemeinsamen Welle montiert sind. Der Massenstrom des Abgases versetzt das Turbinenrad im Abgastrakt in Rotation. Über die gemeinsame Welle wird das Drehmoment auf das Verdichterrad im Ansaugtrakt übertragen, wodurch der Verdichter Verbrennungsluft komprimiert. Bei seriell angeordneten Turboladern zur Aufladung von Brennkraftmaschinen, wie z. B. aus der US 2009 / 0 007 563 A1 und der US 2011 / 0 094 485 A1 bekannt, durchströmt Abgas zuerst die Turbine eines ersten Turboladers und nachfolgend die Turbine eines stromabwärts von der Turbine des ersten Turboladers angeordneten zweiten Turboladers. Die Turbine des zweiten Turboladers kann auch nur bei Bedarf zuschaltbar sein bzw. wenn genügend Abgas für ihren Betrieb vorhanden ist.
  • Ein Vorteil von seriell angeordneten Turboladern ist die hohe Effizienz, mit der entsprechende Brennkraftmaschinen arbeiten. Ein Nachteil besteht in signifikanten Wärmeverlusten, die dem Abgas beim Strom durch die Turbinen viel Wärmeenergie entzogen wird. Dadurch steht einer hinter den Turbinen angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung weniger Wärmeenergie zur Verfügung. Das führt zu einem verzögerten Starten der Abgasnachbehandlungseinrichtung und damit zu einer höheren Emission von Abgasschadstoffen.
  • Eine Minderung besonders einer Emission von Stickoxiden im Abgas kann durch eine Abgasrückführung erreicht werden. Dazu wird der Ladeluft Abgas zugemischt und durch eine Brennkraftmaschine rezirkuliert. In Kraftfahrzeugen mit einem Dieselmotor und einer Niederdruck-Abgasrückführung (ND-AGR) wird das Abgas bzw. ein Teil des Abgases über ein in Strömungs-richtung des Abgases hinter einem Dieselpartikelfilter (DPF) angeordnetes Rückführventil in Richtung eines Verdichters abgeleitet. Wegen der niedrigen Temperaturen des Abgases nach Passieren zweier Turbinen, besonders bei niedrigen Lasten der Brennkraftmaschine, ist in der Regel eine zusätzliche Hochdruck-Abgasrückführung (HD-AGR) notwendig, um zu niedrige Ladelufteinlasstemperaturen zu vermeiden, da diese zu exzessiven Kohlen-monoxid- und Kohlenwasserstoff-Emissionen führen können. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in der FR 2 844 549 A1 offenbart. Nachteilig ist bei HD-AGR jedoch, dass das zugeleitete Abgas höhere Temperaturen bewirkt als erwünscht und dass durch Ableiten von Abgas der Abgasmassenstrom vor Erreichen der Turbine eines Turboladers reduziert wird.
  • Es besteht damit die Aufgabe, ein Verfahren sowie eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens bereitzustellen, die eine effiziente Nutzung der Abgaswärme ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Nebenansprüchen, den Unteransprüchen, der Figur und den Ausführungsbeispielen.
  • Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Anordnung umfassend einen Abgastrakt, einen Ansaugtrakt, einen ersten Turbolader und einen zweiten Turbolader, wobei der zweite Turbolader seriell zum ersten Turbolader angeordnet ist, so dass die Turbine des ersten Turboladers und die Turbine des zweiten Turboladers über mindestens eine Abgasleitung des Abgastrakts in fluider Verbindung stehen, und wobei stromabwärts von der Turbine des ersten Turboladers mindestens eine erste Abgasnachbehandlungseinrichtung in der Abgasleitung angeordnet ist, und stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung von der Abgasleitung mindestens eine Leitung einer Abgasrückführung abzweigt, über die eine fluide Verbindung zu einer Ansaugleitung des Ansaugtrakts herstellbar ist. Bei der Anordnung ist die Leitung der Abgasrückführung mittels eines Kombinationsventils mit der Ansaugleitung verbunden. Stromabwärts vom Kombinationsventil ist zusätzlich ein erster Ladeluftkühler in der Ansaugleitung angeordnet. Stromaufwärts des ersten Ladeluftkühlers zweigt eine erste Bypassleitung mit einem Kühlerbypassventil von der Ansaugleitung ab und mündet stromabwärts des ersten Ladeluftkühlers wieder in die Ansaugleitung.
  • Die Brennkraftmaschine wird durch die in Serie angeordneten ersten und zweiten Turbolader zweistufig aufgeladen. Der Abgasstrom wird aus der Turbine des ersten Turboladers einer ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung zugeleitet. Ein erster Teil des Abgasstroms wird stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung über eine aus dem Abgastrakt abzweigende Leitung dem Ansaugtrakt stromaufwärts des ersten Ladeluftkühlers zugeführt und ein zweiter Teil des Abgasstroms wird in die Turbine des zweiten Turboladers geleitet. Die Vorteile des Verfahrens entsprechen denen der erfindungsgemäßen Anordnung.
  • Bei niedriger Last der Brennkraftmaschine wird das Kühlerbypassventil in der ersten Bypassleitung geöffnet.
  • Bevorzugt wird in dem Verfahren das Kondensatablassventil in der drittten Bypassleitung geöffnet, wenn sich im ersten Ladeluftkühler Kondensat gebildet hat.
  • Bevorzugt wird in dem Verfahren bei hoher Last der Brennkraftmaschine das Turbinenbypassventil in der vierten Bypassleitung geöffnet.
  • Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Anordnung ausgebildet zum Durchführen eines solchen Verfahrens. Die Anordnung umfasst eine Brennkraftmaschine, einen Abgastrakt, einen Ansaugtrakt, einen ersten Turbolader und einen zweiten Turbolader, wobei der zweite Turbolader seriell zum ersten Turbolader angeordnet ist, so dass die Turbine des ersten Turboladers und die Turbine des zweiten Turboladers über mindestens eine Abgasleitung des Abgastrakts in fluider Verbindung stehen, und wobei stromabwärts von der Turbine des ersten Turboladers mindestens eine erste Abgasnachbehandlungseinrichtung in der Abgasleitung angeordnet ist, und stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung von der Abgasleitung mindestens eine Leitung einer Abgasrückführung abzweigt, über die eine fluide Verbindung zu einer Ansaugleitung des Ansaugtrakts herstellbar ist.
  • Die erfindungsgemäße Anordnung umfasst damit neben den seriell angeordneten Turboladern eine Zwischenabgasnachbehandlungseinrichtung hinter der Turbine des ersten Turboladers und eine hinter dieser Turbine abzweigende ND-AGR. Diese Anordnung ermöglicht vorteilhaft ein schnelles Starten der Abgasnachbehandlungseinrichtung, da dem Abgas an dieser Stelle nur in einer Turbine Abgaswärme entzogen wurde. Weiterhin hat das nach der Hochdruckturbine abgeleitete Abgas noch ausreichende Wärmeenergie, so dass kein Abgas über eine HD-AGR abgeleitet werden muss.
  • Der erste Turbolader wird auch als Hochdruckturbolader bezeichnet, und seine Turbine und Kompressor als Hochdruckturbine bzw. -verdichter. Der zweite Turbolader wird auch als Niederdruckturbolader bezeichnet, und seine Turbine und Kompressor als Niederdruckturbine bzw. -verdichter. Die erste Abgasnachbehandlungseinrichtung wird auch als Zwischenabgasnachbehandlungseinrichtung bezeichnet.
  • Die Brennkraftmaschine ist besonders eine selbstzündende Brennkraftmaschine, kann aber auch eine andere Brennkraftmaschine sein. Die Hochdruckturbine ist besonders als Turbine mit variabler Turbinengeometrie (variable nozzle turbine, VNT-Turbine) ausgeführt, kann aber auch anders gestaltet sein.
  • „Stromabwärts“ bezieht sich auf die Richtung des in der Anordnung vorgesehenen Stroms von Abgas oder Ladeluft. „Stromaufwärts“ entspricht einer entsprechenden gegenläufigen Richtung.
  • Ansaugluft, der rückgeführtes Abgas beigemischt ist, wird auch als Gasgemisch bezeichnet.
  • Die Leitung der Abgasrückführung ist mittels eines Kombinationsventils mit der Ansaugleitung verbunden. Dadurch kann vorteilhaft die Abgasrückführung reguliert bzw. zu- oder abgeschaltet werden.
  • Die Leitung der Abgasrückführung ist stromabwärts des Verdichters des zweiten Turboladers mit der Ansaugleitung verbunden. Durch Mischen des zugeleiteten Abgases mit bereits erwärmter, komprimierter Luft aus dem Niederdruckverdichter wird vorteilhaft eine Kondensation von im rückgeführten Abgas enthaltenen Wasser, welches den nachfolgenden Verdichter beschädigen kann, eingeschränkt.
  • In der erfindungsgemäßen Anordnung ist stromabwärts von der Mündung der Leitung der Abgasrückführung zusätzlich ein erster Ladeluftkühler in der Ansaugleitung angeordnet. Der erste Ladeluftkühler ist durch die stromaufwärts in den Ansaugtrakt mündende Abgasrückführung gleichermaßen ein Kühler für die Ladeluft und das eingeleitete rückgeführte Abgas. Ein spezieller Ladeluftkühler für das Abgas wird damit nicht benötigt.
  • In der erfindungsgemäßen Anordnung zweigt stromaufwärts vom ersten Ladeluftkühler eine erste Bypassleitung mit einem Kühlerbypassventil von der Ansaugleitung ab, die stromabwärts des ersten Ladeluftkühlers wieder in die Ansaugleitung mündet. Bei niedriger Last der Brennkraftmaschine kann bei geöffnetem Kühlerbypassventil vorteilhaft Abgas am ersten Ladeluftkühler vorbeigeleitet werden, wodurch eine höhere Einlasstemperatur von Ladeluft in die Zylinder der Brennkraftmaschine erreicht werden kann. Dadurch kann vorteilhaft die Emission von Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen gering gehalten werden.
  • Weiterhin ist es bevorzugt, wenn in der erfindungsgemäßen Anordnung stromabwärts des ersten Ladeluftkühlers und stromaufwärts des Hochdruckverdichters eine zweite Bypassleitung mit einem Verdichterbypassventil von der Ansaugleitung abzweigt und stromabwärts des Verdichters des ersten Turboladers wieder in die Ansaugleitung mündet.
  • Vorzugsweise verbindet in der erfindungsgemäßen Anordnung eine dritte Bypassleitung mit einem Kondensatablassventil den ersten Ladeluftkühler und den Einlasskrümmer der Brennkraftmaschine fluid. Das Kondensatablassventil ermöglicht z. B. vorteilhaft die Ableitung von Kondensat aus dem ersten Ladeluftkühler.
  • Weiterhin ist in der erfindungsgemäßen Anordnung eine vierte Bypassleitung mit einem Turbinenbypassventil im Abgastrakt angeordnet, die stromabwärts der Brennkraftmaschine von der Abgasleitung abzweigt und stromaufwärts der Turbine des zweiten Turboladers in die Abgasleitung mündet. Die vierte Bypassleitung ermöglicht vorteilhaft das Leiten von Abgas vorbei an der Hochdruckturbine, so dass es stromaufwärts von der Niederdruckturbine in die Abgasleitung eingeleitet und zum Antrieb der Niederdruckturbine verwendet werden kann. Stromabwärts von der Niederdruckturbine ist vorteilhafterweise eine zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung in der Abgasleitung angeordnet, die die Nachbehandlung sowohl von nicht rückgeführtem als auch über die vierte Bypassleitung zugeleitetem Abgas ermöglicht.
  • Ein dritter Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Anordnung. Das Kraftfahrzeug umfasst also gemäß der Erfindung eine Anordnung zum Durchführen eines der vorstehend beschriebenen Verfahren umfassend eine Brennkraftmaschine, einen Abgastrakt, einen Ansaugtrakt, einen ersten Turbolader und einen zweiten Turbolader, wobei der zweite Turbolader seriell zum ersten Turbolader angeordnet ist, so dass die Turbine des ersten Turboladers und die Turbine des zweiten Turboladers über mindestens eine Abgasleitung des Abgastrakts in fluider Verbindung stehen, und wobei stromabwärts von der Turbine des ersten Turboladers mindestens eine erste Abgasnachbehandlungseinrichtung in der Abgasleitung angeordnet ist, und stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung von der Abgasleitung mindestens eine Leitung einer Abgasrückführung abzweigt, über die eine fluide Verbindung zu einer Ansaugleitung des Ansaugtrakts herstellbar ist.
  • Die Leitung der Abgasrückführung ist mittels eines Kombinationsventils mit der Ansaugleitung verbunden. Die Leitung der Abgasrückführung ist stromabwärts des Verdichters des zweiten Turboladers mit der Ansaugleitung verbunden. Stromabwärts von der Mündung der Leitung der Abgasrückführung ist zusätzlich ein erster Ladeluftkühler in der Ansaugleitung angeordnet. Stromaufwärts vom ersten Ladeluftkühler zweigt eine erste Bypassleitung mit einem Kühlerbypassventil von der Ansaugleitung ab, die stromabwärts des ersten Ladeluftkühlers wieder in die Ansaugleitung mündet.
  • Die Erfindung wird anhand der Figur näher erläutert. Es zeigt:
    • 1 eine erfindungsgemäße Anordnung.
  • In der Darstellung von 1 weist die Anordnung 1 eine Brennkraftmaschine 2 mit vier Zylindern 2a in Reihenanordnung auf. Die Zahl der Zylinder 2a kann auch 2, 3, 5, 6 oder 8 betragen. Die Zylinder können auch anders angeordnet sein, z.B. in V-förmiger Anordnung. Von den Auslassöffnungen der Zylinder 2b strömt Abgas in einen Abgastrakt 3. Der Abgastrakt 3 weist eine Abgasleitung 3a auf, kann aber auch mehrere Abgasleitungen umfassen. Über einen Ansaugtrakt 4 strömt Ladeluft zur Brennkraftmaschine 2. Der Ansaugtrakt 4 weist eine Ansaugleitung 4a auf, kann aber auch mehrere Ansaugleitungen umfassen. Im Abgastrakt 3 ist eine zu einem ersten Turbolader 5 gehörende Turbine 5a angeordnet, auch als Hochdruckturbine 5a bezeichnet, die über eine Welle 5b mit einem Verdichter 5c verbunden ist. Über den Abgastrakt steht die Turbine 5a mit einer zu einem zweiten Turbolader 6 gehörenden Turbine 6a, auch als Niederdruckturbine bezeichnet, in einer fluiden Verbindung. Die Turbine 6a ist über eine Welle 6b mit einem Verdichter 6c verbunden. Zwischen den Turbinen 5a, 6a ist stromabwärts der Hochdruckturbine 5a ist eine erste Abgasnachbehandlungseinrichtung 7 angeordnet. Diese weist z.B. einen NOx-Speicherkatalysator, einen Dieseloxidationskatalysator und/oder einen Dieselpartikelfilter auf.
  • Stromabwärts von der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung 7 zweigt an einem Abgasrückführventil 8a eine Leitung 8 ab, die den Beginn einer ND-AGR darstellt. Über ein Kombinationsventil 9 mündet die Leitung 8 in die Leitung 4a des Ansaugtrakts 4.
  • Stromabwärts vom Kombinationsventil 9 ist ein erster Ladeluftkühler 10 im Ansaugtrakt 4 angeordnet. Der erste Ladeluftkühler 10 ist sowohl für die Kühlung von komprimierter Ladeluft aus dem Verdichter 6c des zweiten Turboladers 6 als auch von zugeleitetem Abgas vorgesehen. Über eine erste Bypassleitung 11 kann Ladeluft, vor allem mit Abgas vermischte Ladeluft, um den ersten Ladeluftkühler 10 herumgeleitet werden, indem das Kühlerbypassventil 12 geöffnet wird. Die erste Bypassleitung 11 zweigt an einem Punkt 11a von der Ansaugleitung 4a ab und mündet am Punkt 11b wieder in die Ansaugleitung 4a.
  • Stromabwärts des Ladeluftkühlers 10 ist der Verdichter 5c, aus als Hochdruckverdichter 5c bezeichnet, angeordnet. Über eine zweite Bypassleitung 13 kann Ladeluft um den Hochdruckverdichter 5c herumgeleitet werden, wenn ein in der zweiten Bypassleitung 13 angeordnetes Verdichterbypassventil 14 geöffnet wird. Die zweite Bypassleitung 13 zweigt an einem Punkt 13a von der Ansaugleitung 4a ab und mündet am Punkt 13b wieder in die Ansaugleitung 4a.
  • Stromabwärts von dem Hochdruckverdichter 5c ist ein zweiter Ladeluftkühler 15 im Ansaugtrakt angeordnet. Vom zweiten Ladeluftkühler 15 führt die Ansaugleitung 4b zum Ansaugkrümmer 16. Vom ersten Ladeluftkühler 10 führt eine dritte Bypassleitung 17 zum Ansaugkrümmer 16. Über die dritte Bypassleitung 17 kann bei geöffnetem Kondensatablassventil 18 kondensiertes Wasser aus dem ersten Ladeluftkühler 10 direkt zum Ansaugkrümmer 16 geleitet werden.
  • Eine vierte Bypassleitung 19 mit einem Turbinenbypassventil 20 ist stromabwärts der Brennkraftmaschine 2 im Abgastrakt 3 angeordnet. Die vierte Bypassleitung 19 zweigt im Bereich des Abgaskrümmers 21 am Punkt 19a von der Abgasleitung 3a ab und mündet stromaufwärts der Niederdruckturbine 6a am Punkt 19b wieder in die Abgasleitung 3a.
  • Stromabwärts der Niederdruckturbine 6a ist eine zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung 22 angeordnet. Diese weist z.B. einen NOx-Speicherkatalysator, einen Dieseloxidationskatalysator und/oder einen Dieselpartikelfilter auf. Stromabwärts der Turbine 6a wird das Abgas durch einen Auspuff 23 abgeleitet.
  • Im Betrieb der Brennkraftmaschine 2 strömt Abgas von den Zylindern 2a durch den Abgastrakt 4 in Richtung Auspuff 23. Von der Brennkraftmaschine 2 gelangt dabei Abgas zur Hochdruckturbine 5a, um diese anzutreiben. Mittels der Welle 5b treibt die Turbine 5a den Verdichter 5c an. Von der Hochdruckturbine 5a strömt Abgas zur ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung 7. Von dort strömt das nachbehandelte und gereinigte Abgas weiter zum Abgasrückführventil 8a. Dabei ist das Abgasrückführventil 8a ausgebildet, mindestens teilweise geöffnet zu werden. Über ein geöffnetes Abgasrückführventil 8a wird je nach Grad der Öffnung ein gewisser Teil des Abgases über die Leitung 8 in die Ansaugleitung 4a geleitet. Bei zumindest teilweise geöffnetem Kombinationsventil 9 gelangt das Abgas in die Ansaugleitung 4a und wird dabei mit der vom Niederdruckverdichter 6c strömenden Ansaugluft vermischt. Das Öffnen und Schließen der Ventile 8a und 9 kann durch ein Signal einer Steuereinrichtung (nicht gezeigt) geschehen, wenn Abgas rückgeführt werden soll.
  • Die mit dem zugeleiteten Abgas vermischte Ladeluft gelangt stromabwärts vom Kombinationsventil 9 in den ersten Ladeluftkühler 10. Von dort wird das gekühlte Gasgemisch zum Hochdruckverdichter 5c geleitet. Bei sehr niedrigen Lasten der Brennkraftmaschine 2 wird das Kühlerbypassventil 12 geöffnet. Dadurch strömt das Gasgemisch am ersten Ladeluftkühler 10 vorbei und erhält damit seine Temperatur. Damit wird vor allem auf eine höhere Einlasstemperatur des Gasgemischs an den Zylindern 2a abgezielt, um die Emission von Kohlenmonoxid und unverbrannten Kohlenwasserstoffen zu steuern. Bei höherer Last ist der Betrieb der Brennkraftmaschine 2 jedoch effizienter, wenn das Gasgemisch im ersten Ladeluftkühler 10 gekühlt wird.
  • Über die zweite Bypassleitung 13 wird Ladeluft bzw. das Gasgemisch am Hochdruckverdichter 5c vorbei geleitet, wenn dieser z.B. nicht benötigt wird. Über die dritte Bypassleitung 17 wird Kondensat vom ersten Ladeluftkühler 10 in den Ansaugkrümmer 16 geleitet, wenn sich Kondensat gebildet hat.
  • Bei hoher Last der Brennkraftmaschine 2 wird über eine vierte Bypassleitung 19 ein Teil des Abgases an der Hochdruckturbine 5a vorbeigeleitet, um einen Abgasrückstau zu vermeiden. Dazu wird ein Teil des Abgases im Bereich des Abgaskrümmers 21 an einem Abzweig 19a von der Abgasleitung 3a abgeleitet. Dafür ist am Abzweig 19a idealerweise ein Ventil angeordnet, welches geöffnet wird, um Abgas durch die vierte Bypassleitung 19 zu leiten.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    = Anordnung
    2
    = Brennkraftmaschine
    2a
    = Zylinder
    3
    = Abgastrakt
    3a
    = Abgasleitung
    4
    = Ansaugtrakt
    4a
    = Ansaugleitung
    5
    = erster Turbolader
    5a
    = Turbine des ersten Turboladers
    5b
    = Welle des ersten Turboladers
    5c
    = Verdichter des ersten Turboladers
    6
    = zweiter Turbolader
    6a
    = Turbine des zweiten Turboladers
    6b
    = Welle des zweiten Turboladers
    6c
    = Verdichter des zweiten Turboladers
    7
    = erste Abgasnachbehandlungseinrichtung
    8
    = Leitung der Abgasrückführung
    8a
    = Abgasrückführventil
    9
    = Kombinationsventil
    10
    = erster Ladeluftkühler
    11
    = erste Bypassleitung
    11a
    = Abzweig der ersten Bypassleitung
    11b
    = Mündung der ersten Bypassleitung
    12
    = Kühlerbypassventil
    13
    = zweite Bypassleitung
    13a
    = Verdichterbypassventil
    13b
    = Abzweig der zweiten Bypassleitung
    14
    = Mündung der zweiten Bypassleitung
    15
    = zweiter Ladeluftkühler
    16
    = Ansaugkrümmer
    17
    = dritte Bypassleitung
    18
    = Kondensatablassventil
    19
    = vierte Bypassleitung
    19a
    = Abzweig der vierten Bypassleitung
    19b
    = Mündung der vierten Bypassleitung
    20
    = Turbinenbypassventil
    21
    = Abgaskrümmer
    22
    = zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung
    23
    = Auspuff

Claims (8)

  1. Verfahren zum Betrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Anordnung umfassend einen Abgastrakt (3), einen Ansaugtrakt (4), einen ersten Turbolader (5) und einen zweiten Turbolader (6), wobei der zweite Turbolader (6) seriell zum ersten Turbolader (5) angeordnet ist, so dass die Turbine des ersten Turboladers (5a) und die Turbine des zweiten Turboladers (6a) über mindestens eine Abgasleitung des Abgastrakts (3a) in fluider Verbindung stehen, wobei stromabwärts von der Turbine des ersten Turboladers (5a) mindestens eine erste Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) in der Abgasleitung (3a) angeordnet ist, und stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) mindestens eine Leitung einer Abgasrückführung (8) von der Abgasleitung (3a) abzweigt, über die eine fluide Verbindung zu einer Ansaugleitung des Ansaugtrakts (4a) herstellbar ist, bei der die Leitung der Abgasrückführung (8) mittels eines Kombinationsventils (9) mit der Ansaugleitung (4a) verbunden ist, bei der stromabwärts vom Kombinationsventil (9) zusätzlich ein erster Ladeluftkühler (10) in der Ansaugleitung (4a) angeordnet ist und bei der stromaufwärts des ersten Ladeluftkühlers (10) eine erste Bypassleitung (11) mit einem Kühlerbypassventil (12) von der Ansaugleitung (4a) abzweigt und stromabwärts des ersten Ladeluftkühlers (10) wieder in die Ansaugleitung (4a) mündet, wobei die Brennkraftmaschine (2) durch die in Serie angeordneten ersten (5) und zweiten Turbolader (6) zweistufig aufgeladen, der Abgasstrom aus der Turbine des ersten Turboladers (5a) einer ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) zugeleitet, ein erster Teil des Abgasstroms stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) über eine aus der Abgasleitung (3a) abzweigende Leitung (8) der Ansaugleitung (4a) stromaufwärts des ersten Ladeluftkühlers (10) zugeführt und ein zweiter Teil des Abgasstroms in die Turbine des zweiten Turboladers (6a) geleitet wird, dadurch charakterisiert, dass bei niedriger Last der Brennkraftmaschine (2) das Kühlerbypassventil (12) in der ersten Bypassleitung (11) geöffnet wird.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei bei der Anordnung eine dritte Bypassleitung (17) mit einem Kondensatablassventil (18) den ersten Ladeluftkühler (10) und den Einlasskrümmer der Brennkraftmaschine (16) fluid verbindet, wobei das Kondensatablassventil (18) in der dritten Bypassleitung (17) geöffnet wird, wenn sich im ersten Ladeluftkühler (10) Kondensat gebildet hat.
  3. Anordnung (1), ausgebildet zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1-2, umfassend eine Brennkraftmaschine (2) einen Abgastrakt (3), einen Ansaugtrakt (4), einen ersten Turbolader (5) und einen zweiten Turbolader (6), wobei der zweite Turbolader (6) seriell zum ersten Turbolader (5) angeordnet ist, so dass die Turbine des ersten Turboladers (5a) und die Turbine des zweiten Turboladers (6a) über mindestens eine Abgasleitung des Abgastrakts (3a) in fluider Verbindung stehen, bei der stromabwärts von der Turbine des ersten Turboladers (5a) mindestens eine erste Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) in der Abgasleitung (3a) angeordnet ist, bei der stromabwärts der ersten Abgasnachbehandlungseinrichtung (7) von der Abgasleitung (3a) mindestens eine Leitung einer Abgasrückführung (8) abzweigt, über die eine fluide Verbindung zu einer Ansaugleitung des Ansaugtrakts (4a) herstellbar ist, bei der die Leitung der Abgasrückführung (8) mittels eines Kombinationsventils (9) mit der Ansaugleitung (4a) verbunden ist, bei der die Leitung der Abgasrückführung (8) stromabwärts des Verdichters des zweiten Turboladers (6c) mit der Ansaugleitung (4a) verbunden ist, bei der stromabwärts vom Kombinationsventil (9) zusätzlich ein erster Ladeluftkühler (10) in der Ansaugleitung (4a) angeordnet ist, und bei der stromaufwärts des ersten Ladeluftkühlers (10) eine erste Bypassleitung (11) mit einem Kühlerbypassventil (12) von der Ansaugleitung (4a) abzweigt und stromabwärts des ersten Ladeluftkühlers (10) wieder in die Ansaugleitung (4a) mündet.
  4. Anordnung (1) nach Anspruch 3, bei der stromabwärts des ersten Ladeluftkühlers (10) und stromaufwärts des Verdichters des ersten Turboladers (5c) eine zweite Bypassleitung (13) mit einem Verdichterbypassventil (14) von der Ansaugleitung (4a) abzweigt und stromabwärts des Verdichters des ersten Turboladers (5c) wieder in die Ansaugleitung (4a) mündet.
  5. Anordnung (1) nach Anspruch 3 oder 4, bei der eine dritte Bypassleitung (17) mit einem Kondensatablassventil (18) den ersten Ladeluftkühler (10) und den Einlasskrümmer der Brennkraftmaschine (16) fluid verbindet.
  6. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 3-5, bei der eine vierte Bypassleitung (19) mit einem Turbinenbypassventil (20) im Abgastrakt (3) angeordnet ist, die stromabwärts der Brennkraftmaschine (2) von der Abgasleitung (3a) abzweigt und stromaufwärts der Turbine des zweiten Turboladers (6a) in die Abgasleitung (3a) mündet.
  7. Anordnung (1) nach einem der Ansprüche 3-6, bei der stromabwärts von der Turbine des zweiten Turboladers (6a) eine zweite Abgasnachbehandlungseinrichtung (22) in der Abgasleitung (3a) angeordnet ist.
  8. Kraftfahrzeug mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 3-7.
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