KR20110123286A - Internal combustion engine having sequential supercharging - Google Patents
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Abstract
본 발명은 특히 전기 구동 트레인, 특히 전기 모터와 내연기관의 조합체(하이브리드 엔진)를 구비한 자동차용 내연기관으로서, 하나 이상의 제1 배기 가스 터보 과급기(30) 및 하나 이상의 제2 배기 가스 터보 과급기(34)를 포함하고, 상기 제1 배기 가스 터보 과급기는 하나 이상의 제1 터빈(28) 및 하나 이상의 제1 압축기(36)를 포함하며, 상기 제2 배기 가스 터보 과급기는 하나 이상의 제2 터빈(32) 및 하나 이상의 제2 압축기(38)를 포함하고, 상기 제1 터빈(28) 및 제2 터빈(32)은 내연기관의 배기 가스 관(22)에서 배기 가스 흐름과 관련해서 서로 평행하게 배치되며, 제1 압축기(36) 및 제2 압축기(38)는 내연기관의 신선한 공기 관(18)에서 신선한 공기 흐름과 관련해서 서로 평행하게 배치되고, 배기 가스 관(22) 내에 하나 이상의 밸브 장치(54; 64)는, 내연기관의 작동 상태에 따라 제2 터빈(32)을 통해 흐르는 배기 가스 흐름을 선택적으로 감소 및/또는 차단하며 동시에 제1 터빈(28)을 통해 흐르는 배기 가스 흐름을 제한 없이 허용할 수 있어서, 실질적으로 제1 배기 가스 터보 과급기(30)만이 급기압을 발생시키도록 배치되고 설계된다. 이를 위해, 제2 배기 가스 터보 과급기(34)에 제2 터빈(32)에 추가해서 하나 이상의 추가의 구동 장치(58)가 배치된다.The present invention relates in particular to an internal combustion engine for automobiles having an electric drive train, in particular a combination of an electric motor and an internal combustion engine (hybrid engine), comprising at least one first exhaust gas turbocharger 30 and at least one second exhaust gas turbocharger ( 34, wherein the first exhaust gas turbocharger includes one or more first turbines 28 and one or more first compressors 36, and the second exhaust gas turbocharger includes one or more second turbines 32. ) And one or more second compressors 38, wherein the first turbines 28 and the second turbines 32 are arranged parallel to each other with respect to the exhaust gas flow in the exhaust gas pipes 22 of the internal combustion engine. The first compressor 36 and the second compressor 38 are arranged parallel to each other with respect to fresh air flow in the fresh air pipe 18 of the internal combustion engine, and at least one valve device 54 in the exhaust gas pipe 22. 64) operation of the internal combustion engine May selectively reduce and / or shut off the exhaust gas flow through the second turbine 32 and, at the same time, without limitation allow exhaust gas flow through the first turbine 28 to substantially reduce the first exhaust gas flow. Only the gas turbocharger 30 is arranged and designed to generate air pressure. To this end, one or more additional drive units 58 are arranged in addition to the second turbine 32 in the second exhaust gas turbocharger 34.
Description
본 발명은 청구항 제1항의 전제부에 따라, 특히 자동차용 내연기관으로서, 하나 이상의 제1 배기 가스 터보 과급기 및 하나 이상의 제2 배기 가스 터보 과급기를 포함하고, 상기 제1 배기 가스 터보 과급기는 하나 이상의 제1 터빈 및 하나 이상의 제1 압축기를 포함하며, 상기 제2 배기 가스 터보 과급기는 하나 이상의 제2 터빈 및 하나 이상의 제2 압축기를 포함하고, 상기 제1 터빈 및 제2 터빈은 내연기관의 배기 가스 관 내에서 배기 가스 흐름과 관련해서 서로 평행하게 배치되며, 제1 압축기 및 제2 압축기는 내연기관의 신선한 공기 관에서 신선한 공기 흐름과 관련해서 서로 평행하게 배치되고, 배기 가스 관 내에 하나 이상의 밸브 장치는, 내연기관의 작동 상태에 따라 제2 터빈을 통해 흐르는 배기 가스 흐름을 선택적으로 감소 및/또는 차단하며 동시에 제1 터빈을 통해 흐르는 배기 가스 흐름을 제한 없이 허용할 수 있어서, 실질적으로 제1 배기 가스 터보 과급기 만이 급기압을 발생시키도록 배치되고 설계되는 것인 내연기관에 관한 것이다. 본 발명은 또한 청구항 제14항의 전제부에 따라, 내연기관의 작동 방법으로서, 신선한 공기가 2개 이상의 터보 과급기에서 각각의 압축기에 의해 압축되고, 각각의 압축기는 각각의 배기 가스 터빈에 의해 구동되며, 내연기관의 작동점에 따라 제1 배기 가스 터보 과급기에 제2 배기 가스 터보 과급기가 접속되고, 상기 접속 전에 제2 배기 가스 터보 과급기가 미리 정해진 회전수로 가속되는 것인 내연기관의 작동 방법에 관한 것이다.The invention according to the preamble of claim 1, in particular as an internal combustion engine for automobiles, comprises at least one first exhaust gas turbocharger and at least one second exhaust gas turbocharger, wherein the first exhaust gas turbocharger is at least one. A first turbine and at least one first compressor, wherein the second exhaust gas turbocharger comprises at least one second turbine and at least one second compressor, wherein the first turbine and the second turbine are exhaust gases of an internal combustion engine. Disposed in parallel with one another in the conduit with respect to the exhaust gas flow, the first compressor and the second compressor being disposed in parallel with one another in connection with the fresh air flow in the fresh air conduit of the internal combustion engine, and at least one valve arrangement in the exhaust gas conduit Selectively reduces and / or blocks the exhaust gas flow through the second turbine in accordance with the operating state of the internal combustion engine and simultaneously The method may allow the exhaust gas flow flowing through the first turbine, without limitation, will substantially only the first exhaust gas turbocharger on an internal combustion engine that is arranged and designed to generate a pressure class. The invention also provides a method of operating an internal combustion engine, in accordance with the preamble of
내연기관의 소위 순차 과급시, 2개 이상의 배기 가스 터보 과급기(ATL)가 제공되고, 상기 터보 과급기들에 배기 가스 측 및/또는 신선한 공기 측의 하나 이상의 추가 스위칭 부재에 의해 작동 점에 따라 배기 가스 또는 공기가 공급된다.In the so-called sequential supercharging of the internal combustion engine, two or more exhaust gas turbochargers (ATL) are provided, the turbochargers being provided with exhaust gases depending on the operating point by one or more additional switching elements on the exhaust gas side and / or on the fresh air side. Or air is supplied.
내연기관에서 순차 과급을 구현할 수 있는 많은 가능성이 있다. 이 가능성들은 모두 2개 이상의 ATL(배기 가스 터보 과급기)의 사용을 특징으로 하며, 상기 ATL들에 배기 가스 측 및/또는 신선한 공기 측의 하나 이상의 추가 스위칭 부재에 의해 작동 점에 따라 배기 가스 또는 공기가 공급될 수 있다.There are many possibilities for implementing sequential supercharging in internal combustion engines. These possibilities are all characterized by the use of two or more ATLs (exhaust gas turbochargers), in which the exhaust gases or air depending on the operating point by one or more additional switching members on the exhaust gas side and / or the fresh air side. Can be supplied.
특히 오토 엔진(Otto engine)의 순차 과급을 위해, 낮은 엔진 회전수에서는 하나의 ATL 만을 작동시키고 정격 출력 범위에서는 제1 ATL의 압축 작동의 중단 없이 제2 ATL을 접속하는, 즉 제1 ATL이 전체 과급 작동의 매우 큰 부분에 기여하는, 순차 컨셉이 적합하다. 이러한 컨셉에 의해, 오토 엔진에서 매우 넓은 공기 흐름 수요를 최적으로 커버하는 것이 가능하다. 엔진의 낮은 공기 흐름에서 토크가 요구되면 제공될 전체 배기 가스 에너지가 단 하나의 ATL에 제공되기 때문에, 상기 ATL은 매우 신속하게 그 작동 회전수로 가속될 수 있고, 따라서 매우 신속히 높은 급기압을 제공할 수 있으며, 이는 종래의 모노 또는 트윈 터보 컨셉에 비해 높은 응답 특성을 야기한다. 종래의 모노 터보 컨셉에서, ATL은 엔진의 정격 출력을 단독으로 커버해야 하기 때문에, ATL이 상응하게 크게 설계되어야 한다. 이는 낮은 엔진 회전수에서와 같이 낮은 배기 가스 흐름에서 상응하게 느린 응답 특성만을 허용한다. 종래의 트윈 터보 컨셉에서, 제공되는 배기 가스 에너지는 낮은 엔진 회전수에서 주어지는 작은 배기 가스 흐름에서도 2개의 ATL로 나눠진다.Especially for the sequential supercharging of the Otto engine, only one ATL is operated at low engine speeds and the second ATL is connected at nominal output range without interruption of the compression operation of the first ATL, ie the first ATL The sequential concept, which contributes to a very large part of the supercharging operation, is suitable. By this concept, it is possible to optimally cover a very wide air flow demand in an Otto engine. When torque is required at the low air flow of the engine, since the total exhaust gas energy to be provided is provided to only one ATL, the ATL can be accelerated to its operating speed very quickly, thus providing very high air pressures very quickly. This can lead to higher response characteristics compared to conventional mono or twin turbo concepts. In the conventional mono turbo concept, the ATL must cover the rated power of the engine alone, so the ATL must be designed to be correspondingly large. This allows only a relatively slow response characteristic at low exhaust gas flows, such as at low engine speeds. In the conventional twin turbo concept, the provided exhaust gas energy is divided into two ATLs even at small exhaust gas flows at low engine speeds.
내연기관의 순차 컨셉은 예컨대 DE 10 2005 061 649 A1호에 공지되어 있으며, 종래의 트윈 터보 설계와 매우 유사한 또는 동일한 설계(압력 조건, 질량/체적 흐름 용량 등)를 가진 2개의 ATL을 갖는다. 바람직하게는 종래의 트윈 터보 작동에 최적인 ATL-설계를 기초로, 하나의 ATL은 약간 더 작게 선택되며 제2 ATL은 약간 더 크게 선택된다. 배기 가스를 ATL에 공급하는 것은 순차 컨셉에서, 배기 가스 흐름이 적을 때(엔진 회전수가 낮을 때) 배기 가스 매니폴드 내의 스위칭 가능한 파이프 가이드를 통해 2개의 ATL 중 작은 ATL에만 전체 배기 가스 흐름이 제공되도록 이루어진다. 상기 ATL이 그 최대 용량에 도달하고, 이것이 대략 중간 엔진 회전수이면, 제2의, 약간 더 큰 ATL의 접속이 이루어지고, 순차 시스템이 정격 출력까지 종래의 트윈 터보 시스템과 유사하게 작동된다. 시스템의 설계에 따라, 2개의 ATL은 정격 점에서 필요한 흐름을 50% 대 50%로, 또는 더 큰 ATL에 유리하게끔 약 40% 대 60% 또는 약 45% 대 55%로 나눈다.The sequential concept of an internal combustion engine is known, for example, from
전술한 순차 시스템에서 단일 ATL-작동은 중간 또는 높은 회전수 범위에서 엔진의 공기 흐름 수요를 채울 수 없기 때문에, 제2 ATL의 접속이 필요하다. 제1 작은 ATL(소위, 고압단)이 차단되며 더 큰 ATL(저압단)이 과급 작동을 완전히 수행하는, 더 큰 ATL로의 전환은 비교적 간단히 실시되어야 하고 이러한 컨셉들은 이미 많이 있다. 제2 ATL의 접속은 더 어렵게 제어되어야 한다. 전술한 바와 같이 제2 ATL로의 전환은 상기 제2 ATL이 엔진의 정격 출력 점에서 공기 흐름 수요를 단독으로 공급할 수 있기 위해서 상기 제2 ATL이 매우 크게 설계되어야 한다는 단점을 갖는다. 이는 상응하는 패키지 단점을 야기한다. 또한, 오토 엔진(Otto engine)에 사용하기 위한 ATL의 가용성이 특히 200 kW 보다 큰 정격 출력 및 950℃보다 높은 배기 가스 온도로 제한된다. 이러한 배경에서, 제2 ATL의 접속은 오토(Otto) 순차 컨셉에서 더 목표 지향적이다. 오토 엔진에서 이러한 방식으로 2 단계로 조절되는 과급의 다른 단점은 낮은 회전수 범위에서 2개의 ATL이 직렬로 접속되어 작동된다는 것이다. 따라서, 2개의 터빈에서의 압력 조건들은 증가되며 엔진은 매우 높은 배기 가스 역압에 대해 작동해야 하고, 이는 더 좋지 않은 잔류 가스 플러싱 특성을 야기한다. 오토 엔진의 연소 방법은 연소실에 남은 잔류 가스 성분에 대해 그 노킹 한계와 관련해서 매우 임계적으로 반응하기 때문에, 오토 엔진에 대해 이러한 2 단계 과급 방법은 경우에 따라 불리하다.Since the single ATL-operation in the sequential system described above cannot meet the airflow demand of the engine in the medium or high speed range, the connection of the second ATL is necessary. The transition to larger ATLs, where the first small ATL (so-called high stage) is cut off and the larger ATL (low stage) fully performs the supercharging operation, must be carried out relatively simply and many of these concepts already exist. The connection of the second ATL should be controlled more difficult. Switching to the second ATL as described above has the disadvantage that the second ATL must be designed very large in order for the second ATL to be able to supply air flow demand alone at the rated power point of the engine. This causes a corresponding package disadvantage. In addition, the availability of ATL for use in Otto engines is limited, in particular, to rated power greater than 200 kW and exhaust gas temperatures higher than 950 ° C. Against this background, the connection of the second ATL is more goal oriented in the Otto sequential concept. Another disadvantage of supercharging, which is adjusted in two stages in this way in the Otto engine, is that two ATLs are operated in series at a low speed range. Thus, the pressure conditions in the two turbines are increased and the engine must operate for very high exhaust gas back pressure, which results in poor residual gas flushing characteristics. Since the combustion method of the Otto engine reacts very critically with respect to its knocking limit on residual gas components remaining in the combustion chamber, this two-stage supercharging method is sometimes disadvantageous for the Otto engine.
전술한 바와 같이, 오토 엔진에 사용하기 위해, 먼저 주변에 대해 응력 경감된 단 하나의 ATL에 배기 가스가 공급되며 엔진의 회전수 프로파일에서 제2 ATL이 평행하게 접속되는, 즉 2개의 ATL이 주변에 대해 또는 배기 가스 장치의 정상 압력 손실에 대해 응력 경감되는, 순차 컨셉이 바람직하다. 접속 과정은 바람직하게는 완전 가변 배출 밸브 제어를 통해 이루어지지만, 열적으로 높은 부하를 견딜 수 있는 배기 가스 밸브를 통해서도 이루어질 수 있다. 제2 ATL이 평행 접속 전에 작동 중인 제1 ATL의 회전수로 되어야 하기 때문에, 제2 ATL의 접속 과정은 임계적이다. 접속 과정은 흡입관 압력이 일정하게 유지될 때만 회전 모멘트 언더슈트 없이 이루어질 수 있다. ATL에서 급기압은 ATL의 회전수에 직접 의존한다. 이로부터, 동일한 크기의 ATL에 대해, 접속 과정시 회전 모멘트 언더슈트를 방지하기 위해 제1 및 제2 ATL이 동일한 회전수를 가져야 한다는 조건이 따른다. 상이한 크기의 ATL의 경우, 접속 과정 전에 터빈 전/후 2개의 ATL(p2/p1)에서 동일한 압력 조건에 대해 유사한 회전수가 얻어져야 한다. 제2 ATL의 런업을 위해, 제1 ATL에 더 이상 제공되지 않는 배기 가스 에너지가 필요하다. 즉, 회전 모멘트 언더슈트 없이 1-ATL-작동으로부터 2-ATL-작동으로의 전환이 이루어지면, 순차 과급에 의해 주어지는 이론적 급기압 포텐셜이 이용될 수 없다.As described above, for use in an auto engine, the exhaust gas is first supplied to only one ATL that is stress relief relative to the periphery and the second ATL is connected in parallel in the engine's revolution profile, ie the two ATL A sequential concept is preferred, which is stress relieved for or against the normal pressure loss of the exhaust gas system. The connection process is preferably through fully variable discharge valve control, but can also be via an exhaust gas valve that can withstand thermally high loads. The connection process of the second ATL is critical because the second ATL must be at the rotational speed of the first ATL in operation before the parallel connection. The connection process can be made without a rotating moment undershoot only when the suction tube pressure is kept constant. In ATL, the supply pressure directly depends on the number of revolutions of the ATL. From this, the condition that for the same size ATL, the first and second ATL should have the same rotation speed in order to prevent the rotation moment undershoot during the connection process. For ATLs of different sizes, similar speeds should be obtained for the same pressure conditions at the two ATLs (p2 / p1) before and after the turbine before the connection procedure. For run up of the second ATL, exhaust gas energy is no longer provided to the first ATL. That is, if a switchover from 1-ATL-operation to 2-ATL-operation is made without the rotation moment undershoot, the theoretical air pressure potential given by sequential supercharging cannot be used.
DE 43 10 148 C2에는 순차 과급식 내연기관이 공지되어 있고, 제1 배기 가스 터보 과급기는 항상 급기압을 공급하고, 제2 배기 가스 터보 과급기는 선택적으로 접속된다. 제2 배기 가스 터보 과급기의 맥동 없는 접속을 위해, 제2 터보 과급기가 내연기관의 급기 공급에 기여하지 않는 경우, 제2 배기 가스 터보 과급기의 압축기의 압력 출력부가 제2 배기 가스 터보 과급기의 터빈의 유입부와 연결된다. 이로 인해, 제2 배기 가스 터보 과급기가 항상 내연기관의 급기 과정을 위해 필요로 하는 회전수로 유지됨으로써, 제2 배기 가스 터보 과급기의 접속시, 제2 배기 가스 터보 과급기의 터빈의 유입부로부터 제2 배기 가스 터보 과급기의 압축기의 압력 출력부의 분리에 의해 그리고 제2 배기 가스 터보 과급기의 압축기의 압력 출력부와 내연기관으로 연장하는 연소 공기 공급 라인과의 접속에 의해 압력 변동 없이 즉각 필요한 급기압이 주어진다.In DE 43 10 148 C2 a sequentially charged internal combustion engine is known, the first exhaust gas turbocharger always supplies the supply pressure and the second exhaust gas turbocharger is optionally connected. For a pulsation-free connection of the second exhaust turbocharger, if the second turbocharger does not contribute to the supply of air to the internal combustion engine, the pressure output of the compressor of the second exhaust turbocharger may be applied to the turbine of the second exhaust turbocharger. It is connected to the inlet. Thus, the second exhaust gas turbocharger is always maintained at the speed required for the air supply process of the internal combustion engine, so that when the second exhaust gas turbocharger is connected, the second exhaust gas turbocharger is discharged from the inlet of the turbine of the second exhaust gas turbocharger. 2, the pressure supply of the compressor of the exhaust gas turbocharger and the connection of the pressure output of the compressor of the second exhaust gas turbocharger and the combustion air supply line extending to the internal combustion engine immediately provide the necessary supply pressure without pressure fluctuations. Is given.
본 발명의 과제는 상기 방식의 내연기관 및 방법을 순차 방식의 제2 배기 가스 터보 과급기의 접속과 관련해서 개선하는 것이다.The problem of the present invention is to improve the internal combustion engine and method of the above scheme with respect to the connection of a second exhaust gas turbocharger of the sequential scheme.
상기 과제는 청구항 제1항의 특징을 가진 상기 방식의 내연기관, 및 청구항 제14항의 특징을 가진 상기 방식의 방법에 의해 달성된다. 본 발명의 바람직한 실시예들은 종속 청구항들에 제시된다.The object is achieved by an internal combustion engine of the scheme with the features of claim 1 and a method of the scheme with the features of
이를 위해, 상기 방식의 내연기관에서 본 발명에 따라 제2 배기 가스 터보 과급기에 터빈과 더불어 하나 이상의 추가 구동 장치가 배치된다.To this end, in the internal combustion engine of the above scheme, one or more further drive units are arranged in addition to the turbine in the second exhaust gas turbocharger according to the invention.
이는, 상기 제2 배기 가스 터보 과급기의 회전수를 높이기 위해 제2 배기 가스 터보 과급기를 접속하기 전에 추가의 구동 장치가 제공됨으로써, 제2 배기 가스 터보 과급기의 회전수를 높이기 위해 배기 가스 흐름으로부터 에너지가 얻어질 필요가 없거나 또는 적은 에너지만이 얻어지면 된다는 장점을 갖는다. 이로 인해, 간단한 방식으로 내연기관의 회전 모멘트 언더슈트 없이 접속 과정이 이루어진다.This is because an additional drive is provided before connecting the second exhaust gas turbocharger to increase the rotational speed of the second exhaust gas turbocharger, thereby providing energy from the exhaust gas flow to increase the rotational speed of the second exhaust gas turbocharger. Has the advantage that it does not need to be obtained or only a small energy needs to be obtained. In this way, the connection process is made without the rotation moment undershoot of the internal combustion engine in a simple manner.
바람직한 실시예에서, 추가의 구동 장치는 전기 모터이다.In a preferred embodiment, the further drive device is an electric motor.
하나 이상의 밸브 장치는 예컨대 제2 배기 가스 터보 과급기의 제2 터빈 상류 및/또는 하류에 배치되고, 예컨대 배기 가스 밸브를 포함한다.The one or more valve arrangements are for example arranged upstream and / or downstream of the second turbine of the second exhaust gas turbocharger and comprise, for example, an exhaust gas valve.
바람직한 실시예에서, 내연기관의 하나 이상의 실린더는 서로 독립적으로 제어 가능한 2개 이상의 배출 밸브를 포함하고, 하나 이상의 실린더의 하나 이상의 제1 배출 밸브는 제1 터빈과 흐름이 통하도록 연결되고, 배기 가스 흐름과 관련해서 제2 터빈으로부터 분리되고, 하나 이상의 실린더의 하나 이상의 제2 배출 밸브는 제2 터빈과 흐름이 통하도록 연결되고, 배기 가스 흐름과 관련해서 제1 터빈으로부터 분리되고, 제2 배출 밸브의 개방을 위한 주기적 작동은, 제2 배출 밸브가 내연기관의 하나의 작동 사이클에서 통상적인 것보다 더 오래 폐쇄된 상태로 유지되고 제2 터빈에 의해 배기 가스 흐름을 감소 및/또는 차단하기 위한 밸브 장치를 형성하도록, 선택적으로 차단 가능하게 형성된다.In a preferred embodiment, the at least one cylinder of the internal combustion engine comprises at least two discharge valves which are independently controllable from one another, the at least one first discharge valve of the at least one cylinder is connected in flow communication with the first turbine and the exhaust gas One or more second outlet valves of the one or more cylinders in flow connection with the second turbine, separate from the first turbine in connection with the exhaust gas flow, Periodic operation for the opening of the valve allows the second discharge valve to remain closed longer than usual in one operating cycle of the internal combustion engine and to reduce and / or shut off the exhaust gas flow by the second turbine. It is formed to be selectively blockable to form the device.
바람직하게는 하나 이상의 배기 가스 터보 과급기가 하나의 유입 나선을 가진 싱글 스크롤 배기 가스 터보 과급기로서 또는 2개의 유입 나선을 가진 트윈 스크롤 배기 가스 터보 과급기로서 형성된다.Preferably, the at least one exhaust turbocharger is formed as a single scroll exhaust turbocharger with one inlet spiral or as a twin scroll exhaust turbocharger with two inlet spirals.
바람직한 실시예에서 제1 배기 가스 터보 과급기의 제1 터빈의 입구와 제2 배기 가스 터보 과급기의 제2 터빈의 입구가 크로스토크 라인을 통해 흐름이 통하도록 서로 연결된다.In a preferred embodiment, the inlet of the first turbine of the first exhaust gas turbocharger and the inlet of the second turbine of the second exhaust gas turbocharger are connected to each other to allow flow through the crosstalk line.
바람직하게는 내연기관이 2개 이상의 실린더를 포함하고, 하나 이상의 제1 실린더의 배기 가스 출구가 전적으로 제1 터빈과 흐름이 통하도록 연결됨으로써, 하나 이상의 제1 실린더로부터 나온 배기 가스 흐름이 전적으로 제1 터빈에 작용하고, 하나 이상의 제2 실린더의 배기 가스 출구가 전적으로 제2 터빈과 흐름이 통하도록 연결됨으로써, 하나 이상의 제2 실린더로부터 나온 배기 가스 흐름이 전적으로 제2 터빈에 작용한다.Preferably the internal combustion engine comprises at least two cylinders and the exhaust gas outlets of the at least one first cylinder are connected in flow communication with the first turbine so that the exhaust gas flow from the at least one first cylinder is entirely Acting on the turbine, the exhaust gas outlets of the one or more second cylinders are connected in total flow with the second turbine, such that the exhaust gas flow from the one or more second cylinders acts entirely on the second turbine.
바람직한 실시예에서, 제1 터빈 및/또는 제2 터빈에 밸브 장치, 특히 웨스트 게이트를 가진 바이패스 라인이 각각의 터빈에서 배기 가스 흐름을 적어도 부분적으로 통과하도록 배치된다.In a preferred embodiment, a bypass arrangement with a valve arrangement, in particular a west gate, in the first turbine and / or the second turbine is arranged to at least partially pass the exhaust gas flow in each turbine.
바람직하게는 신선한 공기 관에서 제1 압축기 및/또는 제2 압축기의 하류에 하나 이상의 압력 조절 밸브가 배치된다.Preferably one or more pressure regulating valves are arranged downstream of the first compressor and / or the second compressor in the fresh air line.
바람직한 실시예에서는, 신선한 공기 관 내에서 제1 압축기 및/또는 제2 압축기의 하류에 하나 이상의 스로틀 밸브가 배치된다.In a preferred embodiment, one or more throttle valves are arranged downstream of the first compressor and / or the second compressor in the fresh air pipe.
바람직하게는 순환 공기 밸브를 가진 순환 공기 라인이 제공되고, 상기 순환 공기 라인은 선택적으로 제2 압축기 하류의 신선한 공기 관을 제2 압축기 상류의 신선한 공기 관과 흐름이 통하도록 연결한다.Preferably a circulating air line with a circulating air valve is provided, which optionally connects the fresh air conduit downstream of the second compressor to flow with the fresh air conduit upstream of the second compressor.
또한, 상기 방식의 방법에서 본 발명에 따라 제2 배기 가스 터보 과급기를 미리 정해진 회전수로 가속하는 것은 적어도 부분적으로 제2 배기 가스 터보 과급기의 배기 가스 터빈과 관련해서 추가의 구동 장치에 의해 실시된다.Further, in the method of the above manner, accelerating the second exhaust gas turbocharger at a predetermined rotation speed according to the invention is carried out at least in part by an additional drive in connection with the exhaust gas turbine of the second exhaust gas turbocharger. .
이는 소정 회전수로 제2 배기 가스 터보 과급기를 가속하기 위해 배기 가스 흐름으로부터 에너지가 얻어질 필요가 없다는 장점을 갖는다.This has the advantage that no energy needs to be obtained from the exhaust gas stream to accelerate the second exhaust gas turbocharger at a predetermined speed.
바람직한 실시예에서, 미리 정해진 회전수는, 제2 배기 가스 터보 과급기의 터빈 전 및 후의 압력 조건이 제1 배기 가스 터보 과급기의 터빈 전 및 후의 압력 조건에 상응하도록 결정된다.In a preferred embodiment, the predetermined rotational speed is determined such that the pressure conditions before and after the turbine of the second exhaust gas turbocharger correspond to the pressure conditions before and after the turbine of the first exhaust gas turbocharger.
바람직하게는 추가의 구동 장치로서 전기 모터가 사용된다.Preferably an electric motor is used as further drive device.
바람직한 실시예에서, 제2 배기 가스 터보 과급기의 접속은 내연기관의 배기 가스 관 내의 밸브 장치의 개방에 의해 이루어진다.In a preferred embodiment, the connection of the second exhaust gas turbocharger is made by opening the valve device in the exhaust gas pipe of the internal combustion engine.
바람직하게는 제2 배기 가스 터보 과급기의 접속시 추가로 내연기관의 신선한 공기 관 내의 밸브 장치가 개방된다.Preferably the valve arrangement in the fresh air tube of the internal combustion engine is further opened upon connection of the second exhaust gas turbocharger.
바람직한 실시예에서, 추가의 구동 장치를 구동하기 위한 에너지가 에너지 어큐뮬레이터, 특히 전기 에너지 어큐뮬레이터로부터 얻어지고, 상기 에너지 어큐뮬레이터에는 예컨대 브레이크 에너지의 회수에 의해 에너지가 공급된다.In a preferred embodiment, the energy for driving the further drive device is obtained from an energy accumulator, in particular an electrical energy accumulator, which is supplied with energy, for example by recovery of brake energy.
이하에서, 본 발명이 첨부한 도면을 참고로 상세히 설명된다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명에 의해, 순차 방식의 제2 배기 가스 터보 과급기의 접속과 관련해서 개선된 내연기관이 제공된다.The present invention provides an improved internal combustion engine in connection with the connection of a second exhaust gas turbocharger in sequential manner.
도 1은 본 발명에 따른 내연기관의 제1 바람직한 실시예의 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 내연기관의 제2 바람직한 실시예의 개략도.
도 3는 본 발명에 따른 내연기관의 제3 바람직한 실시예의 개략도.
도 4는 본 발명에 따른 내연기관의 제4 바람직한 실시예의 개략도.
도 5는 본 발명에 따른 내연기관의 제5 바람직한 실시예의 개략도.1 is a schematic view of a first preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention;
2 is a schematic view of a second preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention;
3 is a schematic view of a third preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention;
4 is a schematic view of a fourth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention;
5 is a schematic view of a fifth preferred embodiment of an internal combustion engine according to the invention;
도 1에 도시된, 본 발명에 따른 내연기관의 제1 바람직한 실시예는 4개의 실린더(10, 12, 14, 16)를 포함하고, 상기 실린더들은 흡입관(20)을 구비한 신선한 공기 관(18)을 통해 신선한 공기 흐름을 공급받으며, 배기 가스 흐름을 촉매 변환기(24) 및 람다 프로브(26)를 구비한 배기 가스 관(22)에서 배출한다. 배기 가스 관(22)에 제1 배기 가스 터보 과급기(30)의 제1 배기 가스 터빈(28) 및 제2 배기 가스 터보 과급기(34)의 제2 배기 가스 터빈(32)이 배치되고, 상기 2개의 배기 가스 터빈(28, 32)은 배기 가스 흐름과 관련해서 서로 평행하게 배기 가스 관(22)에 배치된다. 신선한 공기 관(18)에 제1 배기 가스 터보 과급기(30)의 제1 압축기(36) 및 제2 배기 가스 터보 과급기(34)의 제2 압축기(38)가 배치된다. 2개의 압축기(36, 38)는 신선한 공기 흐름과 관련해서 서로 평행하게 신선한 공기 관(18)에 배치된다. 제1 터빈(28)은 제1 압축기(36)를 구동하고, 제2 터빈(32)은 제2 압축기(38)를 구동한다. 크로스토크 라인(40)은 2개의 터빈들(28, 32)의 각각의 입구를 흐름이 통하도록 서로 연결한다. 제1 터빈(28)은 밸브 장치(웨스트 게이트 1)를 가진 제1 바이패스 라인(42)을 포함하며, 상기 밸브 장치는 선택적으로 배기 가스 흐름의 적어도 일부를 제1 터빈(28)을 통해 안내한다. 제2 터빈(32)은 밸브 장치(웨스트 게이트 2)를 가진 제2 바이패스 라인(44)을 포함하며, 상기 밸브 장치는 선택적으로 배기 가스 흐름의 적어도 일부를 제2 터빈(32)을 통해 안내한다. 바이패스 라인들(42, 44)은 예컨대 각각의 터빈(28, 32)의 내부 웨스트 게이트로서 형성된다. 신선한 공기 관(18)에서 제1 압축기(36)의 하류에 제1 급기 냉각기(50)가 배치되며, 제2 압축기(38)의 하류에 제2 급기 냉각기(52)가 배치된다. 제2 압축기(38)는 제2 압축기(38)에 의해 압축된 공기의 적어도 일부를 제2 급기 냉각기(52) 하류의 제2 압축기(38)의 출구로부터 제2 압축기(38)의 입구로 안내하기 위해 순환 공기 밸브(48)를 가진 순환 공기 라인(46)을 포함한다. 제2 터빈(32)에만 할당된 배기 가스 관(22)의 부분에 배기 가스 밸브(54)가 배치된다. 신선한 공기 관(18)에서 2개의 급기 냉각기(50, 52)의 하류에 스로틀 밸브(56)가 배치된다. 제2 급기 냉각기(52)의 하류에서 신선한 공기 관(18)에 압력 조절 밸브(60)가 배치된다.The first preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention, shown in FIG. 1, comprises four
본 발명에 따라 제2 배기 가스 터보 과급기(34)는 제2 터빈(38)에 추가해서 전기 모터 형태의 제2 압축기(32)용 추가의 구동 장치(58)를 포함한다.According to the invention the second
도 1에 도시된, 본 발명에 따른 내연기관의 제1 바람직한 실시예의 경우, 배기 가스 밸브(54)는 엔진으로부터 떨어져 그리고 배기 가스 흐름과 관련해서 제2 터빈(32)의 하류에 배치된다. 2개의 배기 가스 터보 과급기들(30, 34)은 배기 가스 터빈(28, 32) 내에 하나의 유입 나선을 가진 SS-배기 가스 터빈(Single-Scroll-배기 가스 터빈)으로 형성된다. 크로스토크 라인(40) 내에 조절 밸브(도시되지 않음)가 배치된다.In the first preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention, shown in FIG. 1, the
도 2는 본 발명에 따른 내연기관의 제2 바람직한 실시예를 도시하고, 기능상 동일한 부품들은 도 1에서와 동일한 도면 부호로 표시되므로, 그 설명에 있어서 도 1의 상기 설명이 참고된다. 도 1에 따른 제1 실시예와는 달리, 제1 배기 가스 터보 과급기(30)가 제1 배기 가스 터빈(28) 내에 2개의 유입 나선을 가진 TS-배기 가스 터빈(Twin-Scroll-배기 가스 터빈)으로 형성되는 한편, 제2 배기 가스 터보 과급기(34)는 SS-배기 가스 터빈(32)으로 형성된다.FIG. 2 shows a second preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention, in which functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1, so that the above description of FIG. 1 is referred to in the description. Unlike the Figure is that of the first embodiment according to the first, the first exhaust
도 3은 본 발명에 따른 내연기관의 제3 바람직한 실시예를 도시하고, 기능상 동일한 부품들은 도 1에서와 동일한 도면 부호로 표시되므로, 그 설명에 있어서 도 1의 상기 설명이 참고된다. 도 1에 따른 제1 실시예와는 달리, 배기 가스 밸브(54)가 엔진에 가까이 그리고 배기 가스 흐름과 관련해서 제2 배기 가스 터빈(32)의 상류에 배치된다. 2개의 배기 가스 터보 과급기들(30, 34)은 SS-배기 가스 터빈들(28, 32)로 형성된다.FIG. 3 shows a third preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention, in which functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1, so that the above description of FIG. 1 is referred to in the description. Unlike the first embodiment according to FIG. 1, an
도 1 내지 도 3에 따른 모든 전술한 바람직한 실시예에서, 배기 가스 관(22)은 제1 실린더(10, 16)로부터 나온 배기 가스 흐름이 전적으로 제1 터빈(28)에 공급되고, 제2 실린더(12, 14)로부터 나온 배기 가스 흐름이 제2 터빈(32)에만 공급되도록 형성된다.In all the above-described preferred embodiments according to FIGS. 1 to 3, the
도 4는 본 발명에 따른 내연기관의 제4 바람직한 실시예를 도시하고, 기능상 동일한 부품들은 도 1에서와 동일한 도면 부호로 표시되므로, 그 설명에 있어서 도 1의 상기 설명이 참고된다. 도 1에 따른 제1 실시예와는 달리, 배기 가스 관(22)은 투-패스(two-pass)로 형성되고, 배기 가스 밸브(54)는 엔진에 가까이 그리고 배기 가스 흐름과 관련해서 제2 배기 가스 터빈(32)의 상류에 그리고 크로스토크 라인(40) 내에 배치된다. 제1 배기 가스 터보 과급기(30) 및/또는 제2 배기 가스 터보 과급기(34)가 TS-배기 가스 터빈(28, 32)을 포함한다.FIG. 4 shows a fourth preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention, in which functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in FIG. 1, so that the above description of FIG. 1 is referred to in the description. Unlike the first embodiment according to FIG. 1, the
도 5는 본 발명에 따른 내연기관의 제5 바람직한 실시예를 도시하고, 기능상 동일한 부품들은 도 1에서와 동일한 도면 부호로 표시되므로, 그 설명에 있어서 도 1의 상기 설명이 참고된다. 도 1에 따른 제1 실시예와는 달리, 크로스토크 라인(40)이 제공되지 않는다. 각각의 실린더(10, 12, 14, 16)는 제1 배출 밸브(62) 및 제2 배출 밸브(64)를 포함한다. 제1 배출 밸브(62)는 배기 가스 흐름과 관련해서 흐름이 통하도록 제1 터빈(28)에만 연결되고 제2 터빈(32)으로부터 분리된다. 제2 배출 밸브들(64)은 배기 가스 흐름과 관련해서 흐름이 통하도록 제2 터빈(32)에만 연결되고, 제2 터빈(28)으로부터 분리된다. 제1 배기 가스 터보 과급기(30)가 소정 엔진 모멘트를 위해 필요한 급기압만을 제공할 수 있는 내연기관의 상기 작동 상태에서, 예컨대 로우엔드(LowEnd) 토크 범위에서 제2 배출 밸브들(64)이 폐쇄된 상태로 유지되고 제1 배출 밸브(62)만이 작동 사이클 또는 크랭크 샤프트 각도에 따라 주기적으로 개폐된다. 이는 예컨대 행정 전환 스위치를 가진 배출 캠 샤프트에 의해 이루어진다. 이로 인해, 제1 터빈(28)에만 배기 가스 흐름이 제공된다. ATL(30)은 SS-ATL 또는 TS-ATL(여기에 도시됨)으로 구현될 수 있다. 제1 압축기(36)는 제1 압축기(36)에 의해 압축된 공기의 적어도 일부를 제1 급기 냉각기(50)의 하류의 제1 압축기(36)의 출구로부터 제1 압축기(36)의 입구로 안내하기 위해 순환 공기 밸브(66)를 가진 순환 공기 라인을 포함한다.Fig. 5 shows a fifth preferred embodiment of the internal combustion engine according to the invention, in which functionally identical parts are denoted by the same reference numerals as in Fig. 1, so that the above description of Fig. 1 is referred to in the description. Unlike the first embodiment according to FIG. 1, no
순차 시스템을 구비한 본 발명에 따른 내연기관의 경우, 제2의, 접속될 배기 가스 터보 과급기(34)로서 EU-ATL(Elektrisch Unterstuetzer ATL; 전기 지원 ATL)이 제공된다. EU-ATL(34)는 그것에 공급된 배기 가스 에너지[제1 ATL(30)이 설정 급기압에 도달했으면, 제1 ATL(30)의 바이패스 흐름]과 더불어 추가로 전기 에너지에 의해 가속될 수 있다. 따라서, 한편으로는 순차 조합의 성능이 상승될 수 있고 다른 한편으로는 순차 조합에서 EU-ATL(34)의 가속 동안 전류 피크들이 모노-ATL-컨셉으로서 EU-ATL의 사용시보다 훨씬 더 적게 생긴다. 순차 조합에서 제2 ATL(34)이 먼저 목표-회전수(미리 정해진 회전수)에 도달한 후에, 2-ATL-작동으로의 전환이 이루어질 수 있는데[제2 ATL(34)의 접속], 그 이유는 배기 가스 에너지에 의해서만 가속되는 제1 ATL(30)이 다이내믹 감각에 결정적이기 때문이다.In the case of an internal combustion engine according to the present invention comprises a sequential system, the second, EU-ATL as an exhaust gas turbocharger (34) to be connected; is provided (U E lektrisch nterstuetzer ATL electrical support ATL). The EU-
이상적으로, 전술한 순차 시스템이 전기 구동 트레인에 사용되고, EU-ATL(34)용 가속 에너지는 바람직하게 회수된 브레이크 에너지를 공급받는 어큐뮬레이터로부터 얻어진다.Ideally, the sequential system described above is used for the electric drive train, and the acceleration energy for the EU-
EU-ATL 형태의 제2 ATL(34)과 함께, 제2 ATL(34)이 배기 가스 에너지 및 전기 에너지의 혼합에 의해 가속될 수 있는 순차 시스템을 가진 내연기관이 제공된다. 따라서, 1-ATL-작동에서 제1 ATL(30)에 더 많은 배기 가스 에너지가 제공됨으로써, 더 높은 평균 압력이 얻어질 수 있다. 동시에, 2-ATL-작동으로의 전환 과정[제2 ATL(34)의 접속]은 간단한 방식으로 회전 모멘트 중립적으로 실시될 수 있다. 순차 과급시 제2 ATL(34)의 접속 단계의 임계적 작동 범위는 EU-ATL(34)의 사용에 의해 제거된다. 이로 인해, 순차 조합의 더 높은 성능이 얻어질 수 있다.In conjunction with a
10, 12, 14, 16 : 실린더
18 : 신선한 공기 관
22 : 배기 가스 관
28 : 제1 터빈
30 : 제1 배기 가스 터보 과급기
32 : 제2 터빈
34 : 제2 배기 가스 터보 과급기
36, 38 : 압축기
40 : 크로스토크 라인
46 : 순환 공기 라인
48 : 순환 공기 밸브
54 : 밸브 장치
58 : 구동 장치
60 : 압력 조절 밸브
62, 64 : 배출 밸브10, 12, 14, 16: cylinder
18: fresh air tube
22: exhaust gas pipe
28: first turbine
30: first exhaust gas turbocharger
32: second turbine
34: second exhaust gas turbocharger
36, 38: compressor
40: crosstalk line
46: circulating air line
48: circulating air valve
54: valve device
58: drive unit
60: pressure regulating valve
62, 64: discharge valve
Claims (20)
상기 제2 배기 가스 터보 과급기(34)에 제2 터빈(32)에 추가해서 하나 이상의 추가의 구동 장치(58)가 배치되는 것을 특징으로 하는 내연기관.In particular an internal combustion engine for automobiles having an electric drive train, in particular a combination of an electric motor and an internal combustion engine (hybrid engine), comprising at least one first exhaust gas turbocharger 30 and at least one second exhaust gas turbocharger 34. Wherein the first exhaust gas turbocharger includes one or more first turbines 28 and one or more first compressors 36, wherein the second exhaust gas turbocharger includes one or more second turbines 32 and one The above-described second compressor 38, wherein the first turbine 28 and the second turbine 32 are arranged in parallel with each other in relation to the exhaust gas flow in the exhaust gas pipe 22 of the internal combustion engine, The compressor 36 and the second compressor 38 are arranged parallel to each other with respect to the fresh air flow in the fresh air pipe 18 of the internal combustion engine, and at least one valve device 54; 64 in the exhaust gas pipe 22. ) To the operating status of the internal combustion engine Thus selectively reducing and / or blocking the exhaust gas flow through the second turbine 32 and at the same time without limitation permitting the exhaust gas flow through the first turbine 28 to substantially reduce the first exhaust gas turbo. In an internal combustion engine in which only the supercharger 30 is arranged and designed to generate a supply pressure,
And at least one further drive device (58) in addition to the second turbine (32) in the second exhaust gas turbocharger (34).
상기 제2 배기 가스 터보 과급기를 미리 정해진 회전수로 가속하는 것은 적어도 부분적으로 상기 제2 배기 가스 터보 과급기의 상기 배기 가스 터빈과 관련해서 추가의 구동 장치에 의해 실시되는 것을 특징으로 하는 내연기관의 작동 방법.A method of operating an internal combustion engine, wherein fresh air is compressed by a compressor in at least two turbochargers, each compressor driven by a respective exhaust gas turbine, and according to the operating point of the internal combustion engine, a first exhaust gas turbocharger A method of operating an internal combustion engine in which a second exhaust gas turbocharger is connected to the second exhaust gas turbocharger is accelerated at a predetermined rotational speed before the connection.
Accelerating the second exhaust gas turbocharger at a predetermined rotational speed is at least partly carried out by an additional drive in connection with the exhaust gas turbine of the second exhaust gas turbocharger. Way.
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102011012575A1 (en) | 2011-02-26 | 2012-08-30 | Daimler Ag | Turbine for an exhaust gas turbocharger, motor vehicle with an internal combustion engine and method for operating such a motor vehicle |
DE102011103654A1 (en) | 2011-06-08 | 2012-12-13 | Daimler Ag | Internal combustion engine i.e. petrol engine, for driving hybrid vehicle, has cooling device driven under indirect use of energy of turbine, where medium is acted upon exhaust gas tract for cooling of exhaust tract by cooling device |
DE102012103013B4 (en) * | 2012-04-05 | 2023-08-10 | Dr. Ing. H.C. F. Porsche Aktiengesellschaft | Internal combustion engine with exhaust gas turbocharger |
CN102733930B (en) * | 2012-07-05 | 2015-05-20 | 哈尔滨工程大学 | Diesel engine sequential supercharging structure and control method thereof |
DE102012213936A1 (en) * | 2012-08-07 | 2014-05-15 | Ford Global Technologies, Llc | Supercharged four-cylinder inline engine with parallel turbines and method of operating such a four-cylinder in-line engine |
CN102979615A (en) * | 2012-11-19 | 2013-03-20 | 哈尔滨工程大学 | Diesel engine sequential turbocharging structure with anti-surge function |
DE102013200884B4 (en) * | 2013-01-21 | 2022-01-20 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Internal combustion engine and method of operating it |
DE102014213099B4 (en) | 2014-07-07 | 2022-09-01 | Ford Global Technologies, Llc | Motor vehicle and adjustment procedure |
DE102014221333B4 (en) * | 2014-10-21 | 2022-07-07 | Ford Global Technologies, Llc | Twin turbo system with electrically driven compressors |
JP6135693B2 (en) * | 2015-02-20 | 2017-05-31 | トヨタ自動車株式会社 | Supercharged engine control device |
DE102015211437A1 (en) * | 2015-06-22 | 2016-12-22 | Ford Global Technologies, Llc | Method for charge pressure control of an internal combustion engine with parallel turbines and internal combustion engine for carrying out such a method |
US10208685B2 (en) | 2015-06-22 | 2019-02-19 | Ford Global Technologies, Llc | Method for charge pressure control of an internal combustion engine with turbines arranged in parallel, and internal combustion engine for carrying out such a method |
US10151236B2 (en) | 2015-07-22 | 2018-12-11 | Ford Global Technologies, Llc | Exhaust control valve controlling exhaust gas flow in a turbocharger system |
CN105864125B (en) * | 2016-04-06 | 2017-10-03 | 哈尔滨工程大学 | A kind of sequential supercharged diesel engine hydraulic means and control method based on exhaust gas utilization |
DE102016207344A1 (en) * | 2016-04-29 | 2017-11-02 | Ford Global Technologies, Llc | Supercharged internal combustion engine with parallel compressors and exhaust gas recirculation |
BR102017008576A2 (en) * | 2017-04-26 | 2018-11-21 | Associacao Paranaense De Cultura - Apc | otto and binary-isobaric-adiabatic combined-cycle motor and process control for the thermodynamic cycle of the combined-cycle motor |
DE102018005975A1 (en) | 2018-07-27 | 2019-03-07 | Daimler Ag | Method for operating a charging device for an internal combustion engine having two exhaust gas turbochargers and charging device |
JP7020380B2 (en) * | 2018-11-21 | 2022-02-16 | 株式会社豊田自動織機 | Supercharging system |
CN112539112B (en) * | 2020-11-27 | 2023-04-18 | 潍柴动力股份有限公司 | Adaptive control method and system for sequential supercharger control valve and vehicle |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2849723C2 (en) * | 1978-11-16 | 1983-08-04 | Mtu Motoren- Und Turbinen-Union Friedrichshafen Gmbh, 7990 Friedrichshafen | Internal combustion engine |
JPS59231134A (en) * | 1983-06-13 | 1984-12-25 | Mazda Motor Corp | Engine with turbocharger |
JP2884725B2 (en) * | 1990-06-21 | 1999-04-19 | いすゞ自動車株式会社 | Control device for twin turbocharger |
DE4310148C2 (en) | 1993-03-29 | 1995-03-16 | Daimler Benz Ag | Internal combustion engine with supercharging |
JPH07217439A (en) * | 1994-01-28 | 1995-08-15 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | Gas bypass system for exhaust gas turbine supercharger |
SE519321C2 (en) * | 2001-06-29 | 2003-02-11 | Saab Automobile | Ways to operate an internal combustion engine and internal combustion engine |
JP2006506576A (en) * | 2002-11-20 | 2006-02-23 | ハネウェル・インターナショナル・インコーポレーテッド | Sequential turbocharger and sequential turbocharger method for internal combustion engine |
DE10320977A1 (en) * | 2003-05-09 | 2004-12-09 | Siemens Ag | Procedure for monitoring the speed of a bi-turbocharger |
DE102004028482B4 (en) * | 2004-06-11 | 2018-01-04 | Volkswagen Ag | Internal combustion engine |
FR2876155A1 (en) * | 2004-10-06 | 2006-04-07 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Supercharging system controlling device for diesel engine, has operation mode selecting unit for selecting operating mode for supercharging system and control unit controlling valves of superchargers based on selected operating mode |
FR2884866B1 (en) * | 2005-04-22 | 2011-06-10 | Renault Sas | MOTOR WITH SEQUENTIAL SUPERVISION AND VARIABLE DISTRIBUTION |
DE102005039013A1 (en) * | 2005-08-18 | 2007-02-22 | Volkswagen Ag | Internal combustion engine e.g. petrol engine, for vehicle, has connecting line provided before exhaust gas turbochargers, where exhaust gas is fed to respective turbochargers with low or high engine speeds or exhaust gas mass flows |
DE102005055996A1 (en) * | 2005-11-24 | 2007-05-31 | Bayerische Motoren Werke Ag | Drive device for motor vehicle, has exhaust-gas turbocharger devices assigned to outlet valves, such that exhaust gas channels assigned to valves are connected with turbine wheels of turbocharger devices, respectively |
DE102005061649A1 (en) | 2005-12-22 | 2007-06-28 | Volkswagen Ag | Internal combustion engine with register charging |
DE102006061345A1 (en) * | 2006-10-26 | 2008-04-30 | Robert Bosch Gmbh | Registeraufladeeinrichtung |
JP2008255902A (en) * | 2007-04-05 | 2008-10-23 | Toyota Motor Corp | Twin turbo control device |
-
2009
- 2009-03-13 DE DE102009013040A patent/DE102009013040A1/en not_active Withdrawn
-
2010
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20160028265A (en) | 2014-09-03 | 2016-03-11 | 현대중공업 주식회사 | Intake/Exhaust System Combined Differentiated Turbochargers with SCR System |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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WO2010102745A1 (en) | 2010-09-16 |
EP2406475A1 (en) | 2012-01-18 |
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CN107269385A (en) | For the method for the internal combustion engine for running supercharging |
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