DE102004030259A1

DE102004030259A1 - Turbo-Registeraufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zur Betriebsführung einer Turbo-Registeraufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004030259A1
Application number: DE102004030259A
Authority: DE
Inventors: Cornel Ehrhard
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-06-23
Filing date: 2004-06-23
Publication date: 2005-11-24

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Turbo-Registeraufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens zwei Abgasturboladevorrichtungen. Es ist vorgesehen, dass mindestens eine der Abgasturboladevorrichtungen eine mindestens derart weit verstellbare Turbinengeometrie aufweist, dass sie bei entsprechender Einstellung keinen wesentlichen Beitrag mehr zur Zylinderaufladung der Brennkraftmaschine liefert. DOLLAR A Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Betriebsführung einer Turbo-Registeraufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei vorgesehen ist, dass die Verstellung mindestens einer Abgasturboladevorrichtung derart erfolgt, dass diese keinen wesentlichen Beitrag mehr zur Zylinderaufladung liefert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Turbo-Registeraufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Abgasturboladevorrichtungen. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Betriebsführung einer solchen Turbo-Registeraufladevorrichtung.
Motorleistung und die schnelle Leistungsentfaltung ist ein wesentliches Kriterium einer Brennkraftmaschine, insbesondere beim Einsatz in der Automobiltechnik. Im Stand der Technik sind daher verschiedene Verfahren bekannt, die die Motorleistung einer Brennkraftmaschine durch Aufladung erhöhen, die also die Verbrennungsluft unter Energieaufwendung, beispielsweise unter Druck, zuführen. Seit langem bekannt und bewährt sind Abgasturboladevorrichtungen, bei denen die den Verbrennungsabgasen der Brennkraftmaschine innewohnende Energie über eine Turbine zum Betrieb eines Luftverdichters genutzt wird und dieser Luftverdichter die Verbrennungsluft zuführt. An diesen Vorrichtungen ist ein verzögertes Ansprechverhalten beim Beschleunigen, das sogenannte Turbo-Loch, sowie die stets kompromissbehaftete Auslegung der Ladergröße nachteilig. Wird ein schneller Hochlauf des Abgasturboladers gewünscht, ist die Turbine beziehungsweise das Laufzeug des Laders klein auszulegen, was Nachteile aufgrund des begrenzten Durchsatzes im Nennleistungsbetrieb bringt. Eine Auslegung des Turboladers zugunsten hoher Nennleistung bedeutet im Allgemeinen ein verzögertes, also ungünstiges Ansprechverhalten.

Im Stand der Technik ist von einem hochklassigen Sportwagen eine sogenannte Registeraufladung bekannt, bei der einer Brennkraftmaschine zwei Abgasturbolader zugeordnet sind. Bei niedrigen Drehzahlen der Brennkraftmaschine wird nur eine Turbine mit dem gesamten Abgas des Motors durchströmt, und nur der an diese Turbine gekoppelte Verdichter leistet die Aufladearbeit für den gesamten Motor (Einladerbetrieb). Der zweite Lader ist gewissermaßen abgeschaltet. Da der im Einladerbetrieb einzig aktive Lader einen vergrößerten Durchsatz erfährt, arbeitet er bei günstigerem Wirkungsgrad als bei Durchströmung beider Lader bei demselben Abgasvolumenstrom. Im Bereich höherer Drehzahlen der Brennkraftmaschine, wenn also genügend Abgasenergie vorhanden ist, wird der zweite Abgasturbolader zugeschaltet. Der Motor wird dann konventionell als sogenannter Biturbo in paralleler Anordnung beider Abgasturbolader beziehungsweise der den Abgasturboladern zugeordneten Verdichter betrieben. Die Zu- beziehungsweise Abschaltung des zweiten Abgasturboladers beziehungsweise Verdichters erfordert ein Verdichterzuschalteventil und ein Turbinenzuschalteventil. Beim Einladerbetrieb ermöglicht ein Entlüftungsventil, das nach dem abzuschaltenden Lader und vor dem Verdichterzuschalteventil angeordnet ist, das Abblasen von restlich geförderter Luft.

Hieran ist der hohe konstruktive Aufwand und insbesondere die erhöhte Anzahl von Bauteilgruppen nachteilig.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Turbo-Registeraufladevorrichtung bereitzustellen, die mit wenigen, insbesondere mit bei heute geläufigen Brennkraftmaschinen ohnehin eingesetzten Bauteilen realisiert werden kann.

Hierzu ist vorgesehen, dass eine mindestens zwei Abgasturboladevorrichtungen aufweisende Turbo-Registeraufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine mindestens eine Abgasturboladevorrichtung aufweist, die eine wenigstens derart weit verstellbare Turbinengeometrie hat, dass sie bei entsprechender Einstellung keinen wesentlichen Beitrag mehr zur Zylinderaufladung der Brennkraftmaschine mehr liefert. Die Erfindung macht sich hierbei den Umstand zunutze, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Ladedruckregelventile (sogenannte waste-gates) zunehmend durch Turbinen mit variabler Turbinengeometrie ersetzt werden. Durch eine variable Turbinengeometrie, die beispielsweise durch drehbare Leitschaufeln realisiert werden kann, die die Anströmung des Turbinenrades beeinflussen, wird die turbinenseitige Abblasung durch Ladedruck-Regelventile überflüssig. Die Erfindung sieht nun vor, eine solche, an sich bekannte variable Turbinengeometrie so auszugestalten, dass der Verstellbereich gewissermaßen ein vollständiges oder zumindest nahezu vollständiges Verschließen beispielsweise des Turbineneingangs zulässt, so dass eine nennenswerte Leistung nicht mehr entwickelt wird. Eine verbleidende Restöffnung des Turbineneingangs und damit eine restliche Beaufschlagung der Turbine mit Abgas ist hierbei durchaus wünschenswert, da ein geringfügiger Betrieb der Turbine deren Schmierung und deren beschleunigten Hochlauf (Vermeidung von masseträgheits-bedingter Hochlaufprobleme aus dem Stillstand heraus) gewährleistet. Maßgeblich ist lediglich, dass die in diesem Verstellzustand verbleibende Turbinenleis tung keinen wesentlichen Beitrag mehr zur Zylinderaufladung der Brennkraftmaschine leistet, dass also der der Turbine zugeordnete Verdichter kein nennenswertes Luftvolumen mehr fördert.

Es ist ferner vorgesehen, die Turbo-Registeraufladevorrichtung so auszubilden, dass eine erste Abgasturboladevorrichtung einen ersten Verdichter und eine zweite Abgasturboladevorrichtung einen zweiten Verdichter aufweist.

Weiter ist vorgesehen, dass die Verdichter im Wesentlichen ähnliche, insbesondere identische Kenngrößen aufweisen, wobei hiermit insbesondere eine ähnliche oder identische Förderleistung gemeint ist. Damit nämlich die Verdichter einen Parallelbetrieb aufnehmen können, ist eine identische oder zumindest ähnliche Auslegung wünschenswert.

Es ist vorgesehen, dass dem ersten Verdichter ein erster Ladeluftstrang und dem zweiten Verdichter ein zweiter Ladeluftstrang nachgeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine klar definierte Ladeluftführung und -zuordnung.

Der erste Ladeluftstrang ist einer ersten Zylindergruppe der Brennkraftmaschine und der zweite Ladeluftstrang ist einer zweiten Zylindergruppe der Brennkraftmaschine zugeordnet. Beispielsweise ist es möglich, bei einer Brennkraftmaschine mit V-Anordnung der Zylinderbänke jeder Zylinderbank als Zylindergruppe einen Ladeluftstrang zuzuordnen.

Bei einer Fortbildung der Erfindung ist dem ersten Ladeluftstrang eine erste Drosselklappe und dem zweite Ladeluftstrang eine zweite Drosselklappe zugeordnet.

Die Ladeluftstränge spalten sich strömungsabwärts der Drosselklappen jeweils in Saugrohre auf, wobei der ersten Zylindergruppe eine erste Saugrohrgruppe und der zweiten Zylindergruppe eine zweite Saugrohrgruppe zugeordnet ist. Die Saugrohrgruppen bewirken die Zuführung der Ladeluft in die Brennkammern der einzelnen Zylinder der Brennkraftmaschine.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Saugrohrgruppen strömungsabwärts der Drosselklappen über eine Ladeluftverbindung miteinander verbunden sind. Damit kann ein Austausch von Ladeluft und ein Druckausgleich zwischen den beiden Saugrohrgruppen stattfinden.

Nach einer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die stromabwärtige Seite des ersten Verdichters mit der stromaufwärtigen Seite des zweiten Verdichters über eine Luftverbindung verbunden ist. Hierdurch ist es möglich, dass die Ladeluft, die trotz annährend geschlossener, also keine Förderleistung bewirkenden Turbinengeometrie der ersten Abgasturboladevorrichtung gefördert wird, vor den zweiten Verdichter, der in diesem Zeitpunkt betrieben wird, geblasen wird.

Nach einer Fortentwicklung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Luftverbindung ein Entlüftungsventil aufweist. Hiermit ist ein kontrollierter Druckausgleich und/oder eine kontrollierte Ab- beziehungsweise Weiterführung der vom ersten Verdichter geförderten Ladeluft vor den zweiten Verdichter möglich.

Es ist vorgesehen, dass die erste Zylindergruppe einen ersten Abgasstrang und die zweite Zylindergruppe einen zweiten Abgasstrang aufweist. Die Abgasbehandlung beider Zylindergruppen erfolgt demnach in gesonderten Strängen.

Nach einer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Abgasturbolader dem ersten Abgasstrang und der zweite Turbolader dem zweiten Abgasstrang zugeordnet ist. Die zum Betrieb des jeweiligen Abgasturboladers erforderliche Abgasenergie wird demzufolge der jeweiligen Zylindergruppe entnommen.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die den Abgasturboladern stromaufwärtigen Abschnitte der Abgasstränge über eine Abgasverbindung miteinander verbunden sind. Hiermit erfolgt ein Druck- und Volumenaugleich der Abgase beider Zylindergruppen vor den Abgasturboladern.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Abgasstrang über eine erste Abgasrückführungsvorrichtung mit der stromabwärtigen Seite der ersten Drosselklappe verbunden ist, und dass der zweite Abgasstrang über eine zweite Abgasrückführungsvorrichtung mit der stromabwärtigen Seite der zweiten Drosselklappe verbunden ist. Somit findet eine Abgasrückführung jeweils zur Zylindergruppe statt, von der die Abgase stammen. Bei geeigneter Ausgestaltung ist auch eine Abgasrückführung über einen beiden Abgassträngen gemeinsamen Abgassammler möglich.

Nach einer Fortbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Abgasrückführungsvorrichtung ein erstes Abgasrückführungsventil aufweist oder ein erstes Abgas rückführungsventil ist, und dass die zweite Abgasrückführungsvorrichtung ein zweites Abgasrückführungsventil aufweist oder ein zweites Abgasrückführungsventil ist.

Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Betriebsführung einer Turbo-Registeraufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere nach einer oder mehreren der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen beziehungsweise einer wahlfreien Kombination hiervon, wobei vorgesehen ist, dass eine Verstellung mindestens einer Abgasturboladevorrichtung in einer solchen Weise stattfindet, dass diese keinen wesentlichen Beitrag mehr zur Zylinderaufladung liefert.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verstellung mindestens einer Abgasturboladevorrichtung in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebspunkt und/oder Betriebsbereich und/oder einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine und/oder der Turbo-Registeraufladevorrichtung erfolgt. Beispielsweise kann die Verstellung über eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung erfolgen, die mindestens eine, vorzugsweise aber mehrere Betriebsgrößen mindestens einer der für die Leistungsentfaltung der Brennkraftmaschine relevanten Vorrichtungen erfasst, verarbeitet und in geeigneter Weise als Steuer- und/oder Regelsignale zum Zwecke der Verstellung der Abgasturboladevorrichtung weiter gibt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die erste Drosselklappe in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebspunkt/-Bereich und/oder einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine und/oder der Turbo-Registeraufladevorrichtung verstellt wird. Demzufolge ist auch die Verstellung der mindestens ersten Drosselklappe abhängig von Einflussgrößen, die für die Leistungsentfaltung der Brennkraftmaschine von Relevanz sind, und die über geeignete Steuer- und/oder Regelvorrichtungen erfasst, verarbeitet und zur Generierung von Steuer-/Regelsignalen aufbereitet werden können.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass die Verstellung der ersten Drosselklappe mindestens den Bereich des vollständigen Schließens und/oder des vollständigen Öffnens umfasst. Damit kann ein quasi-binärer Zustand – zusätzlich zum regulären, beispielsweise stufenlosen Öffnungsverhalten – in der Art eines Ein-/Aus-Schalters verwirklicht werden.

Nach einer besonders bevorzugten Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass als Betriebsparameter der Verstellung der ersten Drosselklappe eine Druckdifferenz gewählt wird, die zwischen dem stromaufwärtigen Bereich der ersten Drossel klappe im ersten Ladeluftstrang und dem stromabwärtigen Bereich der ersten Drosselklappe ermittelt wird. Es wird demzufolge der Druck vor der ersten Drosselklappe und der Druck nach der zweiten Drosselklappe ermittelt. Nähert sich beispielsweise der Druck vor der ersten Drosselklappe dem Druck nach der ersten Drosselklappe (also dem Saugrohrdruck) an, so wird die erste Drosselklappe geöffnet. Der Motor läuft nun im Parallelbetrieb beider Abgasturboladevorrichtungen, also in sogenannten Biturbo-Betrieb. Im Einladerbetrieb ist die erste Drosselklappe geschlossen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels mittels einer Figur näher beschrieben.
Es zeigt
1 eine schematische Darstellung einer Turbo-Registeraufladevorrichtung.
1 zeigt eine Turbo-Registeraufladevorrichtung 1 für eine Brennkraftmaschine 2, die zwei Zylinderbänke 3 mit Zylindern 4 aufweist, die jeweils eine erste Zylindergruppe 5 und eine zweite Zylindergruppe 6 bilden. Der ersten Zylindergruppe 5 zugeordnet ist eine erste Abgasturboladevorrichtung 7. Der zweiten Zylindergruppe 6 zugeordnet ist eine zweite Abgasturboladevorrichtung 8. Die erste Abgasturboladevorrichtung 7 besteht aus einer ersten Turbine 9 und einem dieser zugeordneten ersten Verdichter 10. Die zweite Abgasturboladevorrichtung 8 besteht aus einer zweiten Turbine 11 und einem dieser zugeordneten zweiten Verdichter 12. Die Abgasturboladevorrichtungen sind (dem grundsätzlichen Aufbau der Brennkraftmaschine folgend) spiegelbildlich aufgebaut, so dass der Klarheit halber hier zunächst nur die eine Seite, die die erste Abgasturboladevorrichtung 7 aufweist, beschrieben wird. Die Beschreibung gilt sinngemäß auch für die andere, die zweite Abgasturboladevorrichtung 8 aufweisende Seite. Auf Abweichungen wird im Nachfolgenden besonders hingewiesen. Der erste Verdichter 10 weist stromaufwärts eine Luftzuführung 13 auf, durch die über nicht dargestellte Luftfiltervorrichtungen die Verbrennungsluft L₁ zugeführt wird. Stromabwärts des ersten Verdichters 10, beginnend an dem Verdichterauslass 14, ist ein erster Ladeluftstrang 15 angeordnet, der einen ersten Ladeluftkühler 16 aufweist. Am stromabwärtigen Ausgang 17 des ersten Ladeluftkühlers 16 ist eine Luftverbindung 18 angeordnet, die stromaufwärts des zweiten Verdichters 12 in den dortigen Lufteinlass 13 einmündet, und in deren Verlauf ein Entlüftungsventil 19 angeordnet ist. Der erste Ladeluftstrang 15 weist weiter stromabwärts eine erste Drosselklappe 20 auf, stromabwärts derer sich der erste Ladeluftstrang 15 in Saugrohre 21 aufspaltet, die eine erste Saugrohrgruppe 22 bilden. Über die Saugrohre 21 sind die nicht dargestellten Brennräume der Zylinder 4 der ersten Zylindergruppe 5 eingangseitig angeschlossen. Ausgangsseitig den Zylindern 4 der ersten Zylindergruppe 5 nachgeordnet ist ein erster Abgasstrang 23, stromabwärts dessen die erste Turbine 9 der ersten Abgasturboladevorrichtung 7 nachgeordnet ist. Die erste Turbine 9 weist eine verstellbare Turbinengeometrie auf, wobei der Verstellbereich größer ist als der der zweiten Turbine 11. Insbesondere ist es möglich, die erste Turbine 9 so zu verstellen, dass der ihr zugeordnete erste Verdichter 10 keinen nennenswerten Beitrag mehr zur Aufladung der Zylinder 5 liefert. Die Förderleistung des Verdichters 10 ist demzufolge vernachlässigbar. Die zweite Turbine 11 weist ebenfalls eine verstellbare Turbinengeometrie auf, wobei diese jedoch nicht in einem so weiten Bereich wie die der ersten Turbine 9 verstellbar ist. Die zweite Turbine 11 wird, gewissermaßen analog zur Anordnung bezüglich der ersten Zylindergruppe 5, von einem zweiten Abgasstrang 24 mit Abgas gespeist, der den Zylindern 4 der zweiten Zylindergruppe 6 ausgangsseitig (stromabwärts) nachgeordnet ist. Zwischen dem ersten Abgasstrang 23 und dem zweiten Abgasstrang 24 ist auf der der ersten Turbine 9 beziehungsweise der zweiten Turbine 11 stromaufwärtigen Seite eine Abgasverbindung 25 vorgesehen. Der erste Abgasstrang 23 weist ferner eine erste Abgasrückführungsvorrichtung 26 mit einem ersten Abgasrückführungsventil 34, der zweite Abgasstrang 24 weist eine zweite Abgasrückführungsvorrichtung 27 mit einem zweiten Abgasrückführungsventil 35 auf. Die erste Abgasrückführung 26 verbindet den Abgasstrang 23 mit dem der ersten Drosselklappe 20 stromabwärtigen Teil des ersten Ladeluftstranges 15, insbesondere also der Saugrohrgruppe 22. Entsprechend verbindet die zweite Abgasrückführungsvorrichtung 27 den zweiten Abgasstrang 24 mit einer zweiten Drosselklappe 28 eines zweiten Ladeluftstranges 29, der dem zweiten Verdichter 12 stromabwärts nachgeordnet ist. Die Zu- beziehungsweise Abschaltung der ersten Turbine 9 und des an diese gekoppelten ersten Verdichters 10 erfolgt über deren verstellbare Turbinengeometrie. In diesem sogenannten Einladerbetrieb wird über die Abgasverbindung 25 die zweite Turbine 11 mit dem gesamten Abgas der Brennkraftmaschine 2 von allen Zylindern 4 sowohl der ersten Zylindergruppe 5 als auch der zweiten Zylindergruppe 6 beaufschlagt.
Die zweite Turbine 11 und der mit ihr gekoppelte zweite Verdichter 12 können demnach durch Beaufschlagung mit dem gesamten Abgas der Brennkraftmaschine 2 in einem für sie optimalen Leistungsbereich betrieben werden. Gleichzeitig muss nur eine Turbine beziehungsweise ein an diese gekoppelter Verdichter beschleunigt werden, was zu Vorteilen hinsichtlich der Masseträgheit und der Hochlaufeigenschaften führt. Die erste Turbine 9 und der hieran gekoppelte erste Verdichter 10 laufen mit geringer Drehzahl und vernachlässigbar kleiner Leistung weiter. Dies be wirkt eine durchgehende Schmierung dieser Komponenten sowie ein rasches Hochlaufen bei Beaufschlagung mit Abgas. Die vom ersten Verdichter 10 bei dieser vernachlässigbar geringen Leistung beförderte Luftmenge, schematisch dargestellt über den Pfeil L₁, wird nach Passieren des ersten Ladeluftkühlers 16 mittels der Luftverbindung 18 über das Entlüftungsventil 19 entweder abgeblasen oder vor den zweiten Verdichter 12, also auf dessen stromaufwärtigen Lufteinlass 30 geblasen. Die erste Drosselklappe ist in diesem Einladerbetrieb geschlossen. Die gesamte Ladeluft, die der Brennkraftmaschine 2 zugeführt wird, wird vom zweiten Verdichter 12 über einen diesem zugeordneten zweiten Ladeluftkühler 31 im zweiten Ladeluftstrang 29 über die nach den Erfordernissen geöffnete zweite Drosselklappe 28 und eine dieser stromabwärtigen zweiten Saugrohrgruppe 32, die über eine Ladeluftverbindung 33 mit der ersten Saugrohrgruppe 22 verbunden ist, den Zylindern 4 sowohl der ersten Zylindergruppe 5 als auch der zweiten Zylindergruppe 6 zugeführt. Bei Leistungsanforderung wird die Turbinengeometrie der ersten Turbine 9 soweit verstellt, dass die erste Turbine 9 zunehmend mit Abgas beaufschlagt wird. Abgas wird also über die Abgasverbindung 25 sowohl über den ersten Abgasstrang 23 als auch über den zweiten Abgasstrang 24 sowohl der ersten Turbine 9 als auch der zweiten Turbine 11, die bereits bei Nennlast betrieben wird, zugeführt. Hierdurch wird ein Hochlaufen der ersten Turbine 9 und des an diese angeschlossenen Verdichters 10 bewirkt, der ein zunehmendes Luftvolumen (wiederum symbolisch dargestellt durch den Pfeil L₁) fördert. Während des Hochlaufens der ersten Abgasturboladevorrichtung 7 wird die zunehmend vom ersten Verdichter 10 geförderte Luft aber noch nicht in die erste Saugrohrgruppe 21 eingeleitet, da die erste Drosselklappe 20 geschlossen ist. Vielmehr wird diese vom ersten Verdichter 10 geförderte Luft über die Luftverbindung 18 und das Entlüftungsventil 19 auf die stromaufwärtige Seite, also die Luftzuführung 30, des zweiten Verdichters 12 geblasen und über diesen, den zweiten Ladeluftstrang 29 und die zweite Drosselklappe 28 den miteinander über die Ladeluftverbindung 33 miteinander verbundenen ersten und zweiten Saugrohrgruppen 22 beziehungsweise 32 zugeführt. Ist der Druck stromaufwärts der ersten Drosselklappe 20, also in den ersten Ladeluftstrang 15 stromabwärts des ersten Verdichters 10 annähernd gleich dem Druck in der ersten Saugrohrgruppe 21 beziehungsweise der Ladeluftverbindung 33, wird die erste Drosselklappe 20 geöffnet, und die von dem ersten Verdichter 10 geförderte Ladeluft wird nun über die erste Drosselklappe 20 der ersten Saugrohrgruppe 21 zugeführt, die aber nach wie vor mit der zweiten Saugrohrgruppe 32 über die Ladeluftverbindung 32 verbunden ist. Die Brennkraftmaschine 2 arbeitet mit der Turbo-Registeraufladevorrichtung 1 nun im regulären, parallelen Biturbo-Betrieb.

1.: Turbo-Registeraufladevorrichtung
2.: Brennkraftmaschine
3.: Zylinderbank
4.: Zylinder
5.: Erste Zylindergruppe
6.: Zweite Zylindergruppe
7.: Erste Abgasturboladevorrichtung
8.: Zweite Abgasturboladevorrichtung
9.: Erste Turbine
10.: Erster Verdichter
11.: Zweite Turbine
12.: Zweiter Verdichter
13.: Luftzuführung
14.: Verdichterauslass
15.: Erster Ladeluftstrang
16.: Erster Ladeluftkühler
17.: Stromabwärtiger Ausgang
18.: Luftverbindung
19.: Entlüftungsventil
20.: Erste Drosselklappe
21.: Saugrohr
22.: Erste Saugrohrgruppe
23.: Erster Abgasstrang
24.: Zweiter Abgasstrang
25.: Abgasverbindung
26.: Erste Abgasrückführungsvorrichtung
27.: Zweite Abgasrückführungsvorrichtung
28.: Zweite Drosselklappe
29.: Zweiter Ladeluftstrang
30.: Luftzuführung
31.: Zweiter Ladeluftkühler
32.: Zweite Saugrohrgruppe
33.: Ladeluftverbindung
34.: Erstes Abgasrückführungsventil
35.: Zweites Abgasrückführungsventil
L₁: Luftmenge
L₂: Luftmenge

Claims

Turbo-Registeraufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit mindestens zwei Abgasturboladevorrichtungen, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Abgasturboladevorrichtungen (7, 8) eine mindestens derart weit verstellbare Turbinengeometrie aufweist, dass sie bei entsprechender Einstellung keinen wesentlichen Beitrag mehr zur Zylinderaufladung der Brennkraftmaschine (2) liefert.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Abgasturboladevorrichtung (7) mit einem dieser zugeordneten ersten Verdichter (10) und eine zweite Abgasturboladevorrichtung (8) mit einem dieser zugeordneten zweiten Verdichter (12).
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdichter (10, 12) im Wesentlichen ähnliche, insbesondere identische Kenngrößen, insbesondere ähnliche oder identische Förderleistungen aufweisen.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem ersten Verdichter (10) ein erster Ladeluftstrang (15) und dem zweiten Verdichter (12) ein zweiter Ladeluftstrang (29) nachgeordnet ist.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ladeluftstrang (15) einer ersten Zylindergruppe (5) der Brennkraftmaschine (2) und der zweite Ladeluftstrang (29) einer zweiten Zylindergruppe (6) der Brennkraftmaschine (2) zugeordnet ist.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Ladeluftstrang (15) eine erste Drosselklappe (20) und der zweite Ladeluftstrang (29) eine zweite Drosselklappe (28) aufweist.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ladeluftstränge (15, 29) strömungsabwärts der Drosselklappen (20, 28) jeweils in Saugrohre (21) aufspalten, wobei der ersten Zylindergruppe (5) eine erste Saugrohrgruppe (22) und der zweiten Zylindergruppe (6) eine zweite Saugrohrgruppe (32) zugeordnet ist.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugrohrgruppen (22, 32) strömungsabwärts der Drosselklappen (20, 28) über eine Ladeluftverbindung (33) miteinander verbunden sind.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stromabwärtige Seite des ersten Verdichters (10) mit der stromaufwärtigen Seite des zweiten Verdichters (12) über eine Luftverbindung (18) verbunden ist.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftverbindung (18) ein Entlüftungsventil (19) aufweist.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zylindergruppe (5) einen ersten Abgasstrang (23) und die zweite Zylindergruppe (6) einen zweiten Abgasstrang (24) aufweist.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasturboladevorrichtung (7) dem ersten Abgasstrang (23) und die zweite Abgasturboladevorrichtung (8) dem zweiten Abgasstrang (24) zugeordnet ist.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die den Abgasturboladervorrichtungen (7, 8) stromaufwärtigen Abschnitte der Abgasstränge (23, 24) über eine Abgasverbindung (25) miteinander verbunden sind.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abgasstrang (23) über eine erste Abgasrückführungsvorrichtung (26) mit der stromabwärtigen Seite der ersten Drosselklappe (20) verbunden ist, und der zweite Abgasstrang (24) über eine zweite Abgasrückführungsvorrichtung (27) mit der stromabwärtigen Seite der zweiten Drosselklappe (28) verbunden ist.
Turbo-Registeraufladevorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abgasrückführungsvorrichtung (26) ein erstes Abgasrückführungsventil (34) und die zweite Abgasrückführungsvorrichtung (27) ein zweites Abgasrückführungsventil (35) aufweist oder ist.
Verfahren zur Betriebsführung einer Turbo-Registeraufladevorrichtung für eine Brennkraftmaschine, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verstellung mindestens einer Abgasturboladevorrichtung (7, 8) derart, dass diese keinen wesentlichen Beitrag mehr zur Zylinderaufladung liefert.
Verfahren nach Anspruch 16, gekennzeichnet durch die Verstellung mindestens einer Abgasturboladevorrichtung (7,8) in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebspunkt/-Bereich und/oder einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (2) und/oder der Turbo-Registeraufladevorrichtung (1).
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Drosselklappe (20) in Abhängigkeit von mindestens einem Betriebspunkt/-Bereich und/oder einem Betriebsparameter der Brennkraftmaschine (2) und/oder der Turbo-Registeraufladevorrichtung (1) verstellt wird.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellung der ersten Drosselklappe (20) mindestens den Bereich des vollständigen Schließens und/oder des vollständigen Öffnens umfasst.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Betriebsparameter der Verstellung der ersten Drosselklappe (20) eine Druckdifferenz gewählt wird, die zwischen dem stromaufwärtigen Bereich der ersten Drosselklappe (20) im ersten Ladeluftstrang (15) und dem stromabwärtigen Bereich der ersten Drosselklappe (20) ermittelt wird.