WO2010121684A1

WO2010121684A1 - Verbrennungskraftmaschine sowie verfahren zum betreiben einer verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: WO2010121684A1
Application number: PCT/EP2010/001304
Authority: WO
Inventors: Siegfried Sumser; Peter Fledersbacher; Paul Löffler; Torsten Hirth
Original assignee: Daimler Ag
Priority date: 2009-04-23
Filing date: 2010-03-03
Publication date: 2010-10-28
Also published as: US20120031092A1; DE102009018583A1; JP2012524854A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (10) mit einem Hochdruck- Abgasturbolader (18) und einem zu diesem seriell geschalteten Niederdruck- Abgasturbolader (20), welche jeweils zumindest auf einer Abgasseite (14) der Verbrennungskraftmaschine (10) eine von einem Abgas der Verbrennungskraftmaschine (10) durchströmbare Turbine (22, 24, 24') aufweisen, wobei ein Bypass (32) mit einem durch ein Turbinengehäuse (106) des Niederdruck-Abgasturboladers (20) aufgenommenen Abblaseventil (34) vorgesehen ist, mittels welchem die Turbine (22) des Hochdruck-Abgasturboladers (18) vom Abgas umströmbar und das Abgas in eine Einströmflut (36, 38, 38', 38") der Turbine (24, 24') des Niederdruck-Abgasturboladers (20) leitbar ist, wobei die Turbine (24, 24') des Niederdruck-Abgasturboladers (20) eine erste Einströmflut (36, 38, 38', 38") aufweist, mittels welcher das Abgas einem durch das Turbinengehäuse (106) des Niederdruck-Abgasturboladers (20) aufgenommenen Turbinenrad (116) im Wesentlichen in radialer Richtung des Turbinenrads (116) zuführbar ist, und dass die Turbine (24, 24') des Niederdruck-Abgasturboladers (20) eine zweite Einströmflut (36, 38, 38', 38") aufweist, mittels welcher das Abgas dem Turbinenrad (116) des Niederdruck-Abgasturboladers (20) im Wesentlichen quer bzw. schräg zur radialen Richtung des Turbinenrads (116) zuführbar ist.

Description

Daimler AG

Verbrennungskraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 sowie ein Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 16.

Derartige Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere Dieselmotoren von Nutzkraftwagen, mit einer Abgasrückführung sind hinlänglich bekannt. Eine derartige Rückführung wird dazu eingesetzt, um Stickoxide, also No_x-Emissionen zur Einhaltung von gesetzlich festgelegten Grenzwerten abzusenken. Diese durch den Gesetzgeber weiter verschärften Grenzwerte, beispielsweise die Euro 6 Norm, erfordern eine weitere Anhebung von Abgasrückführ-Raten. Diese Anhebung der Abgasrückführ-Raten bedeutet für Aufladeaggregate in Form von Abgasturboladern derartiger

Verbrennungskraftmaschinen eine Forderung nach höheren Ladedrücken, um keine all zu großen Abstriche an einer spezifischen Leistung der Verbrennungskraftmaschinen in Kauf nehmen zu müssen.

Ist in kürzerer Vergangenheit ein Absolut-Niveau der maximalen Ladedrücke von ca. 3,5 bar auf 4,5 bar angewachsen, so wird kurz - aber zumindest mittelfristig ein Ladedruck- Bedarf in einigen Betriebsphasen der Verbrennungskraftmaschinen auf ca. 6 bar ansteigen, was gegebenenfalls einen Wechsel von einer einstufigen Aufladung zu einer zweistufigen Aufladung bedeutet.

Für eine breite Anwendung bei Verbrennungskraftmaschinen für Nutzkraftwagen wie auch für Personenkraftwagen bietet sich an, ein Konzept einer Hintereinanderschaltung eines Niederdruck-Abgasturboladers und eines Hochdruck-Abgasturboladers weiter zu entwickeln. Derartige Konzepte sind bereits bekannt. Bei einem derartigen zweistufigen Aufladekonzept ist eine Verbrennungskraftmaschine vorgesehen mit einem Hochdruck- Abgasturbolader und einem zu diesem seriell geschalteten Niederdruck-Abgasturbolader, wobei zudem ein Bypass vorgesehen ist, mittels welchem eine Turbine auf einer Abgasseite der Verbrennungskraftmaschine des Hochdruck-Abgasturboladers von einem Abgas umströmbar ist. Dies bedeutet also, dass der Bypass eine Form einer Abblase- Einrichtung darstellt, durch welche Abgas, das durch die Turbine des Hochdruck- Abgasturboladers strömt, an dieser Turbine vorbeigeleitet werden kann. Diese Abblase- Einrichtung ist jedoch ein wesentlicher Verlusterzeuger. An dieser Stelle wird ein großer Exergiebetrag in nutzlose Drosselenergie durch Bypassieren der Turbine des Hochdruck- Abgasturboladers weitgehend in Wärme umgewandelt. Diese Bypassierung der Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers ist für eine Regelung der beiden Abgasturbolader notwendig, um eine Überladung der korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine bei der üblicherweise sehr klein ausgelegten Turbine des Hochdruck-Turboladers in einem oberen Drehzahl-Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine auszuschließen. Die beschriebene Umwandlung eines großen Exergiebetrags in nutzlose Drosselenergie bedeutet einen deutlichen Wirkungsgradverlust der Turbine des Hochdruck- Abgasturboladers und damit eine Reduzierung eines Wirkungsgrads des gesamten Hochdruck-Abgasturboladers, bzw. des gesamten Aufladesystems, womit ein erhöhter Kraftstoffverbrauch und erhöhte Cθ2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine einhergehen.

Es ist daher wünschenswert, eine Verbesserung eines Gesamtwirkungsgrades einer derartigen zweistufigen Aufladung zu verbessern und gleichzeitig Unstetigkeiten hinsichtlich eines Abgasdrucks und eines Ladedrucks einer Luftseite der Verbrennungskraftmaschine zu vermeiden.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiter zu entwickeln, dass ein erhöhter Gesamtwirkungsgrad der Verbrennungskraftmaschine erreicht ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Eine solche Verbrennungskraftmaschine mit einem Hochdruck-Abgasturbolader und einem mit diesem seriell geschalteten Niederdruck-Abgasturbolader, welche jeweils zumindest auf einer Abgasseite der Verbrennungskraftmaschine eine von einem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Turbine aufweisen, wobei ein Bypass mit einem durch ein Turbinengehäuse des Niederdruck-Abgasturboladers aufgenommenen Abblaseventil vorgesehen ist, mittels welchem die Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers vom Abgas umströmbar und das Abgas in eine Einströmflut der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers leitbar ist, zeichnet sich erfindungsgemäß dadurch aus, dass die Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers eine erste Einströmflut aufweist, mittels welcher das Abgas einem durch das Turbinengehäuse des Niederdruck- Abgasturboladers aufgenommenen Turbinenrad im Wesentlichen in radialer Richtung des Turbinenrads zuführbar ist, und dass die Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers eine zweite Einströmflut aufweist, mittels welcher das Abgas dem Turbinenrad des Niederdruck-Abgasturboladers im Wesentlich quer bzw. schräg zur radialen Richtung auf einem niederem Radeintrittsdurchmesser des Turbinenrads zuführbar ist.

Die Zuführung im Wesentlichen schräg bzw. quer zur radialen Richtung des Turbinenrads meint dabei, dass also das Abgas im Wesentlichen von einem Radrücken des Turbinenrads des Niederdruck-Abgasturboladers dem Turbinenrad zuführbar ist. Eine Steigerung eines Wirkungsgrad eines derartigen zweistufigen Aufladesystems ist zum einen dadurch erreicht, dass die Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers erfindungsgemäß so ausgebildet ist, dass sie zwei unterschiedliche Einströmdurchmesser für das Abgas bietet, nämlich zum einen, einen ersten Einströmdurchmesser des dem Turbinenrad des Niederdruck-Abgasturboladers zugeführten Abgases in Form der beschriebenen radialen Zuführung und zum anderen einen zweiten, kleineren Einströmdurchmesser durch die quer bzw. schräg zur radialen Richtung des Turbinenrads, also quasi axial bzw. halbaxial verlaufende Zuführung des Abgases zu dem Turbinenrad des Niederdruck-Abgasturboladers.

Dieser zweite Durchmesser bezieht sich dabei auf einen flächenteilenden Durchmesser einer Einströmfläche, die bei dieser axialen bzw. halbaxialen Zuführung des Abgases zu dem Turbinenrad vom Abgas durchströmt wird.

Dadurch sind also zwei unterschiedliche Einströmdurchmesser der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers geschaffen, wodurch eine effizientere Anpassung der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers an unterschiedliche Betriebspunkte der korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine möglich ist. Dies bedeutet einen effizienteren und damit Wirkungsgrad günstigeren Betrieb dieser Turbine bei gleichzeitiger Sicherstellung einer benötigten und gewünschten Luftversorgung der Verbrennungskraftmaschine zur Realisierung eines geforderten Moments, woraus sich eine Reduzierung eines Kraftstoffverbrauchs und von CC>2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine ergibt.

Durch eine Regelung des genannten Abblaseventils kann das Abgas den einzelnen unterschiedlichen Einströmfluten in Abhängigkeit des Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine zugeteilt werden, wodurch der Betrieb der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers optimal an den aktuellen Punkt der Verbrennungskraftmaschine anpassbar ist zur Erreichung der genannten Vorteile in Form eines niedrigeren Kraftstoffverbrauchs und niedrigerer Cθ2-Emissionen.

Durch die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine ist es also ermöglicht, eine Exergie einer Abblasemenge des mittels des Bypasses an der Turbine des Hochdruck- Abgasturboladers vorbeigeleiteten Abgases direkt vor dem Turbinenrad des Niederdruck- Abgasturboladers in Geschwindigkeitsenergie umzuwandeln und diese Geschwindigkeitsenergie dann unmittelbar im nachfolgenden Turbinenrad in mechanische Arbeit zu überführen.

Vorteilhafter Weise ist mittels des Bypasses das Abgas in die erste Einströmflut der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers leitbar. Das mittels des Bypasses an der Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers vorbeigeführte Abgas ist also durch die Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers nicht entspannt und weist dadurch einen höheren Druck auf, weswegen es idealer Weise an einen großen Einströmdurchmesser des nachfolgenden Turbinenrads des Niederdruck-Abgasturboladers zu leiten bzw. zu führen ist, da ein größerer Einströmdurchmesser bei einem höheren Druckverhältnis, was auf Grund des nicht-entspannten Abgases der Fall ist, deswegen wünschenswert ist, da dadurch eine Schnell-Laufzahl der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers bei oder zumindest nahe des Optimums von 0,7 ermöglicht ist. Dies bedeutet einen besonders effizienten Betrieb der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers, womit eine weitere Steigerung des Wirkungsgrades der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers und damit der korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine erreicht ist. Damit einher geht der Vorteil einer weiteren Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der CO2- Emissionen.

Zusammengefasst bedeutet dies also, dass auf Grund des höheren Drucks des beigepassten Abgases ein höheres Druckverhältnis ermöglicht ist, welches vorteilhafter Weise auf einen größeren Einströmdurchmesser des Turbinenrads des Niederdruck- Abgasturboladers zu führen ist, was durch die erfindungsgemäße Verbrennungskraftmaschine ermöglicht ist zur Erreichung einer optimalen Schnell- Laufzahl der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers.

Das durch die Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers entspannte Abgas ist dabei an die zweite Flut der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers über eine auf dem beschriebenen Einströmdurchmesser der Beaufschlagungsdüse am Radrücken des Turbinenrads des Niederdruck-Abgasturboladers führbar. Dieses Abgas weist ein niedrigeres Druckniveau auf, woraus sich ein niedriges Druckgefälle bzw. Druckverhältnis ergibt, wodurch ein optimaler Betrieb der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers dadurch ermöglicht ist, dass dieses Abgas mit einem niedrigeren Niveau auch auf den kleineren Einströmdurchmesser der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers geführt ist.

Dadurch ist also eine Verbrennungskraftmaschine geschaffen, bei welcher das Abgas bedarfsgerecht, nämlich in Abhängigkeit seines Druckniveaus, der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers zuführbar ist zur Erreichung eines hohen Wirkungsgrades der Verbrennungskraftmaschine.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das Abblaseventil, welches also zur Regelung des Bypasses der Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers vorgesehen ist, in einem Radeintrittsbereich des Turbinenrads angeordnet, woraus sich eine sehr kompakte Bauweise der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers ergibt. Dadurch sind Package-Probleme lösbar, die sich insbesondere in einem Motorraum, in welchem die Verbrennungskraftmaschine und damit die Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers angeordnet sind, als äußerst kritisch erweisen können.

Ist das Abblaseventil in der ersten Einströmflut angeordnet, also in der Einströmflut, über welche das Abgas dem Turbinenrad der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers in radialer Richtung zuführbar ist, so birgt dies den Vorteil, dass an dieser Stelle eine Platzierung des Abblaseventils in besonders günstiger, unaufwendiger und platzsparender Weise möglich ist zur Reduzierung sowohl eines Fertigungs- als auch eines Montageaufwands des Niederdruck-Abgasturboladers womit eine Reduzierung von Kosten des Niederdruck-Abgasturboladers und damit der Verbrennungskraftmaschine einher geht. Ein weiterer vorteilhafter Aspekt der Erfindung sieht vor, dass das Abblaseventil zumindest ein Leitschaufelelement, idealer Weise allerdings eine Mehrzahl an Leitschaufelelementen aufweist, die um einen Umfang um das Turbinenrad des Niederdruck-Abgasturboladers verteilt sind. Dadurch ist das Abgas dem Turbinenrad in besonders günstiger und effizienter Weise bezüglich eines Anströmwinkels zuführbar, wodurch ein noch effizienterer Betrieb ermöglicht ist, was wiederum in einer weiteren Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der CC>2-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine resultiert. Das Abblaseventil stellt somit einen Drallerzeuger dar, welcher Strömungsparameter des Abgases durch seine Düsenkanäle positiv beeinflusst.

Ist das zumindest eine Leitschaufelelement des Abblaseventils in Form des Drallerzeugers drehbar gelagert, so ist dadurch eine optimale Anpassung der Strömungsparameter an einen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine möglich. In hohen Lastbereichen der Verbrennungskraftmaschine kann dabei vorgesehen sein, einen Strömungsquerschnitt durch eine Öffnung des drehbaren Leitschaufelelements zu vergrößern zur Realisierung eines geringen Abgasgegendrucks und einer maximalen Verdichterleistung der Abgasturbolader zur Bereitstellung eines hohen gewünschten Moments und einen hohen gewünschten Leistung der Verbrennungskraftmaschine. In niedrigen Lastbereichen kann der Strömungsquerschnitt durch Drehung des Leitschaufelelements wieder geschlossen werden, um ein besonders gutes Ansprechverhalten der Abgasturboladers bzw. des Niederdruck-Abgasturboladers zu realisieren. In jeglicher Hinsicht ist ein Betrieb des Niederduck-Abgasturboladers in vorteilhafter Weise auf einen Betriebspunkt der Verbrennungskraftmaschine anpassbar.

Ebenso kann vorgesehen sein, dass das Abblaseventil als variables Leitgitter ausgebildet ist, wodurch die Strömungsparameter weiter positiv beeinflussbar sind.

Eine weitere Anpassungsmöglichkeit des Niederdruck-Abgasturboladers bzw. der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers ist dadurch erreicht, dass bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung das Abblaseventil eine schiebbare Verstellvorrichtung aufweist, mittels welcher der Strömungsquerschnitt, welcher vom Abgas durchströmt wird, beeinflussbar ist. Wie bereits in Zusammenhang mit dem drehbaren Leitschaufelelement beschrieben, kann dadurch der Strömungsquerschnitt an Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine angepasst werden zur weiteren Verbesserung einer Anpassbarkeit des Niederdruck-Abgasturboladers an Betriebspunkte der Verbrennungskraftmaschine um damit eine weitere Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der CC>2-Emissionen derselbigen zu ermöglichen.

Dabei kann vorgesehen sein, dass die Verstellvorrichtung als Matrize ausgebildet ist, mittels welcher das zumindest eine Leitschaufelelement bzw. das variable Leitgitterelement zumindest bereichsweise aufnehmbar ist. Somit ist der Strömungsquerschnitt in besonders günstiger Art und Weise und besonders gasdicht vergrößerbar bzw. verkleinerbar zur Optimierung der Anpassbarkeit des Niederdruck- Abgasturboladers.

Durch eine Festlegung eines Durchmessers des Turbinenrads des Niederdruck- Abgasturboladers stromab des Abblaseventils in Form des variablen Drallerzeugers erhält man in Bezug zu einem mittleren Einströmdurchmesser einen axialen Radeintritt, also der oben beschriebene flächenteilende Einströmdurchmesser des Strömungsquerschnitts, welcher von dem Abgas durchströmt wird, das dem Turbinenrad des Niedrigdruck- Abgasturboladers im Wesentlich quer bzw. schräg in radialer Richtung des Turbinenrads zuführbar ist, einen zusätzlichen Auslegungsfreiheitsgrad für eine Paarung der beiden Schnell-Laufzahlen u_ax/co_aχ und u_rad/corad ^an beiden

Turbineneintrittsflanschquerschnitten der Turbine des Niederduck-Abgasturboladers. Die Schnell-Laufzahl u_ax/co_aχ bezieht sich dabei auf den beschriebenen axialen Radeintritt und die Schnell-Laufzahl u_rad/corad bezieht sich dabei auf den oben beschriebenen größeren Einströmdurchmesser bezüglich der radialen Zuführung des Abgases zu dem Turbinenrad des Niederdruck-Abgasturboladers. Da beide Einströmfluten gasdicht und getrennt verlaufen, ergibt sich durch die Bypassierung der Turbine des Hochdruck- Abgasturboladers auf Grund unterschiedlicher Eintrittstemperaturen und Eintrittsdrücke des Abgases ein Verhältnis der Isentropengeschwindigkeiten der Schnell-Laufzahlen zwischen beiden Gasströmen in den Einströmfluten von

^c0ax < ^crad

Über ein Einströmdurchmesserverhältnis der beiden oben beschriebenen Radeintritte, welches proportional zum Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeiten der Schnell- Laufzahlen

Uax < Urad ist, besteht nun bei einem derartigen Typ der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers für die erfindungsgemäße Anwendung ein weiterer Optimierungsfreiheitsgrad hinsichtlich einer Beeinflussung des Wirkungsgrades der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers über eine Schnell-Laufzahl-Abgleichung der beiden Gasströme in den Eintrittsfluten mit asymmetrischer Turbinenbeaufschlagung. Die Turbine des Niederdruck- Abgasturboladers ist demnach eine erweiterte asymmetrische Turbine, die von einer Turbinenradseite eine Festlegung von zwei Einströmdurchmessern erlaubt.

Ist in einem Radaustrittsbereich des Turbinenaustrittsbereich des Turbinenrades des Niederduck-Abgasturboladers eine verschiebbare Verstellvorrichtung zur Beeinflussung von Strömungsparametern, insbesondere ein Konusschieber, vorgesehen, so hat dies den Vorteil inne, dass dadurch ein weiterer Freiheitsgrad für die optimale Anpassung des Betriebs der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers an Betriebspunkte der korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine geschaffen ist, woraus sich eine weitere Möglichkeit zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Cθ2-Emmisionen derselbigen ergibt.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass die beschriebenen, Strömungsparameter beeinflussenden Vorrichtungen auch in Verbindung mit dem Hochdruck-Abgasturbolader zum Einsatz kommen können, sowohl an einem Radaustritt sowie auch an einem Radeintritt des Turbinenrads der Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers. Dabei gilt das in Verbindung mit der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers Gesagte auch bezüglich der Vorteile analog. Ebenso kann vorgesehen sein, dass auch Verdichter der jeweiligen Abgasturbolader mit Strömungsparameter beeinflussenden Verstellvorrichtungen in einem Radeintrittsbereich oder in einem Radaustrittsbereich eines Verdichterrads des jeweiligen Verdichters ausgebildet sein können.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weisen die Einströmfluten im Wesentlichen asymmetrische Strömungsquerschnitte auf. Diese Asymmetrie bezieht sich dabei gegebenenfalls sowohl auf die Einströmfluten gegenüber einander als auch auf den jeweiligen zu einer Einströmflut korrespondierenden Strömungsquerschnitt. Dadurch sind die Einströmfluten ideal auf Strömungsverhältnisse des Abgases anpassbar, wodurch Strömungsverluste minimierbar sind und somit ein möglichst großer Anteil an durch das Abgas transportierte Energie in mechanische Arbeit umwandelbar ist zur weiteren Steigerung des Wirkungsgrads der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers. Diese Reduzierung der Verluste bedeutet eine Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der CC>2-Emissionen der korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine. Sind die Einströmfluten unterschiedlich groß ausgebildet, das heißt, dass eine größere Flut und eine kleinere Flut existieren, so ist beispielsweise dadurch eine Voraussetzung für eine optimale Abgasrückführung (AGR) geschaffen, wodurch besonders effizient NO_x-Emissionen der Verbrennungskraftmaschine reduzierbar sind.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung sieht vor, dass die Turbine des Niederdruck- Abgasturboladers in der ersten Einströmflut einen Sammelraum aufweist. Dies ist insofern vorteilbehaftet, als dass dadurch eine weitere Anpassbarkeit an Strömungsverhältnisse des Abgases geschaffen ist. Beispielsweise ist ein Aufstauverhalten der Turbine zur Realisierung einer optimalen Abgasrückführung realisierbar, womit die in diesem Zusammenhang als beschriebene Vorteile einhergehen.

Ist das Turbinengehäuse des Niederdruck-Abgasturboladers als Segmentgehäuse ausgebildet, so bedeutet dies, dass über einen Umfang des Turbinengehäuses gasdicht getrennte Einströmfluten existieren, woraus sich also eine Mehrzahl an Fluten ergibt, über welche das Turbinenrad anströmbar ist. Besonders im Zusammenhang mit der ersten Einströmflut bedeutet dies, dass bei der Existenz einer zweiten Einströmflut somit zumindest drei Fluten existieren. Dadurch ist es ermöglicht, dass beispielsweise eine gewisse Anzahl an Zylinder in der Verbrennungskraftmaschine zusammenfassbar und auf eine Einströmflut leitbar ist zur Realisierung unterschiedlichster Anwendungen zur optimalen Anpassung der Turbine an Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine. Ebenso kann vorgesehen sein, dass mittels des Segmentgehäuses der erwähnte Sammelraum im Rahmen eines derartigen Segmentgehäuses ausgebildet ist.

Alternativer Weise kann das Turbinengehäuse des Niederdruck-Abgasturboladers als Zwillingsgehäuse ausgebildet sein. Dies bedeutet also, dass eine Mehrzahl an über dem Umfang des Turbinenrads parallel laufende Einströmfluten vorgesehen sind, mittels welchem ebenso Anforderungen unterschiedlichster Anwendungsmöglichkeiten erfüllbar und somit die Turbine an diese Anforderungen anpassbar ist. Wie bereits im Zusammenhang mit dem Segmentgehäuse erläutert, kann dabei der Sammelraum mittels eines derartigen Zwillingsgehäuses ausgebildet sein. Dies bedeutet also, dass eine Mehrzahl an separaten Sammelräumen existiert, was ebenso auf die Ausbildung des Turbinengehäuses als Segmentgehäuse zutrifft.

Sind also zumindest zwei getrennte Sammelräume mittels des Segmentgehäuses oder mittels des Zwillingsgehäuses gebildet, so können diese ein symmetrisches oder ein asymmetrisches Aufstauverhalten aufweisen, wodurch eine Maximierung der Anpassbarkeit der Turbine an unterschiedlichste Anwendungsmöglichkeiten, beispielsweise an eine Abgasrückführung, geschaffen ist.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist, dass ein Turbinenradeintrittsdurchmesser gleich einem Turbinenradaustrittsdurchmesser der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers ausgebildet ist. Dies bedeutet eine Ausweitung eines Abblasequerschnitts auf sehr große Werte hin, was eine besonders gute Bypassierung der Turbine des Hochdruck- Abgasturboladers durch den großen Abblasequerschnitt bedeutet.

Bei einem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer

Verbrennungskraftmaschine mit einem Hochdruck-Abgasturbolader und einem zu diesem seriell geschalteten Niederdruck-Abgasturbolader, welche jeweils zumindest auf einer Abgasseite der Verbrennungskraftmaschine eine von einem Abgas der Verbrennungskraftmaschine durchströmbare Turbine aufweisen, bei welchem mittels eines Bypasses mit einem durch ein Turbinengehäuse des Niederdruck-Abgasturboladers aufgenommen Abblaseventil die Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers vom Abgas umströmt und das Abgas in einer Einströmflut der Turbine des Niederdruck- Abgasturboladers geleitet wird, ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass das Abgas in Abhängigkeit eines Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine bedarfsgerecht einem durch das Turbinengehäuse des Niederdruck-Abgasturboladers aufgenommenen Turbinenrad über eine erste Einströmflut im Wesentlichen in radialer Richtung und/oder über eine zweiten Einströmflut im Wesentlichen quer bzw. schräg zur radialen Richtung des Turbinenrads zugeführt wird.

Das bedeutet also, dass damit alle bereits in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine beschriebenen Vorteile ermöglicht sind. Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann also die Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers bzw. das Turbinenrad in Abhängigkeit eines Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine entweder auf einem größeren Einströmdurchmesser oder einem kleineren Einströmdurchmesser angeströmt werden. Der größere Einströmdurchmesser bezieht sich dabei auf die radiale Zuführung des Abgases zu dem Turbinenrad und der kleinere Einströmdurchmesser auf die Zuführung quer bzw. schräg zur radialen Richtung des Turbinenrads, wobei diese Zuführung auch als axiale bzw. halbaxiale Zuführung bezeichnet werden kann. Somit wird Exergie des Abgases, welches mittels des Bypasses um die Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers herumgeführt wird, nicht verschwendet sondern in der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers in mechanische Arbeit umgewandelt. Dies bedeutet eine Steigerung eines Wirkungsgrads der Turbine des Niederdruck-Abgasturboladers und damit der korrespondierenden Verbrennungskraftmaschine, was in einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch und in niedrigeren CCVEmissionen derselbigen resultiert.

Vorteilhafter Weise wird mittels des Bypasses das Abgas in die erste Einströmflut der Turbine der Niederdruck-Abgasturboladers geleitet, das heißt also, auf den größeren Einströmdurchmesser. Wie schon in Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine erläutert, weist das bygepasste Abgas ein höheres Druckniveau auf, wodurch sich am Turbinenrad ein höheres Druckgefälle ergibt. Bei einem derartigen hohen Druckgefälle ist auch ein höherer Einströmdurchmesser wünschenswert, welcher durch die radiale Zuführung des Abgases zu dem Turbinenrad geschaffen ist. Das durch die Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers entspannte Abgas kann dabei wie bereits beschrieben auf einen kleineren Einströmdurchmesser des Turbinenrads geführt werden, welcher sich also auf den flächenteilenden Einströmdurchmesser des Strömungsquerschnitts bezieht, durch welchen das entspannte Abgas bei Einströmen in das Turbinenrad von einem Radrücken her in axialer bzw. in halbaxialer Richtung strömt. Dies bedeutet, dass somit die Turbine des Niederduck- Abgasturboladers bei bzw. nahe des Optimums der Schnell-Laufzahl von 0,7 betrieben werden kann, was einen effizienten Betrieb der Turbine und damit eine weitere Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der CCVEmissionen der Verbrennungskraftmaschine bedeutet.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Verbrennungskraftmaschine sind dabei als vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens anzusehen.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung mehrerer Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die in der nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegeben Kombination, sondern auch in andere Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Die Zeichnungen zeigen in:

Fig. 1 eine Schaltungsskizze einer Verbrennungskraftmaschine mit einer zweistufigen Aufladung mit einem Hochdruck-Abgasturbolader und einem Niederdruck-Abgasturbolader,

Fig. 2 eine Längsschnittansicht einer Turbine eines Niederdruck-

Abgasturboladers gemäß Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht einer zu Fig. 2 alternativen Ausführungsform einer Turbine eines Niederdruck-Abgasturboladers gemäß Fig. 1 ,

Fig. 4 eine Schaltungsskizze einer Verbrennungskraftmaschine mit einer zweistufigen Aufladung mit einer zu Fig. 1 alternativen Ausführungsform eines Hochdruck-Abgasturboladers und eines Niederdruck- Abgasturboladers und

Fig. 5 eine Schaltungsskizze einer Verbrennungskraftmaschine mit einer zweistufigen Aufladung mit einer zu Fig. 1 und Fig. 4 alternativen Ausführungsform eines Hochdruck-Abgasturboladers und eines Niederdruck-Abgasturboladers mit einer zweiflutigen Beipassierung einer Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers.

Während die Fig. 1 , 4 und 5 Schaltungsskizzen einer zweistufig aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine zeigen, wobei unterschiedliche Ausführungsformen eines Hochdruck-Abgasturboladers bzw. eines Niederdruck-Abgasturboladers und einer Bypassierung einer Turbine des Hochdruck-Abgasturboladers gezeigt sind, zeigen die Fig. 2 und 3 mögliche Ausführungsformen einer Turbine eines Niederdruck- Abgasturboladers, wie sie bei einer zweistufig aufgeladenen Verbrennungskraftmaschine gemäß den Fig. 1 , 4 und 5 einsetzbar sind.

Die Fig. 1 zeigt eine Verbrennungskraftmaschine 10 mit einem zweistufigen Aufladesystem 12. Das zweistufige Aufladesystem 12 umfasst dabei einen Hochdruck- Turbolader 18 und einen Niederdruck-Turbolader 20. Der Hochdruck-Turbolader 18 weist auf einer Abgasseite 14 der Verbrennungskraftmaschine 10 eine Hochdruck-Turbine 22 auf, und der Niederdruck-Turbolader 20 weist auf der Abgasseite 14 eine Niederdruck- Turbine 24 auf. Ein Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10 strömt gemäß einem Richtungspfeil 26 auf der Abgasseite 14 durch die Hochdruck-Turbine 22 und weiter durch die Niederdruck- Turbine 24, worauf es eine Abgasnachbehandlungsanlage 28 durchströmt, von dieser gereinigt wird und schließlich an die Umgebung austritt. Die Hochdruck-Turbine 22 ist in Abhängigkeit von Betriebspunkten der Verbrennungskraftmaschine 10 mittels eines Bypasses 32 bypassierbar, welche eine Bypassleitung 30 und ein Abblaseventil 34 umfasst. Wie in der Fig. 1 zu sehen ist, wird das Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10, welches die Hochdruck-Turbine 22 durchströmt, in eine Einströmflut 36 der Niederdruck-Turbine 24 und das Abgas, welches durch die Bypassleitung 30 strömt, in eine Einströmflut 38 der Niederdruck-Turbine 24 geleitet. Eine Beaufschlagung der Einströmfluten 36 und 38 der Niederdruck-Turbine 24 kann dabei über besagtes Abblaseventil 34 des Bypasses 32 geregelt werden. Das Abblaseventil 34 ist hierbei als variables Radial-Leitgitter ausgebildet und ist in einem Eintrittsbereich eines Turbinenrads der Niederdruck-Turbine 24 angeordnet.

Da mittels der Bypassleitung 30 bypassiertes Abgas von der Hochdruck-Turbine 22 des Hochdruck-Turboladers 18 nicht entspannt wurde, weist es ein hohes Druckniveau auf, wodurch ein hohes Druckgefälle in der Niederdruck-Turbine 24 des Niederdruck- Turboladers 20 geschaffen ist. Daher ist es wünschenswert, das so bypassierte Abgas an einen möglichst großen Einströmdurchmesser des Turbinenrads der Niederdruck-Turbine 24 zu führen und es über diesen großen Einströmdurchmesser dem Turbinenrad zuzuführen. Dies ist eben dadurch realisiert, dass das bypassierte Abgas mittels der Bypassleitung 30 eben auf die Einströmflut 38 geführt wird, die eine radiale Anströmung des Turbinenrads ermöglicht.

Das durch die Hochdruck-Turbine 20 strömende Abgas, welches ein niedrigeres Druckniveau aufweist, woraus sich ein niedrigeres Druckgefälle in der Niederdruck- Turbine 24 ergibt, wird über die Einströmflut 36 an einen geringeren Einströmdurchmesser des Turbinenrads geleitet. Dieses Abgas strömt das Turbinenrad schräg bzw. quer zur radialen Richtung des Turbinenrads von seinem Radrücken her an.

Das Turbinenrad der Niederdruck-Turbine 24 ist über eine Welle 52 mit einem Verdichterrad eines Niederdruck-Verdichters 54 gekoppelt, welches eine von der Verbrennungskraftmaschine 10 angesaugte Luft verdichtet, die von einem ersten Ladeluftkühler 58 gekühlt wird. Die vorverdichtete Luft strömt weiter durch einen Hochdruck-Verdichter 50, welcher ein Verdichterrad aufweist, welches über eine Welle 48 mit einem Turbinenrad der Hochdruck-Turbine 22 verbunden ist. Der Hochdruck- Verdichter 50 verdichtet die vorverdichtete Luft um eine weiteres, worauf sie durch einen zweiten Ladeluftkühler 56 wiederum gekühlt und schließlich der Verbrennungskraftmaschine 10 zur Darstellung eines gewünschten Motormoments zugeführt wird.

Zu dem ist ein Abgasrückführ-System (AGR-System) vorgesehen, welches stromauf des Hochdruck-Abgasturboladers 18 Abgas auf der Abgasseite 14 der Verbrennungskraftmaschine 10 entnimmt und über ein AGR-Ventil 60 und einen AGR- Kühler 62 auf eine Luftseite 16 der Verbrennungskraftmaschine 10 zurückführt. Dadurch ist eine Reduzierung von Stickoxiden der Verbrennungskraftmaschine 10 realisiert.

Zur Regelung der genannten Komponenten ist eine Regelungseinrichtung 40 vorgesehen, welche in Abhängigkeit eines Motorbetriebspunkts 42 und eines Ladedrucks 47 eine rückgeführte Abgasmenge 44 sowie eine Position 46 des Abblaseventils 34 regelt, was mit einem schematischen Signalfluss angedeutet ist. Je nach erlaubten Ladedruck P2 wird über die Regelungseinrichtung 40 eine Abblasung bzw. eine Umgehung der Hochdruck-Turbine 22 mittels einer Verstellung des Abblaseventils 34 beeinflusst, wobei das Abblaseventil 34 über einen Aktuator 64 betätigt wird. Das turbinenintegrierte Abblasventil 34 wird dadurch in seiner Position verändert und ein entsprechender Strömungsquerschnitt der radialen Zuführung des Abgases zum Turbinenrad entsprechend modelliert, das heißt vergrößert oder verkleinert.

In Fig. 2 und 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente.

Die Fig. 2 und 3 zeigen Turbinen 100, 102 eines Abgasturboladers, wie beispielsweise als Niederdruck-Abgasturbolader 20 in einem Aufladesystem 14 gemäß Fig. 1 einsetzbar ist. Die Turbinen 100, 102 fungieren somit als Niederdruck-Turbinen 24. In Zusammenhang mit Fig. 1 wird also die Bypassleitung 30 der Hochdruck-Turbine 22 auf einen Sammelraum 104 der jeweiligen Turbine 100, 102 geführt. Der Sammelraum 104 kann gegebenenfalls entsprechend einer Turbinenspirale über einen Umfang derselbigen gestaltet sein. Je nach Typ der Hochdruck-Turbine 22 kann ein Turbinengehäuse 106 der jeweiligen Turbine 100 bzw. 102 auch als Segmentgehäuse ausgebildet sein, wie insbesondere in Zusammenhang mit Fig. 4 und 5 zu sehen ist.

Das in Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebene Abblaseventil 34 umfasst nun in Zusammenhang mit den Fig. 2 und 3 neben dem Sammelraum 104 eine mit einem Aktuator 64 beweglichen Matrize 108, in welche Öffnungen eines Profils von Leitschaufel 110 mit einem Funktionsspalt von 0,2 bis 0,3 mm eingebracht sind. Mittels einer Stellung der Matrize 108, welche fest mit dem Aktuator 64 gekoppelt ist, wird ein gewünschter Querschnitt des Abblaseventils 34 über eine wirksame Schaufelhöhe 112 von einer geschlossenen bis zu einer maximal geöffneten Position eingeregelt. Ein Austrittskanal der Hochdruck-Turbine 22, durch welchen also Abgas strömt, welches von der Hochdruck-Turbine 22 entspannt wurde, ist mit einer Einströmflut 114 der Turbine 100 bzw. 102 gasdicht verbunden und wird von der Einströmflut 114 in quasi axialer Richtung einem Turbinenrad 116 der Turbine 100 bzw. 102 zugeführt.

Da das Abgas über den Sammelraum 104 dem Turbinenrad 116 in radialer Richtung des Turbinenrads zugeführt wird, handelt es sich bei der Turbine 100 bzw. 102 somit um eine Kombinationsturbine mit quasi zwei Turbinen, wovon eine Turbine eben die radiale Anströmung des Turbinenrads 116 bewirkt und die andere Turbine die quasi axiale Anströmung desselbigen bewirkt. Die Turbine, die die quasi axiale Anströmung des Turbinenrads 116 ermöglicht, kann als Festgeometrie-Axialturbine bezeichnet werden, da sie keine Verstellvorrichtung aufweist, zur Beeinflussung von Strömungsparametern. Dies kann aber gegebenenfalls vorgesehen sein.

Zur wirkungsgradgünstigen Exergieumsetzung einer Strömung des Abgases im Turbinenrad 116 wird ein Leitgitter 118 in der Weise mit relativ zur Umfangsrichtung flachen Schaufelwinkel umgeformt, dass entsprechend hohe Umfangsgeschwindigkeiten aus einem anstehenden Turbinenverhältnis der Bypassleitung 30 zu einem Turbinenaustritt der Turbine 100 bzw. 102 stromab des Turbinenrad 116 erzeugt werden.

An dieser Stelle sei angemerkt, dass die Turbine, welche durch den Sammelraum 104 gebildet wird, als Radialturbine bezeichnet werden kann, und dass die Radialturbine der Turbine 100 einen Varioschieber zur Realisierung des besagten Abblaseventils 34 aufweist. Die Radialturbine der Turbine 102 weist im Gegensatz dazu ein Drehschaufel- Leitgitter zur Realisierung des Abblaseventils 34 auf.

Das jeweilige Abblaseventil 34 der Turbine 100 bzw. der Turbine 102 hat also zum einen die Aufgabe, eine Massenstromdosierung für ein Bypassieren der Hochdruck-Turbine 22 und des Weiteren für eine Umsetzung der hohen Druckverhältnisse in eine hohe Geschwindigkeit direkt vor dem Turbinenrad 116 und zu guter letzt die Aufgabe einer Definition einer Strömungsrichtung über eine Leitgittergestaltung mit einem Schwerpunkt einer Betonung einer Umfangsrichtung. Das nachfolgende Turbinenrad 116 wird dann einer vorhandenen Geschwindigkeitsenergie entsprechend der Euler^'schen Maschinengleichung in Arbeit umwandeln.

Eine Folge einer Drall-Einrichtung, welche durch das Leitgitter 118 gebildet ist, ist eine Verbesserung eines Wirkungsgrads eines Aufladesystems gemäß dem Aufladesystem 12 in Fig. 1 , in welchem die Turbinen 100 bzw. 102 eingesetzt werden, was eine Anhebung erzielbarer Luftverhältniszahlen oder eine Begünstigung eines Ladungswechsels der Verbrennungskraftmaschine bedeutet. Zum anderen wird das Aufladesystem über die derartige Vorrichtung in einer verbesserten Gegebenheit in einem gesamten Kernfeld der Verbrennungskraftmaschine stationär wie instationär sehr sensibel regelbar.

Gegenüber Standard-Abblaseventilen außerhalb der Turbine bietet das gezeigte Abblase- Drallventil in der jeweiligen Turbine neben einer günstigen linearen Öffnungscharakteristik des Strömungsquerschnitts auch eine Möglichkeit einer hohen Abdichtungsqualität in der geschlossenen Position.

Eine Ausweitung eines Abblasequerschnitts in Form des Strömungsquerschnitts des Abblaseventils 34 auf sehr große Werte ist ebenfalls denkbar, wodurch auch die Bypassierung der Niederdruck-Turbine 22 bei Bedarf bewerkstelligbar ist. Ein Turbinentyp gemäß Fig. 2 mit einem TRIM100 Turbinenrad, wobei also ein Eintrittsraddurchmesser gleich einem Austrittsraddurchmesser ist, ist hierfür eine ideale Basis. Die verstellbare Matrize 108 würde man im Extremfall soweit in Richtung eines Turbinenaustritts 120 bewegen, bis sich ein Stirnseite 122 der Matrize 108 über eine Radaustrittskante 124 befände, wodurch ein sehr großer Massenstromanteil des Anteils nicht durch die Hochdruck-Turbine 22 sondern auch das Turbinenrad 116 der Turbine 100 bzw. 102, welche in einem Aufladesystem 14 gemäß Fig. 1 Hochdruck-Turbine darstellen, umgeht.

Wie bereits angedeutet, zeigt die Fig. 3 eine Turbine 102, welche eine Kombinationsturbine bildet, bei welcher besagtes Abblaseventil 34 durch drehbare Schaufeln über einem radialen Eintritt des Turbinenrads 116 angeordnet wird, wobei die drehbaren Schaufeln das zuvor beschriebene Leitgitter 1 18 bilden. Durch eine Drehbewegung der Leitschaufeln wird nun der freizugebende Strömungsquerschnitt und ein Strömungswinkel des Abgases bestimmt.

Die Fig. 3 verdeutlicht den größeren Einströmdurchmesser D_raC| der radialen Zuführung des Abgases zum Turbinenrad 116 und den im Vergleich dazu kleineren Einströmdurchmesser D_3x der quasi axialen Zuführung des Abgases zu dem Turbinenrad 116.

In den Fig. 4 und 5 bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente wie in der Fig. 1.

Gegenüber der Schaltungsskizze gemäß Fig. 1 bei welcher eine einflutige Hochdruck- Turbine 22 angedeutet ist, zeigen die Schaltskizzen gemäß Fig. 4 und 5 nun eine zweiflutige Hochdruck-Turbine 22', bei welcher Spiralenflächenwerte von Einströmfluten 199 und 201 im gezeigten Beispiel unterschiedlich sind. Es handelt sich also um zweiflutige, asymmetrische Hochdruck-Turbinen 22', mittels derer Abgasrückführ-Raten eines Hochdruck-AG R-Systems beeinflussbar sind.

Eine Kontrolle von Bypassierungsmengen der Hochdruck-Turbine 22' übernimmt nun die Niederdruck-Turbine 24 bzw. eine alternative Ausführungsform einer Niederdruck- Turbine 24', wobei in der Fig. 4 eine einflutige Bypassierung der Hochdruck-Turbine 22' und in Fig. 5 eine zweiflutige Bypassierung der Hochdruck-Turbine 22' dargestellt ist. Im Falle der zweiflutigen Bypassierung umfasst die Niederdruck-Turbine 24' neben der Einströmflut 36, die mit einem Austritt der Hochdruck-Turbine 22' in Verbindung steht, zwei zueinander getrennte Sammelräume 38' und 38" welche in getrennt geführte Bypasskanäle 200 und 202 der Hochdruck-Turbine 22' einmünden. Die besagten Sammelräume 38' und 38" können dabei als Zwillingsstromgehäuse oder auch als Segmentgehäuse 204 mit symmetrischen oder auch asymmetrischen Aufstauverhalten, je nach Aufgabenstellung, gestaltet sein.

Claims

Daimler AGPatentansprüche

1. Verbrennungskraftmaschine (10) mit einem Hochdruck-Abgasturbolader (18) und einem zu diesem seriell geschalteten Niederdruck-Abgasturbolader (20), welche jeweils zumindest auf einer Abgasseite (14) der Verbrennungskraftmaschine (10) eine von einem Abgas der Verbrennungskraftmaschine (10) durchströmbare Turbine (22, 24, 24') aufweisen, wobei ein Bypass (32) mit einem durch ein Turbinengehäuse (106) des Niederdruck-Abgasturboladers (20) aufgenommenen Abblaseventil (34) vorgesehen ist, mittels welchem die Turbine (22) des Hochdruck- Abgasturboladers (18) vom Abgas umströmbar und das Abgas in eine Einströmflut (36, 38, 38', 38") der Turbine (24, 24') des Niederdruck-Abgasturboladers (20) leitbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (24, 24') des Niederdruck-Abgasturboladers (20) eine erste Einströmflut (36, 38, 38', 38") aufweist, mittels welcher das Abgas einem durch das Turbinengehäuse (106) des Niederdruck-Abgasturboladers (20) aufgenommenen Turbinenrad (116) im Wesentlichen in radialer Richtung des Turbinenrads (116) zuführbar ist, und dass die Turbine (24, 24') des Niederdruck-Abgasturboladers (20) eine zweite Einströmflut (36, 38, 38', 38") aufweist, mittels welcher das Abgas dem Turbinenrad (116) des Niederdruck-Abgasturboladers (20) im Wesentlichen quer bzw. schräg zur radialen Richtung des Turbinenrads (116) auf geringerem Radeintrittsdurchmesser zuführbar ist.

2. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Bypasses (32) das Abgas in die erste Einströmflut (36, 38, 38', 38") der Turbine (24, 24') des Niederdruck-Abgasturboladers (20) leitbar ist.

3. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abblaseventil (34) in einem Radeintrittsbereich des Turbinenrads (116) auf größerem Radeintrittsdurchmesser angeordnet ist.

4. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abblaseventil (34) in der ersten Einströmflut (36, 38, 38', 38") angeordnet ist.

5. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abblaseventil (34) zumindest ein Leitschaufelelement aufweist.

6. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Leitschaufelelement drehbar gelagert ist.

7. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abblaseventil (34) als variables Leitgitter (118) ausgebildet ist.

8. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abblaseventil (34) eine verschiebbare Verstellvorrichtung aufweist, mittels welcher ein Strömungsquerschnitt beeinflussbar ist.

9. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellvorrichtung als Matrize (108) ausgebildet ist, mittels welcher das zumindest eine Schaufelelement bzw. das variable Leitgitter (1 18) zumindest bereichsweise aufnehmbar ist.

10. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Radaustrittsbereich des Turbinenrads (116) des Niederdruck- Abgasturboladers (20) eine verschiebbare Verstellvorrichtung zur Beeinflussung von Strömungsparametern, insbesondere ein Konusschieber, vorgesehen ist.

11. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einströmfluten (36, 38, 38', 38") im Wesentlichen asymmetrische Strömungsquerschnitte aufweisen.

12. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Turbine (24, 24') des Niederdruck-Abgasturboladers (20) in der ersten Einströmflut (36, 38, 38', 38") einen Sammelraum (104) aufweist.

13. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinengehäuse (24, 24') des Niederdruck-Abgasturboladers (20) als Segmentgehäuse (204) oder als Zwillingsgehäuse ausgebildet ist.

14. Verbrennungskraftmaschine (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Segmentgehäuses (204) bzw. des Zwillingsgehäuse zumindest zwei getrennte Sammelräume (104) gebildet sind, die ein symmetrisches oder asymmetrisches Aufstauverhalten aufweisen.

15. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Turbinenradeintrittsdurchmesser gleich einem Turbinenradaustrittsdurchmesser der Turbine (24, 24') des Niederdruck-Abgasturboladers (20) ausgebildet ist.

16. Verbrennungskraftmaschine (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgasrückführung vorgesehen ist.

17. Verfahren zum Betreiben einer Verbrennungskraftmaschine (10) mit einem Hochdruck-Abgasturbolader (18) und einem zu diesem seriell geschalteten Niederdruck-Abgasturbolader (20), welche jeweils zumindest auf einer Abgasseite (14) der Verbrennungskraftmaschine (10) eine von einem Abgas der Verbrennungskraftmaschine (10) durchströmbare Turbine (22, 24', 24") aufweisen, bei welchem mittels eines Bypasses (32) mit einem durch ein Turbinengehäuse (106) des Niederdruck-Abgasturboladers (20) aufgenommenen Abblaseventil (34) die Turbine (22) des Hochdruck-Abgasturboladers (18) vom Abgas umströmt und das Abgas in eine Einströmflut (36, 38, 38', 38") der Turbine (24 ,24') des Niederdruck-Abgasturboladers (20) geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas in Abhängigkeit eines Betriebspunkts der Verbrennungskraftmaschine (10) bedarfsgerecht einem durch das Turbinengehäuse (106) des Niederdruck- Abgasturboladers (20) aufgenommenen Turbinenrad (116) über eine erste Einströmflut (36, 38, 38", 38") im Wesentlichen in radialer Richtung und/oder über eine zweite Einströmflut (36, 38, 38", 38") im Wesentlichen quer bzw. schräg zur radialen Richtung des Turbinenrads (116) zugeführt wird.

18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass mittels des Bypasses (32) das Abgas in die erste Einströmflut (36, 38, 38', 38") der Turbine (24, 24') des Niederdruck-Abgasturboladers (20) geleitet wird.