DE102015216105A1

DE102015216105A1 - Verfahren zur Regelung des Ladedrucks einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Verdichtern und Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens

Info

Publication number: DE102015216105A1
Application number: DE102015216105.6A
Authority: DE
Inventors: Arno Bartsch; Marie Roger Alain Chevalier; Michael Marbaix; Benedikt Seier
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2015-08-24
Publication date: 2017-03-02
Also published as: CN106481444A; US10215109B2; US20170058792A1; CN106481444B

Abstract

Verfahren zur Regelung des Ladedrucks pboost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (3), einem Ansaugsystem (2) und mit mindestens zwei in Reihe angeordneten Verdichtern (6b, 7b), wobei – der zweite Verdichter (7b) stromabwärts des ersten Verdichters (6b) angeordnet ist, – eine erste Bypassleitung (10) vorgesehen ist, die zwischen dem ersten Verdichter (6b) und dem zweiten Verdichter (7b) vom Ansaugsystem (2) abzweigt und stromabwärts des zweiten Verdichters (7b) in das Ansaugsystem (2) mündet, und – ein erstes Steuerelement (11) in der ersten Bypassleitung (10) angeordnet ist, wobei – ein erster Sollwert für den Druck pinter-stage,set im Ansaugsystem (2) zwischen dem ersten Verdichter (6b) und dem zweiten Verdichter (7b) vorgegeben wird, – der Druck pinter-stage im Ansaugsystem (2) zwischen dem ersten Verdichter (6b) und dem zweiten Verdichter (7b) ermittelt wird, – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p1 = pinter-stage,set – pinter-stage in einem ersten Regelkreis die Antriebsleistung des ersten Verdichters (6b) verändert wird, um den Druck pinter-stage zu regeln, – ein zweiter Sollwert für den Druck pboost,set im Ansaugsystem (2) stromabwärts des zweiten Verdichters (6b) vorgegeben wird, – der Druck pboost im Ansaugsystem (2) stromabwärts des zweiten Verdichters (7b) ermittelt wird, und – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p2 = pboost,set – pboost in einem zweiten Regelkreis die Antriebsleistung des zweiten Verdichters (7b) verändert wird, um den Druck pboost zu regeln.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, einem Ansaugsystem zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Ladeluft und einem Abgasabführsystem zur Abführung des Abgases aus dem mindestens einen Zylinder und mit mindestens zwei im Ansaugsystem in Reihe angeordneten Verdichtern, von denen ein erster Verdichter als Niederdruckstufe und ein zweiter Verdichter als Hochdruckstufe dient, wobei

– der zweite Verdichter stromabwärts des ersten Verdichters angeordnet ist,
– eine erste Bypassleitung vorgesehen ist, die zwischen dem ersten Verdichter und dem zweiten Verdichter vom Ansaugsystem abzweigt und stromabwärts des zweiten Verdichters in das Ansaugsystem mündet, und
– ein erstes Steuerelement in der ersten Bypassleitung angeordnet ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine aufgeladene Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
Eine Brennkraftmaschine der genannten Art wird als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Ottomotoren, Dieselmotoren, aber auch 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.
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. Die Aufladung einer Brennkraftmaschine unterstützt folglich die Bemühungen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.
Durch eine geeignete Getriebeauslegung kann zusätzlich ein sogenanntes Downspeeding realisiert werden, wodurch ebenfalls ein geringerer spezifischer Kraftstoffverbrauch erzielt wird. Beim Downspeeding wird der Umstand ausgenutzt, dass der spezifische Kraftstoffverbrauch bei niedrigen Drehzahlen regelmäßig niedriger ist, insbesondere bei höheren Lasten.
Bei gezielter Auslegung der Aufladung können auch Vorteile bei den Abgasemissionen erzielt werden. So können mittels geeigneter Aufladung beispielsweise beim Dieselmotor die Stickoxidemissionen ohne Einbußen beim Wirkungsgrad verringert werden. Gleichzeitig können die Kohlenwasserstoffemissionen günstig beeinflusst werden. Die Emissionen an Kohlendioxid, die direkt mit dem Kraftstoffverbrauch korrelieren, nehmen mit sinkendem Kraftstoffverbrauch ebenfalls ab.
Regelmäßig 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. Die vom Abgasstrom 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. Gegebenenfalls ist 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 gewissermaßen eine Verdichtung durch Kühlung.
Der Vorteil eines Abgasturboladers beispielsweise im Vergleich zu einem mechanischen Lader besteht darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader, d. h. Verdichter die für seinen Antrieb benötigte Energie unmittelbar von der Brennkraftmaschine bezieht, die verfügbare Leistung also mindert und damit den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase.
Der Vorteil eines mechanisch bzw. elektrisch angetriebenen Verdichters ist, dass der angeforderte Ladedruck unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine bereitgestellt werden kann.
Schwierigkeiten bereitet nämlich die Auslegung der Abgasturboaufladung, wobei grundsätzlich eine spürbare Leistungssteigerung in allen Drehzahlbereichen angestrebt wird. Bei mittels Abgasturboaufladung aufgeladenen Brennkraftmaschinen wird bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl ein Drehmomentabfall beobachtet. Dieser Effekt ist unerwünscht und zählt daher auch zu den gravierendsten Nachteilen der Abgasturboaufladung.
Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis abhängt. Wird beispielsweise die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis. Folglich nimmt das Ladedruckverhältnis zu niedrigeren Drehzahlen hin ebenfalls ab. Dies ist gleichbedeutend mit einem Ladedruckabfall bzw. 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, wobei die Abgasabblasung mittels Ladedruck oder mittels Abgasdruck gesteuert werden kann. Eine derartige Turbine wird auch als Waste-Gate-Turbine bezeichnet. Überschreitet der Abgasstrom eine kritische Größe wird ein Teil des Abgasstromes im Rahmen der sogenannten Abgasabblasung via Bypassleitung an der Turbine vorbei geführt. Diese Vorgehensweise hat aber den Nachteil, dass das Aufladeverhalten bei höheren Drehzahlen bzw. größeren Abgasströmen unzureichend ist.
Eine Turbine mit variabler Turbinengeometrie gestattet in gewissen Grenzen eine Anpassung der Turbinengeometrie bzw. des wirksamen Turbinenquerschnittes an die momentane Abgasmenge, so dass eine Regelung der Turbinengeometrie im Hinblick auf niedrige und hohe Drehzahlen bzw. im Hinblick auf kleinere und größere Abgasmengen erfolgen kann. Die Turbinengeometrie kann aber nicht beliebig, sondern nur – wie bereits erwähnt – in bestimmten Grenzen angepasst werden.
Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann des Weiteren durch Einsatz mehrerer Turbolader verbessert werden; gegebenenfalls in Kombination mit einem oder mehreren mechanisch bzw. elektrisch antreibbaren Verdichtern.
Durch das in Reihe Schalten von zwei Abgasturboladern, von denen ein Abgasturbolader als Hochdruckstufe und ein Abgasturbolader als Niederdruckstufe dient, kann das kombinierte Verdichterkennfeld in vorteilhafter Weise aufgeweitet werden und zwar sowohl hin zu kleineren Verdichterströmen als auch hin zu größeren Verdichterströmen. Eine derartige Brennkraftmaschine beschreibt beispielsweise die europäische Patentanmeldung 1 640 596 A1 .
Insbesondere ist bei dem als Hochdruckstufe dienenden Abgasturbolader ein Verschieben der Pumpgrenze hin zu kleineren Verdichterströmen möglich, so dass auch bei kleinen Verdichterströmen hohe Ladedruckverhältnisse erzielt werden können, wodurch die Drehmomentcharakteristik im unteren Teillastbereich deutlich verbessert wird. Erreicht wird dies durch eine Auslegung der Hochdruckturbine auf kleine Abgasströme und Vorsehen einer Bypassleitung, mit der bei zunehmendem Abgasstrom zunehmend Abgas an der Hochdruckturbine vorbeigeführt wird. Die Bypassleitung zweigt hierzu stromaufwärts der Hochdruckturbine vom Abgasabführsystem ab und mündet stromabwärts der Hochdruckturbine und stromaufwärts der Niederdruckturbine wieder in das Abgasabführsystem, wobei in der Bypassleitung ein Steuerelement angeordnet ist, um den an der Hochdruckturbine vorbeigeführten Abgasstrom zu steuern.
Zwei in Reihe geschaltete Abgasturbolader bieten aber darüber hinaus noch weitere Vorteile. Die Leistungssteigerung durch Aufladung kann weiter erhöht werden. Des Weiteren ist das Ansprechverhalten einer derart aufgeladenen Brennkraftmaschine, insbesondere im Teillastbereich, deutlich verbessert gegenüber einer vergleichbaren Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader. Der Grund hierfür ist darin zu finden, dass die kleinere Hochdruckstufe weniger träge ist als ein im Rahmen einer einstufigen Aufladung verwendeter größerer Abgasturbolader, weil sich das Laufzeug bzw. Laufrad eines kleiner dimensionierten Abgasturboladers schneller beschleunigen und verzögern lässt.
Dies hat auch hinsichtlich der Partikelemissionen Vorteile. Da bei einer Beschleunigung die notwendige Zunahme der den Zylindern zugeführten Luftmasse der erhöhten Kraftstoffmenge infolge der Trägheit der Laufräder nur verzögert erfolgt, wird die Ladeluft bei einem kleineren Hochdruckturbolader nahezu verzögerungsfrei dem Motor zugeführt, und somit werden Betriebszustände mit erhöhter Partikelemission nahezu vermieden.
Trotz der beschriebenen Vorteile weist auch eine Brennkraftmaschine mit zwei in Reihe angeordneten Turboladern Nachteile bzw. weiteres Verbesserungspotential auf. Ein dichtes Packaging der Aufladung erweist sich als schwierig. Es können nicht beide Turbinen sowie beide Verdichter motornah angeordnet werden, so dass sowohl einlassseitig als auch auslassseitig ein vergleichsweise komplexes und langes Leitungssystem vorzusehen ist.
Im Gegensatz zu einem Verdichter eines Abgasturboladers, bei dem die motornahe Anordnung der Turbine regelmäßig Vorrang hat, kann ein mechanisch bzw. elektrisch angetriebener Verdichter problemlos motornah angeordnet werden. Dies ermöglicht ein dichtes Packaging der Aufladung bzw. der Brennkraftmaschine.
Die aufgeladene Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt über mindestens zwei in Reihe angeordnete Verdichter.
Der zweite Verdichter, der stromabwärts des ersten Verdichters im Ansaugsystem angeordnet ist, dient als Hochdruckstufe bzw. Hochdruckverdichter und ist mit einer ersten Bypassleitung ausgestattet, die zwischen den Verdichtern vom Ansaugsystem abzweigt und stromabwärts des Hochdruckverdichters wieder in das Ansaugsystem mündet. In der Bypassleitung ist ein Steuerelement angeordnet.
Durch Öffnen des Steuerelements bzw. der Bypassleitung kann die Brennkraftmaschine von einem Betriebsmodus mit zweistufiger Aufladung überführt werden in einen Betriebsmodus mit einstufiger Aufladung, wobei der erste Verdichter, der auch als Niederdruckstufe bezeichnet wird, in beiden Modi zur Aufladung beiträgt bzw. herangezogen wird.
Gemäß dem Stand der Technik erfolgt die Regelung der Aufladung, insbesondere die Betätigung bzw. das Verstellen des ersten Steuerelementes sowie der Antrieb der Verdichter, unter Berücksichtigung des Ladedrucks p_boost, welcher den Druck im Ansaugsystem stromabwärts des zweiten Verdichters und vor Eintritt in die Zylinder kennzeichnet. Selbst wenn die Regelung des Ladedrucks p_boost entsprechend einer closed-loop-Regelung erfolgt und eine Feedback-Regelung durchgeführt wird, bei der der Istwert des Ladedrucks mit einem vorgebbaren Sollwert verglichen bzw. abgeglichen wird und die Druckdifferenz ∆p Berücksichtigung findet, ist die Regelung nach dem Stand der Technik wenig stabil.
Die Ursache hierfür ist darin zu sehen, dass die beiden Verdichter sich wechselseitig beeinflussen. Der Druck p_inter-stage im Ansaugsystem zwischen den Verdichtern wird zwar maßgeblich und unmittelbar von dem ersten Verdichter bestimmt, aber auch der Antrieb des zweiten Verdichters sowie die Betätigung des ersten Steuerelements haben Einfluss auf den Druck p_inter-stage zwischen den Verdichtern. Und der Ladedruck p_boost wird zwar maßgeblich und unmittelbar von dem zweiten Verdichter bestimmt, aber auch von dem Druck p_inter-stage und somit vom ersten Verdichter beeinflusst.
Bei zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern kann beispielsweise ein Öffnen der Turbinengeometrie und/oder der Bypassleitung der Hochdruckturbine zwecks Verringerung des Ladedrucks ungewollt den gegenteiligen Effekt haben, nämlich zu einer Erhöhung des Ladedrucks führen, da die an der Hochdruckturbine weniger genutzte Abgasenergie nunmehr an der Niederdruckturbine zur Verfügung steht und einlassseitig für einen höheren Druck p_inter-stage zwischen den Verdichtern sorgt, der stromabwärts zur Erhöhung des Ladedrucks führt.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass bei Brennkraftmaschinen mit zwei in Reihe angeordneten Verdichtern weitere Maßnahmen erforderlich sind, um die Regelung der Aufladung und damit das Aufladeverhalten zu verbessern.
Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Regelung des Ladedrucks p_boost gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, mit dem das Aufladeverhalten der Brennkraftmaschine verbessert wird, insbesondere im Hinblick auf den Übergang von einer mehrstufigen Aufladung zu einer einstufigen Aufladung und umgekehrt.
Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine aufgeladene Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens der genannten Art bereitzustellen.
Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch ein Verfahren zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, einem Ansaugsystem zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Ladeluft und einem Abgasabführsystem zur Abführung des Abgases aus dem mindestens einen Zylinder und mit mindestens zwei im Ansaugsystem in Reihe angeordneten Verdichtern, von denen ein erster Verdichter als Niederdruckstufe und ein zweiter Verdichter als Hochdruckstufe dient, wobei

– der zweite Verdichter stromabwärts des ersten Verdichters angeordnet ist,
– eine erste Bypassleitung vorgesehen ist, die zwischen dem ersten Verdichter und dem zweiten Verdichter vom Ansaugsystem abzweigt und stromabwärts des zweiten Verdichters in das Ansaugsystem mündet, und
– ein erstes Steuerelement in der ersten Bypassleitung angeordnet ist,

– ein erster Sollwert für den Druck p_{inter-stage,set} im Ansaugsystem zwischen dem ersten Verdichter und dem zweiten Verdichter vorgegeben wird,
– der Druck p_inter-stage im Ansaugsystem zwischen dem ersten Verdichter und dem zweiten Verdichter ermittelt wird,
– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ = p_{inter-stage,set} – p_inter-stage in einem ersten Regelkreis die Antriebsleistung des ersten Verdichters verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln,
– ein zweiter Sollwert für den Druck p_boost,set im Ansaugsystem stromabwärts des zweiten Verdichters vorgegeben wird,
– der Druck p_boost im Ansaugsystem stromabwärts des zweiten Verdichters ermittelt wird, und
– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ = p_boost,set – p_boost in einem zweiten Regelkreis die Antriebsleistung des zweiten Verdichters verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird der Ladeluftdruck an zwei unterschiedlichen Stellen im Ansaugsystem ermittelt und unabhängig voneinander geregelt, nämlich einerseits der Druck p_inter-stage zwischen den Verdichtern und andererseits der Ladedruck p_boost stromabwärts des Hochdruckverdichters vor Eintritt in den mindestens einen Zylinder.
Zur Regelung des Ladedrucks p_boost der Brennkraftmaschine wird ein erster Sollwert für den Druck p_{inter-stage,set} zwischen den Verdichtern sowie ein zweiter Sollwert für den Druck p_boost,set stromabwärts des Hochdruckverdichters vorgegeben.
Unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ = p_{inter-stage,set} – p_inter-stage wird in einem ersten Regelkreis die Antriebsleistung des ersten Verdichters verändert, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ = p_boost,set – p_boost wird in einem zweiten Regelkreis die Antriebsleistung des zweiten Verdichters verändert, um den Druck p_boost zu regeln. Die beiden Regelkreise sind unabhängig voneinander.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich ein Verfahren zur Regelung des Ladedrucks p_boost gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt, mit dem das Aufladeverhalten der Brennkraftmaschine verbessert wird, insbesondere im Hinblick auf den Übergang von einer mehrstufigen Aufladung zu einer einstufigen Aufladung und umgekehrt.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
Die unterschiedlichen Verfahrensvarianten tragen insbesondere dem Umstand Rechnung, dass eine mit mindestens zwei in Reihe angeordneten Verdichtern ausgestattete Brennkraftmaschine ganz unterschiedlich konzipiert sein kann, insbesondere die eingesetzten Verdichter mechanisch oder elektrisch antreibbare Verdichter oder Verdichter eines Abgasturboladers sein können, wobei die Turbine eines eingesetzten Turboladers selbst auch von unterschiedlicher Bauart sein kann.
Die drei folgenden Verfahrensvarianten unterscheiden sich durch die Bauart der ersten Turbine des ersten Abgasturboladers, der vorliegend als Niederdruckstufe fungiert. Die erste Turbine kann als Waste-Gate-Turbine ausgebildet werden mit einer Bypassleitung, in der ein Steuerelement angeordnet ist, und/oder mit einer variablen Turbinengeometrie ausgestattet sein. Die verschiedenen Ausstattungsmerkmale der ersten Turbine gestatten unterschiedliche Verfahrensvarianten zur Regelung des Ladedrucks p_boost. Der zweite Verdichter ist vorliegend ebenfalls der Verdichter eines Abgasturboladers, der als Hochdruckstufe fungiert.
Zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern, die jeweils eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader als Niederdruckstufe und ein zweiter Abgasturbolader als Hochdruckstufe dient, bei der

– die zweite Turbine des zweiten Abgasturboladers stromaufwärts der ersten Turbine des ersten Abgasturboladers angeordnet ist und der Verdichter des zweiten Abgasturboladers der zweite Verdichter ist, der stromabwärts des Verdichters des ersten Abgasturboladers angeordnet ist, welcher der erste Verdichter ist,
– eine zweite Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und zwischen der zweiten Turbine und der ersten Turbine unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes in das Abgasabführsystem mündet, wobei ein zweites Steuerelement in der zweiten Bypassleitung angeordnet ist, und
– eine dritte Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der ersten Turbine zwischen dem ersten Knotenpunkt und der ersten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und stromabwärts der ersten Turbine in das Abgasabführsystem mündet, wobei ein drittes Steuerelement in der dritten Bypassleitung angeordnet ist,

– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ in einem ersten Regelkreis das dritte Steuerelement verstellt wird, womit die Antriebsleistung des ersten Verdichters verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und
– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ in einem zweiten Regelkreis das zweite Steuerelement verstellt wird, womit die Antriebsleistung des zweiten Verdichters verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.

Zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern, die jeweils eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader als Niederdruckstufe und ein zweiter Abgasturbolader als Hochdruckstufe dient, bei der

– die zweite Turbine des zweiten Abgasturboladers stromaufwärts der ersten Turbine des ersten Abgasturboladers angeordnet ist und der Verdichter des zweiten Abgasturboladers der zweite Verdichter ist, der stromabwärts des Verdichters des ersten Abgasturboladers angeordnet ist, welcher der erste Verdichter ist,
– eine zweite Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und zwischen der zweiten Turbine und der ersten Turbine unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes in das Abgasabführsystem mündet, wobei ein zweites Steuerelement in der zweiten Bypassleitung angeordnet ist, und
– die erste Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₁) ausgestattet ist, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass
– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ in einem ersten Regelkreis die variable Turbinengeometrie (VNT₁) der ersten Turbine verstellt wird, womit die Antriebsleistung des ersten Verdichters verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und
– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ in einem zweiten Regelkreis das zweite Steuerelement verstellt wird, womit die Antriebsleistung des zweiten Verdichters verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.

– die zweite Turbine des zweiten Abgasturboladers stromaufwärts der ersten Turbine des ersten Abgasturboladers angeordnet ist und der Verdichter des zweiten Abgasturboladers der zweite Verdichter ist, der stromabwärts des Verdichters des ersten Abgasturboladers angeordnet ist, welcher der erste Verdichter ist,
– eine zweite Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und zwischen der zweiten Turbine und der ersten Turbine unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes in das Abgasabführsystem mündet, wobei ein zweites Steuerelement in der zweiten Bypassleitung angeordnet ist,
– eine dritte Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der ersten Turbine zwischen dem ersten Knotenpunkt und der ersten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und stromabwärts der ersten Turbine in das Abgasabführsystem mündet, wobei ein drittes Steuerelement in der dritten Bypassleitung angeordnet ist, und
– die erste Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₁) ausgestattet ist, sind Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass
– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ in einem ersten Regelkreis das dritte Steuerelement und/oder die variable Turbinengeometrie (VNT₁) der ersten Turbine verstellt wird, womit die Antriebsleistung des ersten Verdichters verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und
– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ in einem zweiten Regelkreis das zweite Steuerelement verstellt wird, womit die Antriebsleistung des zweiten Verdichters verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Verfahrensvarianten, bei denen der Druck p_inter-stage erhöht wird, indem zuerst das dritte Steuerelement in Richtung Schließstellung verstellt wird, dann das dritte Steuerelement geschlossen wird und anschließend die variable Turbinengeometrie (VNT₁) der ersten Turbine in Richtung Schließstellung verstellt wird.
Im Rahmen einer Erhöhung des Drucks p_inter-stage wird zunächst das Waste-Gate, d. h. die dritte Bypassleitung, vollständig geschlossen bevor der Druck weiter über ein Verstellen, d. h. Schließen der variablen Turbinengeometrie der ersten Turbine erhöht wird.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang auch Verfahrensvarianten, bei denen der Druck p_inter-stage gesenkt wird, indem zuerst die variable Turbinengeometrie (VNT₁) der ersten Turbine in Richtung Offenstellung verstellt wird und anschließend das dritte Steuerelement in Richtung Offenstellung verstellt wird.
Im Rahmen einer Verminderung des Drucks p_inter-stage wird zunächst die variable Turbinengeometrie der ersten Turbine verstellt, d. h. geöffnet und dann das Waste-Gate, d. h. die dritte Bypassleitung, geöffnet, um den Druck weiter abzusenken.
Die drei folgenden Verfahrensvarianten tragen dem Umstand Rechnung, dass nicht nur die Bauart der ersten Turbine des ersten Abgasturboladers variieren kann, sondern die zweite Turbine, die als Waste-Gate-Turbine über eine Bypassleitung verfügt, mit einer variablen Turbinengeometrie ausgestattet sein kann. Dieses Ausstattungsmerkmal der zweiten Turbine gestattet unterschiedliche Verfahrensvarianten zur Regelung des Ladedrucks p_boost.
Zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern, die jeweils eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader als Niederdruckstufe und ein zweiter Abgasturbolader als Hochdruckstufe dient, bei der

– die zweite Turbine des zweiten Abgasturboladers stromaufwärts der ersten Turbine des ersten Abgasturboladers angeordnet ist und der Verdichter des zweiten Abgasturboladers der zweite Verdichter ist, der stromabwärts des Verdichters des ersten Abgasturboladers angeordnet ist, welcher der erste Verdichter ist,
– eine zweite Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und zwischen der zweiten Turbine und der ersten Turbine unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes in das Abgasabführsystem mündet, wobei ein zweites Steuerelement in der zweiten Bypassleitung angeordnet ist,
– eine dritte Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der ersten Turbine zwischen dem ersten Knotenpunkt und der ersten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und stromabwärts der ersten Turbine in das Abgasabführsystem mündet, wobei ein drittes Steuerelement in der dritten Bypassleitung angeordnet ist, und
– die zweite Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₂) ausgestattet ist,

– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ in einem ersten Regelkreis das dritte Steuerelement verstellt wird, womit die Antriebsleistung des ersten Verdichters verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und
– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ in einem zweiten Regelkreis das zweite Steuerelement und/oder die variable Turbinengeometrie (VNT₂) der zweiten Turbine verstellt wird, womit die Antriebsleistung des zweiten Verdichters verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.

– die zweite Turbine des zweiten Abgasturboladers stromaufwärts der ersten Turbine des ersten Abgasturboladers angeordnet ist und der Verdichter des zweiten Abgasturboladers der zweite Verdichter ist, der stromabwärts des Verdichters des ersten Abgasturboladers angeordnet ist, welcher der erste Verdichter ist,
– eine zweite Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und zwischen der zweiten Turbine und der ersten Turbine unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes in das Abgasabführsystem mündet, wobei ein zweites Steuerelement in der zweiten Bypassleitung angeordnet ist,
– die erste Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₁) ausgestattet ist, und
– die zweite Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₂) ausgestattet ist,

– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ in einem ersten Regelkreis die variable Turbinengeometrie (VNT₁) der ersten Turbine verstellt wird, womit die Antriebsleistung des ersten Verdichters verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und
– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ in einem zweiten Regelkreis das zweite Steuerelement und/oder die variable Turbinengeometrie (VNT₂) der zweiten Turbine verstellt wird, womit die Antriebsleistung des zweiten Verdichters verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.

– die zweite Turbine des zweiten Abgasturboladers stromaufwärts der ersten Turbine des ersten Abgasturboladers angeordnet ist und der Verdichter des zweiten Abgasturboladers der zweite Verdichter ist, der stromabwärts des Verdichters des ersten Abgasturboladers angeordnet ist, welcher der erste Verdichter ist,
– eine zweite Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und zwischen der zweiten Turbine und der ersten Turbine unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes in das Abgasabführsystem mündet, wobei ein zweites Steuerelement in der zweiten Bypassleitung angeordnet ist,
– eine dritte Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der ersten Turbine zwischen dem ersten Knotenpunkt und der ersten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und stromabwärts der ersten Turbine in das Abgasabführsystem mündet, wobei ein drittes Steuerelement in der dritten Bypassleitung angeordnet ist,
– die erste Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₁) ausgestattet ist, und
– die zweite Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₂) ausgestattet ist,

– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ in einem ersten Regelkreis das dritte Steuerelement und/oder die variable Turbinengeometrie (VNT₁) der ersten Turbine verstellt wird, womit die Antriebsleistung des ersten Verdichters verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und
– unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ in einem zweiten Regelkreis das zweite Steuerelement und/oder die variable Turbinengeometrie (VNT₂) der zweiten Turbine verstellt wird, womit die Antriebsleistung des zweiten Verdichters verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.

Ist die zweite Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₂) ausgestattet, können Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein, bei denen der Druck p_boost erhöht wird, indem zuerst das zweite Steuerelement in Richtung Schließstellung verstellt wird, dann das zweite Steuerelement geschlossen wird und anschließend die variable Turbinengeometrie (VNT₂) der zweiten Turbine in Richtung Schließstellung verstellt wird.
Ist die zweite Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₂) ausgestattet, können Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein, bei denen der Druck p_boost gesenkt wird, indem zuerst die variable Turbinengeometrie (VNT₂) der zweiten Turbine in Richtung Offenstellung verstellt wird und anschließend das zweite Steuerelement in Richtung Offenstellung verstellt wird.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen die Brennkraftmaschine ausgehend von einem ersten Betriebsmodus mit zweistufiger Aufladung mit steigender Abgasmenge überführt wird in einen zweiten Betriebsmodus mit einstufiger Aufladung, wozu

– das erste Steuerelement zwecks Deaktivierung des zweiten Verdichters geöffnet wird, und
– das zweite Steuerelement zwecks Deaktivierung des zweiten Turbine geöffnet wird.

Zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei der die zweite Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₂) ausgestattet ist, können in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein, die dadurch gekennzeichnet sind, dass die variable Turbinengeometrie (VNT₂) der zweiten Turbine in Richtung Offenstellung verstellt wird, wenn die Brennkraftmaschine in den zweiten Betriebsmodus mit einstufiger Aufladung überführt wird.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang auch Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Überführung vom ersten Betriebsmodus mit zweistufiger Aufladung in den zweiten Betriebsmodus mit einstufiger Aufladung erfolgt, sobald der erste Verdichter den überwiegenden Anteil des Ladedrucks p_boost generiert.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen der Druck p_inter-stage und/oder der Druck p_boost ermittelt wird, indem der Druck p_inter-stage und/oder der Druck p_boost messtechnisch mittels Sensor erfasst wird.
Vorteilhaft können aber auch Ausführungsformen des Verfahrens sein, bei denen der Druck p_inter-stage und/oder der Druck p_boost ermittelt wird, indem der Druck p_inter-stage und/oder der Druck p_boost mittels Simulationsrechnung bestimmt wird.
Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich eine aufgeladene Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens einer zuvor beschriebenen Art bereitzustellen, wird gelöst mit einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, einem Ansaugsystem zur Versorgung des mindestens einen Zylinders mit Ladeluft und einem Abgasabführsystem zur Abführung des Abgases aus dem mindestens einen Zylinder und mit mindestens zwei im Ansaugsystem in Reihe angeordneten Verdichtern, von denen ein erster Verdichter als Niederdruckstufe und ein zweiter Verdichter als Hochdruckstufe dient, wobei

– zur messtechnischen Erfassung des Drucks p_inter-stage ein erster Sensor im Ansaugsystem zwischen dem ersten Verdichter und dem zweiten Verdichter vorgesehen ist, und
– zur messtechnischen Erfassung des Druck p_boost ein zweiter Sensor im Ansaugsystem stromabwärts des zweiten Verdichters vorgesehen ist.

Das im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Verfahren Gesagte gilt ebenfalls für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern, die jeweils eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader als Niederdruckstufe und ein zweiter Abgasturbolader als Hochdruckstufe dient, die dadurch gekennzeichnet sind, dass

– die zweite Turbine des zweiten Abgasturboladers stromaufwärts der ersten Turbine des ersten Abgasturboladers angeordnet ist und der Verdichter des zweiten Abgasturboladers der zweite Verdichter ist, der stromabwärts des Verdichters des ersten Abgasturboladers angeordnet ist, welcher der erste Verdichter ist,
– eine zweite Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und zwischen der zweiten Turbine und der ersten Turbine unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes in das Abgasabführsystem mündet, wobei ein zweites Steuerelement in der zweiten Bypassleitung angeordnet ist,
– eine dritte Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der ersten Turbine zwischen dem ersten Knotenpunkt und der ersten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und stromabwärts der ersten Turbine in das Abgasabführsystem mündet, wobei ein drittes Steuerelement in der dritten Bypassleitung angeordnet ist, und
– die zweite Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₂) ausgestattet ist.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die erste Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₁) ausgestattet ist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das erste Steuerelement aktiv steuerbar ist. Grundsätzlich kann das erste Steuerelement auch als passives Ein-/Aus-Ventil ausgebildet sein. Vorteilhafter ist es aber, wenn das erste Steuerelement aktiv steuerbar ist, d. h. aktiv geöffnet bzw. geschlossen wird. Das erste Steuerelement kann beispielsweise als vakuumbeaufschlagtes Ventil ausgebildet sein, wobei mittels einem elektromagnetischem Ventil Einfluss genommen wird auf das angelegte Vakuum und damit auf die Schaltposition des Steuerelements.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
1 schematisch eine erste Ausführungsform der aufgeladenen Brennkraftmaschine.
1 zeigt schematisch eine erste Ausführungsform der aufgeladenen Brennkraftmaschine 1 am Beispiel eines Sechs-Zylinder-V-Motors. Die Zylinder 3 der Brennkraftmaschine 1 sind auf zwei Zylinderbänken angeordnet und verfügen über Abgasleitungen zur Abführung der heißen Verbrennungsgase via Abgasabführsystem 4. Sämtliche Abgasleitungen bzw. Zylinder 3 stehen via Abgasabführsystem 4 miteinander in Verbindung und in sämtlichen Abgasleitungen herrscht derselbe Abgasdruck. Des Weiteren verfügt die Brennkraftmaschine 1 über ein Ansaugsystem 2 zur Versorgung der Zylinder 3 mit Ladeluft.
Die Brennkraftmaschine 1 ist zwecks Aufladung mit zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern 6, 7 ausgestattet, die jeweils eine im Abgasabführsystem 4 angeordnete Turbine 6a, 7a und einen im Ansaugsystem 2 angeordneten Verdichter 6b, 7b umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader 6 als Niederdruckstufe 6 und ein zweiter Abgasturbolader 7 als Hochdruckstufe 7 dient.
Die zweite Turbine 7a des zweiten Abgasturboladers 7 ist stromaufwärts der ersten Turbine 6a des ersten Abgasturboladers 6 angeordnet und der zweite Verdichter 7b des zweiten Abgasturboladers 7 ist stromabwärts des ersten Verdichters 6b des ersten Abgasturboladers 6 angeordnet.
Eine erste Bypassleitung 10 zweigt zwischen dem ersten Verdichter 6b und dem zweiten Verdichter 7b vom Ansaugsystem 2 ab und mündet stromabwärts des zweiten Verdichters 7b in das Ansaugsystem 2. In der ersten Bypassleitung 10 ist ein erstes Steuerelement 11 angeordnet. Das erste Steuerelement 11 wird zwecks Deaktivierung des zweiten Verdichters 7b geöffnet, wenn die Brennkraftmaschine 1 ausgehend von einem ersten Betriebsmodus mit zweistufiger Aufladung in einen zweiten Betriebsmodus mit einstufiger Aufladung überführt wird.
Hierzu wird auch ein zweites Steuerelement 13 zwecks Deaktivierung des zweiten Turbine 7a geöffnet, das in einer zweiten Bypassleitung 12 angeordnet ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine 7a vom Abgasabführsystem 4 abzweigt und zwischen der zweiten Turbine 7a und der ersten Turbine 6a unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes 9a in das Abgasabführsystem 4 mündet. Darüber hinaus ist die zweite Turbine 7a mit einer variablen Turbinengeometrie ausgestattet (siehe Pfeil).
Die erste Turbine 6a ist ebenfalls als Waste-Gate-Turbine ausgebildet und verfügt über eine dritte Bypassleitung 14, die stromaufwärts der ersten Turbine 6a zwischen dem ersten Knotenpunkt 9a und der ersten Turbine 6a unter Ausbildung eines zweiten Knotenpunktes 9b vom Abgasabführsystem 4 abzweigt und stromabwärts der ersten Turbine 6a wieder in das Abgasabführsystem 4 mündet. In der dritten Bypassleitung 14 ist ein drittes Steuerelement 15 angeordnet.
Somit kann die der Brennkraftmaschine 1 zugeführte Ladeluft einstufig oder zweistufig verdichtet werden.
Stromabwärts der Verdichter 6b, 7b ist ein Ladeluftkühler 5 im Ansaugsystem 2 angeordnet. Der Ladeluftkühler 5 senkt die Lufttemperatur und steigert damit die Dichte der Ladeluft, wodurch er zu einer besseren Füllung der Zylinder 3 mit Luft beiträgt.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform sind zur messtechnischen Erfassung des Ladeluftdrucks zwei Sensoren 8a, 8b an unterschiedlichen Stellen im Ansaugsystem 2 vorgesehen.
Am Austritt des Niederdruckverdichters 6b ist ein erster Sensor 8a angeordnet, um den Druck p_inter-stage zwischen den Verdichtern 6b, 7b zu ermitteln, d. h. messtechnisch zu erfassen. Ein zweiter Sensor 8b stromabwärts des zweiten Verdichters 7b bzw. stromabwärts des Ladeluftkühlers 5 dient der messtechnischen Erfassung des Ladedrucks p_boost vor Eintritt in die Zylinder 3.
Zur Regelung des Ladedrucks p_boost der Brennkraftmaschine 1 wird ein erster Sollwert für den Druck p_{inter-stage,set} zwischen den Verdichtern 6b, 7b sowie ein zweiter Sollwert für den Druck p_boost,set stromabwärts des Ladeluftkühlers 5 vorgegeben.
Unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ = p_{inter-stage,set} – p_inter-stage wird in einem ersten Regelkreis die Antriebsleistung des ersten Verdichters 6b verändert, um den Druck p_inter-stage zu regeln. Durch Verstellen des dritten Steuerelements 15 wird die abgeblasene, an der Niederdruckturbine 6a vorbeigeführte Abgasmenge eingestellt, um die Antriebsleistung des ersten Verdichters 6b zu verändern und den Druck p_inter-stage zu regeln.
Unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ = p_boost,set – p_boost wird in einem zweiten Regelkreis die Antriebsleistung des zweiten Verdichters 7b verändert, um den Druck p_boost zu regeln. Durch Verstellen des zweiten Steuerelements 13 und/oder durch Verstellen der variablen Turbinengeometrie der zweiten Turbine 7a wird die Antriebsleistung des zweiten Verdichters 7b verändert und der Ladedruck p_boost geregelt. Die beiden Regelkreise sind unabhängig voneinander.
Bezugszeichenliste

1: aufgeladene Brennkraftmaschine
2: Ansaugsystem
3: Zylinder
4: Abgasabführsystem
5: Ladeluftkühler
6: erster Abgasturbolader, Niederdruckstufe
6a: erste Turbine
6b: erster Verdichter
7: zweiter Abgasturbolader, Hochdruckstufe
7a: zweite Turbine
7b: zweiter Verdichter
8a: erster Sensor, Sensor zur Bestimmung von p_inter-stage
8b: zweiter Sensor, Sensor zur Bestimmung von p_boost
9a: erster Knotenpunkt
9b: zweiter Knotenpunkt
10: erste Bypassleitung
11: erstes Steuerelement
12: zweite Bypassleitung
13: Steuerelement
14: dritte Bypassleitung
15: Steuerelement
p_boost: Ladedruck, Druck im Ansaugsystem stromabwärts des zweiten Verdichters
p_boost,set: zweiter Sollwert, Sollwert für den Druck stromabwärts des zweiten Verdichters
p_inter-stage: Druck im Ansaugsystem zwischen den Verdichtern
p_{inter-stage,set}: erster Sollwert, Sollwert für den Druck zwischen den Verdichtern

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

EP 1640596 A1 [0017]

Claims

Verfahren zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem Zylinder (3), einem Ansaugsystem (2) zur Versorgung des mindestens einen Zylinders (3) mit Ladeluft und einem Abgasabführsystem (4) zur Abführung des Abgases aus dem mindestens einen Zylinder (3) und mit mindestens zwei im Ansaugsystem (2) in Reihe angeordneten Verdichtern (6b, 7b), von denen ein erster Verdichter (6b) als Niederdruckstufe (6) und ein zweiter Verdichter (7b) als Hochdruckstufe (7) dient, wobei – der zweite Verdichter (7b) stromabwärts des ersten Verdichters (6b) angeordnet ist, – eine erste Bypassleitung (10) vorgesehen ist, die zwischen dem ersten Verdichter (6b) und dem zweiten Verdichter (7b) vom Ansaugsystem (2) abzweigt und stromabwärts des zweiten Verdichters (7b) in das Ansaugsystem (2) mündet, und – ein erstes Steuerelement (11) in der ersten Bypassleitung (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – ein erster Sollwert für den Druck p_{inter-stage,set} im Ansaugsystem (2) zwischen dem ersten Verdichter (6b) und dem zweiten Verdichter (7b) vorgegeben wird, – der Druck p_inter-stage im Ansaugsystem (2) zwischen dem ersten Verdichter (6b) und dem zweiten Verdichter (7b) ermittelt wird, – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ = p_{inter-stage,set} – p_inter-stage in einem ersten Regelkreis die Antriebsleistung des ersten Verdichters (6b) verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, – ein zweiter Sollwert für den Druck p_boost,set im Ansaugsystem (2) stromabwärts des zweiten Verdichters (6b) vorgegeben wird, – der Druck p_boost im Ansaugsystem (2) stromabwärts des zweiten Verdichters (7b) ermittelt wird, und – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ = p_boost,set – p_boost in einem zweiten Regelkreis die Antriebsleistung des zweiten Verdichters (7b) verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 1 zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern (6, 7), die jeweils eine im Abgasabführsystem (4) angeordnete Turbine (6a, 7a) und einen im Ansaugsystem (2) angeordneten Verdichter (6b, 7b) umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader (6) als Niederdruckstufe (6) und ein zweiter Abgasturbolader (7) als Hochdruckstufe (7) dient, wobei – die zweite Turbine (7a) des zweiten Abgasturboladers (7) stromaufwärts der ersten Turbine (6a) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist und der Verdichter (7b) des zweiten Abgasturboladers (7) der zweite Verdichter (7b) ist, der stromabwärts des Verdichters (6b) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist, welcher der erste Verdichter (6b) ist, – eine zweite Bypassleitung (12) vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine (7a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und zwischen der zweiten Turbine (7a) und der ersten Turbine (6a) unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (9a) in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei ein zweites Steuerelement (13) in der zweiten Bypassleitung (12) angeordnet ist, und – eine dritte Bypassleitung (14) vorgesehen ist, die stromaufwärts der ersten Turbine (6a) zwischen dem ersten Knotenpunkt (9a) und der ersten Turbine (6a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und stromabwärts der ersten Turbine (6a) in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei ein drittes Steuerelement (15) in der dritten Bypassleitung (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ in einem ersten Regelkreis das dritte Steuerelement (15) verstellt wird, womit die Antriebsleistung des ersten Verdichters (6b) verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ in einem zweiten Regelkreis das zweite Steuerelement (13) verstellt wird, womit die Antriebsleistung des zweiten Verdichters (7b) verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 1 zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern (6, 7), die jeweils eine im Abgasabführsystem (4) angeordnete Turbine (6a, 7a) und einen im Ansaugsystem (2) angeordneten Verdichter (6b, 7b) umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader (6) als Niederdruckstufe (6) und ein zweiter Abgasturbolader (7) als Hochdruckstufe (7) dient, wobei – die zweite Turbine (7a) des zweiten Abgasturboladers (7) stromaufwärts der ersten Turbine (6a) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist und der Verdichter (7b) des zweiten Abgasturboladers (7) der zweite Verdichter (7b) ist, der stromabwärts des Verdichters (6b) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist, welcher der erste Verdichter (6b) ist, – eine zweite Bypassleitung (12) vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine (7a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und zwischen der zweiten Turbine (7a) und der ersten Turbine (6a) unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (9a) in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei ein zweites Steuerelement (13) in der zweiten Bypassleitung (12) angeordnet ist, und – die erste Turbine (6a) mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₁) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ in einem ersten Regelkreis die variable Turbinengeometrie (VNT₁) der ersten Turbine (6a) verstellt wird, womit die Antriebsleistung des ersten Verdichters (6b) verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ in einem zweiten Regelkreis das zweite Steuerelement (13) verstellt wird, womit die Antriebsleistung des zweiten Verdichters (7b) verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 1 zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern (6, 7), die jeweils eine im Abgasabführsystem (4) angeordnete Turbine (6a, 7a) und einen im Ansaugsystem (2) angeordneten Verdichter (6b, 7b) umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader (6) als Niederdruckstufe (6) und ein zweiter Abgasturbolader (7) als Hochdruckstufe (7) dient, wobei – die zweite Turbine (7a) des zweiten Abgasturboladers (7) stromaufwärts der ersten Turbine (6a) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist und der Verdichter (7b) des zweiten Abgasturboladers (7) der zweite Verdichter (7b) ist, der stromabwärts des Verdichters (6b) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist, welcher der erste Verdichter (6b) ist, – eine zweite Bypassleitung (12) vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine (7a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und zwischen der zweiten Turbine (7a) und der ersten Turbine (6a) unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (9a) in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei ein zweites Steuerelement (13) in der zweiten Bypassleitung (12) angeordnet ist, – eine dritte Bypassleitung (14) vorgesehen ist, die stromaufwärts der ersten Turbine (6a) zwischen dem ersten Knotenpunkt (9a) und der ersten Turbine (6a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und stromabwärts der ersten Turbine (6a) in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei ein drittes Steuerelement (15) in der dritten Bypassleitung (14) angeordnet ist, und – die erste Turbine (6a) mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₁) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ in einem ersten Regelkreis das dritte Steuerelement (15) und/oder die variable Turbinengeometrie (VNT₁) der ersten Turbine (6a) verstellt wird, womit die Antriebsleistung des ersten Verdichters (6b) verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ in einem zweiten Regelkreis das zweite Steuerelement (13) verstellt wird, womit die Antriebsleistung des zweiten Verdichters (7b) verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck p_inter-stage erhöht wird, indem zuerst das dritte Steuerelement (15) in Richtung Schließstellung verstellt wird, dann das dritte Steuerelement (15) geschlossen wird und anschließend die variable Turbinengeometrie (VNT₁) der ersten Turbine (6a) in Richtung Schließstellung verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck p_inter-stage gesenkt wird, indem zuerst die variable Turbinengeometrie (VNT₁) der ersten Turbine (6a) in Richtung Offenstellung verstellt wird und anschließend das dritte Steuerelement (15) in Richtung Offenstellung verstellt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern (6, 7), die jeweils eine im Abgasabführsystem (4) angeordnete Turbine (6a, 7a) und einen im Ansaugsystem (2) angeordneten Verdichter (6b, 7b) umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader (6) als Niederdruckstufe (6) und ein zweiter Abgasturbolader (7) als Hochdruckstufe (7) dient, wobei – die zweite Turbine (7a) des zweiten Abgasturboladers (7) stromaufwärts der ersten Turbine (6a) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist und der Verdichter (7b) des zweiten Abgasturboladers (7) der zweite Verdichter (7b) ist, der stromabwärts des Verdichters (6b) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist, welcher der erste Verdichter (6b) ist, – eine zweite Bypassleitung (12) vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine (7a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und zwischen der zweiten Turbine (7a) und der ersten Turbine (6a) unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (9a) in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei ein zweites Steuerelement (13) in der zweiten Bypassleitung (12) angeordnet ist, – eine dritte Bypassleitung (14) vorgesehen ist, die stromaufwärts der ersten Turbine (6a) zwischen dem ersten Knotenpunkt (9a) und der ersten Turbine (6a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und stromabwärts der ersten Turbine (6a) in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei ein drittes Steuerelement (15) in der dritten Bypassleitung (14) angeordnet ist, und – die zweite Turbine (7a) mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₂) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ in einem ersten Regelkreis das dritte Steuerelement (15) verstellt wird, womit die Antriebsleistung des ersten Verdichters (6b) verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ in einem zweiten Regelkreis das zweite Steuerelement (13) und/oder die variable Turbinengeometrie (VNT₂) der zweiten Turbine (7a) verstellt wird, womit die Antriebsleistung des zweiten Verdichters (7b) verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 1 zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern (6, 7), die jeweils eine im Abgasabführsystem (4) angeordnete Turbine (6a, 7a) und einen im Ansaugsystem (2) angeordneten Verdichter (6b, 7b) umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader (6) als Niederdruckstufe (6) und ein zweiter Abgasturbolader (7) als Hochdruckstufe (7) dient, wobei – die zweite Turbine (7a) des zweiten Abgasturboladers (7) stromaufwärts der ersten Turbine (6a) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist und der Verdichter (7b) des zweiten Abgasturboladers (7) der zweite Verdichter (7b) ist, der stromabwärts des Verdichters (6b) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist, welcher der erste Verdichter (6b) ist, – eine zweite Bypassleitung (12) vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine (7a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und zwischen der zweiten Turbine (7a) und der ersten Turbine (6a) unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (9a) in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei ein zweites Steuerelement (13) in der zweiten Bypassleitung (12) angeordnet ist, – die erste Turbine (6a) mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₁) ausgestattet ist, und – die zweite Turbine (7a) mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₂) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ in einem ersten Regelkreis die variable Turbinengeometrie (VNT₁) der ersten Turbine (6a) verstellt wird, womit die Antriebsleistung des ersten Verdichters (6b) verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ in einem zweiten Regelkreis das zweite Steuerelement (13) und/oder die variable Turbinengeometrie (VNT₂) der zweiten Turbine (7a) verstellt wird, womit die Antriebsleistung des zweiten Verdichters (7b) verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.
Verfahren nach Anspruch 1 zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern (6, 7), die jeweils eine im Abgasabführsystem (4) angeordnete Turbine (6a, 7a) und einen im Ansaugsystem (2) angeordneten Verdichter (6b, 7b) umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader (6) als Niederdruckstufe (6) und ein zweiter Abgasturbolader (7) als Hochdruckstufe (7) dient, wobei – die zweite Turbine (7a) des zweiten Abgasturboladers (7) stromaufwärts der ersten Turbine (6a) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist und der Verdichter (7b) des zweiten Abgasturboladers (7) der zweite Verdichter (7b) ist, der stromabwärts des Verdichters (6b) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist, welcher der erste Verdichter (6b) ist, – eine zweite Bypassleitung (12) vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine (7a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und zwischen der zweiten Turbine (7a) und der ersten Turbine (6a) unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (9a) in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei ein zweites Steuerelement (13) in der zweiten Bypassleitung (12) angeordnet ist, – eine dritte Bypassleitung (14) vorgesehen ist, die stromaufwärts der ersten Turbine (6a) zwischen dem ersten Knotenpunkt (9a) und der ersten Turbine (6a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und stromabwärts der ersten Turbine (6a) in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei ein drittes Steuerelement (15) in der dritten Bypassleitung (14) angeordnet ist, – die erste Turbine (6a) mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₁) ausgestattet ist, und – die zweite Turbine (7a) mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₂) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₁ in einem ersten Regelkreis das dritte Steuerelement (15) und/oder die variable Turbinengeometrie (VNT₁) der ersten Turbine (6a) verstellt wird, womit die Antriebsleistung des ersten Verdichters (6b) verändert wird, um den Druck p_inter-stage zu regeln, und – unter Verwendung der Druckdifferenz ∆p₂ in einem zweiten Regelkreis das zweite Steuerelement (13) und/oder die variable Turbinengeometrie (VNT₂) der zweiten Turbine (7a) verstellt wird, womit die Antriebsleistung des zweiten Verdichters (7b) verändert wird, um den Druck p_boost zu regeln.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck p_boost erhöht wird, indem zuerst das zweite Steuerelement (13) in Richtung Schließstellung verstellt wird, dann das zweite Steuerelement (13) geschlossen wird und anschließend die variable Turbinengeometrie (VNT₂) der zweiten Turbine (7a) in Richtung Schließstellung verstellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck p_boost gesenkt wird, indem zuerst die variable Turbinengeometrie (VNT₂) der zweiten Turbine (7a) in Richtung Offenstellung verstellt wird und anschließend das zweite Steuerelement (13) in Richtung Offenstellung verstellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) ausgehend von einem ersten Betriebsmodus mit zweistufiger Aufladung mit steigender Abgasmenge überführt wird in einen zweiten Betriebsmodus mit einstufiger Aufladung, wozu – das erste Steuerelement (11) zwecks Deaktivierung des zweiten Verdichters (7b) geöffnet wird, und – das zweite Steuerelement (13) zwecks Deaktivierung des zweiten Turbine (7a) geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 12 zur Regelung des Ladedrucks p_boost einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1), bei der die zweite Turbine (7a) mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₂) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Turbinengeometrie (VNT₂) der zweiten Turbine (7a) in Richtung Offenstellung verstellt wird, wenn die Brennkraftmaschine (1) in den zweiten Betriebsmodus mit einstufiger Aufladung überführt wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck p_inter-stage und/oder der Druck p_boost ermittelt wird, indem der Druck p_inter-stage und/oder der Druck p_boost messtechnisch mittels Sensor erfasst wird.
Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck p_inter-stage und/oder der Druck p_boost ermittelt wird, indem der Druck p_inter-stage und/oder der Druck p_boost mittels Simulationsrechnung bestimmt wird.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche mit mindestens einem Zylinder (3), einem Ansaugsystem (2) zur Versorgung des mindestens einen Zylinders (3) mit Ladeluft und einem Abgasabführsystem (4) zur Abführung des Abgases aus dem mindestens einen Zylinder (3) und mit mindestens zwei im Ansaugsystem (2) in Reihe angeordneten Verdichtern (6b, 7b), von denen ein erster Verdichter (6b) als Niederdruckstufe (6) und ein zweiter Verdichter (7b) als Hochdruckstufe (7) dient, wobei – der zweite Verdichter (7b) stromabwärts des ersten Verdichters (6b) angeordnet ist, – eine erste Bypassleitung (10) vorgesehen ist, die zwischen dem ersten Verdichter (6b) und dem zweiten Verdichter (7b) vom Ansaugsystem (2) abzweigt und stromabwärts des zweiten Verdichters (7b) in das Ansaugsystem (2) mündet, und – ein erstes Steuerelement (11) in der ersten Bypassleitung (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass – zur messtechnischen Erfassung des Drucks p_inter-stage ein erster Sensor (8a) im Ansaugsystem (2) zwischen dem ersten Verdichter (6b) und dem zweiten Verdichter (7b) vorgesehen ist, und – zur messtechnischen Erfassung des Druck p_boost ein zweiter Sensor (8b) im Ansaugsystem (2) stromabwärts des zweiten Verdichters (7b) vorgesehen ist.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 16 mit mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern (6, 7), die jeweils eine im Abgasabführsystem (4) angeordnete Turbine (6a, 7a) und einen im Ansaugsystem (2) angeordneten Verdichter (6b, 7b) umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader (6) als Niederdruckstufe (6) und ein zweiter Abgasturbolader (7) als Hochdruckstufe (7) dient, dadurch gekennzeichnet, dass – die zweite Turbine (7a) des zweiten Abgasturboladers (7) stromaufwärts der ersten Turbine (6a) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist und der Verdichter (7b) des zweiten Abgasturboladers (7) der zweite Verdichter (7b) ist, der stromabwärts des Verdichters (6b) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist, welcher der erste Verdichter (6b) ist, – eine zweite Bypassleitung (12) vorgesehen ist, die stromaufwärts der zweiten Turbine (7a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und zwischen der zweiten Turbine (7a) und der ersten Turbine (6a) unter Ausbildung eines ersten Knotenpunktes (9a) in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei ein zweites Steuerelement (13) in der zweiten Bypassleitung (12) angeordnet ist, – eine dritte Bypassleitung (14) vorgesehen ist, die stromaufwärts der ersten Turbine (6a) zwischen dem ersten Knotenpunkt (9a) und der ersten Turbine (6a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und stromabwärts der ersten Turbine (6a) in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei ein drittes Steuerelement (15) in der dritten Bypassleitung (14) angeordnet ist, und – die zweite Turbine (7a) mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₂) ausgestattet ist.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Turbine (6a) mit einer variablen Turbinengeometrie (VNT₁) ausgestattet ist.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Steuerelement (11) aktiv steuerbar ist.