DE102020214071A1

DE102020214071A1 - Exhaust gas turbocharger system with clutch

Info

Publication number: DE102020214071A1
Application number: DE102020214071.5A
Authority: DE
Inventors: Kerstin Brandes-Grote; Gerald Block; Christian Maas; Andreas Grote
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2020-11-10
Filing date: 2020-11-10
Publication date: 2022-05-12

Abstract

Eine Brennkraftmaschine umfasst einen Verbrennungsmotor (1), einen Frischgasstrang (7), eine Abgasstrang (9) und ein Abgasturboladersystem mit mindestens einem Verdichter (16) und mit mindestens einer Abgasturbine (10), die über einen Verbindungsstrang (19) miteinander antriebsverbunden sind. Der mindestens eine Verdichter (16) ist in den Frischgasstrang (7) und die mindestens eine Abgasturbine (10) ist in den Abgasstrang (9) integriert. Der Verbindungsstrang (19) umfasst zumindest eine Kupplung (18), die lösbar ist und/oder für die ein definierter Schlupf einstellbar ist. Die Kupplung (18) ermöglicht eine vorteilhafte Beeinflussung des Antriebs des mindestens einen Verdichters (16) durch die mindestens eine Abgasturbine (10).An internal combustion engine comprises an internal combustion engine (1), a fresh gas line (7), an exhaust line (9) and an exhaust gas turbocharger system with at least one compressor (16) and with at least one exhaust gas turbine (10), which are drive-connected to one another via a connecting line (19). The at least one compressor (16) is integrated into the fresh gas line (7) and the at least one exhaust gas turbine (10) is integrated into the exhaust line (9). The connecting line (19) comprises at least one clutch (18) which can be released and/or for which a defined slip can be set. The clutch (18) enables the drive of the at least one compressor (16) to be advantageously influenced by the at least one exhaust gas turbine (10).

Description

Die Erfindung betrifft ein Abgasturboladersystem mit mindestens einem Verdichter und mit mindestens einer Abgasturbine, die miteinander antriebsverbunden sind. Die Erfindung betrifft auch eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasturboladersystem sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Abgasturboladersystems.The invention relates to an exhaust gas turbocharger system with at least one compressor and with at least one exhaust gas turbine, which are drive-connected to one another. The invention also relates to an internal combustion engine with such an exhaust gas turbocharger system and a method for operating such an exhaust gas turbocharger system.

Brennkraftmaschinen, insbesondere auch solche, die für einen Antrieb von Kraftfahrzeugen vorgesehen sind, werden vielfach aufgeladen, um die Leistungscharakteristika der Brennkraftmaschinen zu verbessern und/oder um die Wirkungsgrade der Brennkraftmaschinen zu erhöhen.Internal combustion engines, in particular those intended to drive motor vehicles, are frequently supercharged in order to improve the performance characteristics of the internal combustion engines and/or to increase the efficiency of the internal combustion engines.

Weit verbreitet ist eine Aufladung von Brennkraftmaschinen mittels Abgasturboladern, die einen Verdichter umfassen, mittels dessen Frischgas, das einem jeweiligen Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine zur Verbrennung zugeführt wird, verdichtet werden kann, wobei der Antrieb des Verdichters mittels einer Abgasturbine erfolgt, die mittels Abgas, das von dem Verbrennungsmotor abgeführt wurde, angetrieben wird. Der Verdichter beziehungsweise ein Verdichterlaufrad davon ist dazu über einen Verbindungstrang, der üblicherweise in Form einer einfachen Welle ausgestaltet ist, mit der Abgasturbine beziehungsweise einem Turbinenlaufrad davon antriebsverbunden.Supercharging of internal combustion engines by means of exhaust gas turbochargers is widespread, which include a compressor, by means of which fresh gas, which is supplied to a respective internal combustion engine of the internal combustion engine for combustion, can be compressed, the compressor being driven by means of an exhaust gas turbine, which is driven by exhaust gas from the internal combustion engine is driven. For this purpose, the compressor or a compressor impeller thereof is drive-connected to the exhaust gas turbine or a turbine impeller thereof via a connecting train, which is usually designed in the form of a simple shaft.

Bekannt ist, in die Verbindungsstränge von Abgasturboladern ein Getriebe oder mehrere Getriebe zu integrieren. Ein solcher Einsatz von Getrieben im Zusammenhang mit Abgasturboladern ist u.a. in der US 4,719,818 und der US 4,445,337 veröffentlicht worden. Gemäß diesen Veröffentlichungen werden Planetengetriebe mit zweistufigen Übersetzungen eingesetzt, um in Bereichen der Betriebskennfelder von solche Abgasturbolader umfassenden Brennkraftmaschinen, in denen die Betriebsdrehzahlen und die Betriebslasten gering sind, relativ hohe Verdichtungen der Ansaugluft zu erzielen. Eine Anwendung derartiger Abgasturbolader ist primär für Diesel-Lokomotiven vorgesehen.It is known to integrate a gear or multiple gears into the connecting strands of exhaust gas turbochargers. Such use of transmissions in connection with exhaust gas turbochargers is, inter alia, in the U.S. 4,719,818 and the U.S. 4,445,337 been published. According to these publications, planetary gears with two-stage translations are used in order to achieve relatively high compression of the intake air in areas of the operating maps of internal combustion engines comprising such exhaust gas turbochargers in which the operating speeds and the operating loads are low. An application of such exhaust gas turbochargers is primarily intended for diesel locomotives.

Weiterhin kann gemäß der DE 10 2012 009 049 A1 ein Planetengetriebe eingesetzt werden, um einen mechanischen Verdichter (Kompressor) mit einem Zusatzantrieb zu koppeln.Furthermore, according to DE 10 2012 009 049 A1 a planetary gear can be used to couple a mechanical compressor (compressor) with an additional drive.

Gemäß der DE 10 2008 005 201 A1 kann die Abgasturbine eines Abgasturboladers sowohl einen Verdichter als auch über ein Getriebe die Abtriebswelle eines Verbrennungsmotors antreiben.According to the DE 10 2008 005 201 A1 the exhaust gas turbine of an exhaust gas turbocharger can drive both a compressor and, via a gearbox, the output shaft of an internal combustion engine.

Die EP 1 342 894 A1 offenbart ein Abgasturboladersystem mit einer Abgasturbine und mit zwei Verdichtern, wobei das Verdichterlaufrad eines ersten Verdichters direkt beziehungsweise über eine Welle mit dem Turbinenlaufrad der Abgasturbine antriebsverbunden ist, während das Verdichterlaufrad des zweiten Verdichters über ein Zahnradgetriebe mit der Welle antriebsverbunden ist.the EP 1 342 894 A1 discloses an exhaust gas turbocharger system with an exhaust gas turbine and with two compressors, the compressor impeller of a first compressor being drive-connected to the turbine impeller of the exhaust gas turbine directly or via a shaft, while the compressor impeller of the second compressor is drive-connected to the shaft via a gear train.

Die DE 10 2012 021 844 A1 offenbart eine Aufladeeinheit für einen Verbrennungsmotor mit einem Hochdruck-Abgasturbolader und einem Niederdruck-Abgasturbolader, wobei die Abgasturbine und der Verdichter des Hochdruck-Abgasturboladers über ein Getriebe miteinander antriebsverbunden sind.the DE 10 2012 021 844 A1 discloses a charging unit for an internal combustion engine with a high-pressure exhaust gas turbocharger and a low-pressure exhaust gas turbocharger, the exhaust gas turbine and the compressor of the high-pressure exhaust gas turbocharger being drive-connected to one another via a transmission.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine anzugeben, die sich durch eine flexible Positionierbarkeit der dazugehörigen Komponenten und/oder durch ein vorteilhaftes Betriebsverhalten, insbesondere in instationären Betriebszuständen, auszeichnet.The invention is based on the object of specifying an internal combustion engine which is characterized by flexible positioning of the associated components and/or by advantageous operating behavior, in particular in transient operating states.

Diese Aufgabe ist bei einer Brennkraftmaschine gemäß dem Patentanspruch 5 gelöst. Ein bei einer solchen Brennkraftmaschine genutztes Abgasturboladersystem ist Gegenstand des Patentanspruchs 1. Ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Abgasturboladersystems ist Gegenstand des Patentanspruchs 9. Vorteilhafte Ausgestaltungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine und des erfindungsgemäßen Abgasturboladers sowie bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstände der weiteren Patentansprüche und/oder ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung.This problem is solved in an internal combustion engine according to patent claim 5 . An exhaust gas turbocharger system used in such an internal combustion engine is the subject of patent claim 1. A method for operating such an exhaust gas turbocharger system is the subject of patent claim 9. Advantageous embodiments of the internal combustion engine according to the invention and of the exhaust gas turbocharger according to the invention as well as preferred embodiments of the method according to the invention are the subject of the further patent claims and/or arise from the following description of the invention.

Erfindungsgemäß ist eine Brennkraftmaschine vorgesehen, die einen Verbrennungsmotor, einen Frischgasstrang zum Zuführen von Frischgas, das zumindest hauptsächlich aus Luft bestehen kann, zu dem Verbrennungsmotor, einen Abgasstrang zum Abführen von Abgas von dem Verbrennungsmotor sowie ein (erfindungsgemäßes) Abgasturboladersystem aufweist. Das Abgasturboladersystem umfasst mindestens einen Verdichter und mindestens eine Abgasturbine, wobei der mindestens eine Verdichter in den Frischgasstrang und die mindestens eine Abgasturbine in den Abgasstrang integriert ist. Die mindestens eine Abgasturbine kann eine variable Turbinengeometrie (VTG) aufweisen. Der mindestens eine Verdichter und die mindestens eine Abgasturbine sind über einen Verbindungsstrang miteinander antriebsverbunden, insbesondere ausschließlich mechanisch miteinander antriebsverbunden, wobei der Verbindungsstrang zumindest eine Kupplung umfasst, die lösbar ist und/oder für die ein definierter Schlupf einstellbar ist. Die Kupplung kann dabei beliebig ausgestaltet sein, d.h. diese kann formschlüssig und/oder kraftschlüssig und/oder reibschlüssig wirken. Beispielsweise kann die Kupplung als Magnetkupplung ausgestaltet sein.According to the invention, an internal combustion engine is provided which has an internal combustion engine, a fresh gas line for supplying fresh gas, which can consist at least mainly of air, to the internal combustion engine, an exhaust line for discharging exhaust gas from the internal combustion engine, and an exhaust gas turbocharger system (according to the invention). The exhaust gas turbocharger system comprises at least one compressor and at least one exhaust gas turbine, the at least one compressor being integrated into the fresh gas line and the at least one exhaust gas turbine being integrated into the exhaust line. The at least one exhaust turbine can have variable turbine geometry (VTG). The at least one compressor and the at least one exhaust gas turbine are drive-connected to one another via a connecting train, in particular exclusively mechanically drive-connected to one another, the connecting train comprising at least one clutch that can be released and/or for which a defined slip can be set. The clutch can be configured as desired, ie it can have a positive and/or non-positive and/or frictional effect. For example, the clutch can be designed as a magnetic clutch.

Die Kupplung ermöglicht eine vorteilhafte Beeinflussung des Antriebs des mindestens einen Verdichters durch die mindestens eine Abgasturbine. Insbesondere ermöglicht diese Ausgestaltung ein zeitlich begrenztes Entkoppeln des Verdichters von dem Abgasturbolader. Weiterhin kann entsprechend einem erfindungsgemäßen Verfahren durch ein wiederholtes Öffnen und Schließen der Kupplung und/oder durch ein Einstellen eines definierten Schlupfs der Kupplung die Drehzahl des Verdichters oder der Abgasturbine (und damit ggf. auch ein definierter Drehzahlunterschied zwischen Verdichter und Abgasturbine) eingestellt, insbesondere geregelt eingestellt werden.The clutch enables the drive of the at least one compressor to be advantageously influenced by the at least one exhaust gas turbine. In particular, this refinement allows a time-limited decoupling of the compressor from the exhaust gas turbocharger. Furthermore, according to a method according to the invention, the speed of the compressor or the exhaust gas turbine (and thus possibly also a defined speed difference between the compressor and the exhaust gas turbine) can be set, in particular regulated, by repeatedly opening and closing the clutch and/or by setting a defined slip of the clutch to be set.

Eine Abgasturbine umfasst erfindungsgemäß zumindest ein Turbinenlaufrad, eine drehfest mit dem Turbinenlaufrad verbundene Abtriebswelle sowie eine Abgasführung zur Beaufschlagung des Turbinenlaufrads mit Abgas. Unterschiedliche Abgasturbinen, sofern vorgesehen, umfassen demnach auch unterschiedliche Turbinenlaufräder mit jeweils dazugehöriger Abtriebswelle sowie unterschiedliche Abgasführungen. Die unterschiedlichen Abgasturbinen können dabei jedoch ein gemeinsames Gehäuse aufweisen.According to the invention, an exhaust gas turbine comprises at least one turbine wheel, an output shaft connected in a torque-proof manner to the turbine wheel, and an exhaust gas duct for charging the turbine wheel with exhaust gas. Different exhaust gas turbines, if provided, therefore also include different turbine rotors, each with an associated output shaft, and different exhaust gas ducts. However, the different exhaust gas turbines can have a common housing.

Vergleichbar dazu umfasst ein „Verdichter“ erfindungsgemäß zumindest ein Verdichterlaufrad, eine drehfest mit dem Verdichterlaufrad verbundene Antriebswelle sowie eine Frischgasführung zur Beaufschlagung des Verdichterlaufrads mit Frischgas. Unterschiedliche Verdichter, sofern vorgesehen, umfassen demnach unterschiedliche Verdichterlaufräder mit jeweils dazugehöriger Antriebswelle sowie unterschiedliche Frischgasführungen. Die unterschiedlichen Verdichter können dabei jedoch ein gemeinsames Gehäuse umfassen.Comparable to this, a “compressor” according to the invention comprises at least one compressor impeller, a drive shaft which is non-rotatably connected to the compressor impeller and a fresh gas duct for charging the compressor impeller with fresh gas. Different compressors, if provided, therefore include different compressor impellers, each with an associated drive shaft, as well as different fresh gas ducts. The different compressors can, however, include a common housing.

Weiterhin kann zumindest ein Verdichter und zumindest eine Abgasturbine, ggf. alle Verdichter und Abgasturbinen eines erfindungsgemäßen Abgasturboladersystems, ein gemeinsames Gehäuse aufweisen. Wird kein gemeinsames Gehäuse für Verdichter und Abgasturbine verwendet, kann dies Vorteile bezüglich des Wärmehaushalts haben, da der Verdichter und die Abgasturbine örtlich entfernt voneinander montiert werden können, wodurch der Verdichter deutlich weniger Strahlungswärme, die von der Abgasturbine ausgeht, ausgesetzt ist. Damit bleiben der Verdichter und das diesen durchströmende Frischgas kälter, was sich positiv auf das in dem Verbrennungsmotor umgesetzte Brennverfahren auswirken kann.Furthermore, at least one compressor and at least one exhaust gas turbine, possibly all compressors and exhaust gas turbines of an exhaust gas turbocharger system according to the invention, can have a common housing. Not using a common housing for the compressor and the exhaust turbine can have advantages in terms of heat management, since the compressor and the exhaust turbine can be mounted remotely from one another, which means that the compressor is exposed to significantly less radiant heat emanating from the exhaust turbine. As a result, the compressor and the fresh gas flowing through it remain colder, which can have a positive effect on the combustion process implemented in the internal combustion engine.

Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Anzahl an Verdichtern (1 bis n) im Vergleich zu der Anzahl an Abgasturbinen (1 bis n) unterschiedlich ist. Dies ermöglicht eine vorteilhafte Ausnutzung der Enthalpie von die Abgasturbine(n) antreibendem Abgas zur Erzeugung von Verdichtungsleistung.It can preferably be provided that the number of compressors (1 to n) differs from the number of exhaust gas turbines (1 to n). This enables an advantageous utilization of the enthalpy of the exhaust gas driving the exhaust gas turbine(s) for generating compression power.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zum Betreiben eines erfindungsgemäßen Abgasturboladersystems mit mindestens zwei Verdichtern und/oder mit mindestens zwei Abgasturbinen kann vorgesehen sein, dass durch ein wiederholtes Öffnen und Schließen der Kupplung oder zumindest einer von mehreren Kupplungen und/oder durch ein Einstellen eines definierten Schlupfs der Kupplung oder zumindest einer von mehreren Kupplungen ein Drehzahlunterschied zwischen den mindestens zwei Verdichtern und/oder zwischen den mindestens zwei Abgasturbinen definiert eingestellt oder ausgeglichen wird. Auch dadurch kann eine möglichst optimale Erzeugung von Verdichtungsleistung mittels des Abgasturboladersystems realisiert werden.According to a preferred embodiment of a method for operating an exhaust gas turbocharger system according to the invention with at least two compressors and/or with at least two exhaust gas turbines, it can be provided that by repeatedly opening and closing the clutch or at least one of a plurality of clutches and/or by setting a defined slip the clutch or at least one of a plurality of clutches, a speed difference between the at least two compressors and/or between the at least two exhaust gas turbines is set or compensated for in a defined manner. This also allows the best possible generation of compression power to be achieved by means of the exhaust gas turbocharger system.

Bei einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem Abgasturboladersystem, das mindestens zwei Verdichter und/oder mindestens zwei Abgasturbinen umfasst, kann beispielsweise folgende Zuordnung der Verdichter und Abgasturbinen zu einem dazugehörigen Verbrennungsmotor mit 4, 5, 6, 8 oder 10 Brennräumen (insgesamt) vorgesehen sein: Anzahl Brennräume Anzahl Verdichter Anzahl Abgasturbinen 4 1 2 2 1 5 1 2 2 1 1 3 2 3 6 1 2 2 1 1 3 2 3 1 4 2 4 8 1 2 1 4 2 4 10 1 2 1 3 2 3 2 4 4 2 In an internal combustion engine according to the invention with an exhaust gas turbocharger system that includes at least two compressors and/or at least two exhaust gas turbines, the following assignment of the compressors and exhaust gas turbines to an associated internal combustion engine with 4, 5, 6, 8 or 10 combustion chambers (total) can be provided: number of combustion chambers number of compressors Number of exhaust gas turbines 4 1 2 2 1 5 1 2 2 1 1 3 2 3 6 1 2 2 1 1 3 2 3 1 4 2 4 8th 1 2 1 4 2 4 10 1 2 1 3 2 3 2 4 4 2

Besonders bevorzugt kann vorgesehen sein, dass die Anzahl an Abgasturbinen größer als die Anzahl an Verdichtern ist. Der Antrieb des mindestens einen Verdichters durch dann mindestens zwei Abgasturbinen gleichzeitig kann eine besonders vorteilhafte Verdichtung von Frischgas, das dem Verbrennungsmotor einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zugeführt werden soll, bewirken.Provision can particularly preferably be made for the number of exhaust gas turbines to be greater than the number of compressors. The driving of the at least one compressor by then at least two exhaust gas turbines simultaneously can bring about a particularly advantageous compression of fresh gas that is to be supplied to the internal combustion engine of an internal combustion engine according to the invention.

Der Verbrennungsmotor einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasturboladersystem umfasst vorzugsweise mindestens einen ersten Brennraum und mindestens einen zweiten Brennraum und der Abgasstrang einen ersten Abgasteilstrang und einen zweiten Abgasteilstrang, die separiert verlaufen, wobei der erste Abgasteilstrang von dem mindestens einen ersten Brennraum abgeht und eine erste der Abgasturbinen (nicht jedoch auch eine zweite der Abgasturbinen) integriert und der zweite Abgasteilstrang von dem mindestens einen zweiten Brennraum abgeht und die zweite Abgasturbine (nicht jedoch auch die erste Abgasturbine) integriert. Dabei kann die Anzahl an ersten Brennräumen (1 bis n) im Vergleich zu der Anzahl an zweiten Brennräumen (1 bis n) auch unterschiedlich sein. Durch eine solche Zuordnung nur eines Teils der insgesamt vorgesehenen Brennräume zu den einzelnen Abgasturbinen wird ermöglicht, die Abgasturbinen relativ flexibel zu positionieren, was sich vorteilhaft auf einen von der Brennkraftmaschine beanspruchten Bauraum auswirken kann. Ebenfalls kann sich eine solche flexible Positionierung der Abgasturbinen vorteilhaft hinsichtlich des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine auswirken, da die bis zu den Abgasturbinen reichenden Abschnitte der Abgasteilstränge und damit die Wege, die das Abgas von dem Verbrennungsmotor bis zu den einzelnen Abgasturbinen zurücklegen muss, relativ kurz gewählt werden können. Dadurch können Wärmeverluste des Abgases relativ gering gehalten werden, und folglich kann relativ viel Abgasenthalpie in den Abgasturbinen genutzt werden, um mittels des mindestens einen Verdichters eine Verdichtung von Frischgas, das dem Verbrennungsmotor zugeführt werden soll, zu erreichen. Gleichzeitig wird durch die Antriebsverbindung beider Abgasturbinen mit demselben mindestens einen Verdichter vermieden, dass die zeitlich relativ weit auseinander liegenden Abgasstöße, mit denen die einzelnen Abgasturbinen aufgrund einer Zuordnung zu einer nur relativ geringen Anzahl an Brennräumen beaufschlagt werden, zu einer entsprechend stark schwankenden Verdichtungsleistung des mindestens einen verbundenen Verdichters führt.The internal combustion engine of an internal combustion engine according to the invention with such an exhaust gas turbocharger system preferably comprises at least one first combustion chamber and at least one second combustion chamber and the exhaust line comprises a first partial exhaust line and a second partial line of exhaust gas, which run separately, with the first partial line of exhaust gas branching off from the at least one first combustion chamber and a first of the Exhaust gas turbines (but not a second of the exhaust gas turbines) are integrated and the second partial exhaust line branches off from the at least one second combustion chamber and the second exhaust gas turbine (but not the first exhaust gas turbine) is integrated. The number of first combustion chambers (1 to n) can also be different compared to the number of second combustion chambers (1 to n). Such an assignment of only part of the total combustion chambers provided to the individual exhaust gas turbines makes it possible to position the exhaust gas turbines relatively flexibly, which can have an advantageous effect on the installation space taken up by the internal combustion engine. Such a flexible positioning of the exhaust gas turbines can also have an advantageous effect with regard to the operating behavior of the internal combustion engine, since the sections of the partial exhaust gas lines that reach the exhaust gas turbines and thus the paths that the exhaust gas has to travel from the internal combustion engine to the individual exhaust gas turbines are selected to be relatively short be able. As a result, heat losses from the exhaust gas can be kept relatively low, and consequently a relatively large amount of exhaust gas enthalpy can be used in the exhaust gas turbines in order to use the at least one compressor to compress fresh gas that is to be supplied to the internal combustion engine. At the same time, the drive connection of both exhaust gas turbines to the same at least one compressor avoids the exhaust gas pulses that are relatively far apart in time, with which the individual exhaust gas turbines are charged due to their assignment to only a relatively small number of combustion chambers, leading to a correspondingly strongly fluctuating compression output of the at least a connected compressor.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Abgasturboladersystems kann vorgesehen sein, dass der Verbindungsstrang zumindest ein Getriebe umfasst. Dies ermöglicht ebenfalls eine vorteilhafte Beeinflussung des Antriebs des mindestens einen Verdichters durch die mindestens eine Abgasturbine.According to a preferred embodiment of an exhaust gas turbocharger system according to the invention, it can be provided that the connecting line comprises at least one gear. This makes it possible if an advantageous influencing of the drive of the at least one compressor by the at least one exhaust gas turbine.

Als „Getriebe“ wird eine Vorrichtung verstanden, mittels der eine Eingangsleistung von mindestens einer Eingangswelle des Getriebes auf mindestens eine sich von der Eingangswelle unterscheidende Ausgangswelle des Getriebes übertragen wird.A “transmission” is understood to mean a device by means of which an input power is transmitted from at least one input shaft of the transmission to at least one output shaft of the transmission that differs from the input shaft.

Ein solches Getriebe kann einerseits die drehantreibende Verbindung der mindestens einen Abgasturbine mit dem mindestens einen Verdichter auch dann vorteilhaft ermöglichen, wenn diese relativ weit voneinander entfernt angeordnet sind und/oder wenn (jeweils) ein Turbinenlaufrad der Abgasturbine(n) und/oder (jeweils) ein Verdichterlaufrad des/der Verdichter(s) auf nebeneinander und dabei insbesondere parallel oder schräg zueinander verlaufenden Wellen angeordnet sind.On the one hand, such a transmission can also advantageously enable the rotationally driving connection of the at least one exhaust gas turbine to the at least one compressor if these are arranged relatively far apart from one another and/or if (each) a turbine impeller of the exhaust gas turbine(s) and/or (each) a compressor impeller of the compressor(s) are arranged on shafts running next to one another and in particular parallel or at an angle to one another.

Weiterhin ermöglicht die Integration eines Getriebes in den Verbindungsstrang auch eine Beeinflussung der Art, wie der Antrieb des mindestens einen Verdichters durch die mindestens eine Abgasturbine erfolgt. Hierzu kann beispielsweise vorgesehen sein, dass das Getriebe ein Übersetzungsverhältnis ungleich 1 aufweist. Sofern mindestens zwei Getriebe in den Verbindungsstrang integriert sind, können die mindestens zwei Getriebe unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse aufweisen. Bei mindestens zwei Verdichtern und/oder mindestens zwei Abgasturbinen sowie mindestens zwei Getrieben kann insbesondere vorgesehen sein, dass jeweils mindestens ein Getriebe in jeden Übertragungsweg zwischen einer Abgasturbine und einem dieser angetriebenen Verdichter integriert ist.Furthermore, the integration of a transmission into the connecting train also makes it possible to influence the way in which the at least one compressor is driven by the at least one exhaust gas turbine. For this purpose, it can be provided, for example, that the transmission has a transmission ratio not equal to 1. If at least two gears are integrated into the connecting train, the at least two gears can have different transmission ratios. With at least two compressors and/or at least two exhaust gas turbines and at least two gears, it can be provided in particular that at least one gear is integrated in each transmission path between an exhaust gas turbine and one of these driven compressors.

Eine vorteilhafte Beeinflussung der Erzeugung von Verdichtungsleistung, die durch die Integration der mindestens einen Kupplung in den Verbindungsstrang eines erfindungsgemäßen Abgasturboladersystems realisiert werden kann, kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn mindestens zwei Verdichter unterschiedlich groß sind und/oder mindestens zwei Abgasturbinen unterschiedlich groß sind. Dabei wird unter einer „unterschiedlich großen“ Ausgestaltung eine Dimensionierung für einen unterschiedlich großen maximalen Gasmassenstrom, der innerhalb der Grenzen der jeweiligen (Verdichter- oder Turbinen-) Kennfelder durch den oder die Verdichter oder die Abgasturbine(n) führbar ist, verstanden. Es besteht dadurch die Möglichkeit, die unterschiedlichen Vorteile, die relativ kleine Verdichter/Abgasturbinen einerseits, insbesondere eine relativ geringe Massenträgheit und damit ein relativ gutes Ansprechverhalten, und relativ große Verdichter/Abgasturbinen andererseits, insbesondere ein relativ großer maximaler Gasdurchsatz, aufweisen, selektiv in verschiedenen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine auszunutzen.An advantageous influencing of the generation of compression power, which can be realized by integrating the at least one clutch in the connecting line of an exhaust gas turbocharger system according to the invention, can be advantageous in particular if at least two compressors are of different sizes and/or at least two exhaust gas turbines are of different sizes. A “different size” configuration is understood to mean a dimensioning for a maximum gas mass flow of different size, which can be guided through the compressor or compressors or the exhaust gas turbine(s) within the limits of the respective (compressor or turbine) characteristic diagrams. This makes it possible to selectively use the different advantages that relatively small compressors/exhaust gas turbines have on the one hand, in particular a relatively low mass inertia and thus a relatively good response behavior, and relatively large compressors/exhaust gas turbines on the other hand, in particular a relatively large maximum gas throughput, in different ways Exploit operating states of the internal combustion engine.

Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, bei der die Brennräume jeweils einzelnen von mehreren Abgasturbinen zugeordnet sind, kann vorzugsweise weiterhin derart ausgestaltet sein, dass der mindestens eine erste Brennraum und/oder der mindestens eine zweite Brennraum deaktivierbar ist, so dass diesem Brennraum oder diesen Brennräumen im (Last-)Betrieb des Verbrennungsmotors kein Kraftstoff zugeführt wird. Bei einer solchen Deaktivierung mindestens eines Brennraums wird der Verbrennungsmotor in einem Teilbetrieb, der auch als Betrieb mit Zylinderabschaltung bekannt ist, betrieben. Ein (Last-)Betrieb, bei dem sämtlichen der Brennräume Kraftstoff zugeführt wird, wird dagegen vorliegend als Vollbetrieb bezeichnet. Ein Vorteil, der sich aus dieser Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ergeben kann, liegt in einer möglichst optimalen Dimensionierung zumindest derjenigen Abgasturbine, die dem Brennraum oder den Brennräumen zugeordnet ist, die nicht deaktivierbar sind. Dies folgt daraus, dass bei dieser Dimensionierung nicht darauf Rücksicht genommen werden muss, dass gegebenenfalls deutlich unterschiedliche Abgasmassenströme durch die Turbine in einerseits dem Vollbetrieb und andererseits dem Teilbetrieb des Verbrennungsmotors geführt werden.An internal combustion engine according to the invention, in which the combustion chambers are each assigned to one of several exhaust gas turbines, can preferably also be designed in such a way that the at least one first combustion chamber and/or the at least one second combustion chamber can be deactivated, so that this combustion chamber or these combustion chambers (load -) No fuel is supplied during operation of the internal combustion engine. With such a deactivation of at least one combustion chamber, the internal combustion engine is operated in partial operation, which is also known as operation with cylinder deactivation. In contrast, (load) operation in which fuel is supplied to all of the combustion chambers is referred to here as full operation. An advantage that can result from this configuration of an internal combustion engine according to the invention lies in the best possible dimensioning of at least that exhaust gas turbine that is assigned to the combustion chamber or combustion chambers that cannot be deactivated. This follows from the fact that this dimensioning does not have to take into account the fact that possibly significantly different exhaust gas mass flows are passed through the turbine in full operation on the one hand and partial operation on the other hand of the internal combustion engine.

Eine vorteilhafte Beeinflussung des Antriebs des mindestens einen Verdichters durch die mindestens eine Abgasturbine und vorzugsweise durch mehrere Abgasturbinen kann dadurch realisiert werden, dass das Übersetzungsverhältnis des vorzugsweise vorgesehenen Getriebes oder zumindest eines von mehreren Getrieben (in Stufen oder stufenlos) einstellbar ist und/oder wenn eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine eine Verbindungsleitung umfasst, die den ersten Abgasteilstrang und den zweiten Abgasteilstrang jeweils stromauf der Abgasturbinen (gasführend) miteinander verbindet, wobei mittels einer Verteilvorrichtung eine Führung von Abgas über die Verbindungsleitung und/oder über zumindest einen der Abgasteilstränge hinsichtlich des Massenstroms einstellbar ist. Dadurch kann beeinflusst werden, welche der Abgasturbinen in einem höheren Maße zu einer Verdichtung von Frischgas mittels des gemeinsam angetriebenen Verdichters beiträgt. Insbesondere wird dadurch ein Betreiben einer Brennkraftmaschine ermöglicht, das dadurch gekennzeichnet ist, dass bei einer Lasterhöhung im Betrieb des Verbrennungsmotors, beispielsweise ausgehend von einem Leerlauf, das Übersetzungsverhältnis eines vorgesehenen Getriebes, dessen Übersetzungsverhältnis einstellbar ist, oder zumindest eines solchen der Getriebe zu > 1 eingestellt wird. Ergänzend oder alternativ kann auch vorgesehen sein, dass Abgas von einem der Abgasteilstränge über die Verbindungsleitung zu dem anderen der Abgasteilstränge überführt wird.An advantageous influencing of the drive of the at least one compressor by the at least one exhaust gas turbine and preferably by several exhaust gas turbines can be realized in that the transmission ratio of the preferably provided transmission or at least one of several transmissions (in stages or continuously) is adjustable and/or if a The internal combustion engine according to the invention comprises a connecting line, which connects the first partial exhaust line and the second partial exhaust line upstream of the exhaust gas turbines (gas-carrying), wherein the mass flow of exhaust gas can be adjusted via the connecting line and/or via at least one of the partial exhaust lines by means of a distribution device. This can influence which of the exhaust gas turbines contributes to a greater extent to a compression of fresh gas by means of the commonly driven compressor. In particular, this enables an internal combustion engine to be operated, which is characterized in that when the load increases during operation of the internal combustion engine, for example starting from idling, the transmission ratio of an intended transmission, its transmission Ratio is adjustable, or at least one such of the transmission to> 1 is set. In addition or as an alternative, it can also be provided that exhaust gas is transferred from one of the partial exhaust lines via the connecting line to the other of the partial exhaust lines.

Sofern eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine eine Verbindungsleitung und eine Verteilvorrichtung umfasst, kann dies auch vorteilhaft ausgenutzt werden, um eine der Abgasturbinen, beispielsweise die erste Abgasturbine, hinsichtlich desjenigen Abgasmassenstroms, der maximal im Betrieb des Verbrennungsmotors aus dem mindestens einen dieser Abgasturbine zugeordneten (ersten) Brennraum ausgebracht werden kann, unterdimensioniert auszugestalten. Aufgrund einer solchen Unterdimensionierung würde die Stopfgrenze der (ersten) Abgasturbine überschritten werden, sofern dieser maximale Abgasmassenstrom durch die (erste) Abgasturbine geführt würde. Um ein solches Überschreiten der Stopfgrenze bei einer entsprechenden erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zu vermeiden, kann dann ein Teil des Abgases, das aus den dieser (ersten) Abgasturbine zugeordneten (ersten) Brennräumen stammt, über die Verbindungsleitung zu der anderen (zweiten) Abgasturbine geführt und damit die diesen Brennräumen eigentlich zugeordnete (erste) Abgasturbine entlastet werden.If an internal combustion engine according to the invention comprises a connecting line and a distribution device, this can also be used advantageously to one of the exhaust gas turbines, for example the first exhaust gas turbine, with regard to that exhaust gas mass flow which is maximally emitted during operation of the internal combustion engine from the at least one (first) combustion chamber assigned to this exhaust gas turbine can be designed undersized. Because of such an undersizing, the choke limit of the (first) exhaust gas turbine would be exceeded if this maximum exhaust gas mass flow were passed through the (first) exhaust gas turbine. In order to avoid such exceeding of the choke limit in a corresponding internal combustion engine according to the invention, part of the exhaust gas originating from the (first) combustion chambers assigned to this (first) exhaust gas turbine can then be routed via the connecting line to the other (second) exhaust gas turbine and thus to the (first) exhaust gas turbine actually assigned to these combustion chambers are relieved.

Sofern eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mindestens einen ersten Brennraum und mindestens einen zweiten Brennraum umfasst, können diese in derselben Brennraumbank ausgebildet sein. Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass mindestens zwei erste Brennräume in einer ersten Brennraumbank und mindestens zwei zweite Brennräume in einer zweiten Brennraumbank ausgebildet sind.If an internal combustion engine according to the invention comprises at least one first combustion chamber and at least one second combustion chamber, these can be formed in the same combustion chamber bank. Alternatively, it can also be provided that at least two first combustion chambers are formed in a first combustion chamber bank and at least two second combustion chambers are formed in a second combustion chamber bank.

Eine Brennraumbank des Verbrennungsmotors einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist durch eine Reihenanordnung der mindestens zwei dazugehörigen Brennräume gekennzeichnet. Sofern eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mehrere und insbesondere zwei Brennraumbänke aufweist, sind die Brennräume der einzelnen Brennraumbänke nicht in Reihe mit den Brennräumen der anderen oder jeder weiteren Brennraumbank angeordnet. Gleichzeitig können Kolben des Verbrennungsmotors, die die Brennräume mehrerer Brennraumbänke (mit-)begrenzen, auf dieselbe Abtriebswelle (Kurbelwelle) des Verbrennungsmotors wirken. Der Verbrennungsmotor einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, die mehrere und dann vorzugsweise zwei Brennraumbänke aufweist, kann insbesondere eine V- (einschließlich Doppel-V) oder eine W-Anordnung der Brennraumbänke aufweisen.A combustion chamber bank of the internal combustion engine of an internal combustion engine according to the invention is characterized by a series arrangement of the at least two associated combustion chambers. If an internal combustion engine according to the invention has several and in particular two combustion chamber banks, the combustion chambers of the individual combustion chamber banks are not arranged in series with the combustion chambers of the other or any other combustion chamber bank. At the same time, pistons of the internal combustion engine, which (also) delimit the combustion chambers of several combustion chamber banks, can act on the same output shaft (crankshaft) of the internal combustion engine. The internal combustion engine of an internal combustion engine according to the invention, which has several and then preferably two combustion chamber banks, can in particular have a V (including double V) or a W arrangement of the combustion chamber banks.

Das Getriebe oder zumindest eines der Getriebe, sofern vorgesehen, eines erfindungsgemäßen Abgasturboladersystems kann vorzugsweise als Reibradgetriebe oder als Planetenzahnradgetriebe oder als elektrisches Getriebe (umfassend einen Generator und einen von dem Generator gespeisten Elektromotor) ausgestaltet sein, da diese Getriebearten vorteilhaft bei den hohen Drehzahlen, die Abgasturbolader erreichen, einsetzbar sind.The transmission or at least one of the transmissions, if provided, of an exhaust gas turbocharger system according to the invention can preferably be designed as a friction wheel transmission or as a planetary gear transmission or as an electric transmission (comprising a generator and an electric motor fed by the generator), since these types of transmission are advantageous at the high speeds that Achieving exhaust gas turbochargers can be used.

Bei dem Verbrennungsmotor einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine kann es sich um einen (selbstzündenden und qualitätsgeregelten) Dieselmotor oder um einen (fremdgezündeten und quantitätsgeregelten) Ottomotor oder um eine Kombination daraus, d.h. z.B. um einen Verbrennungsmotor mit homogener Kompressionszündung, handeln. Der Verbrennungsmotor kann dabei mit Flüssigkraftstoff (insbesondere Diesel oder Benzin) und/oder mit einem gasförmigen Kraftstoff (insbesondere Erdgas, Wasserstoff, LNG oder LPG) betrieben werden beziehungsweise betreibbar sein.The internal combustion engine of an internal combustion engine according to the invention may be a (self-igniting and quality-controlled) diesel engine or a (spark-ignited and quantity-controlled) Otto engine or a combination thereof, i.e. e.g. an internal combustion engine with homogeneous charge compression ignition. The internal combustion engine can be operated or can be operated with liquid fuel (in particular diesel or gasoline) and/or with a gaseous fuel (in particular natural gas, hydrogen, LNG or LPG).

Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein radbasiertes und nicht schienengebundenes Kraftfahrzeug (vorzugsweise ein PKW oder ein LKW) mit einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine. Dabei kann der Verbrennungsmotor der Brennkraftmaschine insbesondere zur (direkten oder indirekten) Bereitstellung der Fahrantriebsleistung für das Kraftfahrzeug vorgesehen sein.The invention also relates to a motor vehicle, in particular a wheel-based and non-rail-bound motor vehicle (preferably a car or a truck) with an internal combustion engine according to the invention. The internal combustion engine of the internal combustion engine can be provided in particular for the (direct or indirect) provision of the driving power for the motor vehicle.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausgestaltungsbeispielen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt, jeweils in vereinfachter Darstellung:

1: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß einer ersten Ausgestaltungsform;
2: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß einer zweiten Ausgestaltungsform;
3: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß einer dritten Ausgestaltungsform;
4: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß einer vierten Ausgestaltungsform;
5: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß einer fünften Ausgestaltungsform;
6: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß einer sechsten Ausgestaltungsform;
7: eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine gemäß einer siebten Ausgestaltungsform;
8: eine während eines Betriebs einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine umsetzbare Aktuatorsteuerung gemäß einer ersten Ausführungsform;
9: eine während eines Betriebs einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine umsetzbare Aktuatorsteuerung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
10: eine während eines Betriebs einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine umsetzbare Aktuatorsteuerung gemäß einer dritten Ausführungsform; und
11: eine Ausgestaltungsform eines erfindungsgemäßen Abgasturboladersystems.

The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawings. The drawings show, each in a simplified representation:

1 : an internal combustion engine according to the invention according to a first embodiment;
2 : an internal combustion engine according to the invention according to a second embodiment;
3 : an internal combustion engine according to the invention according to a third embodiment;
4 : an internal combustion engine according to the invention according to a fourth embodiment;
5 : an internal combustion engine according to a fifth embodiment of the present invention;
6 : an internal combustion engine according to a sixth aspect of the present invention;
7 : an internal combustion engine according to the present invention according to a seventh aspect;
8th 1: an actuator control that can be implemented during operation of an internal combustion engine according to a first embodiment;
9 1: an actuator control that can be implemented during operation of an internal combustion engine according to a second embodiment;
10 1: an actuator control that can be implemented during operation of an internal combustion engine according to a third specific embodiment; and
11 : an embodiment of an exhaust gas turbocharger system according to the invention.

Die 1 bis 7 zeigen erfindungsgemäße Brennkraftmaschinen in unterschiedlichen Ausgestaltungsformen.the 1 until 7 show internal combustion engines according to the invention in different configurations.

Die Brennkraftmaschinen weisen jeweils einen Verbrennungsmotor 1 auf, wobei die Verbrennungsmotoren 1 der Brennkraftmaschinen gemäß den 1 und 2 jeweils lediglich eine Brennraumbank 2 umfassen, während die Verbrennungsmotoren 1 der Brennkraftmaschinen gemäß den 3 bis 7 jeweils eine erste Brennraumbank 2a sowie eine zweite Brennraumbank 2b umfassen. Lediglich zur zeichnerischen Vereinfachung sind die Brennraumbänke 2 der Brennkraftmaschinen gemäß den 3 bis 6 in Reihe angeordnet dargestellt; tatsächlich ist für diese zwei Brennraumbänke 2 beziehungsweise für darin jeweils ausgebildete Brennräume 4 keine Anordnung in Reihe vorgesehen.The internal combustion engines each have an internal combustion engine 1, the internal combustion engines 1 of the internal combustion engines according to 1 and 2 each include only one combustion chamber bank 2, while the internal combustion engines 1 of the internal combustion engines according to 3 until 7 each include a first combustion chamber bank 2a and a second combustion chamber bank 2b. The combustion chamber banks 2 of the internal combustion engines according to FIGS 3 until 6 shown arranged in series; in fact, no arrangement in series is provided for these two combustion chamber banks 2 or for combustion chambers 4 formed therein.

In jeder der Brennraumbänke 2 sind eine Mehrzahl von Brennräumen 4, beispielsweise vier oder sechs Brennräume 4, ausgebildet. Die Brennräume 4 sind von Zylinderöffnungen 5, die in einem Zylinderkurbelgehäuse des Verbrennungsmotors 1 ausgebildet sind, von in den Zylinderöffnungen 5 beweglich geführten Kolben 6 und von einem Zylinderkopf (nicht dargestellt) begrenzt. Im Betrieb der Brennkraftmaschinen können in den Brennräumen 4 Gemischmengen verbrannt werden, wobei die so erzeugten Druckerhöhungen dazu genutzt werden, die Kolben 6 zu bewegen. Die Bewegungen der Kolben 6 werden über Pleuel (nicht dargestellt) in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle (nicht dargestellt), bei den Brennkraftmaschinen mit mehreren Brennraumbänken 2 gemäß den 3 bis 7 einer gemeinsamen Kurbelwelle, gewandelt, wobei die Führung der Kolben 6 über die Pleuel mittels der Kurbelwelle gleichzeitig zu einer zyklischen Hin-und-Her-Bewegung der Kolben 6 führt.A plurality of combustion chambers 4, for example four or six combustion chambers 4, are formed in each of the combustion chamber banks 2. The combustion chambers 4 are delimited by cylinder openings 5, which are formed in a cylinder crankcase of the internal combustion engine 1, by pistons 6 that are movably guided in the cylinder openings 5, and by a cylinder head (not shown). When the internal combustion engine is in operation, quantities of mixture can be burned in the combustion chambers 4 , with the pressure increases thus generated being used to move the pistons 6 . The movements of the pistons 6 are (not shown) in a rotary movement of a crankshaft via connecting rods (not shown), in the internal combustion engines with multiple combustion chamber banks 2 according to 3 until 7 a common crankshaft, wherein the guidance of the pistons 6 via the connecting rods by means of the crankshaft simultaneously leads to a cyclic back-and-forth movement of the pistons 6.

Die zur Verbrennung in den Brennräumen 4 vorgesehenen Gemischmengen umfassen einerseits Frischgas, das vollständig oder teilweise aus Umgebungsluft besteht, die aus der Umgebung angesaugt wird, wobei das Frischgas dem jeweiligen Verbrennungsmotor 1 über einen Frischgasstrang 7 zugeführt wird.The mixture quantities provided for combustion in the combustion chambers 4 include fresh gas, which consists entirely or partially of ambient air that is drawn in from the environment, the fresh gas being fed to the respective internal combustion engine 1 via a fresh gas line 7 .

In den Frischgasstrang 7 sind jeweils ein Verdichter 16 eines erfindungsgemäßen Abgasturboladersystems sowie, stromab des jeweiligen Verdichters 16, ein oder zwei Drosselvorrichtungen 8 integriert. Lediglich eine Drosselvorrichtung 8 ist bei den Brennkraftmaschinen gemäß den 1 bis 3, 5 und 7 vorgesehen. Die Brennkraftmaschinen gemäß den 4 und 6 umfassen dagegen zwei Drosselvorrichtungen 8, von denen jeweils eine in einen von zwei Frischgasteilsträngen 7a, 7b integriert ist. Die Frischgasteilstränge 7a, 7b verlaufen ausgehend von einer Verzweigung separiert voneinander zu jeweils einem Saugrohr 13, das jedem der Brennraumbänke 2 zugeordnet ist. In dem Saugrohr 13 erfolgt eine Aufteilung des Frischgases auf einzelne, den jeweiligen Brennräumen 4 zuzuführende Frischgasströme. Mittels der zwei Drosselvorrichtungen 8 können die Frischgasströme, die den Brennräumen 4 der verschiedenen Brennraumbänke 2 zugeführt werden, individuell beeinflusst, d.h. insbesondere bedarfsgerecht gedrosselt werden. Die Brennkraftmaschinen gemäß den 3, 5 und 7, die ebenfalls zwei Brennraumbänke 2 aufweisen, umfassen ebenfalls zwei Saugrohre 13 sowie zwei Frischgasteilstränge 7a, 7b, wobei bei diesen Brennkraftmaschinen die einzelne Drosselvorrichtung 8 stromauf der Verzweigung der Frischgasteilstränge 7a, 7b angeordnet ist. Eine individuelle Beeinflussung der Frischgasströme mittels der Drosselvorrichtung 8, die den Brennräumen 4 der verschiedenen Brennraumbänke 2 zugeführt werden, ist dadurch nicht möglich.A compressor 16 of an exhaust gas turbocharger system according to the invention and, downstream of the respective compressor 16, one or two throttle devices 8 are integrated in each case in the fresh-gas line 7 . Only a throttle device 8 is in the internal combustion engines according to 1 until 3 , 5 and 7 intended. The internal combustion engines according to 4 and 6 on the other hand, include two throttle devices 8, one of which is integrated into one of two fresh gas sub-lines 7a, 7b. Starting from a branch, the fresh-gas sub-lines 7a, 7b run separately from one another to an intake manifold 13, which is assigned to each of the combustion chamber banks 2. In the intake manifold 13 , the fresh gas is divided up into individual fresh gas streams to be supplied to the respective combustion chambers 4 . By means of the two throttle devices 8, the fresh gas flows that are supplied to the combustion chambers 4 of the various combustion chamber banks 2 can be influenced individually, ie throttled in particular as required. The internal combustion engines according to 3 , 5 and 7 , which also have two combustion chamber banks 2, also include two intake manifolds 13 and two fresh-gas sub-lines 7a, 7b, with these internal combustion engines the individual throttle device 8 being arranged upstream of the branching of the fresh-gas sub-lines 7a, 7b. An individual influencing of the fresh gas flows by means of the throttle device 8, which are fed to the combustion chambers 4 of the various combustion chamber banks 2, is not possible.

Die zur Verbrennung in den Brennräumen 4 vorgesehenen Gemischmengen umfassen weiterhin Kraftstoff, der mittels Kraftstoffinjektoren (nicht dargestellt) direkt in die Brennräume 4 und/oder indirekt in Einlasskanäle (nicht dargestellt) des jeweiligen Verbrennungsmotors 1 eingebracht und dort zusammen mit dem Frischgas verbrannt werden kann.The mixture quantities provided for combustion in the combustion chambers 4 also include fuel, which can be introduced directly into the combustion chambers 4 and/or indirectly into intake ports (not shown) of the respective internal combustion engine 1 by means of fuel injectors (not shown) and can be burned there together with the fresh gas.

Das bei der Verbrennung der Frischgas-Kraftstoff-Gemischmengen in den Brennräumen 4 entstandene Abgas wird über einen Abgasstrang 9 abgeführt. Der Abgasstrang 9 umfasst bei jeder der Brennkraftmaschinen einen ersten Abgasteilstrang 9a und einen zweiten Abgasteilstrang 9b, wobei der erste Abgasteilstrang 9a (ausschließlich) von ersten Brennräumen 4a abgeht und der zweite Abgasteilstrang 9b (ausschließlich) von zweiten Brennräumen 4b des Verbrennungsmotors 1 abgeht. Bei den Brennkraftmaschinen mit mehreren Brennraumbänken 2 gemäß den 3 bis 6 sind die ersten Brennräume 4a in der ersten Brennraumbank 2a und die zweiten Brennräume 4b in der zweiten Brennraumbank 2b ausgebildet. Der jeweilige erste Abschnitt der Abgasteilstränge 9a, 9b ist in Form eines Abgaskrümmers 14 ausgebildet, der einen Sammler darstellt, in dem die einzelnen Abgasströme, die aus den jeweils zugeordneten Brennräumen 4 in die verschiedenen Abgasteilstränge 9a, 9b überführt worden sind, zusammengeführt werden.The exhaust gas produced during the combustion of the fresh gas/fuel mixture in the combustion chambers 4 is discharged via an exhaust line 9 . In each of the internal combustion engines, the exhaust line 9 comprises a first partial exhaust line 9a and a second partial line of exhaust gas 9b, with the first partial line of exhaust gas 9a (exclusively) starting from first combustion chambers 4a and the second partial line of exhaust gas 9b (exclusively) starting from second combustion chambers 4b of internal combustion engine 1. In the internal combustion engines with several combustion chamber banks 2 according to the 3 until 6 the first combustion chambers 4a are formed in the first combustion chamber bank 2a and the second combustion chambers 4b are formed in the second combustion chamber bank 2b. The respective first section of the partial exhaust gas lines 9a, 9b is designed in the form of an exhaust manifold 14, which represents a collector in which the individual exhaust gas streams, which have been transferred from the respectively associated combustion chambers 4 into the various partial exhaust gas lines 9a, 9b, are combined.

In den Abgasstrang 9 der Brennkraftmaschinen sind jeweils zwei Abgasturbinen 10 integriert, wobei eine erste Abgasturbine 10a in den ersten Abgasteilstrang 9a und eine zweite Abgasturbine 10b in den zweiten Abgasteilstrang 9b integriert ist.Two exhaust gas turbines 10 are integrated in each case in the exhaust line 9 of the internal combustion engine, a first exhaust gas turbine 10a being integrated in the first exhaust gas line 9a and a second exhaust gas turbine 10b being integrated in the second exhaust gas line 9b.

In den Abgasstrang 9 jeder der Brennkraftmaschinen ist weiterhin mindestens eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 eines Abgasnachbehandlungssystems integriert. Diese Abgasnachbehandlungsvorrichtung 12 ist bei den Brennkraftmaschinen gemäß den 1 bis 6 jeweils in einem Endabschnitt 9c des Abgasstrangs 9 angeordnet, in dem der Abgasstrang 9 nicht in den ersten Abgasteilstrang 9a und den zweiten Abgasteilstrang 9b separiert ist. Bei der Brennkraftmaschine gemäß der 7 sind die beiden Abgasteilstränge 9a, 9b dagegen separiert voneinander jeweils bis zu einer Umgebungsmündung 3 geführt, wobei in jeden der Abgasteilstränge 9a, 9b jeweils eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 12 integriert ist. Eine solche Ausgestaltung des Abgasstrangs 9 ist auch bei den Brennkraftmaschinen gemäß den 1 bis 6 umsetzbar, wie dies beispielhaft in der 1 mit gestrichelter Linienführung dargestellt ist.At least one exhaust gas treatment device 12 of an exhaust gas treatment system is also integrated into the exhaust line 9 of each of the internal combustion engines. This exhaust gas treatment device 12 is in the internal combustion engines according to 1 until 6 each arranged in an end section 9c of the exhaust line 9, in which the exhaust line 9 is not separated into the first partial exhaust line 9a and the second partial line of exhaust gas 9b. In the internal combustion engine according to 7 the two partial exhaust lines 9a, 9b, on the other hand, are routed separately from each other to a surrounding opening 3, with an exhaust gas aftertreatment device 12 being integrated in each of the partial exhaust lines 9a, 9b. Such a design of the exhaust system 9 is also in the internal combustion engines according to 1 until 6 implementable, as exemplified in the 1 is shown with dashed lines.

Bei allen Brennkraftmaschinen sind die beiden Abgasturbinen 10 (bzw. Abtriebswellen davon) mit dem einen Verdichter 16 (bzw. mit einer Antriebswelle davon) über jeweils ein Getriebe 11 antriebsverbunden. Diese Ausgestaltungen der Brennkraftmaschinen beziehungsweise der Abgasturboladersysteme davon gewährleisten eine vorteilhafte weil gleichmäßige Verdichtung des Frischgases, da sich durch die Antriebsverbindung der jeweils zwei Abgasturbinen 10 mit dem einen Verdichter 16 relativ große zeitliche Abstände zwischen aufeinander folgenden Beaufschlagungen der einzelnen Abgasturbinen 10 mit Abgasstößen, die aus der reduzierten Anzahl an Brennräumen 4, die abgasleitend mit den einzelnen Abgasturbinen 10 verbunden sind, resultieren, nicht negativ hinsichtlich der Gleichmäßigkeit des Verlaufs der Verdichtungsleistung des Verdichters 16 auswirken.In all internal combustion engines, the two exhaust gas turbines 10 (or output shafts thereof) are drive-connected to one compressor 16 (or to a drive shaft thereof) via a gear 11 in each case. These configurations of the internal combustion engines or the exhaust gas turbocharger systems thereof ensure an advantageous because uniform compression of the fresh gas, since the drive connection of the two exhaust gas turbines 10 in each case with the one compressor 16 results in relatively large time intervals between successive impingements of the individual exhaust gas turbines 10 with exhaust gas blasts resulting from the reduced number of combustion chambers 4, which are connected to the individual exhaust gas turbines 10 in terms of exhaust gas flow, do not have a negative effect with regard to the uniformity of the compression performance of the compressor 16.

In die Verbindungsstränge 19, die bei den verschiedenen Brennkraftmaschinen jeweils die zwei Abgasturbinen 10 mit dem Verdichter 16 verbinden, ist weiterhin eine Kupplung 18 oder sind mehrere Kupplungen 18 integriert. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass in jeden der Verbindungsteilstränge 19a, 19b, über die jeweils eine Abgasturbine 10 mit dem Verdichter 16 antriebsverbunden ist, zumindest eine und vorzugsweise exakt eine Kupplung 18 integriert ist. Weiterhin bevorzugt können die Kupplungen 18 jeweils in denjenigen Abschnitt des entsprechenden Verbindungsteilstrangs 19a, 19b, der zwischen der dazugehörigen Abgasturbine 10 und dem dazugehörigen Getriebe 11 angeordnet ist, integriert sein. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, zumindest eine der Kupplungen 18 auf der von der Abgasturbine 10 abgewandten Seite des jeweiligen Verbindungsteilstrangs 19a, 19b und/oder in dem gemeinsamen Abschnitt der beiden Verbindungsteilstränge 19a, 19b anzuordnen. Dann kann insbesondere auch die Integration lediglich einer einzelnen Kupplung 18 in den Verbindungsstrang 19 des jeweiligen Abgasturboladersystems vorgesehen sein. Diese alternativen Anordnungen einer oder mehrerer Kupplungen 18 sind in den 1 bis 7 gestrichelt dargestellt.In the connecting strands 19, which connect the two exhaust gas turbines 10 to the compressor 16 in the various internal combustion engines, a clutch 18 or a plurality of clutches 18 is or are also integrated. Provision is preferably made for at least one, and preferably exactly one, clutch 18 to be integrated into each of the connecting sub-lines 19a, 19b, via which an exhaust gas turbine 10 is drive-connected to the compressor 16. Furthermore, the clutches 18 can preferably be integrated into that section of the corresponding connecting sub-train 19a, 19b which is arranged between the associated exhaust gas turbine 10 and the associated transmission 11. Alternatively, there is also the possibility of arranging at least one of the clutches 18 on the side of the respective connecting sub-train 19a, 19b facing away from the exhaust gas turbine 10 and/or in the common section of the two connecting sub-trains 19a, 19b. Then, in particular, the integration of just a single clutch 18 in the connecting line 19 of the respective exhaust gas turbocharger system can also be provided. These alternative arrangements of one or more clutches 18 are shown in FIGS 1 until 7 shown dashed.

Bei den Brennkraftmaschinen gemäß den 2, 5 und 6 ist jeweils eine Verbindungsleitung 15 vorgesehen, die den ersten Abgasteilstrang 9a und den zweiten Abgasteilstrang 9b jeweils stromauf der Abgasturbinen 10 miteinander verbindet, wobei mittels einer Verteilvorrichtung 17 eine Führung von Abgas über die jeweilige Verbindungsleitung 15 und über den jeweiligen zweiten Abgasteilstrang 9b hinsichtlich des darüber geführten Abgasmassenstroms einstellbar (jeweils bis zu Null) ist. In den dargestellten Ausgestaltungsbeispielen ist diese Verteilvorrichtung 17 in Form eines 3-Wege-Ventils ausgestaltet. Mittels der Verteilvorrichtung 17 kann Abgas, das aus den jeweiligen zweiten Brennräumen 4b in den zweiten Abgasteilstrang 9b überführt wurde, bei Bedarf ganz oder teilweise über die Verbindungsleitung 15 in den ersten Abgasteilstrang 9a eingeleitet werden. Dieses aus den zweiten Brennräumen 4b stammende Abgas durchströmt dann gemeinsam mit dem Abgas, das aus den ersten Brennräumen 4a stammt, die erste Abgasturbine 10a. Ein solches Vorgehen kann beispielsweise zur Realisierung eines vorteilhaften dynamischen Betriebsverhaltens des Verbrennungsmotors 1 der jeweiligen Brennkraftmaschine, d.h. bei einem Hochfahren aus dem Leerlauf oder aus einem Betrieb mit relativ niedrigen Drehzahlen und/oder Lasten heraus hin zu einem Betrieb mit relativ hohen Drehzahlen und/oder Lasten, wie es beispielsweise beim Anfahren (aus dem Stand) eines von der jeweiligen Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs der Fall ist, genutzt werden. Bei den dann initial vorliegenden, relativ kleinen Abgasmassenströmen kann das Abgas aller Brennräume 4 durch eine entsprechende Schaltung der Verteilvorrichtung 17 durch (ausschließlich) die erste Abgasturbine 10a geführt werden, wodurch diese möglichst schnell eine relativ große Antriebsleistung für den Verdichter 16 generieren kann. Dabei kann weiterhin vorteilhaft sein, wenn die erste Abgasturbine 10a relativ klein (im Vergleich zu der zweiten Abgasturbine 10b) dimensioniert ist. Durch das dann relativ geringe Massenträgheitsmoment der ersten Abgasturbine 10a kann diese und damit auch der mit dieser antriebsverbundene Verdichter 16 relativ schnell beschleunigt werden.In the internal combustion engines according to 2 , 5 and 6 a connecting line 15 is provided in each case, which connects the first partial exhaust line 9a and the second partial exhaust line 9b upstream of the exhaust gas turbines 10, with a distribution device 17 guiding exhaust gas via the respective connecting line 15 and via the respective second partial exhaust line 9b with regard to the route above it Exhaust mass flow is adjustable (each down to zero). In the exemplary embodiment shown, this distribution device 17 is designed in the form of a 3-way valve. By means of the distribution device 17, exhaust gas that has been transferred from the respective second combustion chambers 4b into the second partial exhaust line 9b can, if necessary, be introduced in whole or in part via the connecting line 15 into the first partial exhaust line 9a. This exhaust gas originating from the second combustion chambers 4b then flows through the first exhaust gas turbine 10a together with the exhaust gas originating from the first combustion chambers 4a. Such a procedure can be used, for example, to implement an advantageous dynamic operating behavior of the internal combustion engine 1 of the respective internal combustion engine, ie when starting up from idling or from operation at relatively low speeds and/or loads to operation at relatively high speeds and/or loads, as is the case, for example, when starting (from a standstill) of a motor vehicle driven by the respective internal combustion engine is the case. With the initially existing, relatively small exhaust gas mass flows, the exhaust gas of all combustion chambers 4 can be routed through a corresponding switching of the distribution device 17 through (exclusively) the first exhaust gas turbine 10a, as a result of which this can generate a relatively large drive power for the compressor 16 as quickly as possible. It can also be advantageous if the first exhaust gas turbine 10a is dimensioned to be relatively small (compared to the second exhaust gas turbine 10b). Due to the then relatively low mass moment of inertia of the first exhaust gas turbine 10a, this and thus also the compressor 16 drive-connected thereto can be accelerated relatively quickly.

Dieser Vorteil kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn die Kupplung 18, die in den (zweiten) Verbindungsteilstrang 19b, der die zweite Abgasturbine 10b mit dem Verdichter 16 (jeweils) verbindet, gelöst und damit die Antriebsverbindung zwischen der zweiten Abgasturbine 10b und dem Verdichter 16 getrennt wird. Dadurch wird vermieden, dass ein Teil der Antriebsleistung der ersten Abgasturbine 10a für einen Antrieb und insbesondere eine Beschleunigung der leer laufenden und gegebenenfalls relativ großen zweiten Abgasturbine 10b genutzt wird und dieser Teil der Antriebsleistung somit nicht für den Antrieb des Verdichters 16 zur Verfügung steht.This advantage comes into play in particular when the clutch 18, which is in the (second) connecting sub-train 19b, which (respectively) connects the second exhaust gas turbine 10b to the compressor 16, is released and thus the drive connection between the second exhaust gas turbine 10b and the compressor 16 is separated. This avoids a part of the drive power of the first exhaust gas turbine 10a being used to drive and in particular to accelerate the idling and possibly relatively large second exhaust gas turbine 10b and this part of the drive power not being available to drive the compressor 16.

Die 11 zeigt ein Abgasturboladersystem, bei dem in die zwei Verbindungsteilstränge 19a, 19b, die den Verdichter 16 jeweils mit einer der zwei Abgasturbinen 10 antriebsverbinden, jeweils eine Kupplung 18 sowie ein Getriebe 11 integriert sind. Die Kupplungen 18 sind beispielsweise berührungslose Magnetkupplungen und die Getriebe 11 sind beispielsweise in Form von Umlaufrädergetrieben ausgestaltet.the 11 12 shows an exhaust gas turbocharger system in which a clutch 18 and a transmission 11 are integrated in each of the two connecting sub-lines 19a, 19b, which drive-connect the compressor 16 to one of the two exhaust gas turbines 10. The clutches 18 are, for example, non-contact magnetic clutches and the gears 11 are designed, for example, in the form of epicyclic gears.

Die Verteilvorrichtung 17 kann wieder in eine Normalstellung umgeschaltet werden, wenn die pro Brennraum 4 anfallende Abgasmasse einen Schwellenwert übersteigt. Dann wird das Abgas aus den verschiedenen (d.h. den ersten oder zweiten) Brennräumen 4 ausschließlich zu den jeweils zugeordneten Abgasturbinen 10 geführt, so dass diese gemeinsam einen Antrieb des Verdichters 16 mit entsprechend hoher Verdichtungsleistung bewirken.The distribution device 17 can be switched back to a normal position when the exhaust gas mass occurring in each combustion chamber 4 exceeds a threshold value. The exhaust gas from the different (i.e. the first or second) combustion chambers 4 is then routed exclusively to the respective associated exhaust gas turbines 10, so that these together cause the compressor 16 to be driven with a correspondingly high compression capacity.

Neben einer lediglich zweistufigen Schaltbarkeit der Verteilvorrichtung 17 kann auch vorgesehen sein, dass diese in mehr als zwei Stufen oder stufenlos verstellbar ausgestaltet ist. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dass lediglich ein Teil des aus den zweiten Brennräumen 4b stammenden Abgases über die Verbindungsleitung 15 in den ersten Abgasteilstrang 9a eingeleitet wird, während der Rest dieses Abgases durch die den zweiten Brennräumen 4b eigentlich zugeordnete zweite Abgasturbine 10b geführt wird.In addition to a switchability of the distribution device 17 in only two stages, it can also be provided that it is designed to be adjustable in more than two stages or in an infinitely variable manner. This results in the possibility that only part of the exhaust gas originating from the second combustion chambers 4b is introduced via the connecting line 15 into the first partial exhaust line 9a, while the rest of this exhaust gas is routed through the second exhaust gas turbine 10b actually assigned to the second combustion chambers 4b.

Ein vorteilhaftes dynamisches Betriebsverhalten der Brennkraftmaschinen kann auch dadurch realisiert werden, dass das Übersetzungsverhältnis von zumindest einem der Getriebe 11 (variabel) einstellbar ist, wobei bei einem Hochfahren des Verbrennungsmotors 1 für zumindest eines der Getriebe 11 ein Übersetzungsverhältnis > 1 eingestellt wird. Dadurch ergibt sich eine relativ hohe Antriebsdrehzahl für den Verdichter 16 im Vergleich zu der oder den Abtriebsdrehzahlen der Abgasturbine(n) 10. Sofern vorgesehen ist, für ein Hochfahren des Verbrennungsmotors 1 durch die Verwendung der Verbindungsleitung 17 das gesamte Abgas durch lediglich die erste Abgasturbine 10a zu führen, kann es vorteilhaft sein, lediglich das dieser ersten Abgasturbine 10a zugeordnete Getriebe 11 mit einem einstellbaren Übersetzungsverhältnis auszugestalten.An advantageous dynamic operating behavior of the internal combustion engine can also be achieved by the transmission ratio of at least one of the transmissions 11 being (variably) adjustable, with a transmission ratio >1 being set for at least one of the transmissions 11 when the internal combustion engine 1 is started up. This results in a relatively high drive speed for the compressor 16 compared to the output speed(s) of the exhaust gas turbine(s) 10. If provided for, for starting up the internal combustion engine 1 through the use of the connecting line 17, all of the exhaust gas only flows through the first exhaust gas turbine 10a to lead, it can be advantageous to design only the gear 11 associated with this first exhaust gas turbine 10a with an adjustable transmission ratio.

Die Größen der Abgasturbinen 10 und des Verdichters 16 sollten auf die jeweils zu erwartenden Gasmassenströme angepasst sein. Die Größe des Verdichters 16 kann dazu derart gewählt werden, dass der im gesamten vorgesehenen Betriebskennfeld, in dem der Verbrennungsmotor 1 betrieben werden kann, maximal dem Verbrennungsmotor 1 zuzuführende Frischgasmassenstrom durch den Verdichter 16 geführt werden kann, ohne dass dieser an seine Stopf- oder Pumpgrenze gerät. Grundsätzlich sollten auch die Größen der beiden Abgasturbinen 10 derart gewählt werden, dass der gesamte maximal anfallende Abgasmassenstrom über diese geführt werden kann, ohne dass eine der beiden oder beide Abgasturbinen 10 an ihre Stopf- oder Pumpgrenze gerät oder geraten. Dabei kann auch vorgesehen sein, dass die Anzahlen an (ersten oder zweiten) Brennräumen 4, die den verschiedenen Abgasteilsträngen 9a, 9b und damit grundsätzlich auch den verschiedenen Abgasturbinen 10 zugeordnet sind, unterschiedlich gewählt sind. Dies kann insbesondere vorteilhaft sein, wenn die Abgasturbinen 10 unterschiedlich groß dimensioniert sind, wobei dann vorzugsweise der relativ großen Abgasturbine 10 relativ viele Brennräume 4 zugeordnet sind. Beispielsweise kann bei einem Verbrennungsmotor 1 mit insgesamt vier Brennräumen 4 eine Aufteilung der Brennräume 4 von eins zu drei, bei einem Verbrennungsmotor 1 mit insgesamt sechs Brennräumen 4 eine Aufteilung der Brennräume 4 von zwei zu vier und bei einem Verbrennungsmotor 1 mit insgesamt acht Brennräumen 4 eine Aufteilung der Brennräume 4 von drei zu fünf vorgesehen sein. Jede der beiden Abgasturbinen 10 kann dann derart dimensioniert sein, dass durch diese problemlos, d.h. ohne ein Überschreiten der dazugehörigen Stopf- oder Pumpgrenze, der in den jeweils zugeordneten Brennräumen 4 im gesamten Betriebskennfeld des Verbrennungsmotors 1 maximal anfallende Abgasmassenstrom geführt werden kann.The sizes of the exhaust gas turbines 10 and the compressor 16 should be adapted to the gas mass flows to be expected in each case. For this purpose, the size of the compressor 16 can be selected in such a way that the maximum fresh gas mass flow to be supplied to the internal combustion engine 1 in the entire intended operating map in which the internal combustion engine 1 can be operated can be guided through the compressor 16 without this reaching its stall or surge limit device. In principle, the sizes of the two exhaust gas turbines 10 should also be selected such that the entire maximum exhaust gas mass flow can be routed via them without one of the two or both exhaust gas turbines 10 reaching or reaching their choking or surge limit. It can also be provided that the number of (first or second) combustion chambers 4, which are assigned to the different partial exhaust gas trains 9a, 9b and thus in principle also to the different exhaust gas turbines 10, are selected differently. This can be particularly advantageous if the exhaust gas turbines 10 are dimensioned differently, in which case the relatively large exhaust gas turbine 10 is then preferably assigned a relatively large number of combustion chambers 4 . For example, in an internal combustion engine 1 with a total of four combustion chambers 4, the combustion chambers 4 of one to three, in an internal combustion engine 1 with a total of six combustion chambers 4 a division of the combustion chambers 4 from two to four and in an internal combustion engine 1 with a total of eight combustion chambers 4 a division of the combustion chambers 4 from three to five. Each of the two exhaust gas turbines 10 can then be dimensioned in such a way that the maximum exhaust gas mass flow occurring in the respectively associated combustion chambers 4 in the entire operating map of the internal combustion engine 1 can be guided through them without any problems, ie without exceeding the associated choke or surge limit.

Ein Getriebe 11 mit einem (gegebenenfalls nicht einstellbaren) Übersetzungsverhältnis ungleich eins ist grundsätzlich dann vorteilhaft einsetzbar, wenn sich die Antriebsleistungen der beiden Abgasturbinen 10 unterscheiden. Dadurch können diese unterschiedlichen Antriebsleistungen hinsichtlich der Wirkung auf den Verdichter 16 angeglichen werden, um eine möglichst gleichmäßige Verdichtung des Frischgases zu ermöglichen. Unterschiedliche Antriebsleistungen der Abgasturbinen 10 können sich dabei beispielsweise dadurch ergeben, dass die Anzahlen an Brennräumen 4, die den einzelnen Abgasteilsträngen 9a, 9b zugeordnet sind, und/oder die Größen der Abgasturbinen 10 unterschiedlich sind.A transmission 11 with a (possibly non-adjustable) transmission ratio not equal to one can in principle be advantageously used when the drive powers of the two exhaust gas turbines 10 differ. As a result, these different drive powers can be adjusted with regard to the effect on the compressor 16 in order to enable the fresh gas to be compressed as uniformly as possible. Different drive powers of the exhaust gas turbines 10 can result, for example, from the fact that the number of combustion chambers 4 assigned to the individual partial exhaust gas lines 9a, 9b and/or the sizes of the exhaust gas turbines 10 are different.

Für die Kupplungen 18, die in den Verbindungsstrang 19 des Abgasturboladersystems der verschiedenen Brennkraftmaschinen integriert sind, kann eine Steuerungsfunktion in einer Steuerungsvorrichtung (nicht dargestellt) der Brennkraftmaschinen vorgesehen sein, die in Abhängigkeit möglicher Drehzahlunterschiede der zwei Abgasturbinen 10 ein Lösen oder Schließen der drehantreibenden Verbindungen dieser Abgasturbinen 10 mit dem Verdichter 16 durch eine entsprechende Betätigung der Kupplung(en) 18 bewirkt und dabei gegebenenfalls, beispielsweise durch ein Einstellen eines definierten Kupplungsschlupfs, eine an die jeweilige Situation angepasste Veränderung der Übersetzung in zumindest einer der drehantreibenden Verbindungen vornimmt. Dazu können die Drehzahlen der Abgasturbinen 10 und des Verdichters 16 mittels Drehzahlsensoren (nicht dargestellt) bestimmt und an die Steuerungsvorrichtung übermittelt werden. Dann kann die Steuerungsvorrichtung auf Basis von zu- und abnehmenden Drehzahlen den Zeitpunkt des Trennens oder Schließens der Kupplung(en) 18 wählen und Aktoren derart ansteuern, dass ein Trennen oder Schließen zum gewünschten Zeitpunkt erfolgt. Für ein Trennen und Schließen kann es aus Akustik- und Komfortgründen zusätzlich vorteilhaft sein, eine Drehzahlsynchronisation auf geeignete, aus dem Stand der Technik bekannte Weise herzustellen. Ein solches Vorgehen ist in der 8 gezeigt. Dabei steht die Abkürzung „V“ für Verdichter, „T1“ für die in den ersten Abgasteilstrang 9a integrierte erste Abgasturbine 10a und „T2“ für die in den zweiten Abgasteilstrang 9b integrierte zweite Abgasturbine 10b.For the clutches 18, which are integrated in the connecting line 19 of the exhaust gas turbocharger system of the various internal combustion engines, a control function can be provided in a control device (not shown) of the internal combustion engines, which, depending on possible speed differences of the two exhaust gas turbines 10, releases or closes the rotationally driving connections of these Exhaust gas turbines 10 with the compressor 16 by a corresponding actuation of the clutch(es) 18 and, if necessary, for example by setting a defined clutch slip, makes a change in the translation in at least one of the rotationally driving connections that is adapted to the respective situation. For this purpose, the speeds of the exhaust gas turbines 10 and the compressor 16 can be determined by means of speed sensors (not shown) and transmitted to the control device. The control device can then select the point in time at which the clutch(s) 18 is/are disengaged or engaged on the basis of increasing and decreasing speeds and can control actuators in such a way that disengagement or engagement takes place at the desired point in time. For reasons of acoustics and comfort, it can also be advantageous for a disconnection and closure to establish speed synchronization in a suitable manner known from the prior art. Such an approach is in 8th shown. The abbreviation “V” stands for compressor, “T1” for the first exhaust gas turbine 10a integrated into the first partial exhaust gas line 9a and “T2” for the second exhaust gas turbine 10b integrated into the second partial exhaust gas line 9b.

Sofern eine Verteilvorrichtung 17 verbaut ist, sollte diese ebenfalls aktuiert werden. Die Aktuierung erfolgt beispielsweise anhand der Stellung eines Fahrpedals eines mittels einer entsprechenden Brennkraftmaschine angetriebenen Kraftfahrzeugs oder aus Daten, die die Steuerungsvorrichtung der Brennkraftmaschine direkt liefert (z.B. Motordrehzahl, eingespritzte Kraftstoffmasse, effektiver Mitteldruck, etc.). Wird die Verteilvorrichtung 17 in der oben beschriebenen Weise für die Erzielung eines vorteilhaften dynamischen Betriebsverhaltens eingesetzt, kann anhand der Stellung des Fahrpedals oder auf Basis von Daten der Steuerungsvorrichtung beim Vorliegen relativ kleiner Abgasmassenströme die Verteilvorrichtung 17 derart aktuiert werden, dass die Verbindungsleitung 15 teilweise oder vollständig freigegeben wird („Schließen der Verbindung zum zugehörigen AGK“ und „Öffnen der Verbindung zur „fremden“ Turbine“). Wird eine kritische Abgasmasse (m_Abgas > m_Abgas,0) erreicht, kann die Verteilvorrichtung derart aktuiert werden, dass die Verbindungsleitung geschlossen ist („Öffnen der Verbindung zum zugehörigen AGK“ und „Schließen der Verbindung zur „fremden“ Turbine“). Eine solche Steuerung ist in der 9 dargestellt. Dabei steht die zusätzliche Abkürzung „AGK“ für einen Abgaskrümmer 14 und „0“ für einen definierten Schwellenwert.If a distribution device 17 is installed, this should also be actuated. The actuation takes place, for example, based on the position of an accelerator pedal of a motor vehicle driven by a corresponding internal combustion engine or from data supplied directly by the control device of the internal combustion engine (eg engine speed, injected fuel mass, mean effective pressure, etc.). If the distribution device 17 is used in the manner described above to achieve advantageous dynamic operating behavior, the distribution device 17 can be actuated based on the position of the accelerator pedal or on the basis of data from the control device when there are relatively small exhaust gas mass flows in such a way that the connecting line 15 is partially or completely released ("closing the connection to the associated AGK" and "opening the connection to the "foreign"turbine"). If a critical exhaust gas mass (m _{exhaust gas} > m _{exhaust gas,0} ) is reached, the distribution device can be actuated in such a way that the connecting line is closed ("opening the connection to the associated AGK" and "closing the connection to the "foreign"turbine"). Such a control is in the 9 shown. The additional abbreviation “AGK” stands for an exhaust manifold 14 and “0” for a defined threshold value.

Die Verbindungsleitung 15 und die Verteilvorrichtung 17, die bei den Brennkraftmaschinen gemäß den 2, 5 und 6 vorgesehen sind, ermöglichen auch, eine der Abgasturbinen 10, insbesondere die erste Abgasturbine 10a, kleiner zu dimensionieren, als es eigentlich für den maximalen Abgasmassenstrom, der aus den dieser zugeordneten (ersten) Brennräumen 4(a) stammen kann, erforderlich ist. Mittels der Verbindungsleitung 15 und der Verteilvorrichtung 17 kann dann ein Teil dieses Abgasmassenstroms über die Verbindungsleitung 15 zu der anderen (zweiten) Abgasturbine 10(b), die insbesondere relativ groß dimensioniert sein kann, geführt werden. Eine entsprechende Steuerung für eine Aktuierung der Verteilvorrichtung 17 ist in der 10 gezeigt.The connecting line 15 and the distribution device 17, which in the internal combustion engines according to 2 , 5 and 6 are provided also allow one of the exhaust gas turbines 10, in particular the first exhaust gas turbine 10a, to be dimensioned smaller than is actually required for the maximum exhaust gas mass flow which can originate from the (first) combustion chambers 4(a) assigned to it. By means of the connecting line 15 and the distribution device 17, part of this exhaust gas mass flow can then be routed via the connecting line 15 to the other (second) exhaust gas turbine 10(b), which in particular can have relatively large dimensions. A corresponding control for an actuation of the distribution device 17 is in 10 shown.

BezugszeichenlisteReference List

11: Verbrennungsmotorcombustion engine
22: Brennraumbankcombustion chamber bench
2a2a: erste Brennraumbankfirst combustion chamber bank
2b2 B: zweite Brennraumbanksecond combustion chamber bank
33: Umgebungsmündungsurrounding estuary
44: Brennraumcombustion chamber
4a4a: erster Brennraumfirst combustion chamber
4b4b: zweiter Brennraumsecond combustion chamber
55: Zylinderöffnungcylinder opening
66: KolbenPistons
77: Frischgasstrangfresh gas line
7a7a: erster Frischgasteilstrangfirst fresh gas line
7b7b: zweiter Frischgasteilstrangsecond fresh gas line
88th: Drosselvorrichtungthrottle device
99: Abgasstrangexhaust line
9a9a: erster Abgasteilstrangfirst exhaust branch
9b9b: zweiter Abgasteilstrangsecond exhaust line
9c9c: Endabschnitt des AbgasstrangsEnd section of the exhaust system
1010: Abgasturbineexhaust turbine
10a10a: erste Abgasturbinefirst exhaust gas turbine
10b10b: zweite Abgasturbinesecond exhaust turbine
1111: Getriebetransmission
1212: Abgasnachbehandlungsvorrichtungexhaust aftertreatment device
1313: Saugrohrintake manifold
1414: Abgaskrümmerexhaust manifold
1515: Verbindungsleitungconnection line
1616: Verdichtercompressor
1717: Verteilvorrichtungdistribution device
1818: Kupplungcoupling
1919: Verbindungsstrangconnecting strand
19a19a: erster Verbindungsteilstrangfirst connecting strand
19b19b: zweiter Verbindungsteilstrangsecond connecting strand

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

US 4719818 [0004]
US4445337 [0004]
DE 102012009049 A1 [0005]
DE 102008005201 A1 [0006]
EP 1342894 A1 [0007]
DE 102012021844 A1 [0008]

Claims

Exhaust gas turbocharger system with at least one compressor (16) and with at least one exhaust gas turbine (10), which are drive-connected to one another via a connecting line (19), characterized in that the connecting line (19) comprises at least one clutch (18) which can be released and/or or for which a defined slip can be set.

Exhaust gas turbocharger system according to claim 1 , characterized in that the number of compressors (16) compared to the number of exhaust gas turbines (10) is different.

Exhaust gas turbocharger system according to claim 2 , characterized in that the number of exhaust gas turbines (10) is greater than the number of compressors (16).

Exhaust gas turbocharger system according to one of the preceding claims, characterized in that the connecting line (19) comprises at least one gear (11).

internal combustion engine with • an internal combustion engine (1), • a fresh gas line (7), • an exhaust system (9) and • an exhaust gas turbocharger system according to one of the preceding claims, wherein the at least one compressor (16) is integrated in the fresh gas line (7) and the at least one exhaust gas turbine (10) in the exhaust line (9).

Internal combustion engine according claim 5 , characterized in that • the exhaust gas turbocharger system comprises at least two exhaust gas turbines (10), • the internal combustion engine (1) has at least one first combustion chamber (4a) and at least one second combustion chamber (4b), and • the exhaust line (9) has a first partial exhaust line ( 9a) and a second partial exhaust line (9b), which run separately, with the first partial exhaust line (9a) branching off from the first combustion chamber (4a) and integrating a first of the exhaust gas turbines (10) and the second partial exhaust line (9b) from the second combustion chamber (4b) departs and integrates a second of the exhaust gas turbines (10).

Internal combustion engine according claim 6 , characterized in that the number of first combustion chambers (4a) compared to the number of second combustion chambers (4b) is different.

Internal combustion engine according claim 6 or 7 , characterized by a connecting line (15) which connects the first partial exhaust line (9a) and the second partial exhaust line (9b) upstream of the exhaust gas turbines (10), with exhaust gas being routed via the connecting line (15) by means of a distribution device (17) and /or can be adjusted in terms of the mass flow via at least one of the partial exhaust lines (9a, 9b).

Method for operating an exhaust gas turbocharger system according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the speed of the compressor (16) or the exhaust gas turbine (10) is adjusted by repeatedly opening and closing the clutch (18) and/or by setting a defined slip of the clutch (18).

procedure according to claim 9 , wherein the exhaust gas turbocharger system comprises at least two compressors (16) and/or at least two exhaust gas turbines (10), characterized in that by repeatedly opening and closing the clutch (18) or at least one of a plurality of clutches (18) and/or by a Setting a defined slip of the clutch (18) or at least one of several clutches (18), a speed difference between the at least two compressors (16) and/or between the at least two exhaust gas turbines (10) is set or compensated for in a defined manner.