DE102017200230A1

DE102017200230A1 - Aufgeladene Brennkraftmaschine mit Teilabschaltung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102017200230A1
Application number: DE102017200230.1A
Authority: DE
Inventors: Carsten Weber; Martin Wirth; Thomas Zenner; Harald Stoffels
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2017-01-10
Filing date: 2017-01-10
Publication date: 2018-07-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine (1), bei der- mindestens zwei Zylinder (11, 12, 13, 14) in der Art konfiguriert sind, dass sie mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder (11, 12, 13, 14) bilden, wobei der mindestens eine Zylinder (11, 14) einer ersten Gruppe ein auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindlicher Zylinder (11, 14) ist und der mindestens eine Zylinder (12, 13) einer zweiten Gruppe als lastabhängig abschaltbarer Zylinder (12, 13) ausgebildet ist, und- mindestens ein Abgasturbolader (2) vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem (9) angeordnete Turbine (2e) und einen im Ansaugsystem (10) angeordneten Verdichter (2a) umfasstdadurch gekennzeichnet, dass- eine Dosiereinrichtung (3) zum Einbringen zusätzlicher Luft mit mindestens einer Leitung (3a) vorgesehen ist, wobei die Dosiereinrichtung (3) mit einem Druckluftbehältnis (6), welches die zusätzliche Luft bevorratet, ausgestattet ist und die mindestens eine Leitung (3a) der Dosiereinrichtung (3) via einer Versorgungsleitung (7) mit dem Druckluftbehältnis (6) zwecks Versorgung mit Druckluft strömungstechnisch zumindest verbindbar ist, und- das Druckluftbehältnis (6) zwecks Befüllung mit Druckluft mit dem Abgasabführsystem (9) der zweiten Zylindergruppe strömungstechnisch zumindest verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylindern, bei der

- jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung aufweist, an die sich eine Abgasleitung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem anschließt,
- jeder Zylinder mindestens eine Einlassöffnung aufweist, an die sich eine Ansaugleitung zum Zuführen von Ladeluft via Ansaugsystem anschließt,
- mindestens zwei Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass sie mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden, wobei der mindestens eine Zylinder einer ersten Gruppe ein auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindlicher Zylinder ist und der mindestens eine Zylinder einer zweiten Gruppe als lastabhängig abschaltbarer Zylinder ausgebildet ist, und
- mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst, wobei der Verdichter mit mindestens einem in einem Verdichtergehäuse auf einer drehbaren Welle gelagerten Laufrad ausgestattet ist und die Turbine mit mindestens einem in einem Turbinengehäuse auf der drehbaren Welle gelagerten Laufrad ausgestattet ist.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine.
Eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren und Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, 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.
Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist man ständig bemüht, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Zudem wird eine Reduzierung der Schadstoffemissionen angestrebt, um zukünftige Grenzwerte für Schadstoffemissionen einhalten zu können.
Brennkraftmaschinen werden daher zunehmend häufig mit einer Aufladung ausgestattet, wobei die Aufladung in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung ist, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozess benötigte Ladeluft verdichtet wird, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Ladeluftmasse 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.
Häufig wird für die Aufladung ein Abgasturbolader eingesetzt, bei dem ein Verdichter und eine Turbine auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in der Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung der Zylinder erreicht wird. Vorteilhafterweise wird ein Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters im Ansaugsystem vorgesehen, mit dem die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in die Zylinder gekühlt wird. Der Kühler senkt die Temperatur und steigert damit die Dichte der Ladeluft, so dass auch der Kühler zu einer besseren Füllung der Zylinder, d. h. zu einer größeren Luftmasse, beiträgt. Es erfolgt eine Verdichtung durch Kühlung.
Der Vorteil eines Abgasturboladers im Vergleich zu einem Lader, der mittels Hilfsantrieb angetrieben wird, besteht darin, dass ein Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase nutzt, während ein Lader die für seinen Antrieb erforderliche Energie direkt oder indirekt von der Brennkraftmaschine bezieht und damit, zumindest solange die Antriebsenergie nicht aus einer Energierückgewinnung stammt, den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, d. h. mindert.
Falls es sich nicht um einen mittels Elektromaschine, d. h. elektrisch antreibbaren Lader handelt, ist regelmäßig eine mechanische bzw. kinematische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen dem Lader und der Brennkraftmaschine erforderlich, die auch das Packaging im Motorraum nachteilig beeinflusst bzw. bestimmt.
Der Vorteil eines Laders gegenüber einem Abgasturbolader besteht wiederum darin, dass der Lader stets den angeforderten Ladedruck generieren und zur Verfügung stellen kann und zwar nahezu verzögerungsfrei und unabhängig vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine. Das gilt insbesondere für einen Lader, der mittels Elektromaschine elektrisch antreibbar und daher unabhängig von der Drehzahl der Kurbelwelle ist.
Nach dem Stand der Technik bereitet es nämlich Schwierigkeiten, die Leistung mittels Abgasturboaufladung in allen Drehzahlbereichen und insbesondere verzögerungsfrei zu steigern. Es wird ein stärkerer Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet. Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis bzw. der Turbinenleistung abhängt. Wird die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis bzw. einer kleineren Turbinenleistung. Folglich nimmt das Ladedruckverhältnis zu niedrigeren Drehzahlen hin ebenfalls ab. Dies ist gleichbedeutend mit einem Drehmomentabfall.
Eine mittels Abgasturboaufladung aufgeladene Brennkraftmaschine leidet grundsätzlich darunter, dass bei einer erhöhten Lastanforderung zunächst die Turbinenleistung gesteigert werden muss, um die erforderliche Antriebsleistung für den Verdichter bereitstellen zu können. Dies führt im instationären Betrieb der Brennkraftmaschine zu einem gewissen Verzögerungseffekt, der unerwünscht ist. Es sind Maßnahmen erforderlich, um das Ansprechverhalten der Brennkraftmaschine im instationären Betrieb zu verbessern.
Die Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt zwecks Aufladung über mindestens einen Abgasturbolader, wobei mindestens ein weiterer Verdichter vorgesehen sein kann und zwar sowohl ein mittels Hilfsantrieb antreibbarer Lader als auch ein Verdichter eines weiteren Abgasturboladers.
Die Drehmomentcharakteristik einer abgasturboaufgeladenen Brennkraftmaschine wird nach dem Stand der Technik durch unterschiedliche Maßnahmen zu verbessern versucht.
Beispielsweise durch eine kleine Auslegung des Turbinenquerschnittes und gleichzeitiger Abgasabblasung. Eine derartige Turbine wird auch als Waste-Gate-Turbine bezeichnet. Überschreitet der Abgasmassenstrom eine kritische Größe wird ein Teil des Abgasstromes im Rahmen der sogenannten Abgasabblasung mittels einer Bypassleitung an der Turbine vorbei geführt. Diese Vorgehensweise hat den Nachteil, dass das Aufladeverhalten bei höheren Drehzahlen bzw. größeren Abgasmengen unzureichend ist.
Die Drehmomentcharakteristik kann auch mittels mehrerer in Reihe geschalteter Abgasturbolader vorteilhaft beeinflusst werden. Durch das in Reihe Schalten von zwei Abgasturboladern, von denen ein Abgasturbolader als Hochdruckstufe und ein Abgasturbolader als Niederdruckstufe dient, kann das Motorkennfeld bzw. Verdichterkennfeld in vorteilhafter Weise aufgeweitet werden und zwar sowohl hin zu kleineren Verdichterströmen als auch hin zu größeren Verdichterströmen.
Insbesondere ist bei dem als Hochdruckstufe dienenden Abgasturbolader ein Verschieben der Pumpgrenze hin zu kleineren Verdichterströmen möglich, wodurch auch bei kleinen Verdichterströmen hohe Ladedruckverhältnisse erzielt werden können, was im unteren Drehzahlbereich die Drehmomentcharakteristik deutlich verbessert. Erreicht wird dies durch eine Auslegung der Hochdruckturbine auf kleine Abgasmassenströme und Vorsehen einer Bypassleitung, mit der bei zunehmendem Abgasmassenstrom zunehmend Abgas an der Hochdruckturbine vorbeigeführt wird. Die Bypassleitung zweigt hierzu stromaufwärts der Hochdruckturbine vom Abgasabführsystem ab und mündet stromaufwärts der Niederdruckturbine wieder in das Abgasabführsystem, wobei in der Bypassleitung ein Absperrelement angeordnet ist, um den an der Hochdruckturbine vorbeigeführten Abgasstrom zu steuern.
Das Downsizing wird durch eine mehrstufige Aufladung mittels Abgasturboladern weiter fortgeführt. Des Weiteren ist das Ansprechverhalten einer derartig aufgeladenen Brennkraftmaschine deutlich verbessert gegenüber einer vergleichbaren Brennkraftmaschine mit einstufiger Aufladung, da die kleinere Hochdruckstufe weniger träge ist und sich das Laufzeug eines kleiner dimensionierten Abgasturboladers schneller beschleunigen lässt.
Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann des Weiteren durch mehrere parallel angeordnete Turbolader, d. h. durch mehrere parallel angeordnete Turbinen mit kleinerem Turbinenquerschnitt verbessert werden, wobei mit steigender Abgasmenge Turbinen sukzessive zugeschaltet werden.
Bei Einsatz mehrerer Abgasturbolader zur Verbesserung der Drehmomentcharakteristik wird der beobachtete Drehmomentabfall regelmäßig nur zu niedrigeren Drehzahlen hin verschoben. Gegebenenfalls werden einzelne Abgasturbolader bei Verringerung der Motordrehzahl deaktiviert, so dass beim erneuten Zuschalten des Abgasturboladers das Laufzeug des zugehörigen Verdichters und der zugehörigen Turbine zunächst beschleunigt werden muss, um verdichterseitig den gewünschten Ladedruck generieren und bereitstellen zu können. Das Ansprechverhalten verschlechtert sich.
Die vorstehend genannten Maßnahmen können das verzögerte Ansprechen der Aufladung nur in begrenztem Maß verbessern, da in jedem Fall die für den Turbinenantrieb erforderliche Abgasenergie erst aufgebaut bzw. bereitgestellt werden muss. Dieses Problem kann nur beseitigt werden, wenn der Abgasturbolader mittels einer Antriebsenergie beschleunigt wird, die zum Zeitpunkt der Drehmomentanforderung bereits zur Verfügung steht, d. h. verzögerungsfrei zur Verfügung steht.
Aus dem Stand der Technik sind Konzepte bekannt, bei denen stromaufwärts der Turbine Luft in das Abgasabführsystem eingeblasen wird, um die Turbine und damit die Welle des Abgasturboladers zu beschleunigen. Die Luft stammt aus einem Druckbehältnis, welches bei Bedarf mittels elektrischem Kompressor mit Druckluft befüllbar ist bzw. befüllt wird. Zwar verbessert dies das instationäre Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine. Nachteilig an dieser Vorgehensweise ist aber, dass die für den elektrischen Kompressor bereitgestellte bzw. aufgewendete Antriebsleistung die Reibleistung der Brennkraftmaschine erhöht und damit den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine verschlechtert.
Ein weiteres Konzept zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs einer Brennkraftmaschine bietet die Zylinderabschaltung, d. h. die Abschaltung einzelner Zylinder in bestimmten Lastbereichen. Der Wirkungsgrad einer Brennkraftmaschine im Teillastbetrieb kann durch eine Teilabschaltung verbessert, d. h. erhöht werden, denn die Abschaltung eines Zylinders einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine erhöht bei konstanter Motorleistung die Belastung der übrigen noch in Betrieb befindlichen Zylinder. Die ständig in Betrieb befindlichen Zylinder arbeiten während der Teilabschaltung im Bereich höherer Lasten, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Das Lastkollektiv wird zu höheren Lasten hin verschoben.
Beim Ottomotor kann bzw. muss die Drosselklappe während der Teilabschaltung zum Einbringen einer größeren Luftmasse in die noch in Betrieb befindlichen Zylinder weiter geöffnet werden, wodurch eine Entdrosselung erreicht wird. Die während der Teilabschaltung weiter betriebenen Zylinder weisen zudem aufgrund der größeren zugeführten Luftmasse bzw. Gemischmasse eine verbesserte Gemischbildung auf.
Weitere Wirkungsgradvorteile ergeben sich dadurch, dass ein abgeschalteter Zylinder infolge der fehlenden Verbrennung keine Wandwärmeverluste infolge eines Wärmeüberganges von den Verbrennungsgasen an die Brennraumwände generiert.
Obwohl Dieselmotoren, d. h. selbstzündende Brennkraftmaschinen, aufgrund der angewandten Qualitätsregelung originär einen höheren Wirkungsgrad, d. h. einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch, aufweisen als Ottomotoren, bei denen die Last mittels Drosselung bzw. Quantitätsregelung über die Füllung der Zylinder eingestellt wird, stellt die Zylinderabschaltung bzw. Teilabschaltung auch bei Dieselmotoren ein Konzept zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs dar.
Die Teilabschaltung bei Dieselmotoren kann auch verhindern, dass das Kraftstoff-LuftGemisch im Rahmen der Qualitätsregelung bei abnehmender Last durch Verringerung der eingesetzten Kraftstoffmenge zu stark abmagert.
Die im Stand der Technik beschriebenen Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit Teilabschaltung und die dazugehörigen Verfahren zum Betreiben dieser Brennkraftmaschinen weisen dennoch deutliches Verbesserungspotential auf.
Wird zum Zwecke der Teilabschaltung die Kraftstoffzufuhr zu den abschaltbaren Zylindern unterbunden, d. h. eingestellt, nehmen die abgeschalteten Zylinder weiter am Ladungswechsel teil, falls der dazugehörige Ventiltrieb dieser Zylinder nicht deaktiviert wird bzw. nicht deaktiviert werden kann. Die dabei generierten Ladungswechselverluste mindern die durch die Teilabschaltung erzielten Verbesserungen hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und Wirkungsgrades und stehen diesen entgegen, so dass der Nutzen der Teilabschaltung zumindest teilweise verloren geht, d. h. die Teilabschaltung in der Summe tatsächlich eine weniger deutliche Verbesserung mit sich bringt.
Um den vorstehend beschriebenen nachteiligen Effekten abzuhelfen, kann es zielführend sein, einlassseitig und auslassseitig schaltbare bzw. verstellbare Ventiltriebe vorzusehen, mit denen die abgeschalteten Zylinder während der Teilabschaltung geschlossen gehalten werden und somit nicht weiter am Ladungswechsel teilnehmen. Dadurch wird auch verhindert, dass die durch die abgeschalteten Zylinder geführte kühlere Ladeluft die Enthalpie des der Turbine zur Verfügung gestellten Abgasstromes mindert und die abgeschalteten Zylinder schnell auskühlen.
Schaltbare Ventiltriebe sind aber kostenintensiv und daher für den Serieneinsatz häufig nicht geeignet. Bei mittels Abgasturbolaufladung aufgeladenen Brennkraftmaschinen wie der Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, können schaltbare Ventiltriebe zu weiteren Problemen führen, da die Turbine eines Abgasturboladers auf eine bestimmte Abgasmenge und damit regelmäßig auch auf eine bestimmte Anzahl an Zylindern ausgelegt ist. Wird der Ventiltrieb eines abgeschalteten Zylinders deaktiviert, verringert sich zunächst der Gesamtmassenstrom durch die Zylinder der Brennkraftmaschine. Der durch die Turbine geführte Abgasmassenstrom nimmt ab und mit diesem in der Regel auch das Turbinendruckverhältnis. Ein abnehmendes Turbinendruckverhältnis hat zur Folge, dass das Ladedruckverhältnis ebenfalls abnimmt, d. h. der Ladedruck sinkt.
Tatsächlich müsste der Ladedruck aber gesteigert, d. h. erhöht werden, um den weiter in Betrieb befindlichen Zylindern mehr Ladeluft zu zuführen, denn bei Abschaltung mindestens eines Zylinders einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine erhöht sich die Belastung der übrigen noch in Betrieb befindlichen Zylinder, weshalb diesen Zylindern mehr Ladeluft und mehr Kraftstoff zu zuführen ist. Die am Verdichter zur Verfügung stehende Antriebsleistung zur Generierung eines ausreichend hohen Ladedrucks hängt ab von der Abgasenthalpie der heißen Abgase, die maßgeblich vom Abgasdruck und der Abgastemperatur bestimmt wird, und der Abgasmasse bzw. dem Abgasstrom.
Bei Ottomotoren lässt sich der Ladedruck in dem für die Teilabschaltung relevanten Lastbereich durch Öffnen der Drosselklappe erhöhen. Diese Möglichkeit entfällt beim Dieselmotor. Der geringe Ladeluftstrom kann dazu führen, dass der Verdichter jenseits der Pumpgrenze arbeitet.
Die vorstehend beschriebenen Effekte führen zu einer Einschränkung der Anwendbarkeit der Teilabschaltung, nämlich zu einer Einschränkung des Drehzahlbereichs und des Lastbereiches, in welchen die Teilabschaltung eingesetzt werden kann. Bei kleinen Ladeluftmengen kann der Ladedruck aufgrund einer nicht ausreichenden Verdichterleistung bzw. Turbinenleistung nicht bedarfsgerecht gesteigert werden.
Der Ladedruck bei Teilabschaltung und damit die den noch in Betrieb befindlichen Zylindern zugeführte Ladeluftmenge könnte beispielsweise durch eine kleine Auslegung des Turbinenquerschnittes und gleichzeitiger Abgasabblasung erhöht werden, wodurch auch der für eine Teilabschaltung relevante Lastbereich wieder erweitert werden würde. Diese Vorgehensweise hat aber den Nachteil, dass das Aufladeverhalten unzureichend ist, wenn sämtliche Zylinder betrieben werden.
Wie bereits im Zusammenhang mit der Abgasturboaufladung erläutert, könnte auch stromaufwärts der Turbine Luft in das Abgasabführsystem eingeblasen werden, um die Turbinenleistung und damit den Ladedruck und die Ladeluftmenge zumindest zu Beginn der Teilabschaltung zu erhöhen. Der Verdichter würde dann - zumindest anfangs - beim Aufbau des Ladedrucks unterstützt. Das Lufteinblasen könnte zumindest so lange erfolgen bis die Antriebsleistung der Turbine aufgrund des erhöhten Durchsatzes wieder ausreicht, um den bei Teilabschaltung erhöhten Ladedruckbedarf zu generieren. Nachteilig an dieser Maßnahme ist aber, dass sich die Reibleistung der Brennkraftmaschine infolge der Lufteinblasung erhöht, wodurch die mittels Teilabschaltung erzielten Verbesserungen hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und Wirkungsgrades zumindest teilweise verloren gehen.
Vor dem Hintergrund des oben Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aufgeladene Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die in Bezug auf die Aufladung, insbesondere in Bezug auf die Drehmomentcharakteristik, und hinsichtlich des Wirkungsgrades verbessert ist.
Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine aufzuzeigen.
Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylindern, bei der

- jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung aufweist, an die sich eine Abgasleitung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem anschließt,
- jeder Zylinder mindestens eine Einlassöffnung aufweist, an die sich eine Ansaugleitung zum Zuführen von Ladeluft via Ansaugsystem anschließt,
- mindestens zwei Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass sie mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden, wobei der mindestens eine Zylinder einer ersten Gruppe ein auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindlicher Zylinder ist und der mindestens eine Zylinder einer zweiten Gruppe als lastabhängig abschaltbarer Zylinder ausgebildet ist, und
- mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst, wobei der Verdichter mit mindestens einem in einem Verdichtergehäuse auf einer drehbaren Welle gelagerten Laufrad ausgestattet ist und die Turbine mit mindestens einem in einem Turbinengehäuse auf der drehbaren Welle gelagerten Laufrad ausgestattet ist,

- eine Dosiereinrichtung zum Einbringen zusätzlicher Luft mit mindestens einer Leitung vorgesehen ist, wobei die Dosiereinrichtung mit einem Druckluftbehältnis, welches die zusätzliche Luft bevorratet, ausgestattet ist und die mindestens eine Leitung der Dosiereinrichtung via einer Versorgungsleitung mit dem Druckluftbehältnis zwecks Versorgung mit Druckluft strömungstechnisch zumindest verbindbar ist, und
- das Druckluftbehältnis zwecks Befüllung mit Druckluft mit dem Abgasabführsystem der zweiten Zylindergruppe strömungstechnisch zumindest verbindbar ist.

Unter Verwendung der Dosiereinrichtung kann sowohl stromaufwärts des Verdichters des mindestens einen Abgasturboladers zusätzlich Luft in das Ansaugsystem als auch stromaufwärts der Turbine des mindestens einen Abgasturboladers zusätzlich Luft in das Abgasabführsystem eingebracht werden. Beide Maßnahmen sind geeignet, um die Welle des Abgasturboladers zu beschleunigen.
Erfindungsgemäß und im Gegensatz zum Stand der Technik kann das Druckluftbehältnis der Dosiereinrichtung unter Verwendung der Brennkraftmaschine selbst mit Druckluft befüllt werden. Während der Teilabschaltung wird ein abgeschalteter Zylinder zweckentfremdet und als Pumpe eingesetzt, um dem Druckluftbehältnis komprimierte Luft zu zuführen.
Hierzu ist das Druckluftbehältnis zwecks Befüllung mit Druckluft mit dem Abgasabführsystem der zweiten Zylindergruppe verbindbar, so dass das Druckluftbehältnis unter Verwendung der unbefeuerten abgeschalteten Zylinder der Brennkraftmaschine via Abgasabführsystem mit Luft befüllt werden kann. Um das Druckluftbehältnis mit dem Abgasabführsystem der abgeschalteten Zylinder zu verbinden bzw. vom Abgasabführsystem der übrigen noch in Betrieb befindlichen Zylinder trennen zu können, eignet sich regelmäßig ein Absperrelement.
Erfindungsgemäß nehmen die während der Teilabschaltung abgeschalteten Zylinder weiter am Ladungswechsel teil, um Luft in das Druckluftbehältnis zu pumpen bzw. zu fördern. Schaltbare bzw. verstellbare Ventiltriebe sind entbehrlich bzw. nicht erforderlich, so dass die mit schaltbaren bzw. verstellbaren Ventiltrieben verbunden Nachteile entfallen, insbesondere die Kosten.
Zu Beginn der Teilabschaltung kann unter Verwendung der Dosiereinrichtung zusätzlich Luft stromaufwärts des Verdichters und/oder der Turbine eingebracht werden, um den Lader anfangs beim Aufbau des Ladedrucks zu unterstützen.
Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Vorgehensweise zur Befüllung des Druckluftbehältnisses ist auch, dass sich die Reibleistung der Brennkraftmaschine weniger stark erhöht als nach dem Stand der Technik. Ein elektrisch antreibbarer Kompressor zum Befüllen des Druckluftbehältnisses kann erfindungsgemäß entfallen; dennoch zusätzlich vorgesehen werden.
Die Anwendbarkeit der Teilabschaltung hin zu niedrigen Drehzahlen und niedrigen Lasten lässt sich erweitern bzw. ausdehnen. Die den bei Teilabschaltung weiter in Betrieb befindlichen Zylindern zugeführte Ladeluftmenge hängt erfindungsgemäß nicht mehr ausschließlich von der bereitstehenden Verdichterleistung bzw. dem vom Verdichter generierbaren Ladedruck ab. Vielmehr kann die einem in Betrieb befindlichen Zylinder zugeführte Ladeluftmenge unter Verwendung der Dosiereinrichtung erhöht werden. Ein Pumpen des Verdichters lässt sich verhindern.
Die Drehmomentcharakteristik der aufgeladenen Brennkraftmaschine während der Teilabschaltung und im Allgemeinen ist deutlich verbessert.
Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe gelöst, nämlich eine aufgeladene Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitgestellt, die in Bezug auf die Aufladung, insbesondere in Bezug auf die Drehmomentcharakteristik, und hinsichtlich des Wirkungsgrades verbessert ist.
Die Welle des Abgasturboladers lässt sich durch Einbringen von Luft beschleunigen, wobei erfindungsgemäß sowohl der Impuls der eingebrachten Luft als auch die Masse der eingebrachten Luft als solche genutzt werden kann. Das mindestens eine Laufrad ist regelmäßig auf der Welle drehfest befestigt.
Das Einbringen von zusätzlicher Luft kann auch dazu dienen, die Welle des Abgasturboladers auf einer bestimmten Drehzahl zu halten, d. h. das Unterschreiten einer Mindestdrehzahl des Abgasturboladers bzw. des Verdichters zu verhindern. Ein etwaiges Beschleunigen der Welle wird dadurch erleichtert.
Es ergibt sich ein weiterer relevanter Vorteil. Fällt nämlich die Drehzahl der Laderwelle unter eine Mindestdrehzahl oder kommt die Laderwelle gar zum Stillstehen, kann die Dichtung der Lagerung der ölgeschmierten Laderwelle verdichterseitig lecken. Eine ansaugseitige Ölleckage hat gravierende Nachteile. Gelangt Öl in das Ansaugsystem, beeinflusst die mit Öl kontaminierte den Zylindern zugeführte Frischladung den Verbrennungsprozess nachteilig, wodurch sich insbesondere die Partikelrohemissionen stark erhöhen können. Das Öl kann sich auch an den Innenwandungen des Ansaugsystems ablagern und die Strömungsbedingungen im Ansaugsystem bzw. im Verdichter verschlechtern sowie einen stromabwärts angeordneten Ladeluftkühler verunreinigen.
Das Druckluftbehältnis ist ein Reservoir, in dem die zusätzliche Luft bevorratet wird. Vorzugsweise steht die im Behältnis befindliche Luft unter einem erhöhten Druck, der als treibende Kraft zum Einbringen der Luft dient bzw. verwendet wird. Je höher der Druck ist desto größer ist das treibende Druckgefälle zwischen dem Behältnis und der mindestens einen Leitung der Dosiereinrichtung und desto mehr Luft kann in dem Behältnis bevorratet bzw. je kleiner kann das Behältnis dimensioniert werden. Der Druck kann 3bar betragen und beträgt vorzugsweise bis zu 10bar.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das Druckluftbehältnis durch eine Befüllungsleitung mit dem Abgasabführsystem der zweiten Zylindergruppe strömungstechnisch zumindest verbindbar ist. Hierzu mündet die Befüllungsleitung regelmäßig in das Abgasabführsystem der abschaltbaren Zylinder, vorzugsweise stromaufwärts der Turbine des mindestens Abgasturboladers und/oder stromaufwärts einer gegebenenfalls im Abgasabführsystem vorgesehenen Abgasnachbehandlung.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die Abgasleitungen der zweiten Zylindergruppe unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zusammenführen. Ein Zusammenführen der Abgasleitungen verkürzt die Gesamtwegstrecke der Abgasleitungen der zweiten Zylindergruppe und schafft ein zusammenhängendes Abgasabführsystem, welches sich in vorteilhafter weise mittels einer einzelnen Befüllungsleitung mit dem Druckluftbehältnis verbinden lässt.
Verfügt die Brennkraftmaschine nur über einen abschaltbaren Zylinder, der lediglich eine Auslassöffnung aufweist, erübrigt sich ein Zusammenführen der Abgasleitungen der zweiten Zylindergruppe. Dann stellt die Abgasleitung des einen abschaltbaren Zylinders bereits den Abgaskrümmer dar.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen ein Absperrelement vorgesehen ist, mit welchem der Abgaskrümmer der zweiten Zylindergruppe von dem Abgasabführsystem der ersten Zylindergruppe abtrennbar ist. Das Absperrelement stellt vorliegend sicher, dass die unbefeuerten Zylinder während der Teilabschaltung einen ausreichend hohen Druck im zugehörigen Abgaskrümmer aufbauen können, um die geförderte Luft zu komprimieren und in das Druckluftbehältnis zu pumpen. Ein Entweichen der Luft in das Abgasabführsystem der übrigen noch in Betrieb befindlichen Zylinder soll verhindert werden.
Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das Absperrelement in einer Schließstellung den Abgaskrümmer der zweiten Zylindergruppe von dem Abgasabführsystem der ersten Zylindergruppe trennt und in einer Offenstellung den Abgaskrümmer der zweiten Zylindergruppe mit dem Abgasabführsystem der ersten Zylindergruppe verbindet. Dann kann die von den unbefeuerten Zylindern als Pumpe geförderte Luft nur in das Druckluftbehältnis gelangen und nicht via Abgasabführsystem entweichen.
Wird ein Absperrelement vorgesehen, sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen eine verschwenkbare Klappe als Absperrelement dient.
Führen die Abgasleitungen der zweiten Zylindergruppe unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zusammen, sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen das Druckluftbehältnis via der Befüllungsleitung mit dem Abgaskrümmer der zweiten Zylindergruppe strömungstechnisch zumindest verbindbar ist, wobei die Befüllungsleitung unter Ausbildung eines Knotenpunktes in den Abgaskrümmer mündet.
Wird ein Absperrelement vorgesehen, sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen die Befüllungsleitung unter Ausbildung des Knotenpunktes stromaufwärts des Absperrelementes in den Abgaskrümmer mündet.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen ein Absperrelement in der Versorgungsleitung angeordnet ist, welches die Versorgungsleitung freigibt oder versperrt. Die mindestens eine Leitung der Dosiereinrichtung ist dann mit dem Druckluftbehältnis durch Öffnen des in der Versorgungsleitung vorgesehenen Absperrelements verbindbar, wobei der Druck auch als treibende Kraft zum Einbringen der Luft dient.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen ein Absperrelement in der Befüllungsleitung vorgesehen ist, welches die Befüllungsleitung zwecks Befüllung des Druckluftbehältnisses freigibt oder versperrt.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das Absperrelement ein Rückschlagventil ist, welches die Befüllungsleitung zwecks Befüllung des Druckluftbehältnisses freigibt oder versperrt. Das Rückschlagventil gestattet zwar, dass Luft in das Druckluftbehältnis eingebracht werden kann, verhindert aber, dass die eingebrachte Luft wieder entweicht.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens eine Leitung stromaufwärts des mindestens einen Laufrades des Verdichters via Austrittsöffnung mit dem Ansaugsystem strömungstechnisch zumindest verbindbar ist.
Vorliegend wird unter Verwendung der Dosiereinrichtung stromaufwärts des Verdichters des mindestens einen Abgasturboladers zusätzlich Luft in das Ansaugsystem eingebracht. Das einlassseitige Einbringen von zusätzlicher Luft hat mehrere vorteilhafte Effekte.
Das Einbringen zusätzlicher Luft als solches erhöht grundsätzlich die dem Verdichter zugeführte Luftmenge und damit die dem mindestens einen Zylinder der Brennkraftmaschine via Ansaugsystem zugeführte Luftmasse, wodurch die Aufladung in ihrer originären Funktion unterstützt wird, der Brennkraftmaschine mehr Luft zu zuführen. Insbesondere das hin zu kleineren Verdichterströmen beobachtete Pumpen des Verdichters lässt sich durch Einbringen von Luft verhindern bzw. mindern.
Darüber hinaus eignet sich das einlassseitige Einbringen zusätzlicher Luft in das Ansaugsystem sowohl für selbstzündende Brennkraftmaschinen wie beispielsweise Dieselmotoren, die überstöchiometrisch betrieben werden, als auch für fremdgezündete Brennkraftmaschinen wie beispielsweise Ottomotoren, die stöchiometrisch betrieben werden, denn die zusätzliche Luft gelangt vorliegend nicht in das Abgasabführsystem, sondern in das Ansaugsystem. Insofern muss auf eine etwaige Abgasnachbehandlung keine Rücksicht genommen werden.
Beim Einbringen von zusätzlicher Luft stromaufwärts des Verdichters kann sich zumindest zeitweise ein positives Druckgefälle über das mindestens eine Laufrad des Verdichters aufbauen. Der Druck stromaufwärts des mindestens einen Verdichterlaufrades ist dann größer als der Druck stromabwärts des mindestens einen Verdichterlaufrades, so dass der Verdichter im Rahmen des Beschleunigungsvorganges der Welle kurzzeitig wie eine Turbine betrieben wird, d. h. im Turbinenmodus angetrieben wird.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen die mindestens eine Leitung stromaufwärts des mindestens einen Laufrades der Turbine via Austrittsöffnung mit dem Abgasabführsystem strömungstechnisch zumindest verbindbar ist.
Vorliegend wird unter Verwendung der Dosiereinrichtung stromaufwärts der Turbine des mindestens einen Abgasturboladers zusätzlich Luft in das Abgasabführsystem eingebracht.
Das auslassseitige Einbringen von zusätzlicher Luft eignet sich in der Regel nur für Brennkraftmaschinen, die überstöchiometrisch betrieben werden, beispielsweise Dieselmotoren, deren Abgase von Hause aus einen Luft- bzw. Sauerstoffüberschuss aufweisen und deren Abgasnachbehandlung darauf ausgelegt ist, Abgase aus einer überstöchiometrischen Verbrennung zu behandeln.
Nichtsdestotrotz kann diese Vorgehensweise, nämlich das Einblasen kühler Luft in das Abgasabführsystem, vorteilhafte Effekte mit sich bringen, insbesondere die vom heißen Abgas thermisch hoch belastete und beanspruchte Turbine kühlen, wodurch die Dauerhaltbarkeit der Turbine vorteilhaft beeinflusst werden kann.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen mit der mindestens einen Leitung die zusätzliche Luft strahlenförmig und auf das mindestens eine Laufrad hin ausgerichtet einbringbar ist.
Dabei wird der Impuls der strahlenförmig eingebrachten Luft genutzt, um einen Drehimpuls bzw. ein antreibendes Drehmoment auf das mindestens eine Laufrad auszuüben bzw. in das mindestens eine Laufrad einzuleiten. Um das mindestens eine Laufrad auf diese Weise zu beschleunigen bzw. in Drehung zu versetzen, ist der aus der mindestens einen Leitung via Öffnung austretende Luftstrahl auf das mindestens eine Laufrad hin ausgerichtet, wobei jeder Luftstrahl einen möglichst großen Abstand zur drehbaren Welle aufweisen sollte, da der Abstand als Hebel dient und wirkt. Je größer der Abstand zur Welle gewählt wird desto größer ist das mittels Luftstrahl generierte Drehmoment um die Welle.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen eine von der Austrittsöffnung ausgehende virtuelle Verlängerung der mindestens einen Leitung im Wesentlichen parallel zur Welle ausgerichtet ist. Dann trifft ein aus einer Leitung austretender Luftstrahl im Wesentlichen frontal, d. h. von vorne auf das mindestens eine Laufrad.
Die virtuelle Verlängerung einer Leitung versinnbildlicht den aus der Leitung austretenden Luftstrahl, dessen Ausrichtung und Ausbreitung maßgeblich vom Teilstück der Leitung stromaufwärts der Austrittsöffnung bestimmt wird. Eine Leitung kann an ihrer Austrittsöffnung als Düse ausgebildet sein bzw. mit einer Düse ausgestattet sein, um die austretende Luft zu bündeln, zu beschleunigen und/oder auszurichten.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen eine von der Austrittsöffnung ausgehende virtuelle Verlängerung der mindestens einen Leitung quer zur Welle ausgerichtet ist. Dann trifft ein aus einer Leitung austretender Luftstrahl regelmäßig von der Seite bzw. seitlich auf das mindestens eine Laufrad. Auf diese Weise lässt sich in vorteilhafter Weise ein antreibendes Drehmoment auf das mindestens eine Laufrad ausüben bzw. übertragen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die von der Austrittsöffnung ausgehende virtuelle Verlängerung der mindestens einen Leitung beabstandet zur Welle verläuft, vorzugsweise möglichst weit beabstandet.
Ein aus einer Leitung austretender Luftstrahl übt im Zusammenwirken mit dem wirksamen Hebel ein antreibendes Drehmoment auf das mindestens eine Laufrad aus, wobei der Hebel sich aus dem Abstand zur drehbaren Welle bestimmt. Je größer der Abstand zur Welle ist desto größer ist das mittels Luftstrahl auf die Welle ausgeübte bzw. übertragene Drehmoment.
Vorteilhaft sind aus diesem Grunde auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die von der Austrittsöffnung ausgehende virtuelle Verlängerung das mindestens eine Laufrad auf einem äußeren Umfang beabstandet zur Welle schneidet.
Je größer der Abstand zur Welle gewählt wird desto größer ist in der Regel das mittels Luftstrahl um die Welle generierbare Drehmoment. Daher ist es vorteilhaft, wenn die virtuelle Verlängerung das Laufrad auf einem äußeren Umfang bzw. dem äußersten Umfang weit beabstandet zur Welle schneidet. Dann ist der Hebel besonders groß bzw. maximal.
Zudem sind die Laufschaufeln des Laufrades am äußeren bzw. äußersten Umfang häufig schraubenförmig ausgebildet und quer zur Welle geneigt ausgerichtet, so dass ein seitlich auftreffender Luftstrahl einen maximalen Impuls auf die Schaufel übertragen kann.
Vorteilhaft sind aus den vorstehend genannten Gründen auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die von der Austrittsöffnung ausgehende virtuelle Verlängerung das mindestens eine Laufrad benachbart zu äußeren Laufschaufelkanten schneidet. Die Kanten bilden die Ränder der Schaufel, welche die Schaufel seitlich begrenzt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen ein Luftfilter im Ansaugsystem vorgesehen ist. Der Luftfilter verhindert das Teilchen, insbesondere Festkörperpartikel, mit der Ladeluft in die Zylinder gelangen. Dadurch werden Beschädigungen vermieden und die Haltbarkeit bzw. die Lebensdauer der Brennkraftmaschine wird erhöht.
Wird unter Verwendung der Dosiereinrichtung zusätzliche Luft stromaufwärts des Verdichters in das Ansaugsystem eingebracht, sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen der Luftfilter stromaufwärts der Dosiereinrichtung im Ansaugsystem angeordnet ist. Dabei wird davon ausgegangen, dass die zusätzliche Luft entweder nicht verunreinigt ist bzw. nicht gereinigt werden muss oder aber in einem separaten Filter gereinigt wird, der beispielsweise in der mindestens einen Leitung oder am Austritt aus dem Druckluftbehältnis angeordnet werden kann.
Wird unter Verwendung der Dosiereinrichtung zusätzlich Luft stromaufwärts des Verdichters in das Ansaugsystem eingebracht, sind auch Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen ein Absperrelement stromaufwärts der Dosiereinrichtung im Ansaugsystem angeordnet ist. Dieses Absperrelement soll ein Rückströmen verhindern. Die zusätzlich in das Ansaugsystem eingebrachte Luft soll stromabwärts in Richtung des Verdichters strömen, damit die erfindungsgemäß anvisierten Effekte erzielt werden bzw. eintreten, und nicht stromaufwärts und in einen dort vorgesehenen Luftfilter gelangen.
Stromaufwärts des Verdichters muss sich gegebenenfalls ein Druck aufbauen können, damit sich über das mindestens eine Verdichterlaufrad hinweg ein positives Druckgefälle einstellen kann.
Vorteilhaft sind im vorstehenden Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen das Absperrelement ein passives Absperrelement ist. Dann muss das Absperrelement nicht aktiv gesteuert werden. Ein passives, d. h. selbsttätig steuerndes Absperrelement schließt, sobald die Druckverhältnisse derart sind bzw. sich derart ändern, dass ein Rückströmen zu befürchten ist bzw. einsetzt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen ein Luftmassensensor im Ansaugsystem vorgesehen ist. Der Luftmassensensor erfasst die den mindestens zwei Zylindern der Brennkraftmaschine zugeführte Luftmenge messtechnisch und stellt diese als Betriebsgröße vorzugsweise einer Motorsteuerung zur Verfügung, welche die zugehörige Kraftstoffmenge ermittelt, um ein gegebenenfalls vorgegebenes Luftverhältnis λ zu generieren.
Wird unter Verwendung der Dosiereinrichtung zusätzliche Luft stromaufwärts des Verdichters in das Ansaugsystem eingebracht, sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen der Luftmassensensor stromabwärts der Dosiereinrichtung im Ansaugsystem angeordnet ist. Dann erfasst der Luftmassensensor auch die zusätzlich in das Ansaugsystem eingebrachte Luftmenge. Vorteilhaft bzw. sinnvoll ist dies insbesondere vor dem Hintergrund, dass auch diese zusätzliche Luft den Zylindern zugeführt wird und an der Verbrennung teilnimmt. D. h. die zusätzliche Luft muss im Hinblick auf die Zylinderfrischladung und die einzubringende Kraftstoffmenge mit berücksichtigt werden.
Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der Luftmassensensor stromabwärts des Verdichters im Ansaugsystem angeordnet ist. Stromabwärts des Verdichters sind die Temperaturen im Ladeluftstrom höher. Dies kann im Einzelfall Vorteile bieten. Zu berücksichtigen ist auch, ob eine Abgasrückführung vorgesehen ist und an welcher Stelle die Rückführleitung in das Ansaugsystem mündet.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen mindestens ein Ladeluftkühler stromabwärts des Verdichters im Ansaugsystem vorgesehen ist. Der Ladeluftkühler senkt die Temperatur und steigert damit die Dichte der im Verdichter komprimierten Ladeluft. Der Kühler trägt so zu einer besseren Zylinderfüllung bei. Ein Luftmassensensor ist vorzugsweise stromaufwärts des Ladeluftkühlers angeordnet.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen der Verdichter ein Radialverdichter ist. Dies bietet häufig Vorteile beim Packaging im Motorraum. Bei Radialverdichtern erfolgt die Abströmung der Laufschaufeln im Wesentlichen radial. Im Wesentlichen radial bedeutet, dass die Geschwindigkeitskomponente in radialer Richtung größer ist als die axiale Geschwindigkeitskomponente. Der Geschwindigkeitsvektor der Strömung schneidet die Welle bzw. Achse des Verdichters bzw. Abgasturboladers und zwar in einem rechten Winkel, falls die Abströmung exakt radial verläuft. Der Verdichter kann auch ein Axialverdichter oder ein Mixed-Flow-Verdichter sein.
Vorteilhaft können Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen zusätzlich ein Kompressor zum Befüllen des Druckluftbehältnisses vorgesehen ist. Dies stellt sicher, dass das Druckluftbehältnis bei Bedarf stets befüllt werden kann.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen

- jeder Zylinder zwei oder mehr Auslassöffnungen aufweist, und/oder
- jeder Zylinder zwei oder mehr Einlassöffnungen aufweist.

Es ist die Aufgabe des Ventiltriebs die Einlass- und Auslassöffnungen der Zylinder rechtzeitig freizugeben bzw. zu schließen, wobei eine schnelle Freigabe möglichst großer Strömungsquerschnitte angestrebt wird, um die Drosselverluste in den ein- bzw. ausströmenden Gasströmungen gering zu halten und eine möglichst gute Füllung des Zylinders bzw. ein effektives, d. h. vollständiges Abführen der Abgase zu gewährleisten. Daher ist es vorteilhaft, zwei oder mehr Einlass- bzw. Auslassöffnungen je Zylinder vorzusehen.
Bei Reihenmotoren mit mindestens drei Zylindern sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen die außenliegenden Zylinder eine Zylindergruppe bilden und mindestens ein innenliegender Zylinder eine weitere Zylindergruppe bildet.
Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine einer zuvor beschriebenen Art aufzuzeigen, wird gelöst durch ein Verfahren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass das Druckluftbehältnis während einer Teilabschaltung der Brennkraftmaschine via Abgasabführsystem mit Luft befüllt wird, wenn die Zylinder der zweiten Gruppe abgeschaltet und im unbefeuerten Betrieb sind.
Das bereits für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine Gesagte gilt auch für das erfindungsgemäße Verfahren. Unterschiedliche Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine erfordern entsprechend unterschiedliche Verfahrensvarianten, wozu auf die entsprechenden Ausführungen Bezug genommen wird.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen das Abgasabführsystem der zweiten Zylindergruppe für eine vorgebbare Zeitspanne mit Luft gespült wird, bevor das Druckluftbehältnis befüllt wird. Das Spülen stellt sicher, dass kein Abgas in das Druckluftbehältnis gelangt.
Zum Befüllen des Druckluftbehältnisses einer aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei der die Abgasleitungen der zweiten Zylindergruppe unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zusammenführen und ein Absperrelement vorgesehen ist, mit welchem der Abgaskrümmer der zweiten Zylindergruppe von dem Abgasabführsystem der ersten Zylindergruppe abtrennbar ist, sind Verfahrensvarianten vorteilhaft, bei denen zum Befüllen des Druckluftbehältnisses via Abgaskrümmer der zweiten Zylindergruppe das Absperrelement bei Teilabschaltung in eine Schließstellung überführt wird, um den Abgaskrümmer der zweiten Zylindergruppe von dem Abgasabführsystem der ersten Zylindergruppe zu trennen.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen unter Verwendung der Dosiereinrichtung zusätzlich Luft eingebracht wird, um die Welle des mindestens einen Abgasturboladers zu beschleunigen.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen zusätzlich Luft in das Ansaugsystem eingebracht wird, falls die von der Turbine bereitgestellte Antriebsleistung nicht ausreicht, um einen angeforderten Ladedruck zu generieren.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen zusätzlich Luft eingebracht wird, wenn die Brennkraftmaschine in den Betriebsmodus der Teilabschaltung überführt wird. Dies dient zur Unterstützung des Verdichters beim Aufbau des erforderlichen Ladedrucks bzw. zur Bereitstellung einer ausreichend großen Menge an Ladeluft.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen in Abhängigkeit von der Last und/oder der Drehzahl der Brennkraftmaschine zusätzlich Luft eingebracht wird.
Die Last und die Drehzahl der Brennkraftmaschine können unmittelbar Einfluss auf die Abgasmenge und damit auf das Turbinendruckverhältnis sowie das Ladedruckverhältnis haben. Vorzugsweise erfolgt eine Steuerung der zusätzlichen Luftmenge in Abhängigkeit vom Betriebspunkt der Brennkraftmaschine im Motorkennfeld.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den Figuren 1 und 2 näher beschrieben. Hierbei zeigt:

1 schematisch eine Ausführungsform der aufgeladenen Brennkraftmaschine mit dem Absperrelement in der Schließstellung, und
2 in einem Diagramm den Drehmomentaufbau bei steigender Lastanforderung mit und ohne das Einbringen zusätzlicher Luft.

1 zeigt schematisch eine Ausführungsform der aufgeladenen Brennkraftmaschine 1 mit dem Absperrelement 8 in der Schließstellung.
Zum Zuführen der Ladeluft zu den Zylindern 11, 12, 13, 14 verfügt die Brennkraftmaschine 1 über ein Ansaugsystem 10 und zum Abführen der Abgase über ein Abgasabführsystem 9.
Zwecks Aufladung der Zylinder 11, 12, 13, 14 ist ein Abgasturbolader 2 vorgesehen, der eine im Abgasabführsystem 9 angeordnete Turbine 2e und einen im Ansaugsystem 10 angeordneten Verdichter 2a umfasst, die eine gemeinsame Welle 2d aufweisen. Der Verdichter 2a ist ein Radialverdichter, in dessen Gehäuse 2c ein auf der drehbaren Welle 2d gelagertes Laufrad 2b umläuft. Die Welle 2d des Laufrades 2b liegt in der Zeichenebene der 1.
Der Verdichter 2a des Abgasturboladers 2 weist einen Eintrittsbereich auf, der koaxial zur Welle 2d des Verdichters 2a verläuft und ausgebildet ist, so dass der Abschnitt des Ansaugsystems 10 stromaufwärts des Verdichters 2a keine Richtungsänderungen aufweist und die Anströmung der Ladeluft zu dem Verdichter 2a des Abgasturboladers 2 bzw. dessen Laufrad 2b im Wesentlichen axial erfolgt.
Die Turbine 2e des Abgasturboladers 2 weist eine Bypassleitung 13, d. h. ein Wate-Gate 13 auf, welches unter Verwendung eines Aktuators 13a geöffnet werden kann, um Abgas an der Turbine 2e vorbeizuführen.
Es handelt sich um einen Vier-Zylinder-Reihenmotor 1, bei dem die vier Zylinder 11, 12, 13, 14 entlang der Längsachse des Zylinderkopfes, d. h. in Reihe angeordnet sind.
Jeder Zylinder 11, 12, 13, 14 weist zwei Einlassöffnungen und zwei Auslassöffnungen auf, wobei sich an jede Auslassöffnung eine Abgasleitung anschließt. Die Abgasleitungen der Zylinder 11, 12, 13, 14 führen zu einer Gesamtabgasleitung des Abgasabführsystems 9 zusammen, wobei die Abgasleitungen der beiden innenliegenden Zylinder 12, 13 unter Ausbildung eines Abgaskrümmers 19 zu einer Teilabgasleitung zusammenführen und diese Teilabgasleitung mit den Abgasleitungen der beiden außenliegenden Zylinder 11, 14 zur Gesamtabgasleitung zusammenführt.
Die vier Zylinder 11, 12, 13, 14 sind konfiguriert und bilden zwei Gruppen mit jeweils zwei Zylindern 11, 12, 13, 14, wobei die beiden außenliegenden Zylinder 11, 14 eine erste Gruppe bilden, deren Zylinder 11, 14 auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine 1 in Betrieb sind, und die beiden innenliegenden Zylinder 12, 13 eine zweite Gruppe bilden, deren Zylinder 12, 13 als lastabhängig abschaltbare Zylinder 12, 13 ausgebildet sind, die im Rahmen einer Teilabschaltung abgeschaltet werden.
Die Brennkraftmaschine 1 ist des Weiteren mit einer Dosiereinrichtung 3 ausgestattet, mit der stromaufwärts des Verdichters 2a zusätzlich Luft in das Ansaugsystem 10 eingebracht werden kann. Die Dosiereinrichtung 3 umfasst vorliegend zwei Leitungen 3a, die stromaufwärts des Laufrades 2b angeordnet und auf das Laufrad 2b hin ausgerichtet ist.
Vorliegend sind die zwei Leitungen 3a in der Art ausgerichtet, dass die von der Austrittsöffnung 3b ausgehende virtuelle Verlängerung 3c einer Leitung 3a jeweils parallel und beabstandet zur Welle 2d verläuft, wobei die aus den Leitungen 3a austretenden Luftstrahlen 3c frontal, d. h. von vorne auf das Laufrad 2b treffen. Der Impuls des Luftstrahls 3c im Zusammenwirken mit dem wirksamen Hebel, der sich aus dem Abstand zur drehbaren Welle 2d bestimmt, übt ein antreibendes Drehmoment auf das Laufrad 2b aus. Je größer der Abstand zur Welle 2d ist desto größer ist das mittels Luftstrahl 3c auf die Welle 2d ausgeübte Drehmoment.
Die Dosiereinrichtung 3 ist mit einem Druckluftbehältnis 6 ausgestattet, welches die zusätzliche Luft unter Druck bevorratet und die Leitungen 3a via Versorgungsleitung 7 mit Druckluft versorgt. Die Leitungen 3a der Dosiereinrichtung 3 sind mit dem Druckluftbehältnis 6 durch Öffnen eines in der Versorgungsleitung 7 vorgesehenen Absperrelements 7a verbindbar. Der Druck dient auch als treibende Kraft zum Einbringen der Luft in das Ansaugsystem 10.
Zwecks Befüllen mit Luft ist das Druckluftbehältnis 6 via Befüllungsleitung 7b mit dem Abgasabführsystem 9 verbindbar. Die Befüllungsleitung 7b mündet stromaufwärts der Turbine 2e unter Ausbildung eines Knotenpunktes 8a in das Abgasabführsystem 9 der zweiten Zylindergruppe, nämlich in den Abgaskrümmer 19 der zweiten Zylindergruppe.
In der Befüllungsleitung 7b ist ein Rückschlagventil 18 angeordnet, das die Befüllungsleitung 7b zwecks Befüllung des Druckluftbehältnisses 6 freigibt oder versperrt. Das Rückschlagventil 18 gestattet zwar, dass Luft in das Druckluftbehältnis 6 eingebracht wird, verhindert aber, dass die eingebrachte Luft wieder entweicht.
Befindet sich die Brennkraftmaschine 1 im Betriebsmodus der Teilabschaltung, in welchem die Zylinder 12, 13 der zweiten Gruppe abgeschaltet und unbefeuert sind, kann das Druckluftbehältnis 6 via Abgaskrümmer 19 mit Luft befüllt werden. Hierzu wird der Abgaskrümmer 19 der zweiten Zylindergruppe unter Verwendung eines Absperrelements 8 von dem Abgasabführsystem 9 der ersten Zylindergruppe abgetrennt.
Als Absperrelement 8 dient eine verschwenkbare Klappe 8', die in der Teilabgasleitung des Krümmers 19 bzw. der beiden innenliegenden Zylinder 12, 13 angeordnet ist und in der dargestellten Schließstellung den Abgaskrümmer 19 vom übrigen Abgasabführsystem 9 trennt. In einer nicht dargestellten Offenstellung der Klappe 8' sind der Abgaskrümmer 19 und das übrige Abgasabführsystem 9 miteinander verbunden. Zum Überführen der Klappe 8' aus der Schließstellung in die Offenstellung und umgekehrt ist ein Aktuator 8b vorgesehen.
Zum Befüllen des Druckluftbehältnisses 6 mit Luft via Abgasabführsystem 9 bei geschlossener Klappe 8', wie in 1 dargestellt, dient die Brennkraftmaschine 1 selbst als Luftpumpe. Die im unbefeuerten Betrieb der zweiten Zylindergruppe geförderte Luft kann nur in das Druckluftbehältnis 6 gelangen und nicht via Abgasabführsystem 9 entweichen.
Stromaufwärts der Dosiereinrichtung 3 ist ein Luftfilter 4 im Ansaugsystem 10 angeordnet, der die via Ansaugsystem 10 angesaugte Luft reinigt. Stromabwärts des Verdichters 2a ist ein Ladeluftkühler 15 im Ansaugsystem 10 vorgesehen und stromabwärts dieses Ladeluftkühlers 15 eine Drossel 16 platziert.
Ein Luftmassensensor 5 ist stromabwärts des Verdichters 2a und damit stromabwärts der Dosiereinrichtung 3 im Ansaugsystem 10 angeordnet und zwar zwischen dem Verdichter 2a und dem Ladeluftkühler 15. Der Luftmassensensor 5 erfasst damit die gesamte den Zylindern 11, 12, 13, 14 der Brennkraftmaschine 1 zugeführte Luftmenge, d. h. auch die mittels Dosiereinrichtung 3 zusätzlich via Leitungen 3a eingebrachte Luftmenge.
2 zeigt in einem Diagramm den Aufbau des Drehmoments T bei steigender Lastanforderung über der Zeit t, wobei die Kurve A den Drehmomentaufbau ohne das Einbringen zusätzlicher Luft zeigt und Kurve B den Drehmomentaufbau, wenn mittels Dosiereinrichtung zusätzliche Luft eingebracht wird. Deutlich zu erkennen ist, dass ohne zusätzliche Luft ein Drehmomentabfall (Kurve A) zu beobachten ist, während das Einbringen von zusätzlicher Luft für einen stetigen Drehmomentanstieg bzw. Drehmomentaufbau (Kurve B) sorgt.
Bezugszeichenliste

1: Brennkraftmaschine, Vier-Zylinder-Reihenmotor
2: Abgasturbolader
2a: Verdichter
2b: Laufrad
2c: Verdichtergehäuse, Gehäuse
2d: Welle
2e: Turbine
3: Dosiereinrichtung
3a: Leitung
3b: Austrittsöffnung
3c: virtuelle Verlängerung einer Leitung, Luftstrahl
4: Luftfilter
5: Luftmassensensor
6: Druckluftbehältnis
7: Versorgungsleitung
7a: Absperrelement
7b: Befüllungsleitung
8: Absperrelement
8': verschwenkbare Klappe
8a: Knotenpunkt
8b: Aktuator
9: Abgasabführsystem
10: Ansaugsystem
11: erster Zylinder, außenliegender Zylinder
12: zweiter Zylinder, innenliegender Zylinder, schaltbarer Zylinder
13: dritter Zylinder, innenliegender Zylinder, schaltbarer Zylinder
14: vierter Zylinder, außenliegender Zylinder
15: Ladeluftkühler
16: Drossel
17: Bypassleitung, Waste-Gate
17a: Aktuator des Waste-Gate
18: Rückschlagventil
19: Abgaskrümmer der zweiten Zylindergruppe

Claims

Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) mit mindestens zwei Zylindern (11, 12, 13, 14), bei der - jeder Zylinder (11, 12, 13, 14) mindestens eine Auslassöffnung aufweist, an die sich eine Abgasleitung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem (9) anschließt, - jeder Zylinder (11, 12, 13, 14) mindestens eine Einlassöffnung aufweist, an die sich eine Ansaugleitung zum Zuführen von Ladeluft via Ansaugsystem (10) anschließt, - mindestens zwei Zylinder (11, 12, 13, 14) in der Art konfiguriert sind, dass sie mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder (11, 12, 13, 14) bilden, wobei der mindestens eine Zylinder (11, 14) einer ersten Gruppe ein auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindlicher Zylinder (11, 14) ist und der mindestens eine Zylinder (12, 13) einer zweiten Gruppe als lastabhängig abschaltbarer Zylinder (12, 13) ausgebildet ist, und - mindestens ein Abgasturbolader (2) vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem (9) angeordnete Turbine (2e) und einen im Ansaugsystem (10) angeordneten Verdichter (2a) umfasst, wobei der Verdichter (2a) mit mindestens einem in einem Verdichtergehäuse (2c) auf einer drehbaren Welle (2d) gelagerten Laufrad (2b) ausgestattet ist und die Turbine (2e) mit mindestens einem in einem Turbinengehäuse auf der drehbaren Welle (2d) gelagerten Laufrad ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, dass - eine Dosiereinrichtung (3) zum Einbringen zusätzlicher Luft mit mindestens einer Leitung (3a) vorgesehen ist, wobei die Dosiereinrichtung (3) mit einem Druckluftbehältnis (6), welches die zusätzliche Luft bevorratet, ausgestattet ist und die mindestens eine Leitung (3a) der Dosiereinrichtung (3) via einer Versorgungsleitung (7) mit dem Druckluftbehältnis (6) zwecks Versorgung mit Druckluft strömungstechnisch zumindest verbindbar ist, und - das Druckluftbehältnis (6) zwecks Befüllung mit Druckluft mit dem Abgasabführsystem (9) der zweiten Zylindergruppe strömungstechnisch zumindest verbindbar ist.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckluftbehältnis (6) via einer Befüllungsleitung (7b) mit dem Abgasabführsystem (9) der zweiten Zylindergruppe strömungstechnisch zumindest verbindbar ist.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitungen der zweiten Zylindergruppe unter Ausbildung eines Abgaskrümmers (19) zusammenführen.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absperrelement (8) vorgesehen ist, mit welchem der Abgaskrümmer (19) der zweiten Zylindergruppe von dem Abgasabführsystem (9) der ersten Zylindergruppe abtrennbar ist.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrelement (8) in einer Schließstellung den Abgaskrümmer (19) der zweiten Zylindergruppe von dem Abgasabführsystem (9) der ersten Zylindergruppe trennt und in einer Offenstellung den Abgaskrümmer (19) der zweiten Zylindergruppe mit dem Abgasabführsystem (9) der ersten Zylindergruppe verbindet.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine verschwenkbare Klappe (8') als Absperrelement (8) dient.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckluftbehältnis (6) via der Befüllungsleitung (7b) mit dem Abgaskrümmer (19) der zweiten Zylindergruppe strömungstechnisch zumindest verbindbar ist, wobei die Befüllungsleitung (7b) unter Ausbildung eines Knotenpunktes (8a) in den Abgaskrümmer (19) mündet.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Befüllungsleitung (7b) unter Ausbildung des Knotenpunktes (8a) stromaufwärts des Absperrelementes (8) in den Abgaskrümmer (19) mündet.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absperrelement (7a) in der Versorgungsleitung (7) angeordnet ist, welches die Versorgungsleitung (7) freigibt oder versperrt.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Absperrelement (18) in der Befüllungsleitung (7b) vorgesehen ist, welches die Befüllungsleitung (8) zwecks Befüllung des Druckluftbehältnisses (6) freigibt oder versperrt.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Absperrelement (18) ein Rückschlagventil (18) ist, welches die Befüllungsleitung (7b) zwecks Befüllung des Druckluftbehältnisses (6) freigibt oder versperrt.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leitung (3a) stromaufwärts des mindestens einen Laufrades (2b) des Verdichters (2a) via Austrittsöffnung (3b) mit dem Ansaugsystem (10) strömungstechnisch zumindest verbindbar ist.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Leitung (3a) stromaufwärts des mindestens einen Laufrades der Turbine (2e) via Austrittsöffnung mit dem Abgasabführsystem (9) strömungstechnisch zumindest verbindbar ist.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass mit der mindestens einen Leitung (3a) die zusätzliche Luft strahlenförmig und auf das mindestens eine Laufrad (2b) hin ausgerichtet einbringbar ist.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Austrittsöffnung (3b) ausgehende virtuelle Verlängerung (3c) der mindestens einen Leitung (3a) im Wesentlichen parallel zur Welle (2d) ausgerichtet ist.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass eine von der Austrittsöffnung (3b) ausgehende virtuelle Verlängerung (3c) der mindestens einen Leitung (3a) quer zur Welle (2d) ausgerichtet ist.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Austrittsöffnung (3b) ausgehende virtuelle Verlängerung (3c) der mindestens einen Leitung (3a) beabstandet zur Welle (2d) verläuft.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Austrittsöffnung (3b) ausgehende virtuelle Verlängerung (3c) das mindestens eine Laufrad (2b) auf einem äußeren Umfang beabstandet zur Welle (2d) schneidet.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Austrittsöffnung (3b) ausgehende virtuelle Verlängerung (3c) das mindestens eine Laufrad (2b) benachbart zu äußeren Laufschaufelkanten schneidet.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Luftmassensensor (5) im Ansaugsystem (10) vorgesehen ist.
Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Luftmassensensor (5) stromabwärts des Verdichters (2a) im Ansaugsystem (10) angeordnet ist.
Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckluftbehältnis (6) während einer Teilabschaltung der Brennkraftmaschine (1) via Abgasabführsystem (9) mit Luft befüllt wird, wenn die Zylinder (12, 13) der zweiten Gruppe abgeschaltet und im unbefeuerten Betrieb sind.
Verfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasabführsystem (9) der zweiten Zylindergruppe für eine vorgebbare Zeitspanne mit Luft gespült wird, bevor das Druckluftbehältnis (6) befüllt wird.
Verfahren nach Anspruch 22 oder 23 zum Befüllen des Druckluftbehältnisses (6) einer aufgeladenen Brennkraftmaschine (1), bei der die Abgasleitungen der zweiten Zylindergruppe unter Ausbildung eines Abgaskrümmers (19) zusammenführen und ein Absperrelement (8) vorgesehen ist, mit welchem der Abgaskrümmer (19) der zweiten Zylindergruppe von dem Abgasabführsystem (9) der ersten Zylindergruppe abtrennbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass zum Befüllen des Druckluftbehältnisses (6) via Abgaskrümmer (19) der zweiten Zylindergruppe das Absperrelement (8) bei Teilabschaltung in eine Schließstellung überführt wird, um den Abgaskrümmer (19) der zweiten Zylindergruppe von dem Abgasabführsystem (9) der ersten Zylindergruppe zu trennen.