EP2406475A1 - Brennkraftmaschine mit registeraufladung - Google Patents

Brennkraftmaschine mit registeraufladung

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Publication number
EP2406475A1
EP2406475A1 EP10708119A EP10708119A EP2406475A1 EP 2406475 A1 EP2406475 A1 EP 2406475A1 EP 10708119 A EP10708119 A EP 10708119A EP 10708119 A EP10708119 A EP 10708119A EP 2406475 A1 EP2406475 A1 EP 2406475A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
exhaust gas
turbine
internal combustion
combustion engine
gas turbocharger
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10708119A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Dirk Hagelstein
Jens Kühlmeyer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Volkswagen AG
Original Assignee
Volkswagen AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Volkswagen AG filed Critical Volkswagen AG
Publication of EP2406475A1 publication Critical patent/EP2406475A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F01N13/08—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits
    • F01N13/10—Other arrangements or adaptations of exhaust conduits of exhaust manifolds
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    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
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    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/008—Controlling each cylinder individually
    • F02D41/0087—Selective cylinder activation, i.e. partial cylinder operation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine, in particular for a motor vehicle, having at least a first exhaust gas turbocharger having at least a first turbine and at least one first compressor, at least one second exhaust gas turbocharger having at least a second turbine and at least one second compressor, wherein the first and the second turbine in an exhaust line of the internal combustion engine with respect to an exhaust gas mass flow are arranged parallel to each other, wherein the first and the second compressor in a fresh air train of the internal combustion engine with respect to a fresh air mass flow are arranged parallel to each other, wherein in the exhaust line at least one valve device is arranged and designed such that it as a function of an operating state of the internal combustion engine selectively reduces the exhaust gas mass flow through the second turbine and / or interrupts and at the same time the exhaust gas mass flow through the first turbine uneinge
  • the invention further relates to a method for operating an internal combustion engine, wherein fresh air is compressed in at least two exhaust gas turbochargers by means of a respective compressor, wherein the respective compressor is driven by
  • At least two exhaust gas turbochargers are provided, which are acted upon by at least one additional switching element on the exhaust gas and / or fresh air side operating point dependent with exhaust gas or air.
  • register charge on an internal combustion engine There are many ways to realize a register charge on an internal combustion engine. These are all distinguished by the use of at least two ATLs (exhaust gas turbocharger), which can be acted upon by at least one additional switching element on the exhaust gas and / or fresh air side operating point depending on exhaust gas or air.
  • ATLs exhaust gas turbocharger
  • register concepts are suitable, which apply an ATL alone at low engine speeds and switch on a second ATL for the nominal power range, without forgoing the compaction work of the first ATL, ie the first ATL still contributes a very large part , entire loading work at. With such a concept, it is possible to optimally cover the air mass flow demand that is very wide in gasoline engines.
  • the entire available exhaust energy is provided only one ATL, this can be accelerated very quickly to its operating speed and thus very quickly provide a high boost pressure, compared to a conventional mono- or twin-turbocharged concept leads to a superior response.
  • the ATL In a conventional monoturbine concept, the ATL must be able to cover the rated horsepower of the engine alone, so it must be sized accordingly. This inevitably allows only a correspondingly sluggish response at low exhaust gas mass flows, as they are present at low engine speeds. In a classic twin or biturbane concept, the available exhaust gas energy must be split between two ATLs even for small exhaust gas mass flows that occur at low engine speeds.
  • a register concept for an internal combustion engine is known, for example, from DE 10 2005 061 649 A1 and has two ATLs which are quite similar or identical in terms of their design (pressure ratios, mass / volumetric throughput capacity, etc.) to a conventional twin-turbine design.
  • an ATL is chosen to be slightly smaller and the second ATL slightly larger.
  • the admission of ATL's with exhaust gas takes place in the register concept such that with small exhaust gas mass flows (small engine speeds) via a switchable pipe in the exhaust manifold only the smaller of the two ATL's with the entire available exhaust gas mass flow is applied.
  • this ATL arrives at its maximum throughput capacity, which is the case for example at medium engine speeds, the connection of the second, somewhat larger ATL takes place and the register system is operated up to the rated power analogous to a conventional twin turbosystem.
  • the two ATLs share the required mass flow at the nominal point with 50% / 50% or about 40% to 60% or about 45% to 55% in favor of the larger ATL.
  • a register concept is preferred in which initially only one ATL, which can relax against the environment, is exposed to exhaust gas and in the speed curve of the engine, a second ATL is connected in parallel, ie both ATL relax against the environment or against normal pressure loss of the exhaust system.
  • the connection process is preferably carried out via a fully variable exhaust valve control, but can also be done via a thermally highly resilient exhaust flap.
  • the connection process of the second ATL is therefore critical because the second ATL must be brought to the speed of the first, in operation first ATL before the parallel connection.
  • a connection process can only take place without a torque drop if the intake manifold pressure remains constant. With an ATL, the boost pressure is directly dependent on the RPM of the ATL.
  • the second exhaust gas turbocharger is constantly maintained at a speed required for the charge air supply of the internal combustion engine, so that when switching the second exhaust gas turbocharger by disconnecting the pressure output of the compressor of the second exhaust gas turbocharger from the inlet of the turbine of this second exhaust gas turbocharger and connecting the pressure output of the compressor the second exhaust gas turbocharger with the leading to the engine combustion air supply line without pressure jump immediately the required charge air pressure is present.
  • the invention is based on the object, an internal combustion engine and a method of o.g. To improve type with regard to the connection of a second exhaust gas turbocharger a Registeraufladung.
  • the additional drive device is an electric motor.
  • the at least one valve device is arranged, for example upstream and / or downstream of the second turbine of the second exhaust gas turbocharger and includes, for example, an exhaust valve.
  • at least one working cylinder of the internal combustion engine has at least two independently controllable exhaust valves, at least one respective first exhaust valve of at least one working cylinder fluidly connected to the first turbine and separated with respect to the exhaust gas mass flow from the second turbine, wherein at least one respective second exhaust valve at least one working cylinder fluidly connected to the second turbine and is separated with respect to the exhaust gas mass flow from the first turbine, wherein a cyclic operation for opening the second exhaust valves is selectively switched off such that the second exhaust valves remain closed longer than usual in a working cycle of the internal combustion engine and forming the valve device for reducing and / or interrupting the exhaust gas mass flow through the second turbine.
  • At least one of the exhaust gas turbocharger is designed as a single scroll exhaust gas turbocharger with an inlet spiral or as a twin scroll exhaust gas turbocharger with two inlet spirals.
  • an input of the first turbine of the first exhaust gas turbocharger and an input of the second turbine of the second exhaust gas turbocharger via a cross-talk line are fluidly connected to each other.
  • the internal combustion engine expediently has at least two working cylinders, wherein an exhaust gas outlet of at least one first working cylinder is flow-connected exclusively to the first turbine, so that the exhaust gas mass flow from at least one first working cylinder acts exclusively on the first turbine, and an exhaust gas outlet of at least one second working cylinder exclusively with the first turbine second turbine is fluidly connected, so that the exhaust gas mass flow from at least one second working cylinder acts exclusively on the second turbine.
  • a bypass line with a valve device is arranged on the first turbine and / or on the second turbine for at least partially bypassing the exhaust gas mass flow at the respective turbine.
  • At least one pressure regulating valve is arranged in the fresh air line downstream of the first compressor and / or the second compressor.
  • at least one throttle valve is arranged in the fresh air line downstream of the first compressor and / or the second compressor.
  • a recirculation line is provided with a recirculation valve, which selectively connects the fresh air flow downstream of the second compressor with the fresh air flow upstream of the second compressor flow-conducting.
  • the predetermined speed is determined such that a pressure ratio before and after the turbine of the second exhaust gas turbocharger corresponds to a pressure ratio before and after the turbine of the first exhaust gas turbocharger.
  • an electric motor is used as an additional drive.
  • connection of the second exhaust gas turbocharger is performed by opening a valve device in an exhaust line of the internal combustion engine.
  • a valve device in a fresh air line of the internal combustion engine is additionally opened when switching on the second exhaust gas turbocharger.
  • an energy for driving the additional drive from an energy storage, in particular a battery for electrical energy, taken, the energy storage is fed, for example by means of recuperation of braking energy.
  • 1 shows a first preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation
  • 2 shows a second preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation
  • FIG. 3 shows a third preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation
  • Fig. 4 shows a fourth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation
  • Fig. 5 shows a fifth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention in a schematic representation.
  • the first preferred embodiment of an internal combustion engine comprises four working cylinders 10, 12, 14 and 16, which are fed via a fresh air line 18 with a suction pipe 20 with a fresh air mass flow and the exhaust gas mass flow to an exhaust line 22 with catalysts 24 and Lambda probes release 26.
  • a first exhaust gas turbine 28 of a first exhaust gas turbocharger 30 and a second exhaust gas turbine 32 of a second exhaust gas turbocharger 34 is arranged, the two exhaust gas turbines 28, 32 are arranged with respect to the exhaust gas mass flow parallel to each other in the exhaust line 22.
  • a first compressor 36 of the first exhaust gas turbocharger 30 and a second compressor 38 of the second exhaust gas turbocharger 34 is arranged, wherein the two compressors 36, 38 are arranged parallel to each other in the fresh air line 18 with respect to the fresh air mass flow.
  • the first turbine 28 drives the first compressor 36 and the second turbine 32 drives the second compressor 38.
  • a crosstalk line 40 connects the respective inputs of the two turbines 28, 32 with each other in a flow-conducting manner.
  • the first turbine 28 has a first bypass line 42 with valve device (wastegate 1), which selectively passes at least a portion of the exhaust gas mass flow past the first turbine 28.
  • the second turbine 32 has a second bypass line 44 with valve device (wastegate 2), which optionally passes at least part of the exhaust gas mass flow past the second turbine 32.
  • the bridging lines 42, 44 are designed, for example, as internal waste gates of the respective turbine 28, 32.
  • a first charge air cooler 50 and downstream of the second compressor 38 a second charge air cooler 52 is arranged in the fresh air line 18 downstream of the first compressor 36.
  • the second compressor 38 has a recirculation line 46 with a recirculation valve 48 to direct at least a portion of the compressed air from the second compressor 38 from the output of the second compressor 38 downstream of the second charge air cooler 52 to the input of the second compressor 38 back.
  • an exhaust valve 54 is arranged in an only the second turbine 32 associated portion of the exhaust system 22, a throttle valve 56 is arranged. Downstream of the second charge air cooler 52, a pressure control valve 60 is arranged in the fresh air line 18.
  • the second exhaust gas turbocharger 34 comprises, in addition to the second turbine 38, a further drive device 58 for the second compressor 32 in the form of an electric motor.
  • the exhaust valve 54 is remote from the engine and with respect to the exhaust gas mass flow downstream of the second turbine 32 is arranged.
  • the two exhaust gas turbochargers 30, 34 are formed with SS exhaust gas turbines (single-scroll exhaust gas turbines) 28, 32 with an inlet spiral in the exhaust gas turbine 28, 32.
  • a control valve (not shown) is arranged in the crosstalk line 40.
  • Fig. 2 shows a second preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals as in Fig. 1, so that reference is made to their explanation in the above description of Figure 1.
  • the first exhaust gas turbocharger 30 is designed with a TS exhaust gas turbine (twin-scroll exhaust gas turbine) 28 with two inlet spirals in the first exhaust gas turbine 28, whereas the second exhaust gas turbocharger 34 is formed with an SS exhaust gas turbine 32 ,
  • Fig. 3 shows a third preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals as in Fig. 1, so that reference is made to their explanation in the above description of Figure 1.
  • the exhaust flap 54 is arranged close to the engine and, with respect to the exhaust gas mass flow, upstream of the second exhaust gas turbine 32.
  • Both exhaust gas turbochargers 30, 34 are formed with SS exhaust gas turbines 28, 32.
  • the exhaust gas line 22 is designed such that the exhaust gas mass flow from first working cylinders 10, 16 is supplied exclusively to the first turbine 28 and the exhaust gas mass flow from second working cylinders 12, 14 excluding the second turbine 32 is supplied.
  • Fig. 4 shows a fourth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals as in Fig. 1, so that reference is made to their explanation in the above description of Figure 1.
  • the exhaust gas line 22 formed double-flooded and the exhaust valve 54 is close to the engine, with respect to the exhaust gas mass flow upstream of the second exhaust gas turbine 32 and arranged in the crosstalk line 40.
  • the first exhaust gas turbocharger 30 and / or the second exhaust gas turbocharger 34 have a TS exhaust gas turbine 28, 32.
  • Fig. 5 shows a fifth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention, wherein functionally identical parts are designated by the same reference numerals as in Fig. 1, so that reference is made to their explanation in the above description of Figure 1.
  • no crosstalk line 40 is provided.
  • Each working cylinder 10, 12, 14, 16 has in each case a first outlet valve 62 and a second outlet valve 64.
  • the first exhaust valves 62 are connected with respect to the exhaust gas mass flow flow-conducting only with the first turbine 28 and separated from the second turbine 32.
  • the second exhaust valves 64 are fluidly connected with respect to the exhaust gas mass flow only with the second turbine 32 and separated from the first turbine 28.
  • ATL 30 may be implemented as SS-ATL or as TS-ATL (shown here).
  • the first compressor 36 includes a recirculation line with a recirculation valve 66 to direct at least a portion of the compressed air from the first compressor 36 from the output of the first compressor 36 downstream of the first charge air cooler 50 to the input of the first compressor 36.
  • the use of an EU ATL is proposed as a second, zuzuraceder exhaust gas turbocharger 34.
  • the EU ATL 34 can additionally be accelerated by electrical energy.
  • the performance of the register network can be increased and, on the other hand, the power peaks during the acceleration of the EU ATL 34 in the register network are significantly lower than when using an EU ATL as a mono ATL concept.
  • the register network of the second ATL 34 must have reached its target speed (predetermined speed) before it can be switched to 2-ATL operation (connection of the second ATL 34), since here the first, accelerated exclusively via exhaust energy ATL 30 determining for the dynamic feeling is.
  • the register system described above is used in an electrified powertrain, with the acceleration energy for the EU ATL 34 preferably being taken from a memory powered by recuperated braking energy.
  • the second ATL 34 in the form of the EU-ATL is an internal combustion engine with a register system available, in which the second ATL 34 can be accelerated with a mixture of exhaust gas energy and electrical energy.
  • the first ATL 30 in 1-ATL operation more exhaust gas energy available, whereby higher mean pressures can be achieved.
  • the switching operation in the 2-ATL operation (connection of the second ATL 34) can be performed torque-neutral in a simple manner.
  • the operating mode of the connection phase of the second ATL 34 which is critical during register charging is mitigated by the use of the EU ATL 34. As a result, a higher performance of the register network can be achieved.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit einem elektrifizierten Antriebsstrang, insbesondere mit einer Kombination aus einem Elektromotor und einer Brennkraftmaschine (Hybridmotor), mit wenigstens einem ersten Abgasturbolader (30), welcher wenigstens eine erste Turbine (28) und wenigstens einen ersten Verdichter (36) aufweist, wenigstens einem zweiten Abgasturbolader (34), welcher wenigstens eine zweite Turbine (32) und wenigstens einen zweiten Verdichter (38) aufweist, wobei die erste und die zweite Turbine (28, 32) in einem Abgasstrang (22) der Brennkraftmaschine bezüglich eines Abgasmassenstromes parallel zueinander angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Verdichter (36, 38) in einem Frischluftstrang (18) der Brennkraftmaschine bezüglich eines Frischluftmassenstromes parallel zueinander angeordnet sind, wobei im Abgasstrang (22) wenigstens eine Ventileinrichtung (54; 64) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine den Abgasmassenstrom durch die zweite Turbine (32) wahlweise reduziert und/oder unterbricht und gleichzeitig den Abgasmassenstrom durch die erste Turbine (28) uneingeschränkt zulässt, so dass im Wesentlichen nur der erste Abgasturbolader (30) einen Ladedruck erzeugt. Hierbei ist an dem zweiten Abgasturbolader (34) neben der zweiten Turbine (32) wenigstens eine zusätzliche weitere Antriebsvorrichtung (58) angeordnet.

Description

Beschreibung
Brennkraftmaschine mit Registeraufladung
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, mit wenigstens einem ersten Abgasturbolader, welcher wenigstens eine erste Turbine und wenigstens einen ersten Verdichter aufweist, wenigstens einem zweiten Abgasturbolader, welcher wenigstens eine zweite Turbine und wenigstens einen zweiten Verdichter aufweist, wobei die erste und die zweite Turbine in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine bezüglich eines Abgasmassenstromes parallel zueinander angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Verdichter in einem Frischluftstrang der Brennkraftmaschine bezüglich eines Frischluftmassenstromes parallel zueinander angeordnet sind, wobei im Abgasstrang wenigstens eine Ventileinrichtung derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine den Abgasmassenstrom durch die zweite Turbine wahlweise reduziert und/oder unterbricht und gleichzeitig den Abgasmassenstrom durch die erste Turbine uneingeschränkt zulässt, so dass ein Ladedruck im Wesentlichen nur von dem ersten Abgasturbolader erzeugt wird, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei Frischluft in wenigstens zwei Abgasturboladern mittels eines jeweiligen Verdichters verdichtet wird, wobei der jeweilige Verdichter von einer jeweiligen Abgasturbine angetrieben wird, wobei in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine einem ersten Abgasturbolader ein zweiter Abgasturbolader zugeschaltet wird, wobei vor dem Zuschalten der zweite Abgasturbolader auf eine vorbestimmte Drehzahl beschleunigt wird, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 14.
Bei einer so genannten Registeraufladung an einem Verbrennungsmotor sind mindestens zwei Abgasturbolader (ATL) vorgesehen, die durch mindestens ein zusätzliches Schaltelement auf der Abgas- und/oder Frischluftseite miteinander betriebspunktabhängig mit Abgas bzw. Luft beaufschlagt werden.
Es gibt viele Möglichkeiten eine Registeraufladung an einem Verbrennungsmotor zu realisieren. Diese zeichnen sich alle durch die Verwendung mind. zweier ATL's (Abgasturbolader) aus, die durch mindestens ein zusätzliches Schaltelement auf der Abgas- und/oder Frischluftseite miteinander betriebspunktabhängig mit Abgas bzw. Luft beaufschlagt werden können. Speziell für die Registeraufladung an einem Ottomotor sind solche Registerkonzepte geeignet, die bei kleinen Motordrehzahlen einen ATL alleine beaufschlagen und für den Nennleistungsbereich einen zweiten ATL zuschalten, ohne auf die Verdichtungsarbeit des ersten ATL zu verzichten, d.h. der erste ATL trägt weiterhin einen sehr großen Teil zur. gesamten Aufladearbeit bei. Mit einem solchen Konzept ist es möglich, den bei Ottomotoren sehr breiten Luftmassenstrombedarf optimal abzudecken. Da bei einer Lastanforderung im unteren Luftmassenstrombedarf des Motors die gesamte zur Verfügung stehende Abgasenergie nur einem ATL zur Verfügung gestellt wird, kann dieser sehr schnell auf seine Betriebsdrehzahl beschleunigt werden und somit auch sehr schnell einen hohen Ladedruck bereitstellen, was gegenüber einem konventionellen Mono- oder Twinturbokonzept zu einem überlegenen Ansprechverhalten führt. Bei einem konventionellen Monoturbokonzept muss der ATL in der Lage sein, die Nennleistung des Motors alleine abzudecken, weshalb er entsprechend groß ausgelegt werden muss. Dies ermöglicht zwangsläufig nur ein entsprechend träges Ansprechverhalten bei geringen Abgasmassenströmen, wie sie bei kleinen Motordrehzahlen vorliegen. Bei einem klassischen Twin- bzw. Biturbokonzept muss die zur Verfügung stehende Abgasenergie auch bei kleinen Abgasmassenströmen, die bei geringer Motordrehzahl vorliegt, auf zwei ATL's aufgeteilt werden.
Ein Registerkonzept für einen Verbrennungsmotor ist beispielsweise aus der DE 10 2005 061 649 A1 bekannt und verfügt über zwei ATL's, die in ihrer Auslegung (Druckverhältnisse, Massen-/Volumendurchsatzvermögen, etc.) einer konventionellen Twinturboauslegung recht ähnlich oder auch identisch sind. Zweckmäßigerweise wird dabei ausgehend von der für den konventionellen Twinturbobetrieb optimalen ATL-Auslegung ein ATL etwas kleiner und der zweite ATL etwas größer gewählt. Die Beaufschlagung der ATL's mit Abgas erfolgt beim Registerkonzept derart, dass bei kleinen Abgasmassenströmen (kleine Motordrehzahlen) über eine schaltbare Rohrführung im Abgaskrümmer lediglich der kleinere der beiden ATL's mit dem gesamten zur Verfügung stehenden Abgasmassenstrom beaufschlagt wird. Gelangt dieser ATL an sein maximales Durchsatzvermögen, was etwa bei mittleren Motordrehzahlen der Fall ist, erfolgt die Zuschaltung des zweiten, etwas größeren ATL und das Registersystem wird bis zur Nennleistung analog einem konventionellen Twinturbosystem betrieben. Je nach Auslegung des Systems teilen sich die beiden ATL's den erforderlichen Massenstrom im Nennpunkt mit 50%/50% oder etwa 40% zu 60% oder etwa 45% zu 55% zugunsten des größeren ATL.
Bei dem zuvor beschriebenen Registersystem kann der Ein-ATL-Betrieb den Luftmassenstrombedarf des Motors im mittleren und oberen Drehzahlbereich nicht bedienen, weshalb eine Zuschaltung des zweiten ATL notwendig ist. Eine Umschaltung auf einen größeren ATL, bei der der erste kleine ATL (die sog. Hochdruckstufe) abgeschaltet wird und der größere ATL (die Niederdruckstufe) vollständig die Aufladearbeit übernimmt, ist vergleichsweise einfach zu realisieren und derartige Konzepte befinden sich bereits auch in Serie. Die Zuschaltung eines zweiten ATL ist jedoch schwieriger zu beherrschen. Eine Umschaltung auf den zweiten ATL bringt, wie schon oben beschrieben, den Nachteil mit sich, dass dieser zweite ATL sehr groß dimensioniert sein muss, damit er den Luftmassenbedarf im Nennleistungspunkt des Motors alleine liefern kann. Dies führt zu entsprechenden Packagenachteilen. Zudem ist die Verfügbarkeit von ATL für ottomotorische Anwendungen insbesondere mit Nennleistungen oberhalb von 20OkW und Abgastemperaturen > 95O0C begrenzt. Auch vor diesem Hintergrund ist die Zuschaltung eines zweiten ATL für ein Ottoregisterkonzept zielführender. Ein weiterer Nachteil einer derart zweistufig geregelten Aufladung an einem Ottomotor ist, dass im unteren Drehzahl-Bereich beide ATL in Serie geschaltet betrieben werden. Die Druckverhältnisse an beiden Turbinen multiplizieren sich demnach und der Motor muss gegen einen sehr hohen Abgasgegendruck arbeiten, was zu einem schlechteren Restgasausspülverhalten führt. Da ottomotorische Brennverfahren sehr kritisch bzgl. ihrer Klopfgrenze auf verbliebene Restgasanteile im Brennraum reagieren, ist ein solches zweistufiges Aufladeverfahren für Ottomotoren gegebenenfalls nachteilig.
Wie oben beschrieben, ist für die Anwendung am Ottomotor ein Registerkonzept zu bevorzugen, bei dem zunächst nur ein ATL, der gegen Umgebung entspannen kann, mit Abgas beaufschlagt wird und im Drehzahlverlauf des Motors ein zweiter ATL parallel geschaltet wird, d.h. beide ATL entspannen gegen Umgebung bzw. gegen normalen Druckverlust der Abgasanlage. Der Zuschaltvorgang erfolgt vorzugsweise über eine vollvariable Auslassventilsteuerung, kann aber auch über eine thermisch hoch belastbare Abgasklappe erfolgen. Der Zuschaltvorgang des zweiten ATL ist deshalb kritisch, da der zweite ATL vor dem Parallelschluss auf die Drehzahl des ersten, im Betrieb befindlichen ersten ATL gebracht werden muss. Ein Zuschaltvorgang kann nur dann ohne Drehmomenteinbruch erfolgen, wenn der Saugrohrdruck konstant bleibt. Bei einem ATL ist der Ladedruck direkt abhängig von der Drehzahl des ATL. Hieraus folgt für gleich große ATL die Bedingung, dass der erste und der zweite ATL eine identische Drehzahl aufweisen müssen, um einen Drehmomenteinbruch beim Zuschaltvorgang zu vermeiden. Im Fall unterschiedlich großer ATL muss vor dem Zuschaltvorgang die analoge Drehzahl für ein gleiches Druckverhältnis bei beiden ATL vor/nach der Turbine (p2/p1) erreicht werden. Für den Hochlauf des zweiten ATL wird Abgasenergie benötigt, die dem ersten ATL nicht mehr zur Verfügung steht, d.h. das theoretische Ladedruckpotential, das durch eine Registeraufladung besteht, kann night ausgenutzt werden, wenn ohne Drehmomenteinbruch von einem 1-ATL-Betrieb auf einen 2-ATL-Betrieb umgeschaltet wird. Aus der DE 43 10 148 C2 ist eine Brennkraftmaschine mit Registeraufladung bekannt, wobei ein erster Abgasturbolader ständig Ladeluft liefert und ein zweiter Abgasturbolader wahlweise zugeschaltet wird. Um ein pulsationsfreies Zuschalten des zweiten Abgasturboladers zu ermöglichen wird in dem Fall, in dem der zweite Abgasturbolader nicht zur Ladeluftversorgung der Brennkraftmaschine beiträgt, ein Druckausgang eines Verdichters des zweiten Abgasturboladers mit dem Einlasse einer Turbine dieses zweiten Abgasturboladers verbunden. Auf diese Weise wird der zweite Abgasturbolader ständig auf einer Drehzahl gehalten, die er zur Ladeluftversorgung der Brennkraftmaschine benötigt, so dass beim Zuschalten des zweiten Abgasturboladers durch Abtrennen des Druckausgangs des Verdichters des zweiten Abgasturboladers vom Einlasse der Turbine dieses zweiten Abgasturboladers und Verbinden des Druckausgangs des Verdichters des zweiten Abgasturboladers mit der zur Brennkraftmaschine führenden Verbrennungsluftversorgungsleitung ohne Drucksprung sofort der benötigte Ladeluftdruck vorhanden ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine sowie ein Verfahren der o.g. Art hinsichtlich der Zuschaltung eines zweiten Abgasturboladers einer Registeraufladung zu verbessern.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Brennkraftmaschine der o.g. Art mit den in Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmalen und durch ein Verfahren der o.g. Art mit den in Anspruch 14 gekennzeichneten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Ansprüchen beschrieben.
Dazu ist es bei einer Brennkraftmaschine der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass an dem zweiten Abgasturbolader neben der Turbine wenigstens eine zusätzliche weitere Antriebsvorrichtung angeordnet ist.
Dies hat den Vorteil, dass vor dem Zuschalten des zweiten Abgasturboladers zum Hochfahren der Drehzahl dieses zweiten Abgasturboladers die zusätzliche Antriebsvorrichtung vorgesehen ist, so dass keine oder nur wenig Energie aus dem Abgasmassenstrom zum Hochfahren der Drehzahl des zweiten Abgasturboladers entnommen werden muss. Hierdurch wird auf einfache Weise ein Zuschaltvorgang ohne Drehmomenteinbruch der Brennkraftmaschine erzielt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zusätzliche Antriebsvorrichtung ein Elektromotor.
Die wenigstens eine Ventileinrichtung ist beispielsweise stromauf und/oder stromab der zweiten Turbine des zweiten Abgasturboladers angeordnet und umfasst beispielsweise eine Abgasklappe. In einer bevorzugten Ausführungsform weist wenigstens ein Arbeitszylinder der Brennkraftmaschine wenigstens zwei unabhängig voneinander steuerbare Auslassventile auf, wobei wenigstens ein jeweiliges erstes Auslassventil wenigstens eines Arbeitszylinders strömungsleitend mit der ersten Turbine verbunden und bezüglich des Abgasmassenstromes von der zweiten Turbine getrennt ist, wobei wenigstens ein jeweiliges zweites Auslassventil wenigstens eines Arbeitszylinders strömungsleitend mit der zweiten Turbine verbunden und bezüglich des Abgasmassenstromes von der ersten Turbine getrennt ist, wobei eine zyklische Betätigung zum Öffnen der zweiten Auslassventile wahlweise derart abschaltbar ausgebildet ist, dass die zweiten Auslassventile länger als in einem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine üblich geschlossen bleiben und die Ventileinrichtung zum Reduzieren und/oder Unterbrechen des Abgasmassenstromes durch die zweite Turbine ausbilden.
Zweckmäßigerweise ist wenigstens einer der Abgasturbolader als Single Scroll Abgasturbolader mit einer Einlassspirale oder als Twin Scroll Abgasturbolader mit zwei Einlassspiralen ausgebildet.
In einer bevorzugten Ausführungsform sind ein Eingang der ersten Turbine des ersten Abgasturboladers und ein Eingang der zweiten Turbine des zweiten Abgasturboladers über eine Übersprechleitung strömungsleitend miteinander verbunden.
Zweckmäßigerweise weist die Brennkraftmaschine wenigstens zwei Arbeitszylinder auf, wobei ein Abgasauslass wenigstens eines ersten Arbeitszylinders ausschließlich mit der ersten Turbine strömungsleitend verbunden ist, so dass der Abgasmassenstrom aus wenigstens einem ersten Arbeitszylinder ausschließlich die erste Turbine beaufschlagt, und ein Abgasauslass wenigstens eines zweiten Arbeitszylinders ausschließlich mit der zweiten Turbine strömungsleitend verbunden ist, so dass der Abgasmassenstrom aus wenigstens einem zweiten Arbeitszylinder ausschließlich die zweite Turbine beaufschlagt.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist an der ersten Turbine und/oder an der zweiten Turbine eine Überbrückungsleitung mit Ventileinrichtung, insbesondere ein Wastegate, zum wenigstens teilweise vorbeileiten des Abgasmassenstromes an der jeweiligen Turbine angeordnet.
Zweckmäßigerweise ist im Frischluftstrang stromab des ersten Verdichters und/oder des zweiten Verdichters wenigstens ein Druckregelventil angeordnet. In einer bevorzugten Ausführungsform ist im Frischluftstrang stromab des ersten Verdichters und/oder des zweiten Verdichters wenigstens eine Drosselklappe angeordnet.
Zweckmäßigerweise ist eine Umluftleitung mit einem Umluftventil vorgesehenen, welche wahlweise den Frischluftstrang stromab des zweiten Verdichters mit dem Frischluftstrang stromauf des zweiten Verdichters strömungsleitend verbindet.
Ferner ist es bei einem Verfahren der o.g. Art erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Beschleunigung des zweiten Abgasturboladers auf die vorbestimmte Drehzahl wenigstens teilweise mittels eines bezüglich der Abgasturbine des zweiten Abgasturboladers zusätzlichen Antriebs durchgeführt wird.
Dies hat den Vorteil, dass für die Beschleunigung des zweiten Abgasturboladers auf die gewünschte Drehzahl keine Energie aus einem Abgasmassenstrom entnommen werden muss.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird die vorbestimmte Drehzahl derart bestimmt, dass ein Druckverhältnis vor und nach der Turbine des zweiten Abgasturboladers einem Druckverhältnis vor und nach der Turbine des ersten Abgasturboladers entspricht.
Zweckmäßigerweise wird als zusätzlicher Antrieb ein Elektromotor verwendet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Zuschalten des zweiten Abgasturboladers mittels öffnen einer Ventileinrichtung in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine durchgeführt.
Zweckmäßigerweise wird beim Zuschalten des zweiten Abgasturboladers zusätzlich eine Ventileinrichtung in einem Frischluftstrang der Brennkraftmaschine geöffnet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird eine Energie zum Antrieb des zusätzlichen Antriebs aus einem Energiespeicher, insbesondere einem Akkumulator für elektrische Energie, entnommen, wobei der Energiespeicher beispielsweise mittels Rekuperation von Bremsenergie gespeist wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung, Fig. 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung,
Fig. 3 eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung,
Fig. 4 eine vierte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung und
Fig. 5 eine fünfte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung.
Die in Fig. 1 dargestellte, erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine umfasst vier Arbeitszylinder 10, 12, 14 und 16, die über einen Frischluftstrang 18 mit einem Saugrohr 20 mit einem Frischluftmassenstrom gespeist werden und die einen Abgasmassenstrom an einen Abgasstrang 22 mit Katalysatoren 24 und Lambdasonden 26 abgeben. In dem Abgasstrang 22 ist eine erste Abgasturbine 28 eines ersten Abgasturboladers 30 und eine zweite Abgasturbine 32 eines zweiten Abgasturboladers 34 angeordnet, wobei die beiden Abgasturbinen 28, 32 bezüglich des Abgasmassenstromes parallel zueinander in dem Abgasstrang 22 angeordnet sind. In dem Frischluftstrang 18 ist ein erster Verdichter 36 des ersten Abgasturboladers 30 und ein zweiter Verdichter 38 des zweiten Abgasturboladers 34 angeordnet, wobei die beiden Verdichter 36, 38 bezüglich des Frischluftmassenstromes parallel zueinander in dem Frischluftstrang 18 angeordnet sind. Die erste Turbine 28 treibt den ersten Verdichter 36 an und die zweite Turbine 32 treibt den zweiten Verdichter 38 an. Eine Übersprechleitung 40 verbindet die jeweiligen Eingänge der beiden Turbinen 28, 32 strömungsleitend miteinander. Die erste Turbine 28 weist eine erste Überbrückungsleitung 42 mit Ventileinrichtung (Wastegate 1) auf, welche wahlweise wenigstens einen Teil des Abgasmassenstromes an der ersten Turbine 28 vorbei leitet. Die zweite Turbine 32 weist eine zweite Überbrückungsleitung 44 mit Ventileinrichtung (Wastegate 2) auf, welche wahlweise wenigstens einen Teil des Abgasmassenstromes an der zweiten Turbine 32 vorbei leitet. Die Überbrückungsleitungen 42, 44 sind beispielsweise als interne Wastegates der jeweiligen Turbine 28, 32 ausgebildet. In dem Frischluftstrang 18 ist stromab des ersten Verdichters 36 ein erster Ladeluftkühler 50 und stromab des zweiten Verdichters 38 ein zweiter Ladeluftkühler 52 angeordnet. Der zweite Verdichter 38 weist eine Umluftleitung 46 mit einem Umluftventil 48 auf, um wenigstens einen Teil der von dem zweiten Verdichter 38 verdichteten Luft von dem Ausgang des zweiten Verdichters 38 stromab des zweiten Ladeluftkühlers 52 an den Eingang des zweiten Verdichters 38 zurück zu leiten. In einem nur der zweiten Turbine 32 zugeordneten Abschnitt des Abgastraktes 22 ist eine Abgasklappe 54 angeordnet. In dem Frischluftstrang 18 ist stromab der beiden Ladeluftkühler 50, 52 eine Drosselklappe 56 angeordnet. Stromab des zweiten Ladeluftkühlers 52 ist in dem Frischluftstrang 18 ein Druckregelventil 60 angeordnet.
Erfindungsgemäß umfasst der zweite Abgasturbolader 34 neben der zweiten Turbine 38 eine weitere Antriebsvorrichtung 58 für den zweiten Verdichter 32 in Form eines Elektromotors.
Bei der in Fig. 1 dargestellten, ersten bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist die Abgasklappe 54 motorfern und bezüglich des Abgasmassenstromes stromab der zweiten Turbine 32 angeordnet. Die beiden Abgasturbolader 30, 34 sind mit SS- Abgasturbinen (Singel-Scroll-Abgasturbinen) 28, 32 mit einer Einlassspirale in der Abgasturbine 28, 32 ausgebildet. In der Übersprechleitung 40 ist eine Regelklappe (nicht dargestellt) angeordnet.
Fig. 2 zeigt eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der Fig.1 verwiesen wird. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist der erste Abgasturbolader 30 mit einer TS-Abgasturbine (Twin-Scroll-Abgasturbine) 28 mit zwei Einlassspiralen in der ersten Abgasturbine 28 ausgebildet, wohingegen der zweite Abgasturbolader 34 mit einer SS- Abgasturbine 32 ausgebildet ist.
Fig. 3 zeigt eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der Fig.1 verwiesen wird. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist die Abgasklappe 54 motornah und bezüglich des Abgasmassenstromes stromauf der zweiten Abgasturbine 32 angeordnet. Beide Abgasturbolader 30, 34 sind mit SS-Abgasturbinen 28, 32 ausgebildet.
Bei allen zuvor erläuterten bevorzugten Ausführungsform gemäß der Fig. 1 bis 3 ist der Abgasstrang 22 derart ausgebildet, dass der Abgasmassenstrom aus ersten Arbeitszylindern 10, 16 ausschließlich der ersten Turbine 28 zugeführt wird und der Abgasmassenstrom aus zweiten Arbeitszylindern 12, 14 ausschließlich der zweiten Turbine 32 zugeführt wird.
Fig. 4 zeigt eine vierte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der Fig.1 verwiesen wird. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist der Abgasstrang 22 doppelflutig ausgebildet und die Abgasklappe 54 ist motornah, bezüglich des Abgasmassenstromes stromauf der zweiten Abgasturbine 32 sowie in der Übersprechleitung 40 angeordnet. Der erste Abgasturbolader 30 und/oder der zweite Abgasturbolader 34 weisen eine TS-Abgasturbine 28, 32 auf.
Fig. 5 zeigt eine fünfte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, wobei funktionsgleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 bezeichnet sind, so dass zu deren Erläuterung auf die obige Beschreibung der Fig.1 verwiesen wird. Im Unterschied zur ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist keine Übersprechleitung 40 vorgesehen. Jeder Arbeitszylinder 10, 12, 14, 16 weist jeweils ein erstes Auslassventil 62 und ein zweites Auslassventil 64 auf. Die ersten Auslassventile 62 sind bezüglich des Abgasmassenstromes strömungsleitend nur mit der ersten Turbine 28 verbunden und von der zweiten Turbine 32 getrennt. Die zweiten Auslassventile 64 sind bezüglich des Abgasmassenstromes strömungsleitend nur mit der zweiten Turbine 32 verbunden und von der ersten Turbine 28 getrennt. In solchen Betriebszuständen der Brennkraftmaschine, in denen der erste Abgasturbolader 30 allein den notwendigen Ladedruck für ein gewünschtes Motormoment zur Verfügung stellen kann, beispielsweise in einem LowEnd Torque Bereich, bleiben die zweiten Auslassventile 64 geschlossen und lediglich die ersten Auslassventile 62 werden gemäß dem Arbeitsspiel bzw. einem Kurbelwellenwinkel zyklisch geöffnet und geschlossen. Dies wird beispielsweise durch eine Auslassnockenwelle mit Hubumschalter erreicht. Dadurch wird nur die erste Turbine 28 mit dem Abgasmassenstrom beaufschlagt. ATL 30 kann als SS- ATL oder als TS-ATL (hier dargestellt) ausgeführt sein. Der erste Verdichter 36 weist eine Umluftleitung mit einem Umluftventil 66 auf, um wenigstens einen Teil der von dem ersten Verdichter 36 verdichteten Luft von dem Ausgang des ersten Verdichters 36 stromab des ersten Ladeluftkühlers 50 an den Eingang des ersten Verdichters 36 zurück zu leiten.
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit Registersystem wird der Einsatz eines EU- ATL (Elektrisch unterstützter ATL) als zweiter, zuzuschaltender Abgasturbolader 34 vorgeschlagen. Der EU-ATL 34 kann neben der ihm zugeführten Abgasenergie (Bypass- Massenstrom des ersten ATL 30, wenn dieser den Soll-Ladedruck erreicht hat) zusätzlich durch elektrische Energie beschleunigt werden. Damit kann zum einen die Performance des Registerverbundes gesteigert werden und zum anderen fallen die Stromspitzen während der Beschleunigung des EU-ATL 34 im Registerverbund deutlich geringer aus, als bei Verwendung eines EU-ATL als Mono-ATL-Konzept. Im Registerverbund muss der zweite ATL 34 erst seine Ziel-Drehzahl (vorbestimmte Drehzahl) erreicht haben, bevor auf 2-ATL-Betrieb umgeschaltet werden kann (Zuschaltung des zweiten ATL 34), da hier der erste, ausschließlich über Abgasenergie beschleunigte ATL 30 bestimmend für das Dynamikgefühl ist. Idealerweise kommt das zuvor beschriebene Registersystem in einem elektrifizierten Antriebsstrang zur Anwendung, wobei die Beschleunigungsenergie für den EU-ATL 34 vorzugsweise aus einem Speicher entnommen wird, der über rekuperierte Bremsenergie gespeist wird.
Mit dem zweiten ATL 34 in Form des EU-ATL steht eine Brennkraftmaschine mit einem Registersystem zur Verfügung, bei dem der zweite ATL 34 mit einer Mischung aus Abgasenergie und elektrischer Energie beschleunigt werden kann. Damit steht dem ersten ATL 30 im 1-ATL-Betrieb mehr Abgasenergie zur Verfügung, wodurch höhere Mitteldrücke erzielt werden können. Gleichzeitig kann der Umschaltvorgang in den 2-ATL-Betrieb (Zuschaltung des zweiten ATL 34) auf einfache Weise drehmomentneutral durchgeführt werden. Der bei einer Registeraufladung kritische Betriebsbereich der Zuschaltphase des zweiten ATL 34 wird durch die Verwendung des EU-ATL 34 entschärft. Hierdurch kann eine höhere Leistung des Registerverbundes erzielt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Brennkraftmaschine, insbesondere für ein Kraftfahrzeug, insbesondere mit einem elektrifizierten Antriebsstrang, insbesondere mit einer Kombination aus einem Elektromotor und einer Brennkraftmaschine (Hybridmotor), mit wenigstens einem ersten Abgasturbolader (30), welcher wenigstens eine erste Turbine (28) und wenigstens einen ersten Verdichter (36) aufweist, wenigstens einem zweiten Abgasturbolader (34), welcher wenigstens eine zweite Turbine (32) und wenigstens einen zweiten Verdichter (38) aufweist, wobei die erste und die zweite Turbine (28, 32) in einem Abgasstrang (22) der Brennkraftmaschine bezüglich eines Abgasmassenstromes parallel zueinander angeordnet sind, wobei der erste und der zweite Verdichter (36, 38) in einem Frischluftstrang (18) der Brennkraftmaschine bezüglich eines Frischluftmassenstromes parallel zueinander angeordnet sind, wobei im Abgasstrang (22) wenigstens eine Ventileinrichtung (54; 64) derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine den Abgasmassenstrom durch die zweite Turbine (32) wahlweise reduziert und/oder unterbricht und gleichzeitig den Abgasmassenstrom durch die erste Turbine (28) uneingeschränkt zulässt, so dass im Wesentlichen nur der erste Abgasturbolader (30) einen Ladedruck erzeugt, dadurch gekennzeichnet, dass an dem zweiten Abgasturbolader (34) neben der zweiten Turbine (32) wenigstens eine zusätzliche weitere Antriebsvorrichtung (58) angeordnet ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzliche Antriebsvorrichtung (58) ein Elektromotor ist.
3. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Ventileinrichtung (54) eine Abgasklappe umfasst.
4. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Ventileinrichtung (54) stromauf und/oder stromab der zweiten Turbine (32) des zweiten Abgasturboladers (34) angeordnet ist.
5. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Arbeitszylinder (10, 12, 14, 16) der Brennkraftmaschine wenigstens zwei unabhängig voneinander steuerbare Auslassventile (62, 64) aufweist, wobei wenigstens ein jeweiliges erstes Auslassventil (62) wenigstens eines Arbeitszylinders (10, 12, 14, 16) strömungsleitend mit der ersten Turbine (28) verbunden und bezüglich des Abgasmassenstromes von der zweiten Turbine (32) getrennt ist, wobei wenigstens ein jeweiliges zweites Auslassventil (64) wenigstens eines Arbeitszylinders (10, 12, 14, 16) strömungsleitend mit der zweiten Turbine (32) verbunden und bezüglich des Abgasmassenstromes von der ersten Turbine (28) getrennt ist, wobei eine zyklische Betätigung zum Öffnen der zweiten Auslassventile (64) wahlweise derart abschaltbar ausgebildet ist, dass die zweiten Auslassventile (64) länger als in einem Arbeitsspiel der Brennkraftmaschine üblich geschlossen bleiben und die Ventileinrichtung zum Reduzieren und/oder Unterbrechen des Abgasmassenstromes durch die zweite Turbine (32) ausbilden.
6. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Abgasturbolader (30, 34) als Single Scroll Abgasturbolader mit einer Einlassspirale in der Turbine (28, 32) ausgebildet ist.
7. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Abgasturbolader (30, 34) als Twin Scroll Abgasturbolader mit zwei Einlassspiralen in der Turbine (28, 32) ausgebildet ist.
8. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Eingang der ersten Turbine (28) des ersten Abgasturboladers (30) und ein Eingang der zweiten Turbine (32) des zweiten Abgasturboladers (34) über eine Übersprechleitung (40) strömungsleitend miteinander verbunden sind.
9. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese Brennkraftmaschine wenigstens zwei Arbeitszylinder (10, 12, 14, 16) aufweist, wobei ein Abgasauslass wenigstens eines ersten Arbeitszylinders (10, 16) ausschließlich mit der ersten Turbine (28) strömungsleitend verbunden ist, so dass der Abgasmassenstrom aus wenigstens einem ersten Arbeitszylinder (10, 16) ausschließlich die erste Turbine (28) beaufschlagt, und ein Abgasauslass wenigstens eines zweiten Arbeitszylinders (12, 14) ausschließlich mit der zweiten Turbine (32) strömungsleitend verbunden ist, so dass der Abgasmassenstrom aus wenigstens einem zweiten Arbeitszylinder (12, 14) ausschließlich die zweite Turbine (32) beaufschlagt.
10. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der ersten Turbine (28) und/oder an der zweiten Turbine (32) eine Überbrückungsleitung (42, 44) mit Ventileinrichtung, insbesondere ein Wastegate, zum wenigstens teilweise vorbeileiten des Abgasmassenstromes an der jeweiligen Turbine (28, 32) angeordnet ist.
11. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Frischluftstrang (18) stromab des ersten Verdichters (36) und/oder des zweiten Verdichters (38) wenigstens ein Druckregelventil (60) angeordnet ist.
12. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Frischluftstrang (18) stromab des ersten Verdichters (36) und/oder des zweiten Verdichters (38) wenigstens eine Drosselklappe (56) angeordnet ist.
13. Brennkraftmaschine nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Umluftleitung (46) mit einem Umluftventil (48) vorgesehenen ist, welche wahlweise den Frischluftstrang (18) stromab des zweiten Verdichters (38) mit dem Frischluftstrang (18) stromauf des zweiten Verdichters (38) strömungsleitend verbindet.
14. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, wobei Frischluft in wenigstens zwei Abgasturboladern mittels eines jeweiligen Verdichters verdichtet wird, wobei der jeweilige Verdichter von einer jeweiligen Abgasturbine angetrieben wird, wobei in Abhängigkeit von einem Betriebspunkt der Brennkraftmaschine einem ersten Abgasturbolader ein zweiter Abgasturbolader zugeschaltet wird, wobei vor dem Zuschalten der zweite Abgasturbolader auf eine vorbestimmte Drehzahl beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschleunigung des zweiten Abgasturboladers auf die vorbestimmte Drehzahl wenigstens teilweise mittels eines bezüglich der Abgasturbine des zweiten Abgasturboladers zusätzlichen Antriebs durchgeführt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die vorbestimmte Drehzahl derart bestimmt wird, dass ein Druckverhältnis vor und nach der Turbine des zweiten Abgasturboladers einem Druckverhältnis vor und nach der Turbine des ersten Abgasturboladers entspricht.
16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass als zusätzlicher Antrieb ein Elektromotor verwendet wird.
17. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Zuschalten des zweiten Abgasturboladers mittels Öffnen einer Ventileinrichtung in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine durchgeführt wird.
18. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass beim Zuschalten des zweiten Abgasturboladers zusätzlich eine Ventileinrichtung in einem Frischluftstrang der Brennkraftmaschine geöffnet wird.
19. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Energie zum Antrieb des zusätzlichen Antriebs aus einem Energiespeicher, insbesondere einem Akkumulator für elektrische Energie, entnommen wird.
20. Verfahren nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Energiespeicher mittels Rekuperation von Bremsenergie gespeist wird.
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