DE202014102710U1 - Charged internal combustion engine with exhaust gas turbochargers arranged in series - Google Patents

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Abstract

Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) mit – einem Ansaugsystem (2) zum Zuführen von Ladeluft, – einem Abgasabführsystem (4) zum Abführen des Abgases, und – mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern (6, 7), die jeweils eine im Abgasabführsystem (4) angeordnete Turbine (6a, 7a) und einen im Ansaugsystem (2) angeordneten Verdichter (6b, 7b) umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader (6) als Niederdruckstufe (6) und ein zweiter Abgasturbolader (7) als Hochdruckstufe (7) dient, wobei die zweite Turbine (7a) des zweiten Abgasturboladers (7) stromaufwärts der ersten Turbine (6a) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist und der zweite Verdichter (7b) des zweiten Abgasturboladers (7) stromabwärts des ersten Verdichters (6b) angeordnet ist, bei der – ein Hilfsantrieb (8) zur Unterstützung eines Abgasturboladers (6, 7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Hilfsantrieb (8) mit dem ersten Verdichter (6b) des ersten als Niederdruckstufe (6) dienenden Abgasturboladers (6) zumindest antriebsverbindbar ist.Supercharged internal combustion engine (1) with - an intake system (2) for supplying charge air, - an exhaust gas discharge system (4) for discharging the exhaust gas, and - at least two exhaust gas turbochargers (6, 7) connected in series, each in the exhaust gas discharge system (4) arranged turbine (6a, 7a) and a compressor (6b, 7b) arranged in the intake system (2) and of which a first exhaust gas turbocharger (6) serves as a low pressure stage (6) and a second exhaust gas turbocharger (7) as a high pressure stage (7), wherein the second turbine (7a) of the second exhaust gas turbocharger (7) is arranged upstream of the first turbine (6a) of the first exhaust gas turbocharger (6) and the second compressor (7b) of the second exhaust gas turbocharger (7) is arranged downstream of the first compressor (6b) , in which - an auxiliary drive (8) is provided to support an exhaust gas turbocharger (6, 7), characterized in that - the auxiliary drive (8) with the first compressor (6b) of the first exhaust gas turbola serving as a low pressure stage (6) whose (6) is at least drive-connectable.

Description

Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit

  • – einem Ansaugsystem zum Zuführen von Ladeluft,
  • – einem Abgasabführsystem zum Abführen des Abgases, und
  • – mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern, die jeweils eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader als Niederdruckstufe und ein zweiter Abgasturbolader als Hochdruckstufe dient, wobei die zweite Turbine des zweiten Abgasturboladers stromaufwärts der ersten Turbine des ersten Abgasturboladers angeordnet ist und der zweite Verdichter des zweiten Abgasturboladers stromabwärts des ersten Verdichters angeordnet ist, bei der
  • – ein Hilfsantrieb zur Unterstützung eines Abgasturboladers vorgesehen ist.
The invention relates to a supercharged internal combustion engine with
  • An intake system for supplying charge air,
  • An exhaust gas discharge system for discharging the exhaust gas, and
  • At least two exhaust gas turbochargers connected in series, each comprising a turbine arranged in the exhaust gas removal system and a compressor arranged in the intake system, of which a first exhaust gas turbocharger serves as a low pressure stage and a second exhaust gas turbocharger as a high pressure stage, the second turbine of the second exhaust gas turbocharger upstream of the first turbine of the first exhaust gas turbocharger the first exhaust gas turbocharger is arranged and the second compressor of the second exhaust gas turbocharger is arranged downstream of the first compressor, in which
  • - An auxiliary drive to support an exhaust gas turbocharger is provided.

Eine derartige Brennkraftmaschine beschreibt die US 2013/0209291 A1 , wobei der elektrische Hilfsantrieb den Verdichter des als Hochdruckstufe dienenden zweiten Abgasturboladers unterstützt, d. h. antreiben kann.Such an internal combustion engine describes the US 2013/0209291 A1 , wherein the electric auxiliary drive supports the compressor of the second exhaust gas turbocharger serving as a high-pressure stage, ie can drive.

Eine Brennkraftmaschine der 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, und 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.An internal combustion engine of the type mentioned is used as a motor vehicle drive. In the context of the present invention, the term internal combustion engine includes diesel engines and gasoline engines, but also hybrid internal combustion engines, which use a hybrid combustion process, and hybrid drives, which in addition to the internal combustion engine comprise an electric motor which can be electrically connected to the internal combustion engine, which receives power from the internal combustion engine or as switchable auxiliary drive additionally delivers power.

In den letzten Jahren hat sich eine Entwicklung hin zu kleinen, hochaufgeladenen Motoren vollzogen, wobei die Aufladung in erster Linie ein Verfahren zur Leistungssteigerung ist, bei dem die für den motorischen Verbrennungsprozess benötigte Luft verdichtet wird. Die wirtschaftliche Bedeutung dieser Motoren für die Automobilbauindustrie nimmt weiter ständig zu.In recent years, there has been a trend toward small, supercharged engines, with supercharging primarily a method of increasing performance by compressing the air needed for the engine combustion process. The economic importance of these engines for the automotive industry continues to increase.

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 den mindestens einen Zylinder gekühlt wird. Der Kühler senkt die Temperatur und steigert damit die Dichte der Ladeluft, so dass auch der Kühler zu einer besseren Füllung der Zylinder, d. h. zu einer größeren Luftmasse, beiträgt. Es erfolgt eine Verdichtung durch Kühlung.Frequently, an exhaust gas turbocharger is used for charging, in which a compressor and a turbine are arranged on the same shaft. The hot exhaust stream is supplied to the turbine and relaxes with energy release in the turbine, causing the shaft to rotate. The energy emitted by the exhaust gas flow to the turbine and finally to the shaft is used to drive the compressor, which is also arranged on the shaft. The compressor conveys and compresses the charge air supplied to it, whereby a charging of the cylinder is achieved. Advantageously, a charge air cooler is provided downstream of the compressor in the intake system, with which the compressed charge air is cooled before entering the at least one cylinder. The radiator lowers the temperature and thus increases the density of the charge air, so that the cooler to a better filling of the cylinder, d. H. contributes to a larger air mass. There is a compaction by cooling.

Der Vorteil eines Abgasturboladers im Vergleich zu einem mechanischen Lader besteht darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine besteht bzw. erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb benötigte Energie vollständig von der Brennkraftmaschine bezieht und somit die bereitgestellte Leistung mindert und auf diese Weise den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase.The advantage of an exhaust gas turbocharger compared to a mechanical supercharger is that there is no mechanical connection to the power transmission between the supercharger and the internal combustion engine or is required. While a mechanical supercharger obtains the energy required for its drive completely from the internal combustion engine and thus reduces the power provided and thus adversely affects the efficiency, the exhaust gas turbocharger uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases.

Die Aufladung dient – wie bereits erwähnt – der Leistungssteigerung. Die für den Verbrennungsprozess benötigte Luft wird verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden.The charge is - as already mentioned - the increase in performance. The air required for the combustion process is compressed, which allows each cylinder per working cycle, a larger air mass can be supplied. As a result, the fuel mass and thus the medium pressure can be increased.

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 verringert, lässt sich so das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Durch Aufladung in Kombination mit geeigneten Getriebeauslegungen kann auch ein sogenanntes Downspeeding realisiert werden, bei dem ebenfalls ein geringerer spezifischer Kraftstoffverbrauch erzielt werden kann. Die Aufladung unterstützt folglich das ständige Bemühen in der Entwicklung von Verbrennungsmotoren, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.The charge is a suitable means to increase the capacity of an internal combustion engine with unchanged displacement or to reduce the displacement at the same power. In any case, the charging leads to an increase in space performance and a lower power mass. If the displacement is reduced, then the load spectrum can be shifted to higher loads, where the specific fuel consumption is lower. By charging in combination with suitable transmission designs and a so-called downspeeding can be realized, in which also a lower specific fuel consumption can be achieved. Charging therefore supports the constant effort in the development of internal combustion engines to minimize fuel consumption, d. H. to improve the efficiency of the internal combustion engine.

Die Aufladung unterstützt folglich das ständige Bemühen in der Entwicklung von Brennkraftmaschinen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.Charging thus supports the constant effort in the development of internal combustion engines to minimize fuel consumption, d. H. to improve the efficiency of the internal combustion engine.

Ein weiteres grundsätzliches Ziel ist es, die Schadstoffemissionen zu reduzieren. Bei der Lösung dieser Aufgabe kann die Aufladung ebenfalls zielführend sein. Bei gezielter Auslegung der Aufladung können nämlich Vorteile im Wirkungsgrad und bei den Abgasemissionen erzielt werden.Another fundamental goal is to reduce pollutant emissions. In the solution of this task, the charging can also be effective. With targeted design of the charge Namely advantages in efficiency and exhaust emissions can be achieved.

Schwierigkeiten bereitet die Auslegung der Abgasturboaufladung, wobei grundsätzlich eine spürbare Leistungssteigerung in allen Drehzahlbereichen angestrebt wird. Nach dem Stand der Technik wird aber ein starker Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet. Dieser Effekt ist unerwünscht, da der Fahrer im Vergleich mit einem nicht aufgeladenen Motor gleicher Maximalleistung auch im unteren Drehzahlbereich ein entsprechend großes Drehmoment erwartet, und zählt zu den gravierendsten Nachteilen der Abgasturboaufladung.The interpretation of the turbocharger turbocharger is difficult, with basically a noticeable increase in performance in all speed ranges is sought. In the prior art, however, a strong torque drop is observed when falling below a certain speed. This effect is undesirable because the driver expects a correspondingly large torque in the lower speed range in comparison with a non-supercharged engine of the same maximum power, and is one of the most serious disadvantages of turbocharging.

Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis abhängt. Wird die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis. Folglich nimmt das Ladedruckverhältnis zu niedrigeren Drehzahlen hin ebenfalls ab. Dies ist gleichbedeutend mit einem Drehmomentabfall.This torque drop becomes understandable if it is taken into account that the boost pressure ratio depends on the turbine pressure ratio. If the engine speed is reduced, this leads to a smaller exhaust gas mass flow and thus to a smaller turbine pressure ratio. Consequently, the boost pressure ratio also decreases toward lower speeds. This is synonymous with a torque drop.

In der Praxis führen die vorstehend beschriebenen Zusammenhänge häufig dazu, dass ein kleiner Abgasturbolader, d. h. ein Abgasturbolader mit einem kleinen Turbinenquerschnitt eingesetzt wird, wodurch das Turbinendruckverhältnis erhöht werden kann. Dies verschlechtert aber die Aufladung bei hohen Drehzahlen und verschiebt den Drehmomentabfall lediglich hin zu niedrigen Drehzahlen. Zudem sind dieser Vorgehensweise, d. h. der Verkleinerung des Turbinenquerschnittes, Grenzen gesetzt, da die gewünschte Aufladung und Leistungssteigerung auch bei hohen Drehzahlen uneingeschränkt und in dem gewünschten Maße möglich sein soll.In practice, the relationships described above often result in a small exhaust gas turbocharger, i. H. an exhaust gas turbocharger with a small turbine cross section is used, whereby the turbine pressure ratio can be increased. However, this degrades the charge at high speeds and shifts the torque drop only towards low speeds. In addition, this approach, d. H. the reduction of the turbine cross-section limits, since the desired charging and performance increase should be possible without restriction and to the desired extent, even at high speeds.

Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine wird nach dem Stand der Technik durch unterschiedliche Maßnahmen zu verbessern versucht.The torque characteristic of a supercharged internal combustion engine is tried to improve in the prior art by various measures.

Beispielsweise durch eine kleine Auslegung des Turbinenquerschnittes und gleichzeitiger Abgasabblasung, wobei die Abgasabblasung mittels Ladedruck oder mittels Abgasdruck gesteuert werden kann. Eine derartige Turbine wird auch als Waste-Gate-Turbine bezeichnet. Überschreitet der 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 aber – wie bereits oben angesprochen – den Nachteil, dass das Aufladeverhalten bei höheren Drehzahlen unzureichend ist.For example, by a small design of the turbine cross-section and simultaneous Abgasabblasung, the Abgasabblasung can be controlled by means of boost pressure or by means of exhaust pressure. Such a turbine is also referred to as a waste gate turbine. If the exhaust gas mass flow exceeds a critical size, part of the exhaust gas flow is conducted past the turbine by means of a bypass line as part of the so-called exhaust gas blow-off. However, this approach has - as already mentioned above - the disadvantage that the charging behavior at higher speeds is insufficient.

Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann durch mehrere parallel angeordnete Turbolader, d. h. durch mehrere parallel angeordnete Turbinen von kleinerem Turbinenquerschnitt verbessert werden, wobei mit steigender Abgasmenge Turbinen sukzessive zugeschaltet werden.The torque characteristic of a supercharged internal combustion engine may be increased by a plurality of turbochargers arranged in parallel, i. H. be improved by a plurality of parallel turbines of smaller turbine cross-section, with turbines are switched successively with increasing exhaust gas quantity.

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 in vorteilhafter Weise aufgeweitet werden und zwar sowohl hin zu kleineren Verdichterströmen als auch hin zu größeren Verdichterströmen. Auch die Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, verfügt zwecks Aufladung über mindestens zwei in Reihe angeordnete, d. h. in Reihe geschaltete Abgasturbolader.The torque characteristic can also be advantageously influenced by means of a plurality of exhaust-gas turbochargers connected in series. By switching in series of two exhaust gas turbochargers, one of which is an exhaust gas turbocharger as a high-pressure stage and an exhaust gas turbocharger as a low-pressure stage, the engine map can be widened in an advantageous manner, both towards smaller compressor streams and towards larger compressor streams. The internal combustion engine, which is the subject of the present invention, has at least two in series, d. H. exhaust turbocharger connected in series.

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. In der Bypassleitung ist ein Absperrelement angeordnet, um den an der Hochdruckturbine vorbeigeführten Abgasstrom zu steuern.In particular, in the case of the exhaust gas turbocharger serving as a high-pressure stage, the pumping limit can be shifted towards smaller compressor flows, which means that high boost pressure ratios can be achieved even with small compressor flows, which significantly improves the torque characteristic in the lower rpm range. This is achieved by designing the high-pressure turbine for small exhaust gas mass flows and providing a bypass line, with which increasing exhaust gas mass flow increasingly exhaust gas is passed to the high-pressure turbine. For this purpose, the bypass line branches off the exhaust-gas removal system upstream of the high-pressure turbine and returns to the exhaust-gas removal system upstream of the low-pressure turbine. In the bypass line, a shut-off element is arranged to control the exhaust gas flow passed past the high-pressure turbine.

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. Die kleinere Hochdruckstufe ist weniger träge, weil sich das Laufzeug eines kleiner dimensionierten Abgasturboladers schneller beschleunigen lässt. Das kleinere und leichtere Laufzeug eines kleiner dimensionierten Abgasturboladers hat aber im Rahmen der mehrstufigen bzw. zweistufigen Aufladung auch nachteilige Effekte. The downsizing is continued by a multi-stage turbocharger charge. Furthermore, the response of such a supercharged internal combustion engine is significantly improved over a comparable internal combustion engine with single-stage supercharging. The smaller high-pressure stage is less sluggish, because the running gear of a smaller exhaust gas turbocharger accelerates faster. The smaller and lighter rotor of a smaller sized exhaust gas turbocharger has but in the context of multi-stage or two-stage charging also adverse effects.

Dadurch, dass der Niederdruckverdichter größer ausgelegt ist als der stromabwärts angeordnete Hochdruckverdichter und somit der Niederdruckverdichter das größere und schwerere Laufzeug aufweist als der Hochdruckverdichter, kann der Niederdruckverdichter dem Hochdruckverdichter bei einem Lastwechsel, d. h. bei einer erhöhten Leistungsanforderung seitens des Fahrers, nicht verzögerungsfrei folgen. Dabei führt das verzögerte Ansprechverhalten des Niederdruckverdichters zu einer Druckabnahme, d. h. zu einem ungewollten Druckabfall zwischen dem Niederdruckverdichter und dem stromabwärts angeordneten Hochdruckverdichter.Because the low-pressure compressor is designed to be larger than the downstream high-pressure compressor and thus the low-pressure compressor has the larger and heavier rotor than the high-pressure compressor, the Low-pressure compressor follow the high-pressure compressor in a load change, ie at an increased power requirement on the part of the driver, not delay. In this case, the delayed response of the low-pressure compressor leads to a decrease in pressure, ie to an unwanted pressure drop between the low-pressure compressor and the downstream high-pressure compressor.

Infolge des niedrigen Drucks bzw. Unterdrucks zwischen den Verdichtern, wird Öl aus den Wellenlagern der Lader in das Ansaugsystem gesaugt, das zusammen mit der Ladeluft in die Zylinder gelangt, an der Verbrennung teilnimmt und zu einer unvorteilhaften Erhöhung der Schadstoffemissionen führt, insbesondere der unverbrannten Kohlenwasserstoffe und der Partikel.Due to the low pressure between the compressors, oil is sucked from the loader shaft bearings into the intake system which, together with the charge air, enters the cylinders, participates in combustion and results in unfavorable increases in pollutant emissions, particularly unburned hydrocarbons and the particle.

Ausgehend von einem unveränderten Ladedruckverhältnis am Hochdruckverdichter resultiert aus der Druckverminderung zwischen den Verdichtern, durch welche der Eingangsdruck am Hochdruckverdichter abgesenkt wird, ein ebenfalls niedrigerer Druck am Ausgang des Hochdruckverdichters, welcher gleichzeitig den Ladedruck am Einlass in die Zylinder der Brennkraftmaschine darstellt. Den Zylindern wird bei einer erhöhten Leistungsanforderung daher weniger Ladeluft zugeführt bzw. bereitgestellt als angefordert und erforderlich, um der Leistungsanforderung zu genügen.Based on an unchanged boost pressure ratio at the high pressure compressor results from the pressure reduction between the compressors, through which the input pressure is lowered at the high pressure compressor, also a lower pressure at the outlet of the high pressure compressor, which simultaneously represents the boost pressure at the inlet into the cylinders of the internal combustion engine. The cylinders are therefore supplied with less charge air than requested and required to meet the power requirement at an increased power demand.

Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine aufgeladene Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden und deren Aufladeverhalten insbesondere unter transienten Betriebsbedingungen spürbar verbessert ist.Against this background, it is the object of the present invention to provide a supercharged internal combustion engine according to the preamble of claim 1, with which the disadvantages known from the prior art are overcome and their charging behavior is noticeably improved, especially under transient operating conditions.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit

  • – einem Ansaugsystem zum Zuführen von Ladeluft,
  • – einem Abgasabführsystem zum Abführen des Abgases, und
  • – mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern, die jeweils eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader als Niederdruckstufe und ein zweiter Abgasturbolader als Hochdruckstufe dient, wobei die zweite Turbine des zweiten Abgasturboladers stromaufwärts der ersten Turbine des ersten Abgasturboladers angeordnet ist und der zweite Verdichter des zweiten Abgasturboladers stromabwärts des ersten Verdichters angeordnet ist, bei der
  • – ein Hilfsantrieb zur Unterstützung eines Abgasturboladers vorgesehen ist,
und die dadurch gekennzeichnet ist, dass
  • – der Hilfsantrieb mit dem ersten Verdichter des ersten als Niederdruckstufe dienenden Abgasturboladers zumindest antriebsverbindbar ist.
This problem is solved by a supercharged internal combustion engine
  • An intake system for supplying charge air,
  • An exhaust gas discharge system for discharging the exhaust gas, and
  • At least two exhaust gas turbochargers connected in series, each comprising a turbine arranged in the exhaust gas removal system and a compressor arranged in the intake system, of which a first exhaust gas turbocharger serves as a low pressure stage and a second exhaust gas turbocharger as a high pressure stage, the second turbine of the second exhaust gas turbocharger upstream of the first turbine of the first exhaust gas turbocharger the first exhaust gas turbocharger is arranged and the second compressor of the second exhaust gas turbocharger is arranged downstream of the first compressor, in which
  • An auxiliary drive is provided to support an exhaust gas turbocharger,
and which is characterized in that
  • - The auxiliary drive with the first compressor of the first low-pressure stage exhaust gas turbocharger is at least drive-connected.

Sinkt der Druck zwischen den Verdichtern in unvorteilhafter Weise, weil beispielsweise der trägere Niederdruckverdichter dem kleiner dimensionierten Hochdruckverdichter bei einer erhöhten Lastanforderung nicht schnell genug folgen kann, besteht bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine die Möglichkeit, den ersten Verdichter, d. h. das Laufzeug dieses ersten Verdichters, unter Verwendung eines Hilfsantriebs zu beschleunigen und dadurch den Druck zwischen den Verdichtern zu erhöhen bzw. einem weiteren Druckabfall zwischen den Verdichtern entgegenzuwirken.If the pressure between the compressors decreases unfavorably because, for example, the inertial low-pressure compressor can not follow the smaller-sized high-pressure compressor quickly enough with an increased load requirement, the internal combustion engine can be equipped with the first compressor, d. H. accelerate the running gear of this first compressor, using an auxiliary drive and thereby increase the pressure between the compressors and to counteract a further pressure drop between the compressors.

Eine unvorteilhafte Abnahme des Ladedrucks am Einlass der Zylinder kann vermieden werden. Den Zylindern wird auch bei einer erhöhten Leistungsanforderung die Ladeluftmenge zugeführt, die erforderlich ist, um der Leistungsanforderung zu genügen.An unfavorable decrease of the boost pressure at the inlet of the cylinder can be avoided. The cylinders are supplied with the amount of charge air required to meet the power requirement even with an increased power demand.

Die Gefahr, dass infolge des niedrigen Drucks bzw. Unterdrucks zwischen den Verdichtern Öl in die Ladeluft gelangt bzw. gefördert wird und an der Verbrennung teilnimmt, kann eliminiert werden.The risk that due to the low pressure or negative pressure between the compressors oil is fed into the charge air or promoted and participates in the combustion, can be eliminated.

Dadurch wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine aufgeladene Brennkraftmaschine bereitgestellt, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden und deren Aufladeverhalten insbesondere unter transienten Betriebsbedingungen spürbar verbessert ist.As a result, the object underlying the invention is achieved, namely provided a supercharged internal combustion engine, with which the disadvantages known from the prior art are overcome and their charging behavior is noticeably improved, especially under transient operating conditions.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.Further advantageous embodiments of the internal combustion engine are discussed in connection with the subclaims.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der erste Verdichter größer ausgelegt ist als der zweite Verdichter. Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which the first compressor is designed to be larger than the second compressor.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist mit zwei in Reihe geschalteten, im Abgasabführsystem angeordneten Turbinen und zwei in Reihe geschalteten, im Ansaugsystem angeordneten Verdichtern ausgestattet. Vorteilhaft ist es daher, den ersten Verdichter größer auszulegen als den zweiten Verdichter, da bei dieser Anordnung der zweite Verdichter die bereits in der Niederdruckstufe vorverdichtete Luft komprimiert, d. h. die Hochdruckstufe bildet.The internal combustion engine according to the invention is equipped with two turbines arranged in series, arranged in the exhaust-gas removal system, and two compressors arranged in series and arranged in the intake system. It is therefore advantageous to make the first compressor larger than the second compressor, since in this arrangement, the second compressor compresses the already pre-compressed in the low-pressure stage air, d. H. forms the high-pressure stage.

Aus demselben Grund sind Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen die erste Turbine größer ausgelegt ist als die zweite Turbine. Denn die zweite Turbine dient als Hochdruckturbine, während sich in der ersten Turbine ein Abgasstrom entspannt, der bereits infolge des Durchlaufens der Hochdruckstufe einen geringeren Druck und eine geringere Dichte aufweist.For the same reason, embodiments are advantageous in which the first turbine is designed to be larger than the second turbine. Because the second turbine serves as a high-pressure turbine while itself relaxed in the first turbine, an exhaust stream, which already as a result of passing through the high-pressure stage has a lower pressure and a lower density.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die zweite Turbine des zweiten Abgasturboladers eine variable Turbinengeometrie aufweist.Embodiments of the internal combustion engine in which the second turbine of the second exhaust-gas turbocharger has a variable turbine geometry are advantageous.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine erste Bypassleitung vorgesehen ist, in der ein Absperrelement angeordnet ist und die stromaufwärts der zweiten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und stromabwärts dieser zweiten Turbine wieder in das Abgasabführsystem mündet.Also advantageous are embodiments of the internal combustion engine in which a first bypass line is provided, in which a shut-off element is arranged and branches off upstream of the second turbine from Abgasabführsystem and opens downstream of this second turbine back into the Abgasabführsystem.

Vorliegend verfügt die Turbine der Hochdruckstufe über eine variable Turbinengeometrie und/oder über eine Bypassleitung, mittels der bei Umgehung der Turbine Abgas an der Hochdruckturbine vorbei geleitet werden kann.In the present case, the turbine of the high-pressure stage has a variable turbine geometry and / or a bypass line, by means of which, when the turbine bypasses, exhaust gas can be conducted past the high-pressure turbine.

Eine variable Turbinengeometrie erhöht die Flexibilität der Aufladung. Sie gestattet eine stufenlose Anpassung der Turbinengeometrie an den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine, insbesondere an den momentanen Abgasmassenstrom. Im Gegensatz zu einer Turbine mit fester Geometrie muss die Turbine nicht auf bestimmte Abgasmengen ausgelegt werden, weshalb die Turbine in einem weiten Drehzahl- bzw. Lastbereich für eine befriedigende Aufladung sorgt, nämlich den gewünschten Ladedruck auf der Einlassseite.A variable turbine geometry increases the flexibility of charging. It allows a stepless adjustment of the turbine geometry to the respective operating point of the internal combustion engine, in particular to the current exhaust gas mass flow. Unlike a fixed-geometry turbine, the turbine does not have to be designed for specific amounts of exhaust gas, which is why the turbine provides a satisfactory boost in a wide range of speeds and loads, namely the desired charge pressure on the intake side.

Insbesondere gestattet die Kombination aus Turbine mit variabler Turbinengeometrie und einer diese Turbine überbrückenden Bypassleitung die Auslegung der Hochdruckturbine auf sehr kleine Abgasmassenströme und damit auf den unteren Teillastbereich. Folglich können auch bei niedrigen Drehzahlen bzw. auch bei sehr geringen Abgasmassenströmen hohe Turbinendruckverhältnisse erzielt werden.In particular, the combination of turbine with variable turbine geometry and a bypass line bridging this turbine allows the design of the high-pressure turbine to very small exhaust gas mass flows and thus to the lower part load range. Consequently, high turbine pressure ratios can be achieved even at low speeds or even at very low exhaust gas mass flows.

Bei entsprechender Auslegung des Hochdruckverdichters wird die Pumpgrenze hin zu kleineren Verdichterströmen verschoben, wodurch auch bei kleinen Abgasströmen bzw. Verdichterströmen hohe Ladedruckverhältnisse erzielt werden können, wodurch die Aufladung im unteren Teillastbereich optimiert wird. In diesem Lastbereich wird der überwiegende Anteil des Abgasstromes durch die zweite Turbine geleitet. Es kann aber auch der gesamte Abgasstrom vollständig durch die zweite Turbine des zweiten Abgasturboladers geleitet werden. Zur Generierung hoher Ladedrücke im unteren und mittleren Teillastbereich wird der Abgasstrom im Wesentlichen durch die kleine Turbine der Hochdruckstufe geleitet.With an appropriate design of the high-pressure compressor, the surge limit is shifted towards smaller compressor flows, which high charge pressure ratios can be achieved even with small exhaust gas streams or compressor streams, whereby the charge is optimized in the lower part load range. In this load range, the majority of the exhaust gas flow is passed through the second turbine. However, it is also possible for the entire exhaust gas flow to be conducted completely through the second turbine of the second exhaust gas turbocharger. To generate high boost pressures in the lower and middle part load range of the exhaust gas flow is essentially passed through the small turbine of the high-pressure stage.

Mit zunehmender Last bzw. zunehmender Abgasmenge wird ein zunehmender Anteil des Abgasstromes über die erste Bypassleitung an der Hochdruckturbine vorbei geleitet. Stromabwärts der Hochruckturbine durchströmt das Abgas dann die erste Turbine, d. h. die Turbine der Niederdruckstufe. Diese erste Turbine kann auf große Abgasmassenströme ausgelegt werden, so dass der erste Abgasturbolader bei großen Abgasmassenströmen, wie diese bei hohen Lasten, insbesondere bei Volllast, auftreten, für einen ausreichend hohen Ladedruck sorgt.With increasing load or increasing amount of exhaust gas, an increasing proportion of the exhaust gas flow is conducted past the high-pressure turbine via the first bypass line. Downstream of the high-pressure turbine, the exhaust gas then flows through the first turbine, d. H. the turbine of the low pressure stage. This first turbine can be designed for large exhaust gas mass flows, so that the first exhaust gas turbocharger with large exhaust gas mass flows, as they occur at high loads, especially at full load, ensures a sufficiently high boost pressure.

Folglich kann in sämtlichen Betriebspunkten der Brennkraftmaschine ein hoher Ladedruck realisiert werden. Im Gegensatz zu herkömmlichen Aufladekonzepten muss kein Kompromiss bei der Auslegung des Abgasturboladers eingegangen werden, um in sämtlichen Drehzahlbereichen eine mehr oder weniger zufriedenstellende Aufladung zu realisieren.Consequently, a high boost pressure can be realized in all operating points of the internal combustion engine. In contrast to conventional supercharging concepts, no compromise has to be made in the design of the exhaust gas turbocharger in order to realize more or less satisfactory charging in all engine speed ranges.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen zum Zwecke der Abgasabblasung eine zweite Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts der ersten Turbine vom Abgasabführsystem abzweigt und vorzugsweise stromabwärts dieser ersten Turbine wieder in das Abgasabführsystem mündet, wobei vorteilhafterweise zur Steuerung der Abgasabblasung ein Absperrelement in der zweiten Bypassleitung vorgesehen ist.Embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which, for the purpose of Abgasabblasung a second bypass line is provided, which branches off upstream of the first turbine from Abgasabführsystem and preferably downstream of this first turbine back into the Abgasabführsystem, advantageously for controlling the Abgasabblasung a shut-off in the second bypass line is provided.

Insbesondere wenn die Niederdruckturbine eine feste, nicht veränderbare Geometrie aufweist, kann mit zunehmendem Abgasstrom ein größerer Anteil des Abgases über die zweite Bypassleitung an der Turbine vorbei geführt werden. Zur Steuerung der Abgasabblasung ist ein Absperrelement in der Bypassleitung vorgesehen. Eine derartige Waste-Gate-Turbine ist kostengünstiger als eine Turbine mit variabler Geometrie. Zudem ist die Steuerung einfacher und daher ebenfalls kostengünstiger als bei einer variablen Turbinengeometrie.In particular, when the low-pressure turbine has a fixed, unchangeable geometry, with increasing exhaust gas flow, a larger proportion of the exhaust gas can be guided past the turbine via the second bypass line. To control the Abgasabblasung a shut-off is provided in the bypass line. Such a wastegate turbine is less expensive than a variable geometry turbine. In addition, the control is simpler and therefore also cheaper than a variable turbine geometry.

Gemäß der in Rede stehenden Ausführungsform wird die Turbine der Niederdruckstufe nicht auf die maximal anfallenden Abgasmengen ausgelegt, so dass bei diesen Abgasmengen auch bei der größer dimensionierten Niederdruckturbine eine Abgasabblasung zu erfolgen hat.According to the embodiment in question, the turbine of the low pressure stage is not designed for the maximum amount of exhaust gas incurred, so that in these amounts of exhaust gas even with the larger-sized low-pressure turbine has a Abgasabblasung to make.

Vorteilhaft können dennoch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen die erste Turbine eine variable Turbinengeometrie aufweist. Das weiter oben für die Hochdruckturbine Gesagte hat analog Gültigkeit für die Niederdruckturbine, weshalb auf diese Ausführungen Bezug genommen wird.Nevertheless, embodiments of the internal combustion engine can be advantageous in which the first turbine has a variable turbine geometry. The statements made above for the high-pressure turbine have analogous validity for the low-pressure turbine, which is why reference is made to these statements.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der erste Verdichter mit einer dritten Bypassleitung ausgestattet ist, die stromabwärts des ersten Verdichters aus dem Ansaugsystem abzweigt.Embodiments of the internal combustion engine in which the first compressor is equipped with a third bypass line are advantageous branches off from the intake system downstream of the first compressor.

Die dritte Bypassleitung kann der Ladeluftabblasung dienen und kann stromaufwärts des ersten Verdichters wieder in das Ansaugsystem münden, wodurch die im ersten Verdichter komprimierte Ladeluft nicht abgeblasen, sondern lediglich zurückgeführt wird. Zur Steuerung der abgeblasenen bzw. rückgeführten Ladeluft ist ein Absperrelement in der Bypassleitung vorgesehen.The third bypass line can serve the charge air blower and can flow back into the intake system upstream of the first compressor, whereby the charge air compressed in the first compressor is not blown off, but only returned. To control the blown or recycled charge air, a shut-off element is provided in the bypass line.

Die dritte Bypassleitung kann aber auch zum Ansaugen von Ladeluft dienen und zwar in den Fällen, in denen kaum Abgas die erste große Turbine durchströmt, sondern die zweite kleinere Turbine und daher der zweite kleinere Verdichter zumindest die überwiegende Verdichterarbeit leistet. Dann stellt der erste Verdichter lediglich einen Strömungswiderstand für die vom zweiten Verdichter angesaugte Ladeluft dar. Die dritte Bypassleitung gestattet die Umgehung des ersten Verdichters und damit eine Entdrosselung.The third bypass line can also serve for the intake of charge air and that in cases where hardly any exhaust gas flows through the first large turbine, but the second smaller turbine and therefore the second smaller compressor performs at least the vast compressor work. Then the first compressor is only a flow resistance for the charge air sucked in by the second compressor. The third bypass line allows the bypassing of the first compressor and thus a de-throttling.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der erste Verdichter eine feste, nicht veränderbare Verdichtergeometrie aufweist.Advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which the first compressor has a fixed, unchangeable compressor geometry.

Vorteilhaft können aber auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen der erste Verdichter eine variable Verdichtergeometrie aufweist. Vorteile bietet die veränderbare Verdichtergeometrie des ersten Verdichters insbesondere in den Betriebszuständen, in denen kaum Abgas durch die erste, größere Turbine strömt und daher kaum Leistung von der ersten Turbine zur Verdichtung der Ladeluft bereitgestellt wird. In diesen Fällen stellt der erste Verdichter lediglich einen Strömungswiderstand für die vom zweiten Verdichter angesaugte Frischluft dar. Eine variable Verdichtergeometrie gestattet dann die Entdrosselung der Ansaugleitung durch Vergrößerung des Strömungsquerschnittes des ersten Verdichters.But can also be advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which the first compressor has a variable compressor geometry. Advantages of the variable compressor geometry of the first compressor, especially in the operating conditions in which hardly any exhaust gas flows through the first, larger turbine and therefore little power is provided by the first turbine to compress the charge air. In these cases, the first compressor only represents a flow resistance for the fresh air sucked in by the second compressor. A variable compressor geometry then allows the intake line to be de-throttled by increasing the flow cross-section of the first compressor.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen eine vierte Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts des zweiten Verdichters vom Ansaugsystem abzweigt und stromabwärts dieses zweiten Verdichters wieder in das Ansaugsystem mündet, wobei in dieser vierten Bypassleitung ein Absperrelement angeordnet ist.Embodiments of the internal combustion engine in which a fourth bypass line is provided, which branches off from the intake system upstream of the second compressor and opens into the intake system again downstream of this second compressor, wherein a shut-off element is arranged in this fourth bypass line.

Die vierte Bypassleitung gestattet die Umgehung des Hochdruckverdichters. Dies ermöglicht die Abstimmung des durch den Hochdruckverdichter geführten Ladeluftmassenstromes auf den durch die Hochdruckturbine geführten Abgasmassenstrom und damit an die zur Verfügung stehende Turbinenleistung.The fourth bypass line allows the bypass of the high pressure compressor. This allows the tuning of the charge air mass flow guided by the high-pressure compressor to the exhaust gas mass flow guided through the high-pressure turbine and thus to the available turbine power.

In den Fällen, in denen das Abgas überwiegend bzw. vollständig die erste große Turbine durchströmt und daher die zweite, kleinere Turbine nahezu keine bzw. keine Leistung abgibt und der erste, große Verdichter nahezu alleine bzw. vollständig den notwendigen Ladedruck generiert, stellt der zweite Verdichter lediglich einen Strömungswiderstand für die vom ersten Verdichter angesaugte und komprimierte Ladeluft auf dem Weg zu den Zylindern dar. Eine vierte Bypassleitung gestattet dann die Umgehung des zweiten Verdichters.In the cases in which the exhaust gas predominantly or completely flows through the first large turbine and therefore the second, smaller turbine delivers almost no or no power and the first, large compressor almost alone or completely generates the necessary boost pressure, the second Compressor only a flow resistance for the compressor sucked by the first and compressed charge air on the way to the cylinders. A fourth bypass line then allows the bypass of the second compressor.

Das Absperrelement gestattet die Aufteilung des Ladeluftstroms in Teilströme, nämlich in einen Teilstrom, der durch die vierte Bypassleitung geführt wird, und einen Teilstrom, der durch den Hochdruckverdichter geleitet wird.The shut-off allows the division of the charge air flow into partial streams, namely in a partial flow, which is passed through the fourth bypass line, and a partial flow, which is passed through the high-pressure compressor.

Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen der zweite Verdichter eine variable Verdichtergeometrie (VVG) aufweist. Diese Ausführungsform ist besonders vorteilhaft, wenn die Turbine des zweiten Abgasturboladers über eine variable Turbinengeometrie verfügt, da die Verdichtergeometrie kontinuierlich an die Turbinengeometrie angepasst werden kann.Embodiments of the internal combustion engine in which the second compressor has a variable compressor geometry (VVG) can also be advantageous. This embodiment is particularly advantageous when the turbine of the second exhaust gas turbocharger has a variable turbine geometry, since the compressor geometry can be continuously adapted to the turbine geometry.

Insbesondere, wenn nur ein geringer Abgasmassenstrom durch die zweite Turbine geleitet wird, erweist sich eine variable Verdichtergeometrie als vorteilhaft, da durch Verstellen der Schaufeln die Pumpgrenze des Verdichters im Verdichterkennfeld hin zu kleinen Verdichterströmen verschoben werden kann und so ein Arbeiten des Verdichters jenseits der Pumpgrenze vermieden wird.In particular, if only a small exhaust gas mass flow is passed through the second turbine, a variable compressor geometry proves to be advantageous, since by adjusting the blades, the surge limit of the compressor in the compressor map to small compressor flows can be moved, thus avoiding working of the compressor beyond the surge line becomes.

Vorteile bietet die veränderbare Verdichtergeometrie des zweiten Verdichters aber insbesondere in den Betriebszuständen, in denen das Abgas überwiegend bzw. vollständig die erste große Turbine durchströmt und die zweite, kleinere Turbine nahezu keine bzw. keine Leistung abgibt und der erste, große Verdichter nahezu alleine bzw. vollständig den notwendigen Ladedruck generiert. In diesen Fällen stellt der zweite Verdichter lediglich einen Strömungswiderstand für die vom ersten Verdichter angesaugte und komprimierte Frischluft auf dem Weg zu den Zylindern dar. Eine variable Verdichtergeometrie gestattet dann die Entdrosselung der Ansaugleitung durch Vergrößerung des Strömungsquerschnittes des zweiten Verdichters. Eine variable Verdichtergeometrie kann im Einzelfall die vierte Bypassleitung entbehrlich machen, da der Verdichter dem Ladeluftstrom angepasst werden kann. Hierzu muss die Geometrie des Verdichters bzw. der Strömungsquerschnitt des Verdichters in einem weiten Bereich verstellbar sein, so dass der Verdichter sowohl sehr kleinen als auch sehr großen Ladeluftströmen angepasst werden kann. Advantages of the variable compressor geometry of the second compressor but especially in the operating conditions in which the exhaust predominantly or completely flows through the first large turbine and the second, smaller turbine gives almost no or no power and the first, large compressor almost alone or completely generates the necessary boost pressure. In these cases, the second compressor merely provides a flow resistance for the fresh air drawn in and compressed by the first compressor on the way to the cylinders. A variable compressor geometry then allows the intake line to be throttled by increasing the flow cross-section of the second compressor. A variable compressor geometry can make the fourth bypass line superfluous in individual cases, since the compressor can be adapted to the charge air flow. For this purpose, the geometry of the compressor or the flow cross-section of the compressor must be adjustable over a wide range, so that the compressor can be adapted to both very small and very large charge air flows.

Vorteilhaft können aber auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen der zweite Verdichter eine feste, nicht veränderbare Verdichtergeometrie aufweist. Im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Verdichter mit variabler Geometrie entfällt eine Steuerung. Es ergeben sich Kostenvorteile. But can also be advantageous embodiments of the internal combustion engine, in which the second compressor has a fixed, unchangeable compressor geometry. In contrast to the previously described variable geometry compressor, control is eliminated. There are cost advantages.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen stromabwärts der Verdichter ein Ladeluftkühler im Ansaugsystem angeordnet ist. Der Ladeluftkühler senkt die Lufttemperatur und steigert damit die Dichte der Luft, wodurch auch der Kühler zu einer besseren Füllung des Brennraums mit Luft, d. h. zu einer größeren Luftmasse beiträgt.Embodiments of the internal combustion engine in which a charge air cooler is arranged in the intake system downstream of the compressor are advantageous. The intercooler lowers the air temperature and thus increases the density of the air, whereby the radiator to a better filling of the combustion chamber with air, d. H. contributes to a larger air mass.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen eine Abgasrückführung vorgesehen ist.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which exhaust gas recirculation is provided are advantageous.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen eine Abgasrückführung vorgesehen ist, welche eine Leitung umfasst, die stromaufwärts der beiden Turbinen aus dem Abgasabführsystem abzweigt und in das Ansaugsystem mündet, vorzugsweise stromabwärts der Verdichter.Advantageous in this connection are embodiments of the supercharged internal combustion engine in which an exhaust gas recirculation is provided which comprises a line which branches off from the exhaust gas removal system upstream of the two turbines and opens into the intake system, preferably downstream of the compressor.

Um zukünftige Grenzwerte für Stickoxidemissionen einzuhalten, wird zunehmend häufig eine Abgasrückführung eingesetzt, d. h. die Rückführung von Abgasen von der Auslassseite auf die Einlassseite, bei der mit zunehmender Abgasrückführrate die Stickoxidemissionen deutlich gesenkt werden können. Die Abgasrückführrate xAGR bestimmt sich dabei mit xAGR = mAGR/(mAGR + mFrischluft), wobei mAGR die Masse an zurückgeführtem Abgas und mFrischluft die zugeführte – gegebenenfalls durch einen Verdichter geführte und komprimierte – Frischluft bzw. Verbrennungsluft bezeichnet.To comply with future limits for nitrogen oxide emissions, an exhaust gas recirculation is increasingly used, ie the return of exhaust gases from the exhaust side to the inlet side, in which the nitrogen oxide emissions can be significantly reduced with increasing exhaust gas recirculation rate. In this case, the exhaust gas recirculation rate x AGR is determined by x AGR = m AGR / (m AGR + m fresh air ), where m AGR is the mass of recirculated exhaust gas and m fresh air is the supplied fresh air or combustion air, possibly guided and compressed by a compressor.

Die Abgasrückführung eignet sich auch zur Reduzierung der Emissionen an unverbrannten Kohlenwasserstoffen im Teillastbereich.Exhaust gas recirculation is also suitable for reducing emissions of unburned hydrocarbons in the partial load range.

Um eine deutliche Senkung der Stickoxidemissionen zu erreichen, sind hohe Abgasrückführraten erforderlich, die in der Größenordnung von xAGR ≈ 60% bis 70% liegen können.In order to achieve a significant reduction in nitrogen oxide emissions, high exhaust gas recirculation rates are required, which can be on the order of x EGR ≈ 60% to 70%.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen die Leitung zur Abgasrückführung stromabwärts eines Ladeluftkühlers in das Ansaugsystem mündet. Auf diese Weise wird der Abgasstrom nicht durch den Ladeluftkühler geführt und kann folglich diesen Kühler nicht durch Ablagerungen von im Abgasstrom enthaltenen Schadstoffen, insbesondere Rußpartikeln und Öl, verschmutzen.Embodiments in which the line for exhaust gas recirculation leads downstream of a charge air cooler into the intake system are advantageous. In this way, the exhaust gas flow is not passed through the intercooler and consequently can not pollute this radiator by deposits of pollutants contained in the exhaust stream, in particular soot particles and oil.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen in der Leitung zur Abgasrückführung ein zusätzlicher Kühler vorgesehen ist. Dieser zusätzliche Kühler senkt die Temperatur im heißen Abgasstrom und steigert damit die Dichte der Abgase. Die Temperatur der Zylinderfrischladung, die sich bei der Mischung der Frischluft mit den rückgeführten Abgasen einstellt, wird hierdurch folglich weiter gesenkt, wodurch auch der zusätzliche Kühler zu einer besseren Füllung des Brennraums mit Ladeluft beiträgt.Embodiments in which an additional cooler is provided in the exhaust gas recirculation line are advantageous. This additional cooler lowers the temperature in the hot exhaust gas flow and thus increases the density of the exhaust gases. The temperature of the cylinder fresh charge, which occurs in the mixture of fresh air with the recirculated exhaust gases, is consequently further reduced, whereby the additional radiator contributes to a better filling of the combustion chamber with charge air.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen in der Leitung zur Abgasrückführung ein Absperrelement vorgesehen ist. Dieses Absperrelement dient der Steuerung der Abgasrückführrate bzw. des Massenanteils an Verbrennungsprodukten.Embodiments in which a shut-off element is provided in the line for exhaust gas recirculation are advantageous. This shut-off element is used to control the exhaust gas recirculation rate or the mass fraction of combustion products.

Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen eine Abgasrückführung vorgesehen ist, welche eine Leitung umfasst, die stromabwärts der beiden Turbinen aus dem Abgasabführsystem abzweigt und in das Ansaugsystem mündet, vorzugsweise stromaufwärts der Verdichter.Also advantageous are embodiments of the supercharged internal combustion engine in which an exhaust gas recirculation is provided, which comprises a line which branches off from the Abgasabführsystem downstream of the two turbines and opens into the intake system, preferably upstream of the compressor.

Im Gegensatz zu der bereits erwähnten Hochdruck-AGR, die stromaufwärts der Turbinen Abgas aus dem Abgasabführsystem entnimmt und stromabwärts der Verdichter in das Ansaugsystem einbringt, wird bei einer Niederdruck-AGR Abgas auf die Einlassseite zurückgeführt, welches die Turbinen bereits durchströmt hat. Hierzu umfasst die Niederdruck-AGR eine Rückführleitung, die stromabwärts der Turbinen aus dem Abgasabführsystem abzweigt und stromaufwärts der Verdichter in das Ansaugsystem mündet.In contrast to the high-pressure EGR already mentioned, which removes exhaust gas from the exhaust-gas removal system upstream of the turbines and introduces into the intake system downstream of the compressor, in a low-pressure EGR, exhaust gas is returned to the inlet side, which has already passed through the turbines. For this purpose, the low-pressure EGR comprises a return line, which branches off downstream of the turbines from the Abgasabführsystem and opens upstream of the compressor in the intake system.

Das mittels Niederdruck-AGR auf die Einlassseite zurückgeführte und vorzugsweise gekühlte Abgas wird stromaufwärts der Verdichter mit Frischluft gemischt. Die auf diese Weise erzeugte Mischung aus Frischluft und rückgeführtem Abgas bildet die Ladeluft, die den Verdichtern zugeführt und verdichtet wird.The exhaust gas, which is returned to the inlet side by means of low-pressure EGR and is preferably cooled, is mixed with fresh air upstream of the compressor. The mixture of fresh air and recirculated exhaust gas produced in this way forms the charge air, which is supplied to the compressors and compressed.

Dabei ist es unschädlich, dass im Rahmen der Niederdruck-AGR Abgas durch die Verdichter hindurchgeführt wird, da in der Regel Abgas verwendet wird, welches stromabwärts der Turbinen einer Abgasnachbehandlung, insbesondere im Partikelfilter, unterzogen wurde. Ablagerungen im Verdichter, welche die Geometrie des Verdichters, insbesondere die Strömungsquerschnitte, verändern und auf diese Weise den Wirkungsgrad des Verdichters verschlechtern, sind daher nicht zu befürchten.It is harmless that, as part of the low-pressure EGR exhaust gas is passed through the compressor, since usually exhaust gas is used, which downstream of the turbines of an exhaust aftertreatment, in particular in the particulate filter was subjected. Deposits in the compressor, which change the geometry of the compressor, in particular the flow cross-sections, and thus worsen the efficiency of the compressor, are therefore not to be feared.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Hilfsantrieb ein mechanisch angetriebener Hilfsantrieb ist. Embodiments of the internal combustion engine in which the auxiliary drive is a mechanically driven auxiliary drive are advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Hilfsantrieb ein elektrisch angetriebener Hilfsantrieb ist. Im Gegensatz zu einem mechanisch angetriebenen Hilfsantrieb ist keine mechanische Verbindung zur Brennkraftmaschine erforderlich.Embodiments of the internal combustion engine in which the auxiliary drive is an electrically driven auxiliary drive are advantageous. In contrast to a mechanically driven auxiliary drive no mechanical connection to the internal combustion engine is required.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Hilfsantrieb mit der Welle des ersten als Niederdruckstufe dienenden Abgasturboladers zumindest antriebsverbindbar ist.Embodiments of the internal combustion engine in which the auxiliary drive is at least drive-connectable to the shaft of the first exhaust-gas turbocharger serving as a low-pressure stage are advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das Absperrelement in der ersten, zweiten, dritten und/oder vierten Bypassleitung ein Ventil oder eine Drosselklappe ist.Embodiments of the internal combustion engine in which the shut-off element in the first, second, third and / or fourth bypass line is a valve or a throttle flap are advantageous.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen, bei denen das Absperrelement elektrisch, hydraulisch, pneumatisch, mechanisch oder magnetisch steuerbar ist, vorzugsweise mittels Motorsteuerung.In this case, embodiments in which the shut-off element is electrically, hydraulically, pneumatically, mechanically or magnetically controllable, preferably by means of motor control, are advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen, bei denen als Hilfsantrieb der zweite Abgasturbolader dient. So können die beiden Wellen der Abgasturbolader miteinander antriebsverbunden werden, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Getriebes.Embodiments in which the second exhaust gas turbocharger serves as an auxiliary drive are advantageous. Thus, the two shafts of the exhaust gas turbocharger can be drivingly connected to each other, optionally with the interposition of a transmission.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:In the following the invention is based on an embodiment according to 1 described in more detail. Hereby shows:

1 schematisch eine erste Ausführungsform der Brennkraftmaschine. 1 schematically a first embodiment of the internal combustion engine.

1 zeigt eine erste Ausführungsform der aufgeladenen Brennkraftmaschine 1 am Beispiel eines Drei-Zylinder-Reihenmotors. 1 shows a first embodiment of the supercharged internal combustion engine 1 the example of a three-cylinder in-line engine.

Zum Abführen der heißen Abgase via Abgasabführsystem 4 verfügen die drei in Reihe angeordneten Zylinder 3 jeweils über eine Abgasleitung, welche zu einer gemeinsamen Abgasleitung 4a zusammenführen. Des Weiteren verfügen die Zylinder 3 jeweils über eine Ansaugleitung zum Zuführen von Ladeluft via Ansaugsystem 2.For removing the hot exhaust gases via Abgasabführsystem 4 have the three cylinders arranged in series 3 each via an exhaust pipe, which to a common exhaust pipe 4a to merge. Furthermore, the cylinders have 3 each via a suction line for supplying charge air via intake system 2 ,

Die Brennkraftmaschine 1 ist mit zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern 6, 7 ausgestattet, die jeweils eine im Abgasabführsystem 4 angeordnete Turbine 6a, 7a und einen im Ansaugsystem 2 angeordneten Verdichter 6b, 7b umfassen, wobei ein erster Abgasturbolader 6 als Niederdruckstufe 6 und ein zweiter Abgasturbolader 7 als Hochdruckstufe 7 dient. Die zweite Turbine 7a des zweiten Abgasturboladers 7 ist stromaufwärts der ersten Turbine 6a des ersten Abgasturboladers 6 in der gemeinsamen Abgasleitung 4a angeordnet und der zweite Verdichter 7b des zweiten Abgasturboladers 7 stromabwärts des ersten Verdichters 6b in der gemeinsamen Ansaugleitung 2a.The internal combustion engine 1 is with two turbochargers connected in series 6 . 7 equipped, each one in the exhaust system 4 arranged turbine 6a . 7a and one in the intake system 2 arranged compressor 6b . 7b comprising, wherein a first exhaust gas turbocharger 6 as a low pressure stage 6 and a second exhaust gas turbocharger 7 as a high-pressure stage 7 serves. The second turbine 7a the second exhaust gas turbocharger 7 is upstream of the first turbine 6a of the first exhaust gas turbocharger 6 in the common exhaust pipe 4a arranged and the second compressor 7b the second exhaust gas turbocharger 7 downstream of the first compressor 6b in the common intake pipe 2a ,

Der erste Verdichter 6b ist größer ausgelegt als der zweite Verdichter 7b, da der erste Verdichter 6b im Rahmen der zweistufigen Verdichtung die Niederdruckstufe 6 bildet, wohingegen der zweite Verdichter 7b die bereits vorverdichtete Ladeluft komprimiert und somit die Hochdruckstufe 7 darstellt. Aus demselben Grund ist die erste Turbine 6a größer ausgelegt ist als die zweite Turbine 7a, da sich in der ersten Turbine 6a ein Abgasstrom entspannt, der bereits infolge des Durchlaufens der Hochdruckstufe 7 einen geringeren Druck und eine geringere Dichte aufweist.The first compressor 6b is designed larger than the second compressor 7b since the first compressor 6b in the context of the two-stage compression, the low-pressure stage 6 forms, whereas the second compressor 7b the already pre-compressed charge air compresses and thus the high-pressure stage 7 represents. For the same reason, the first turbine 6a is designed larger than the second turbine 7a because in the first turbine 6a an exhaust stream, which already as a result of passing through the high-pressure stage 7 has a lower pressure and a lower density.

Stromabwärts der Verdichter 6b, 7b ist ein Ladeluftkühler 5 in der gemeinsamen Ansaugleitung 2a angeordnet. Der Ladeluftkühler 5 senkt die Ladelufttemperatur und steigert damit die Dichte der Luft, weshalb der Kühler 5 zu einer besseren Füllung der Zylinder 3 mit Ladeluft beiträgt.Downstream of the compressors 6b . 7b is a charge air cooler 5 in the common intake pipe 2a arranged. The intercooler 5 lowers the charge air temperature and thus increases the density of the air, which is why the radiator 5 to a better filling of the cylinder 3 contributes with charge air.

Die Brennkraftmaschine 1 kann des Weiteren mit einer Abgasrückführung ausgestattet werden, welche eine Leitung umfasst, die stromaufwärts bzw. stromabwärts der beiden Turbinen 6a, 7a aus der gemeinsamen Abgasleitung 4a abzweigt und stromabwärts bzw. stromaufwärts der beiden Verdichter 6b, 7b in die Ansaugleitung 2a mündet (nicht dargestellt).The internal combustion engine 1 may further be provided with an exhaust gas recirculation, which includes a conduit upstream and downstream of the two turbines 6a . 7a from the common exhaust pipe 4a branches off and downstream or upstream of the two compressors 6b . 7b in the intake pipe 2a flows (not shown).

Die zweite Turbine 7a des zweiten Abgasturboladers 7 weist eine variable Turbinengeometrie auf (kenntlich gemacht durch den Pfeil). Zusätzlich ist eine erste Bypassleitung 9 vorgesehen, die stromaufwärts der zweiten Turbine 7a von der Abgasleitung 4a abzweigt und stromabwärts dieser zweiten Turbine 7a wieder in die Abgasleitung 4a mündet, wobei in der Bypassleitung 9 ein Absperrelement 10 angeordnet ist.The second turbine 7a the second exhaust gas turbocharger 7 has a variable turbine geometry (indicated by the arrow). In addition, a first bypass line 9 provided upstream of the second turbine 7a from the exhaust pipe 4a branches off and downstream of this second turbine 7a back into the exhaust pipe 4a opens, wherein in the bypass line 9 a shut-off element 10 is arranged.

Die Kombination aus variabler Turbinengeometrie und Bypassleitung 9 gestattet die Auslegung der Hochdruckturbine 7a auf den unteren Teillastbereich bzw. auf sehr kleine Abgasmassenströme, wodurch die Aufladung in diesem Lastbereich verbessert wird. Dadurch wird auch im unteren Teillastbereich ein hoher Ladedruck generiert und gleichzeitig ein genügend hoher Abgasgegendruck bereitgestellt, der zur Abgasrückführung mittels Hochdruck-AGR erforderlich ist bzw. verwendet werden kann.The combination of variable turbine geometry and bypass line 9 allows the design of the high-pressure turbine 7a on the lower part load range or on very small exhaust gas mass flows, whereby the charge is improved in this load range. As a result, a high charge pressure is generated even at the lower part load range and at the same time a sufficiently high exhaust back pressure is provided, which is required or can be used for exhaust gas recirculation by means of high-pressure EGR.

Bei der in der 1 dargestellten Ausführungsform verfügt die erste Turbine 6a über eine feste, nicht veränderbare Turbinengeometrie. Zum Zwecke der Abgasabblasung ist eine zweite Bypassleitung 11 vorgesehen, die stromaufwärts der ersten Turbine 6a von der Abgasleitung 4a abzweigt und stromabwärts dieser ersten Turbine 6a wieder in die Abgasleitung 4a einmündet, wobei zur Steuerung der Abgasabblasung ein Absperrelement 12 in der zweiten Bypassleitung 11 vorgesehen ist. Damit ist die Turbine 6a der Niederdruckstufe 6 als sogenannte Waste-Gate-Turbine ausgeführt.When in the 1 illustrated embodiment, the first turbine 6a via a fixed, unchangeable turbine geometry. For the purpose of Abgasabblasung is a second bypass line 11 provided upstream of the first turbine 6a from the exhaust pipe 4a branches off and downstream of this first turbine 6a back into the exhaust pipe 4a opens, wherein for controlling the Abgasabblasung a shut-off 12 in the second bypass line 11 is provided. This is the turbine 6a the low pressure stage 6 designed as a so-called waste gate turbine.

Die Verdichter 6b, 7b können eine feste Geometrie aufweisen oder ebenfalls mit einer variablen Geometrie ausgeführt sein. Eine variable Geometrie ist vorteilhaft, wenn die dazugehörige Turbine 6a, 7a über eine variable Turbinengeometrie verfügt und die Verdichtergeometrie auf die Turbinengeometrie kontinuierlich abgestimmt wird. The compressors 6b . 7b may have a fixed geometry or also be designed with a variable geometry. A variable geometry is advantageous if the associated turbine 6a . 7a has a variable turbine geometry and the compressor geometry is continuously tuned to the turbine geometry.

Der erste Verdichter 6b kann mit einer dritten Bypassleitung 13 ausgestattet werden (gestrichelt angedeutet), die stromabwärts des ersten Verdichters 6b aus der Ansaugleitung 2a abzweigt. Diese Bypassleitung 13 dient der Ladeluftabblasung und kann stromaufwärts des ersten Verdichters 6b wieder in die Ansaugleitung 2a münden, wodurch die im ersten Verdichter 6b komprimierte Ladeluft nicht abgeblasen, sondern lediglich zurückgeführt wird. The first compressor 6b can with a third bypass line 13 equipped (indicated by dashed lines), the downstream of the first compressor 6b from the intake pipe 2a branches. This bypass line 13 Serves the charge air blower and can be upstream of the first compressor 6b back into the intake pipe 2a open, causing the first compressor 6b compressed charge air is not blown off, but only returned.

Zur Steuerung der abgeblasenen bzw. rückgeführten Frischluftmenge ist ein Absperrelement 14 in der dritten Bypassleitung 13 vorgesehen. Die dritte Bypassleitung 13 kann auch der Umgehung des ersten Verdichters 6b dienen, via der der Hochdruckverdichter 7b Ladeluft ansaugt.To control the blown or recycled fresh air quantity is a shut-off 14 in the third bypass line 13 intended. The third bypass line 13 can also bypass the first compressor 6b serve, via the high pressure compressor 7b Charge air sucks.

Zur Unterstützung des ersten Abgasturboladers 6 ist ein Hilfsantrieb 8 vorgesehen, der mit dem ersten Verdichter 6b des ersten als Niederdruckstufe 6 dienenden Abgasturboladers 6 zumindest antriebsverbindbar ist.To support the first exhaust gas turbocharger 6 is an auxiliary drive 8th provided with the first compressor 6b the first as a low pressure stage 6 serving exhaust gas turbocharger 6 at least drive-connected.

Der Hilfsantrieb 8 wird bei einer erhöhten Lastanforderung eingesetzt, d. h. aktiviert, um den Druck zwischen den Verdichtern 6b, 7b zu erhöhen bzw. einem Ladedruckabfall entgegen zu wirken.The auxiliary drive 8th is used at an increased load request, ie activated to the pressure between the compressors 6b . 7b increase or counteract a boost pressure drop counter.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
aufgeladene Brennkraftmaschine charged internal combustion engine
22
Ansaugsystem intake system
2a2a
gemeinsame Ansaugleitung common intake pipe
33
Zylinder cylinder
44
Abgasabführsystem Abgasabführsystem
4a4a
gemeinsame Abgasleitung common exhaust pipe
55
Ladeluftkühler Intercooler
66
erster Abgasturbolader, Niederdruckstufe first exhaust gas turbocharger, low-pressure stage
6a6a
erste Turbine first turbine
6b6b
erster Verdichter first compressor
77
zweiter Abgasturbolader, Hochdruckstufe second turbocharger, high-pressure stage
7a7a
zweite Turbine second turbine
7b7b
zweiter Verdichter second compressor
88th
Hilfsantrieb auxiliary drive
99
erste Bypassleitung  first bypass line
1010
Absperrelement shut-off
1111
zweite Bypassleitung second bypass line
1212
Absperrelement shut-off
1313
dritte Bypassleitung third bypass line
1414
Absperrelement shut-off
AGRAGR
Abgasrückführung Exhaust gas recirculation
mAGR m AGR
Masse an zurückgeführtem Abgas  Mass of recirculated exhaust gas
mFrischluft Fresh air
Masse an zugeführter Frischluft bzw. Verbrennungsluft Mass of supplied fresh air or combustion air
xAGR x AGR
Abgasrückführrate Exhaust gas recirculation rate

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • US 2013/0209291 A1 [0002] US 2013/0209291 A1 [0002]

Claims (14)

Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) mit – einem Ansaugsystem (2) zum Zuführen von Ladeluft, – einem Abgasabführsystem (4) zum Abführen des Abgases, und – mindestens zwei in Reihe geschalteten Abgasturboladern (6, 7), die jeweils eine im Abgasabführsystem (4) angeordnete Turbine (6a, 7a) und einen im Ansaugsystem (2) angeordneten Verdichter (6b, 7b) umfassen und von denen ein erster Abgasturbolader (6) als Niederdruckstufe (6) und ein zweiter Abgasturbolader (7) als Hochdruckstufe (7) dient, wobei die zweite Turbine (7a) des zweiten Abgasturboladers (7) stromaufwärts der ersten Turbine (6a) des ersten Abgasturboladers (6) angeordnet ist und der zweite Verdichter (7b) des zweiten Abgasturboladers (7) stromabwärts des ersten Verdichters (6b) angeordnet ist, bei der – ein Hilfsantrieb (8) zur Unterstützung eines Abgasturboladers (6, 7) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass – der Hilfsantrieb (8) mit dem ersten Verdichter (6b) des ersten als Niederdruckstufe (6) dienenden Abgasturboladers (6) zumindest antriebsverbindbar ist.Charged internal combustion engine ( 1 ) with an intake system ( 2 ) for supplying charge air, - an exhaust gas removal system ( 4 ) for discharging the exhaust gas, and - at least two exhaust gas turbochargers connected in series ( 6 . 7 ), each one in Abgasabführsystem ( 4 ) arranged turbine ( 6a . 7a ) and one in the intake system ( 2 ) arranged compressors ( 6b . 7b ) and of which a first exhaust gas turbocharger ( 6 ) as a low-pressure stage ( 6 ) and a second exhaust gas turbocharger ( 7 ) as a high-pressure stage ( 7 ), the second turbine ( 7a ) of the second exhaust gas turbocharger ( 7 ) upstream of the first turbine ( 6a ) of the first exhaust gas turbocharger ( 6 ) and the second compressor ( 7b ) of the second exhaust gas turbocharger ( 7 ) downstream of the first compressor ( 6b ) is arranged, in which - an auxiliary drive ( 8th ) to support an exhaust gas turbocharger ( 6 . 7 ), characterized in that - the auxiliary drive ( 8th ) with the first compressor ( 6b ) of the first as a low-pressure stage ( 6 ) exhaust gas turbocharger ( 6 ) is at least drive connectable. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verdichter (6b) größer ausgelegt ist als der zweite Verdichter (7b). Charged internal combustion engine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the first compressor ( 6b ) is designed to be larger than the second compressor ( 7b ). Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Turbine (6a) größer ausgelegt ist als die zweite Turbine (7a).Charged internal combustion engine ( 1 ) according to claim 1 or 2, characterized in that the first turbine ( 6a ) is designed to be larger than the second turbine ( 7a ). Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Turbine (7a) des zweiten Abgasturboladers (7) eine variable Turbinengeometrie aufweist. Charged internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the second turbine ( 7a ) of the second exhaust gas turbocharger ( 7 ) has a variable turbine geometry. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Bypassleitung (9) vorgesehen ist, in der ein Absperrelement (10) angeordnet ist und die stromaufwärts der zweiten Turbine (7a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und stromabwärts dieser zweiten Turbine (7a) wieder in das Abgasabführsystem (4) mündet.Charged internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a first bypass line ( 9 ) is provided, in which a shut-off ( 10 ) and the upstream of the second turbine ( 7a ) from the exhaust gas removal system ( 4 ) branches off and downstream of this second turbine ( 7a ) back into the exhaust gas removal system ( 4 ) opens. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Zwecke der Abgasabblasung eine zweite Bypassleitung (11) vorgesehen ist, die stromaufwärts der ersten Turbine (6a) vom Abgasabführsystem (4) abzweigt und stromabwärts dieser ersten Turbine (6a) wieder in das Abgasabführsystem (4) mündet, wobei zur Steuerung der Abgasabblasung ein Absperrelement (12) in der zweiten Bypassleitung (11) vorgesehen ist.Charged internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that for the purpose of Abgasabblasung a second bypass line ( 11 ) provided upstream of the first turbine ( 6a ) from the exhaust gas removal system ( 4 ) branches off and downstream of this first turbine ( 6a ) back into the exhaust gas removal system ( 4 ), wherein for controlling the Abgasabblasung a shut-off ( 12 ) in the second bypass line ( 11 ) is provided. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verdichter (6b) mit einer dritten Bypassleitung (13) ausgestattet ist, die stromabwärts des ersten Verdichters (6b) aus dem Ansaugsystem (2) abzweigt.Charged internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first compressor ( 6b ) with a third bypass line ( 13 ) downstream of the first compressor ( 6b ) from the intake system ( 2 ) branches off. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Verdichter (6b) eine feste, nicht veränderbare Verdichtergeometrie aufweist.Charged internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the first compressor ( 6b ) has a fixed, unchangeable compressor geometry. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Bypassleitung vorgesehen ist, die stromaufwärts des zweiten Verdichters (7b) vom Ansaugsystem (2) abzweigt und stromabwärts dieses zweiten Verdichters (7b) wieder in das Ansaugsystem (2) mündet, wobei in dieser vierten Bypassleitung ein Absperrelement angeordnet ist. Charged internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that a fourth bypass line is provided upstream of the second compressor ( 7b ) from the intake system ( 2 ) branches off and downstream of this second compressor ( 7b ) back into the intake system ( 2 ), wherein in this fourth bypass line a shut-off element is arranged. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass stromabwärts der Verdichter (6b, 7b) ein Ladeluftkühler (5) im Ansaugsystem (2) angeordnet ist.Charged internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that downstream of the compressor ( 6b . 7b ) a charge air cooler ( 5 ) in the intake system ( 2 ) is arranged. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (8) ein mechanisch angetriebener Hilfsantrieb (8) ist.Charged internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary drive ( 8th ) a mechanically driven auxiliary drive ( 8th ). Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (8) ein elektrisch angetriebener Hilfsantrieb (8) ist.Charged internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 10, characterized in that the auxiliary drive ( 8th ) an electrically driven auxiliary drive ( 8th ). Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsantrieb (8) mit der Welle des ersten als Niederdruckstufe (6) dienenden Abgasturboladers (6) zumindest antriebsverbindbar ist.Charged internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the auxiliary drive ( 8th ) with the shaft of the first as a low-pressure stage ( 6 ) exhaust gas turbocharger ( 6 ) is at least drive connectable. Aufgeladene Brennkraftmaschine (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 oder Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Hilfsantrieb (8) der zweite Abgasturbolader (7) dient.Charged internal combustion engine ( 1 ) according to one of claims 1 to 11 or claim 13, characterized in that as an auxiliary drive ( 8th ) the second exhaust gas turbocharger ( 7 ) serves.
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