DE102007046655B4

DE102007046655B4 - Method for operating an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102007046655B4
Application number: DE102007046655.4A
Authority: DE
Inventors: Frank Huber; Markus Sonner; Dr. Wurms Rainer
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2007-09-28
Filing date: 2007-09-28
Publication date: 2019-01-17
Anticipated expiration: 2027-09-29
Also published as: DE102007046655A1

Abstract

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1) mit mindestens einem, mindestens zwei Auslassventile (7-14) für je einen Zylinder (2-5) aufweisenden Zylinderkopf (6), wobei bei niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen Abgase durch das erste Auslassventil (7-10) einem ersten Abgasturbolader (15) und bei hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen Abgase zusätzlich durch das zweite Auslassventil (11-14) einem zweiten Abgasturbolader (16) zugeführt werden, wobei das Abgas des ersten Auslassventils (7-10) wenigstens zum Teil mittels eines zumindest teilweise geöffneten Abgas-Bypasses (28) an dem ersten Abgasturbolader (15) wahlweise vorbei geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass beim Übergang von niedrigen zu hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen der Abgas-Bypass (28) zumindest zeitweise geschlossen wird, und dass zumindest zwei der zweiten Auslassventile (11-14) beim Übergang zeitversetzt zueinander hinzugeschaltet werden.Method for operating an internal combustion engine (1) with at least one cylinder head (6) having at least two exhaust valves (7-14) for each cylinder (2-5), exhaust gases passing through the first exhaust valve (7-10) at low engine speeds ) are supplied to a second exhaust gas turbocharger (16) additionally through the second exhaust valve (11-14) to a first exhaust gas turbocharger (15) and at high engine rotational speeds exhaust gases, wherein the exhaust gas of the first exhaust valve (7-10) at least partially by means of at least one partially open exhaust bypass (28) is selectively passed to the first exhaust gas turbocharger (15), characterized in that at the transition from low to high engine speeds of the exhaust bypass (28) is at least temporarily closed, and that at least two of the second exhaust valves (11-14) are connected to the transition time-shifted to each other.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem, mindestens zwei Auslassventile für je einen Zylinder aufweisenden Zylinderkopf, wobei bei niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen Abgase durch das erste Auslassventil einem ersten Abgasturbolader und bei hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen Abgase zusätzlich durch das zweite Auslassventil einem zweiten Abgasturbolader zugeführt werden, wobei das Abgas des ersten Auslassventils wenigstens zum Teil mittels eines zumindest teilweise geöffneten Abgas-Bypasses an dem ersten Abgasturbolader wahlweise vorbeigeleitet wird.The invention relates to a method for operating an internal combustion engine with at least two exhaust valves for each cylinder having cylinder head, wherein at low engine speeds exhaust gases through the first exhaust valve a first exhaust gas turbocharger and at high engine speeds exhaust gases additionally through the second exhaust valve a second exhaust gas turbocharger are supplied, wherein the exhaust gas of the first exhaust valve is at least partially bypassed by means of an at least partially open exhaust bypass to the first exhaust gas turbocharger optionally.

Verfahren der eingangs genannten Art sind bekannt. So sind Brennkraftmaschinen bekannt, die mehrere Zylinder aufweisen, wobei jedem Zylinder ein erstes und ein zweites Auslassventil zugeordnet ist, und wobei die ersten Auslassventile mit einem ersten Abgasturbolader und die zweiten Auslassventile mit einem zweiten Abgasturbolader verbunden sind, sodass beim Öffnen der ersten Auslassventile das aus dem Zylinder austretende Gasgemisch dem ersten Abgasturbolader zugeführt wird und beim Öffnen der zweiten Auslassventile das austretende Gasgemisch dem zweiten Abgasturbolader. Um eine stufenweise Aufladung der Brennkraftmaschine zu erhalten, werden bei niedrigen Drehzahlen lediglich die ersten Auslassventile und bei höheren Drehzahlen zusätzlich die zweiten Auslassventile betätigt, sodass im niedrigen Drehzahlbereich nur ein Abgasturbolader und im höheren Drehzahlbereich beide Abgasturbolader arbeiten und die Brennkraftmaschine mit Frischluft versorgen.Method of the type mentioned are known. Thus, internal combustion engines are known which have a plurality of cylinders, wherein each cylinder is associated with a first and a second exhaust valve, and wherein the first exhaust valves are connected to a first exhaust gas turbocharger and the second exhaust valves to a second exhaust gas turbocharger, so that when opening the first exhaust valves the cylinder exiting gas mixture is supplied to the first exhaust gas turbocharger and when opening the second exhaust valves, the exiting gas mixture to the second exhaust gas turbocharger. In order to obtain a gradual charge of the engine, only the first exhaust valves and at higher speeds additionally the second exhaust valves are actuated so that work in the low speed range, only one exhaust gas turbocharger and the higher speed range both exhaust gas turbocharger and supply the engine with fresh air.

Ein derartiges Verfahren wird beispielsweise in der DE 102 29 116 A1 beschrieben. Um den Ladedruck des Abgasturboladers zu beeinflussen, wird in der genannten Druckschrift außerdem vorgeschlagen, zusätzlich eine gewünschte Menge Abgas an dem Abgasturbolader vorbeizuleiten, sodass diese nicht zu der Leistung des Abgasturboladers beiträgt. Problematisch ist hierbei das Zuschalten des zweiten Abgasturboladers beim Übergang vom niedrigen zu dem hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlbereich, da es hierbei zu Drehzahleinbrüchen des ersten Abgasturboladers und/oder einem fehlerhaften „Hochfahren“ des zweiten Abgasturboladers kommen kann.Such a method is used, for example, in DE 102 29 116 A1 described. In order to influence the boost pressure of the exhaust gas turbocharger, it is also proposed in the document mentioned, in addition pass a desired amount of exhaust gas to the exhaust gas turbocharger, so that it does not contribute to the performance of the exhaust gas turbocharger. The problem here is the connection of the second exhaust gas turbocharger at the transition from low to high engine speed range, since this can lead to speed drops of the first exhaust gas turbocharger and / or a faulty "startup" of the second exhaust gas turbocharger.

Auch die Offenlegungsschrift JP 2005-155 356 A beschreibt ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, der ein erster Abgasturbolader und ein zweiter Abgasturbolader zugeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass beim Zuschalten des zweiten Abgasturboladers eine variable Turbinengeometrie des ersten Abgasturboladers in Schließstellung verstellt wird.Also the publication JP 2005-155 356 A describes a method for operating an internal combustion engine to which a first exhaust gas turbocharger and a second exhaust gas turbocharger are assigned. It is provided that a variable turbine geometry of the first exhaust gas turbocharger is adjusted in the closed position when switching on the second exhaust gas turbocharger.

Aus der Patentschrift DE 699 15 093 T2 geht eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinder hervor, dem zwei Auslassventile zugeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass eines der Auslassventile mit einem Einlass eines Abgasturboladers verbunden ist, und dass das andere der Auslassventile stromabwärts des Abgasturboladers mit einem Auspuffsystem der Brennkraftmaschine verbunden ist.From the patent DE 699 15 093 T2 goes out an internal combustion engine with a cylinder, the two exhaust valves are assigned. It is provided that one of the exhaust valves is connected to an inlet of an exhaust gas turbocharger, and that the other of the exhaust valves downstream of the exhaust gas turbocharger is connected to an exhaust system of the internal combustion engine.

Die Offenlegungsschrift DE 103 08 075 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine, der ein permanent betriebener Abgasturbolader und ein zuschaltbarer Abgasturbolader zugeordnet sind. Auch die Patentschrift DE 101 44 663 B4 beschreibt eine Brennkraftmaschine, der zwei Abgasturbolader zugeordnet sind. Außerdem ist dem Verdichter eines der Abgasturbolader eine ansteuerbare Verdichterumgehung zugeordnet.The publication DE 103 08 075 A1 discloses an internal combustion engine, which are associated with a permanently driven exhaust gas turbocharger and a switchable exhaust gas turbocharger. Also the patent DE 101 44 663 B4 describes an internal combustion engine associated with two exhaust gas turbochargers. In addition, the compressor of the exhaust gas turbocharger is associated with a controllable compressor bypass.

Auch aus der Offenlegungsschrift WO 01/ 09 495 A1 geht eine Brennkraftmaschine hervor, der zwei Abgasturbolader zugeordnet sind. Außerdem ist ein Ventil in einer die Brennkraftmaschine mit den Abgasturboladern verbindenden Abgasleitung vorgesehen, durch das wahlweise einer oder beide der Abgasturbolader mit einem Abgasauslass der Brennkraftmaschine verbindbar sind.Also from the published patent application WO 01/09 495 A1 goes out an internal combustion engine, which are associated with two exhaust gas turbocharger. In addition, a valve is provided in an internal combustion engine with the exhaust gas turbochargers connecting exhaust pipe through which either one or both of the exhaust gas turbocharger can be connected to an exhaust gas outlet of the internal combustion engine.

Die Offenlegungsschrift DE 101 10 340 A1 beschreibt ein Verfahren zur Steuerung einer Brennkraftmaschine, gemäß dem die Luftmenge, die der Brennkraftmaschine zugeführt wird, in Abhängigkeit von einem Strömungswiderstand eines Abgasnachbehandlungssystems der Brennkraftmaschine geregelt wird.The publication DE 101 10 340 A1 describes a method for controlling an internal combustion engine, according to which the amount of air that is supplied to the internal combustion engine is controlled in dependence on a flow resistance of an exhaust gas aftertreatment system of the internal combustion engine.

Die Offenlegungsschrift EP 1 433 937 A1 beschreibt einen Abgasturbolader, der eine Turbine mit einer variablen Turbinengeometrie und einen Bypass zur Überbrückung der Turbine aufweist.The publication EP 1 433 937 A1 describes an exhaust gas turbocharger having a turbine with a variable turbine geometry and a bypass for bypassing the turbine.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, das auf einfache Art und Weise, einen optimalen Übergang, insbesondere ohne die oben genannten Nachteile, von dem niedrigen Drehzahlbereich zu dem hohen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine zu gewährleisten.The invention has for its object to provide a method which in a simple manner to ensure an optimal transition, in particular without the disadvantages mentioned above, from the low speed range to the high speed range of the internal combustion engine.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird dadurch gelöst, dass beim Übergang von niedrigen zu hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen der Abgas-Bypass zumindest zeitweise geschlossen wird. Es ist also vorgesehen, dass der Abgas-Bypass im Normalbetrieb, das heißt bei niedrigen und bei hohen Drehzahlen, im Wesentlichen zumindest teilweise geöffnet ist, um einen Teil des Abgases an dem ersten Abgasturbolader vorbeizuleiten. Beim Übergang jedoch, von niedrigen zu hohen Drehzahlen der Brennkraftmaschine, wird der Abgas-Bypass zumindest zeitweise geschlossen, mit der Folge, dass das gesamte aus dem ersten Auslassventil strömende Abgas allein dem ersten Abgasturbolader zugeführt wird, und somit die gesamte im Abgas enthaltene Energie auf den ersten Abgasturbolader übertragen wird. Dadurch wird der erste Abgasturbolader zumindest für die Zeit, in der der Abgas-Bypass geschlossen ist, auf eine Überdrehzahl gebracht, wodurch die kinetische Energie der rotierenden Elemente des ersten Abgasturboladers erhöht und ein Drehzahlabfall des ersten Abgasturboladers bei Hinzuschalten des zweiten Auslassventils zeitlich verzögert wird. Die Leistung des ersten Abgasturboladers wird während des Hochlaufs des zweiten Abgasturboladers dadurch auf einem ausreichend hohem Niveau gehalten. Natürlich ist es denkbar, bei besonders niedrigen Drehzahlen den Abgas-Bypass ebenfalls zu schließen, sodass die geringe Menge an Abgas vollständig zum Antreiben des ersten Abgasturboladers verwendet wird.The problem underlying the invention is achieved in that at the transition from low to high engine speeds of the exhaust bypass is closed at least temporarily. It is therefore envisaged that the exhaust gas bypass in normal operation, that is, at low and high speeds, is substantially at least partially open to pass a portion of the exhaust gas to the first exhaust gas turbocharger. At the transition, however, from low to high engine speeds, the exhaust bypass is at least temporarily closed, with the Result that the entire exhaust gas flowing from the first exhaust valve is supplied to the first exhaust gas turbocharger alone, and thus the entire energy contained in the exhaust gas is transferred to the first exhaust gas turbocharger. As a result, the first exhaust gas turbocharger is brought to an overspeed, at least for the time in which the exhaust gas bypass is closed, whereby the kinetic energy of the rotating elements of the first exhaust gas turbocharger increases and a speed drop of the first exhaust gas turbocharger is delayed in addition of the second exhaust valve. The power of the first exhaust gas turbocharger is thereby maintained at a sufficiently high level during the run-up of the second exhaust gas turbocharger. Of course, it is conceivable to also close the exhaust gas bypass at particularly low speeds, so that the small amount of exhaust gas is completely used for driving the first exhaust gas turbocharger.

Die Überdrehzahl des ersten Abgasturboladers führt zu einem kurzzeitig überhöhten Drehmoment der Brennkraftmaschine, das insbesondere bei der Verwendung der Brennkraftmaschine in einem Kraftfahrzeug, als ein unangenehmes „Ruckeln“ empfunden werden kann. Um dem entgegenzuwirken, wird vorteilhafterweise das Drehmoment der Brennkraftmaschine beim Übergang von den niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen zu den hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen durch eine Verstellung des Zündwinkels und/oder des Öffnungswinkels von wenigstens einem Einlassventil des Zylinders im Wesentlichen konstant gehalten. Hierdurch wird ein Gas-Kraftstoff-Gemisch zu einem für den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine ungünstigen Zeitpunkt gezündet und/oder die in den Zylinder strömende Frischluft durch ein vorzeitiges Schließen und/oder verspätetes Öffnen des Einlassventils begrenzt. Hierdurch wird ein gleichmäßiger, für den Fahrer eines die Brennkraftmaschine aufweisenden Kraftfahrzeugs im Wesentlichen nicht spürbarer Übergang von niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen zu hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen ermöglicht, bei dem ein kurzzeitiger Drehmomentabfall oder eine kurzzeitige Drehmomentüberhöhung verhindert wird.The overspeed of the first exhaust gas turbocharger leads to a momentarily excessive torque of the internal combustion engine, which can be felt in particular when using the internal combustion engine in a motor vehicle, as an unpleasant "jerking". To counteract this, advantageously, the torque of the internal combustion engine is kept substantially constant during the transition from the low engine rotational speeds to the high engine rotational speeds by an adjustment of the ignition angle and / or the opening angle of at least one inlet valve of the cylinder. As a result, a gas-fuel mixture is ignited at a time unfavorable to the efficiency of the internal combustion engine and / or the fresh air flowing into the cylinder is limited by premature closing and / or delayed opening of the inlet valve. As a result, a uniform, for the driver of the internal combustion engine having a motor vehicle substantially unnoticeable transition from low engine speeds to high engine speeds is possible in which a brief torque drop or a momentary torque increase is prevented.

Mit Vorteil ist vorgesehen, dass ein Frischluft-Fördervolumen des zweiten Abgasturboladers bis zum Erreichen eines vorgebbaren Drucks in ein Puffervolumen gefördert wird. It is advantageously provided that a fresh air delivery volume of the second exhaust gas turbocharger is conveyed into a buffer volume until a predefinable pressure is reached.

Das Puffervolumen kann beispielsweise von zumindest einem Bereich mindestens einer Frischluft-Zuführleitung der Brennkraftmaschine gebildet werden. Hierbei wird beispielsweise mittels einer Klappe stromabwärts des Verdichters der Weg zu der Brennkraftmaschine solange versperrt, bis sich in diesem durch die Klappe gebildeten Puffervolumen zwischen Verdichter und Klappe ein vorgebbarer Druck eingestellt hat. Erst dann wird der Durchströmungsquerschnitt freigegeben beziehungsweise die Klappe geöffnet. Durch den Volumenstrom zur Befüllung des Puffers kann der Verdichter ohne Pumpen betrieben werden.The buffer volume can be formed, for example, by at least one region of at least one fresh air supply line of the internal combustion engine. In this case, for example, by means of a flap downstream of the compressor, the way to the internal combustion engine blocked until it has set a specifiable pressure in this formed by the flap volume between the compressor and flap. Only then is the flow cross-section released or the flap opened. Due to the volume flow for filling the buffer, the compressor can be operated without pumps.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung werden mehrere Zylinder verwendet und die Abgase aller ersten Auslassventile der Zylinder dem ersten Abgasturbolader und/oder die Abgase aller zweiten Auslassventile dem zweiten Abgasturbolader zugeführt. Bei einer Brennkraftmaschine mit beispielsweise vier Zylindern werden also die Abgase der vier Zylinder über die vier ersten Auslassventile dem ersten Abgasturbolader und über die vier zweiten Auslassventile dem zweiten Abgasturbolader zugeführt. Zum Führen und Leiten der Abgase werden vorteilhafterweise Abgaskrümmer/Krümmeranlagen verwendet, die die entsprechenden Auslasskanäle bilden und vorteilhafterweise die Auslasskanäle der ersten Auslassventile und die der zweiten Auslassventile in jeweils einen gemeinsamen Auslasskanal zusammenführen, welche die Abgase in den entsprechenden Abgasturbolader beziehungsweise zu dem entsprechenden Abgasturbolader leiten.According to a development of the invention, a plurality of cylinders are used and the exhaust gases of all the first exhaust valves of the cylinder are supplied to the first exhaust gas turbocharger and / or the exhaust gases of all second exhaust valves are supplied to the second exhaust gas turbocharger. In an internal combustion engine having, for example, four cylinders, the exhaust gases of the four cylinders are thus supplied via the four first exhaust valves to the first exhaust gas turbocharger and via the four second exhaust valves to the second exhaust gas turbocharger. For guiding and guiding the exhaust gases advantageously exhaust manifold / manifolds are used, which form the respective exhaust ports and advantageously merge the exhaust ports of the first exhaust valves and the second exhaust valves in each case a common exhaust duct, which direct the exhaust gases into the respective exhaust gas turbocharger or to the corresponding exhaust gas turbocharger ,

Erfindungsgemäß werden zumindest zwei der zweiten Auslassventile beim Übergang von niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen zu hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen zeitversetzt zueinander hinzugeschaltet. Beim Übergang werden die zweiten Auslassventile also nicht gleichzeitig hinzugeschaltet, sodass von einem Zyklus auf den nächsten schlagartig auch alle zweiten Auslassventile betätigt werden. Stattdessen werden die zumindest zwei der zweiten Auslassventile nacheinander beziehungsweise eben zeitversetzt zueinander hinzugeschaltet. Dies kann beispielsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine erfolgen, wobei der zeitliche Versatz des Hinzuschaltens beispielsweise von einer vorbestimmten Anzahl von Kurbelwellen-Umdrehungen vorgegeben werden kann. Hierbei stellen sich dem Fachmann unterschiedlichste Schemata zum Hinzuschalten der zweiten Auslassventile zur Verfügung. Beispielsweise können bei einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine je zwei zweite Auslassventile paarweise nacheinander hinzugeschaltet werden, wobei das zweite Paar zweiter Auslassventile erst nach zwei Verbrennungszyklen (aller vier Zylinder) der Brennkraftmaschine, nach Erreichen einer Grenzdrehzahl und/oder nach einer vorgebbaren Zeit hinzugeschaltet werden. Genauso ist es denkbar, alle zweiten Auslassventile einzeln nach und nach hinzuzuschalten. Ebenfalls ist auch eine Mischung der genannten Methoden denkbar, wobei zunächst ein zweites Auslassventil eines ersten Zylinders, zeitversetzt dazu ein zweites Auslassventil eines zweiten Zylinders und zeitversetzt hierzu die Auslassventile eines dritten und eines vierten Zylinders gleichzeitig hinzugeschaltet werden. Wie bereits gesagt, handelt es sich hierbei lediglich um eine beispielhafte Auflistung einiger Möglichkeiten. Durch das zueinander zeitversetzte Hinzuschalten der zumindest zwei zweiten Auslassventile, wird der Abgasmassenstrom auf die zwei Abgasturbolader „langsam“ verteilt, ohne eine plötzliche Drehzahleinbuße am ersten Abgasturbolader erleiden zu müssen.According to the invention, at least two of the second exhaust valves are added to one another at a transition from low engine speeds to high engine speeds with a time delay. During the transition, the second exhaust valves are therefore not connected at the same time, so that from one cycle to the next abruptly all second exhaust valves are actuated. Instead, the at least two of the second outlet valves are connected one after the other or with a time delay to one another. This can be done, for example, as a function of the rotational speed of the internal combustion engine, wherein the temporal offset of Hinzuschaltens can be predetermined for example by a predetermined number of crankshaft revolutions. Hereby, the most varied schemes for switching on the second outlet valves are available to the person skilled in the art. For example, in a four-cylinder internal combustion engine, two second exhaust valves can be connected in pairs one after the other, wherein the second pair of second exhaust valves are connected only after two combustion cycles (all four cylinders) of the internal combustion engine, after reaching a limit speed and / or after a predeterminable time. Likewise, it is conceivable to add each second exhaust valves gradually one after the other. Also, a mixture of the above methods is conceivable, wherein initially a second exhaust valve of a first cylinder, with a time delay to a second exhaust valve of a second cylinder and time-displaced thereto, the exhaust valves of a third and a fourth cylinder are connected simultaneously. As already said, this is just an exemplary listing of some possibilities. By mutually delayed addition of the at least two second exhaust valves, the exhaust gas mass flow is distributed to the two exhaust gas turbochargers "slowly" without having to suffer a sudden reduction in speed at the first exhaust gas turbocharger.

Besonders bevorzugt wird der Abgas-Bypass stufenweise und/oder kontinuierlich, insbesondere in Abhängigkeit zu dem zeitversetzten zueinander Hinzuschalten der zweiten Auslassventile geschlossen. Bei dem zeitversetzten Hinzuschalten der zweiten Auslassventile und dem gleichzeitigen Schließen des Abgas-Bypasses kann dadurch die Turbinenleistung des ersten Abgasturboladers konstant gehalten werden, wobei der sonst über den Abgas-Bypass geleitete Teil des Abgases nunmehr durch die zweiten Auslassventile dem zweiten Abgasturbolader zugeführt wird, ohne dass sich dies negativ auf den ersten Abgasturbolader auswirkt. Insgesamt ist hierdurch eine Aktivierung des zweiten Abgasturboladers ohne negativen Einfluss auf den ersten Abgasturbolader möglich.Particularly preferably, the exhaust gas bypass is closed in stages and / or continuously, in particular in dependence on the time-shifted to each other Hinzuschalten the second exhaust valves. In the time-shifted addition of the second exhaust valves and the simultaneous closing of the exhaust gas bypass, the turbine power of the first exhaust gas turbocharger can be kept constant, wherein the otherwise bypassed via the exhaust bypass part of the exhaust gas is now supplied through the second exhaust valves to the second exhaust gas turbocharger without that this has a negative effect on the first exhaust gas turbocharger. Overall, an activation of the second exhaust gas turbocharger without negative influence on the first exhaust gas turbocharger is thereby possible.

Vorteilhafterweise wird der vorbeigeleitete Teil des Abgases direkt einem Abgas-Nachbehandlungstrakt der Brennkraftmaschine zugeführt. Vorzugsweise wird der Abgas-Nachbehandlungstrakt stromabwärts des ersten Abgasturboladers angeordnet, sodass das über den Abgas-Bypass an dem ersten Abgasturbolader vorbeigeleitete Abgas stromabwärts des ersten Abgasturboladers mit dem durch den ersten Abgasturbolader strömenden Teil des Abgases zusammengeführt wird.Advantageously, the bypassed part of the exhaust gas is fed directly to an exhaust aftertreatment tract of the internal combustion engine. Preferably, the exhaust aftertreatment tract is arranged downstream of the first exhaust gas turbocharger, so that the exhaust gas bypassing the first exhaust gas turbocharger via the exhaust gas bypass is brought together downstream of the first exhaust gas turbocharger with the part of the exhaust gas flowing through the first exhaust gas turbocharger.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird der vorbeigeleitete Teil des Abgases einem Einlasskanal des zweiten Abgasturboladers zugeführt. Der Abgas-Bypass führt hier also nicht, wie oben beschrieben, direkt an dem ersten Abgasturbolader vorbei, um anschließend stromabwärts des ersten Abgasturboladers wieder in einen Auslasskanal des ersten Abgasturboladers zu münden, sondern führt zu dem Einlasskanal des zweiten Abgasturboladers. Hierdurch kann der vorbeigeleitete Teil des durch die ersten Auslassventile kommenden Abgases zum Antreiben beziehungsweise Hochfahren des zweiten Abgasturboladers verwendet werden, wobei dies beim Übergang gleichzeitig mit dem gleichzeitigen und/oder zeitversetzten Hinzuschalten der zweiten Auslassventile erfolgen kann.According to a development of the invention, the bypassed part of the exhaust gas is fed to an inlet channel of the second exhaust gas turbocharger. The exhaust bypass does not lead here, as described above, directly past the first exhaust gas turbocharger to then open downstream of the first exhaust gas turbocharger again in an exhaust passage of the first exhaust gas turbocharger, but leads to the inlet channel of the second exhaust gas turbocharger. In this way, the bypassed part of the exhaust gas coming through the first exhaust valves can be used for driving or starting up the second exhaust gas turbocharger, wherein this can be done simultaneously with the simultaneous and / or time-shifted addition of the second exhaust valves at the transition.

Hierzu wird zweckmäßigerweise der vorbeigeleitete Teil des Abgases durch Schließen des Abgas-Bypasses dem zweiten Abgasturbolader zugeführt. Wobei in diesem Fall das Schließen des Abgas-Bypasses in einem Bypass-Zweig erfolgt, der parallel zu dem zweiten Abgasturbolader vorgesehen ist, der das Abgas der ersten und der zweiten Auslassventile zumindest zum Teil an dem zweiten Abgasturbolader wahlweise vorbeiführt. In diesem Fall ist also unter dem Abgas-Bypass eine Kanalführung zu verstehen, die zumindest einen Teil des Abgases der ersten Auslassventile an dem ersten Abgasturbolader vorbei und zu dem Einlasskanal des zweiten Abgasturboladers führt und dort über den oben beschriebenen Bypass-Zweig wahlweise zumindest zum Teil an dem zweiten Abgasturbolader vorbei einem weiteren oder dem bereits erwähnten Abgas-Nachbehandlungstrakt der Brennkraftmaschine zugeführt. In diesem Fall kann der Abgas-Bypass zweckmäßigerweise an zumindest zwei Stellen beeinflusst werden.For this purpose, the bypassed part of the exhaust gas is expediently supplied to the second exhaust gas turbocharger by closing the exhaust gas bypass. Whereby in this case the closing of the exhaust gas bypass takes place in a bypass branch, which is provided parallel to the second exhaust gas turbocharger, which selectively bypasses the exhaust gas of the first and the second exhaust valves at least partially on the second exhaust gas turbocharger. In this case, the exhaust bypass is thus to be understood as a channel guide which leads at least part of the exhaust gas of the first exhaust valves past the first exhaust gas turbocharger and to the inlet channel of the second exhaust gas turbocharger and selectively there at least in part via the bypass branch described above supplied to the second exhaust gas turbocharger over another or the already mentioned exhaust aftertreatment tract of the internal combustion engine. In this case, the exhaust gas bypass can be suitably influenced in at least two places.

Vorteilhafterweise wird zum Einstellen des Abgas-Bypasses mindestens ein Schaltelement verwendet. Wobei als wenigstens ein Schaltelement eine Luftleitklappe verwendet wird. Diese dient vorteilhafterweise dazu, das von den ersten Auslassventilen kommende Abgas zumindest teilweise an dem ersten Abgasturbolader vorbeizuleiten. Hierbei ist es auch denkbar, den gesamten Abgasmassenstrom der ersten Auslassventile an dem ersten Abgasturbolader vorbeizuleiten und dem Abgas-Nachbehandlungstrakt oder dem Einlasskanal des zweiten Abgasturboladers zuzuführen.Advantageously, at least one switching element is used for adjusting the exhaust gas bypass. Wherein at least one switching element, a spoiler is used. This advantageously serves to at least partially pass the exhaust gas coming from the first exhaust valves past the first exhaust gas turbocharger. In this case, it is also conceivable to pass the entire exhaust gas mass flow of the first exhaust valves past the first exhaust gas turbocharger and to supply them to the exhaust gas after-treatment tract or the inlet duct of the second exhaust gas turbocharger.

Weiterhin ist vorgesehen, dass als wenigstens ein Schaltelement ein Ventil verwendet wird. Dieses wird besonders bevorzugt zum Einstellen eines Durchströmungsquerschnitts des dem zweiten Abgasturbolader zugeordneten Bypass-Zweiges verwendet.Furthermore, it is provided that a valve is used as at least one switching element. This is particularly preferably used for setting a flow cross-section of the second exhaust gas turbocharger associated bypass branch.

Darüber hinaus ist vorgesehen, dass als mindestens ein Abgasturbolader ein Abgasturbolader mit einer variablen Turbinengeometrie verwendet wird. Hierbei ist also vorgesehen, dass der erste und/oder der zweite Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie ausgestattet sind. Ist beispielsweise der erste Abgasturbolader mit einer variablen Turbinengeometrie versehen, so kompensiert dieser beim beziehungsweise nach dem Übergang von niedrigen zu hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen den verringerten Abgasmassenstrom, der aus den ersten Auslassventilen beziehungsweise dem ersten Auslassventil strömt. Dies quasi-stationäre Zuschaltung erfolgt bevorzugt, wenn der erste Abgasturbolader seine maximale Drehzahl erreicht hat. Ist der zweite Abgasturbolader mit einer variablen Turbinengeometrie versehen, kann durch die Veränderung der Einströmgeometrie des zweiten Abgasturboladers der Hochlauf der Turbine beziehungsweise der Läufergruppe des zweiten Abgasturboladers verkürzt werden. Darüber hinaus wird vorteilhafterweise nicht im Betriebspunkt der stationär maximal möglichen Drehzahl des ersten Abgasturbolader umgeschaltet, sondern dieser wird kurzzeitig mit etwas überhöhter Drehzahl betrieben. Dadurch wird der erste Abgasturbolader auf ein höheres Energieniveau gebracht, welches zum einen zur Überbrückung des Hochlaufes von dem zweiten Abgasturbolader hilfreich ist, wie oben beschrieben. Zum anderen erhöht sich das Enthalpieangebot in Form eines größeren Abgasmassenstroms auf Grund der Verlagerung des Umschaltzeitpunkts im Betriebskennfeld. Der zweite Abgasturbolader hat für den Hochlauf einen größeren Abgasmassenstrom zur Verfügung und somit verbesserte Randbedingungen für einen beschleunigten Hochlauf im Vergleich zur quasistationären Zuschaltung. Bei Verwendung eines VTG-Abgasturboladers (VTG = variable Turbinengeometrie) als erster Abgasturbolader kann darüber hinaus das Instationärverhalten gegenüber einer Brennkraftmaschine mit nur einem VTG-Abgasturbolader weiter verbessert werden, da der Abgasturbolader wegen der Zuschaltmöglichkeit eines weiteren Abgasturboladers kleiner dimensioniert werden kann und somit bessere Voraussetzung bezüglich Druckverhältnis, Massenträgheitsmoment und Turbineneinströmung für geringere Abgasmassenströme beziehungsweise Brennkraftmaschinen-Drehzahlen mit sich bringt. Geringe Volumina zwischen den Auslasskanälen und dem ersten Abgasturbolader tragen des Weiteren zu diesem Vorteil bei. Darüber hinaus kann durch den vergrößerten Betriebsbereich des ersten Abgasturboladers (VTG-Abgasturbolader) aufgrund des erhöhten, möglichen Massendurchsatzes im Vergleich zu einem „Starrlader“ die Ladungswechselarbeit im Betrieb bei niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen abgesenkt werden. Darüber hinaus ist es denkbar, den zweiten Abgasturbolader kleiner zu dimensionieren, um durch das geringere Massenträgheitsmoment ein besseres dynamisches Hochlaufverhalten zu gewährleisten. Sind beide Abgasturbolader als Abgasturbolader mit einer variablen Turbinengeometrie ausgebildet, beziehungsweise werden als Abgasturbolader jeweils ein Abgasturbolader mit einer variablen Turbinengeometrie verwendet, so können die Hochlaufzeiten der Abgasturbolader durch die Möglichkeit der Veränderung der Einströmgeometrie in das Turbinenrad verkürzt werden. Der Überlappungsbereich zwischen dem Betrieb der Brennkraftmaschine mit nur den ersten Auslassventilen und mit den ersten und den zweiten Auslassventilen wird durch die Verwendung von zwei VTG-Abgasturboladern maximal. Dadurch werden die Bedingungen im Ladungswechsel verbessert, was sich in einer höheren Leistung beziehungsweise in einem geringeren spezifischen Verbrauch niederschlägt. Bei der Verwendung eines Abgasturboladers mit variabler Turbinengeometrie kann prinzipiell auf den Abgas-Bypass verzichtet werden.In addition, it is provided that an exhaust gas turbocharger with a variable turbine geometry is used as at least one exhaust gas turbocharger. It is therefore provided that the first and / or the second exhaust gas turbocharger are equipped with variable turbine geometry. If, for example, the first exhaust-gas turbocharger is provided with a variable turbine geometry, it compensates for the reduced exhaust-gas mass flow flowing from the first exhaust valves or the first exhaust valve during or after the transition from low to high engine rotational speeds. This quasi-stationary connection is preferably carried out when the first exhaust gas turbocharger has reached its maximum speed. If the second exhaust gas turbocharger is provided with a variable turbine geometry, the startup of the turbine or the rotor group of the second exhaust gas turbocharger can be shortened by changing the inflow geometry of the second exhaust gas turbocharger. In addition, advantageously not switched at the operating point of the stationary maximum possible speed of the first exhaust gas turbocharger, but this is operated for a short time with slightly excessive speed. As a result, the first exhaust gas turbocharger is brought to a higher energy level, which on the one hand helps to bridge the run-up of the second exhaust gas turbocharger, as described above. On the other hand, the Enthalpieangebot increases in the form of a larger exhaust gas mass flow due to the shift of the switching time in the operating map. The second turbocharger has a larger exhaust gas mass flow available for startup and thus improved boundary conditions for an accelerated run-up in comparison to the quasi-stationary connection. When using a VTG exhaust gas turbocharger (VTG = variable turbine geometry) as the first exhaust gas turbocharger beyond the instationary behavior compared to an internal combustion engine with only a VTG exhaust gas turbocharger can be further improved because the exhaust gas turbocharger can be made smaller because of the Zuschaltmöglichkeit another exhaust gas turbocharger and thus better condition with respect to pressure ratio, moment of inertia and Turbineneinströmung for lower exhaust gas mass flows or internal combustion engine speeds brings with it. Low volumes between the exhaust ports and the first exhaust gas turbocharger further contribute to this advantage. In addition, the increased operating range of the first exhaust gas turbocharger (VTG exhaust gas turbocharger) due to the increased potential mass flow compared to a "rigid loader" the charge cycle work can be lowered in operation at low engine speeds. In addition, it is conceivable to dimension the second exhaust gas turbocharger smaller, in order to ensure a better dynamic acceleration performance by the lower mass moment of inertia. If both exhaust gas turbochargers are designed as exhaust gas turbochargers with a variable turbine geometry, or if an exhaust gas turbocharger with a variable turbine geometry is used as the exhaust gas turbocharger, then the acceleration times of the exhaust gas turbochargers can be shortened by the possibility of changing the inflow geometry into the turbine wheel. The overlap area between the operation of the internal combustion engine with only the first exhaust valves and with the first and the second exhaust valves becomes maximum through the use of two VTG turbochargers. As a result, the conditions are improved in the charge cycle, which is reflected in a higher performance or in a lower specific consumption. When using an exhaust gas turbocharger with variable turbine geometry can be dispensed with in principle to the exhaust bypass.

Ferner wird eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem, mindestens zwei Auslassventile für je einen Zylinder aufweisenden Zylinderkopf offenbart, mit einer ersten Auslasskanalanordnung, welche das erste bei niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen betätigte Auslassventil mit einem ersten Abgasturbolader verbindet, und mit einer zweiten Auslasskanalanordnung, welche das zweite bei hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen betätigte Auslassventil mit einem zweiten Abgasturbolader verbindet, wobei ein schaltbarer Abgas-Bypass vorgesehen ist, der das Abgas der ersten Auslassventile wenigsten zum Teil an dem ersten Abgasturbolader wahlweise vorbei leitet. Die Brennkraftmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Abgas-Bypass derart ausgebildet ist, dass er beim Übergang von niedrigen zu hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen zumindest zeitweise geschlossen ist.Further disclosed is an internal combustion engine having at least one cylinder head having at least two cylinder head exhaust valves, a first exhaust passage assembly connecting the first exhaust valve operated at low engine speeds to a first exhaust gas turbocharger, and a second exhaust passage assembly including the second exhaust port assembly operated high-speed engine actuated exhaust valve with a second exhaust gas turbocharger, wherein a switchable exhaust bypass is provided, which selectively directs the exhaust gas of the first exhaust valves at least partly to the first exhaust gas turbocharger over. The internal combustion engine is characterized in that the exhaust gas bypass is designed such that it is at least temporarily closed during the transition from low to high engine speeds.

Ferner ist vorgesehen, dass zumindest ein Abgasturbolader eine variable Turbinengeometrie aufweist.It is further provided that at least one exhaust gas turbocharger has a variable turbine geometry.

Schließlich ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine mehrere Zylinder aufweist.Finally, it is provided that the internal combustion engine has a plurality of cylinders.

Im Folgenden soll die Erfindung anhand einiger Figuren näher erläutert werden. Dazu zeigen

1 ein erstes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens,
2 ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und
3 ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In the following, the invention will be explained in more detail with reference to some figures. Show this

1 a first embodiment of the method according to the invention,
2 A second embodiment of the method and
3 a third embodiment of the method according to the invention.

Die 1 stellt in einer schematischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens dar. Dazu zeigt die 1 eine Brennkraftmaschine 1, die vier Zylinder 2, 3, 4 und 5 sowie einen Zylinderkopf 6 aufweist, der für jeden der Zylinder 2, 3, 4, 5 jeweils ein erstes Auslassventil 7, 8, 9 und 10 sowie ein zweites Auslassventil 11, 12, 13 und 14 aufweist. Weiterhin weist die Brennkraftmaschine 1 einen ersten Abgasturbolader 15 sowie einen zweiten Abgasturbolader 16 auf, die jeweils eine Turbine 17, 18 und einen davon angetriebenen Verdichter 19, 20 umfassen. Von den Verdichtern 19 und 20 wird die in Richtung der Pfeile 21 strömende Frischluft einem Sammler 22 zugeführt, der beispielsweise einen Ladeluftkühler aufweist beziehungsweise dem mindestens ein Ladeluftkühler vorgeschaltet ist und von dem die Frischluft mittels hier nicht eingezeichneter Einlassventile den Zylindern 2 bis 5 zugeführt wird. Von den ersten Auslassventilen 7 bis 10 wird das aus den Zylindern 2 bis 5 austretende Abgas mittels einer Auslasskanalanordnung 23, die den ersten Auslassventilen 7 bis 10 zugeordnete Auslasskanäle in einen gemeinsamen Auslasskanal zusammenführt, der in die Turbine 17 des ersten Abgasturboladers 15 mündet. Von den zweiten Auslassventilen 11 bis 14 wird das aus den Zylindern 2 bis 5 austretende Abgas mittels einer weiteren Auslasskanalanordnung 25, die den zweiten Auslassventilen 11 bis 14 zugeordnete Auslasskanäle in einen gemeinsamen Auslasskanal 26 zusammenführt, welcher in die Turbine 18 des zweiten Abgasturboladers 16 mündet. Die Auslasskanalanordnungen 23 und 25 werden vorteilhafterweise von jeweils einer Krümmeranlage beziehungsweise einem Abgaskrümmer gebildet. Die Abgase treten dabei in Richtung der Pfeile 26 aus den Turbinen 17 und 18 aus und werden einem Abgasnachbehandlungstrakt der Brennkraftmaschine 1 zugeführt. Weiterhin ist dem ersten Abgasturbolader 15 ein Abgas-Bypass 28 zugeordnet, der in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel das von den Auslassventilen 7 bis 10 kommende Abgas zumindest zum Teil wahlweise an der Turbine 17 vorbeileitet und stromabwärts der Turbine 17 dem aus der Turbine 17 austretenden Abgas zuführt. Der Abgas-Bypass 28 weist dazu ein Schaltelement 29 auf, das im vorliegenden Ausführungsbeispiel als ein Ventil 30 zum Einstellen eines Durchströmungsquerschnitts des Abgas-Bypasses 28 ausgebildet ist.The 1 is a schematic representation of an embodiment of the method according to the invention 1 an internal combustion engine 1 , the four cylinders 2 . 3 . 4 and 5 as well as a cylinder head 6 that is, for each of the cylinders 2 . 3 . 4 . 5 in each case a first outlet valve 7 . 8th . 9 and 10 and a second exhaust valve 11 . 12 . 13 and 14 having. Furthermore, the internal combustion engine 1 a first exhaust gas turbocharger 15 and a second exhaust gas turbocharger 16 on, each a turbine 17 . 18 and a compressor driven thereby 19 . 20 include. From the compressors 19 and 20 will be in the direction of the arrows 21 pouring fresh air to a collector 22 supplied, for example, has a charge air cooler or the at least one intercooler is connected upstream and of which the fresh air by means not shown inlet valves the cylinders 2 to 5 is supplied. From the first exhaust valves 7 to 10 will that be out of the cylinders 2 to 5 exiting exhaust by means of an outlet channel arrangement 23 that the first exhaust valves 7 to 10 associated exhaust ducts merges into a common exhaust duct, which in the turbine 17 of the first exhaust gas turbocharger 15 empties. From the second exhaust valves 11 to 14 will that be out of the cylinders 2 to 5 exiting exhaust gas by means of a further outlet channel arrangement 25 that the second exhaust valves 11 to 14 associated outlet channels in a common outlet channel 26 which merges into the turbine 18 the second exhaust gas turbocharger 16 empties. The outlet duct arrangements 23 and 25 are advantageously formed by a respective manifold or an exhaust manifold. The exhaust gases occur in the direction of the arrows 26 from the turbines 17 and 18 from and become an exhaust aftertreatment tract of the internal combustion engine 1 fed. Furthermore, the first exhaust gas turbocharger 15 an exhaust bypass 28 assigned, in the present embodiment, that of the exhaust valves 7 to 10 coming exhaust gas at least partly optional on the turbine 17 passed and downstream of the turbine 17 from the turbine 17 supplying exiting exhaust gas. The exhaust bypass 28 has a switching element 29 on, in the present embodiment as a valve 30 for adjusting a flow cross-section of the exhaust gas bypass 28 is trained.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine 1 werden bei niedrigen Drehzahlen lediglich die ersten Auslassventile 7 bis 10 betätigt, sodass nur der erste Abgasturbolader 15 betrieben wird. Bei hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen wird zusätzlich der zweite Abgasturbolader 16 betrieben, wobei hierzu zusätzlich zu den ersten Auslassventilen 7 bis 10 die zweiten Auslassventile 11 bis 14 betätigt werden. Vorteilhafterweise wird beim Übergang von den niedrigen zu den hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen der Abgas-Bypass 28 zumindest zeitweise geschlossen. Hierzu wird beim Übergang das Schaltelement 29 beziehungsweise das Ventil 30 derart betätigt, dass das durch die Auslassventile 7 bis 10 aus den Zylindern 2 bis 5 ausströmende Abgas insgesamt zum Antreiben des Abgasturboladers 15 verwendet wird. Hierdurch wird der erste Abgasturbolader 15 kurzzeitig (für die Dauer des Schließens des Abgas-Bypasses 28) auf eine Überdrehzahl gebracht, die zweckmäßigerweise durch eine Zündwinkelverstellung und/oder Einlassventil-Öffnungszeitenverstellung derart kompensiert beziehungsweise ausgeglichen wird, dass das insgesamt resultierende Drehmoment beziehungsweise eine Drehmomentänderung der Brennkraftmaschine 1 im Wesentlichen konstant gehalten wird. Durch die Überdrehzahl wird die kinetische Energie in der Läufergruppe des ersten Abgasturboladers erhöht und somit kann der Drehzahlabfall des ersten Abgasturboladers 15, der beim Übergang durch das zusätzliche Betätigen der zweiten Auslassventile 11 bis 14 entsteht, zeitlich verzögert werden. Zweckmäßigerweise wird dazu der Abgas-Bypass 28 geschlossen, bevor das erste der zweiten Auslassventile öffnet. Durch das Schließen des Abgas-Bypasses 28 wird die Turbinenleistung des ersten Abgasturboladers 15 während des Hochlaufs des zweiten Abgasturboladers 16 auf einem ausreichend hohen Niveau gehalten. Dies hat zur Folge, dass im Betrieb beim Übergang von niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen zu hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen keine unerwünschten Drehmomentspitzen in Form von einem Überdrehmoment oder einem verringerten Drehmoment entstehen. Vielmehr wird das Drehmoment oder eine Drehmomentveränderung der Brennkraftmaschine 1 beim Übergang von niedrigen zu hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen konstant gehalten. Im Normalbetrieb, das heißt bei hohen oder bei niedrigen Drehzahlen, leitet der Abgas-Bypass 28 das durch die Auslassventile 7 bis 10 strömende Abgas zumindest teilweise an der Turbine 17 des Abgasturboladers 15 vorbei, um eine gewünschte Drehzahl der Läufergruppe des Abgasturboladers 15 zu gewährleisten.In operation of the internal combustion engine 1 At low speeds, only the first exhaust valves are used 7 to 10 operated, so only the first exhaust gas turbocharger 15 is operated. At high engine speeds is additionally the second exhaust gas turbocharger 16 operated, in addition to the first exhaust valves 7 to 10 the second exhaust valves 11 to 14 be operated. Advantageously, the transition from the low to the high engine speeds of the exhaust gas bypass 28 at least temporarily closed. For this purpose, the transition element is the switching element 29 or the valve 30 operated in such a way that by the exhaust valves 7 to 10 from the cylinders 2 to 5 total exhaust gas to drive the exhaust gas turbocharger 15 is used. This will be the first exhaust gas turbocharger 15 briefly (for the duration of the closing of the exhaust bypass 28 ) is brought to an overspeed, which is suitably compensated or compensated by a Zündwinkelverstellung and / or intake valve opening timing such that the total resulting torque or a torque change of the internal combustion engine 1 is kept substantially constant. Due to the overspeed, the kinetic energy in the rotor group of the first exhaust gas turbocharger is increased, and thus the speed drop of the first exhaust gas turbocharger 15 , which at the transition by the additional actuation of the second exhaust valves 11 to 14 arises, be delayed in time. Appropriately, this is the exhaust bypass 28 closed before the first of the second exhaust valves opens. By closing the exhaust bypass 28 becomes the turbine power of the first exhaust gas turbocharger 15 during startup of the second exhaust gas turbocharger 16 kept at a high enough level. As a result, no undesirable torque peaks in the form of over-torque or reduced torque occur during operation from low engine speeds to high engine speeds. Rather, the torque or a torque change of the internal combustion engine 1 held constant in the transition from low to high engine speeds. In normal operation, that is at high or low speeds, the exhaust bypass conducts 28 that through the exhaust valves 7 to 10 flowing exhaust gas at least partially on the turbine 17 the exhaust gas turbocharger 15 over to a desired speed of the rotor group of the exhaust gas turbocharger 15 to ensure.

Die 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung. Im Wesentlichen bezieht sich das in der 2 dargestellte Diagramm auf die in der 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1. In dem Diagramm der 2 sind Schaltzustände der Auslassventile 7 bis 14 und des Schaltelements 29 beziehungsweise des Ventils 30 über die Zeit t dargestellt. Im Normalbetrieb bei niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen sind nur die ersten Auslassventile 7, 8, 9, 10 der Zylinder 2, 3, 4, 5 aktiviert beziehungsweise werden betätigt und der Abgas-Bypass 28 beziehungsweise das Schaltelement 29 ist zumindest teilweise geöffnet, beziehungsweise leitet das durch die Ventile 7 bis 10 austretende Abgas zumindest teilweise an dem Abgasturbolader 15 vorbei. Bei besonders niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen wird der Abgas-Bypass 28 bevorzugt ebenfalls geschlossen. Bei einem Übergang von niedrigen zu hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen, der zu einem Zeitpunkt t₀ beginnt, wird zunächst der Abgas-Bypass 28, wie zu der 1 bereits beschrieben, geschlossen, wobei der Abgas-Bypass 28 „langsam“ geschlossen wird. Zu einem auf den Zeitpunkt t₀ folgenden Zeitpunkt t₁ wird zusätzlich zu den ersten Auslassventilen 7 bis 10 das zweite Auslassventil 11 des Zylinders 2 der Brennkraftmaschine 1 betätigt, noch bevor der Abgas-Bypass 28 ganz geschlossen ist. Hierdurch wird dem zweiten Abgasturbolader 16 über die Auslasskanalanordnung 25 bereits ein Abgasmassenstrom geliefert, der die Turbine 18 des Abgasturboladers 16 beschleunigt. An einem darauffolgenden Zeitpunkt t₂, an dem der Abgas-Bypass 28 vollständig geschlossen ist und das durch die Auslassventile 7 bis 10 strömende Abgas vollständig der Turbine 17 des Abgasturboladers 15 zugeführt wird, wird zusätzlich zu den ersten Auslassventilen 7 bis 10 und dem zweiten Auslassventil 11 des Zylinders 2 das zweite Auslassventil 12 des Zylinders 3 betätigt, wodurch der dem Abgasturbolader 16 zugeführte Abgasmassenstrom vergrößert und die Turbine 18 höher beschleunigt wird. An einem auf den Zeitpunkt t₂ folgenden Zeitpunkt t₃ werden zusätzlich zu den bereits betätigten Auslassventilen 7 bis 12 die zweiten Auslassventile 13 und 14 der Zylinder 4 und 5 der Brennkraftmaschine 1 betätigt, sodass das aus den Zylindern 2 bis 5 strömende Abgas auf die beiden Abgasturbolader 15 und 16 verteilt wird. Der Übergang von niedrigen zu hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen erstreckt sich somit von dem Zeitpunkt t₀ bis zu dem Zeitpunkt t₃, wobei die Zeit fest vorgegeben werden kann oder in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine 1 und/oder einer Anzahl von Verbrennungszyklen bestimmt wird. So ist es beispielsweise denkbar, den Zeitpunkt t₂ derart zu wählen, dass in jedem der Zylinder 2 bis 5 nach Hinzuschalten des zweiten Auslassventils 11 zwei Zündungen stattgefunden haben. Durch das zeitlich zueinander versetzte Hinzuschalten der zweiten Auslassventile 11 bis 14 und dem gleichzeitigen Schließen des Abgas-Bypasses 28 wird die Leistung des ersten Abgasturboladers 15 konstant gehalten beziehungsweise der zweite Abgasturbolader 16, ohne einen negativen Einfluss auf den ersten Abgasturbolader 15 zu bewirken, aktiviert. Nach dem Hochlaufen des zweiten Abgasturboladers 16 wird dann, wiederum zeitlich versetzt, die Klappe 35 geöffnet, sodass der Verdichter 20 des zweiten Abgasturboladers 16 parallel zum Verdichter 19 des ersten Abgasturboladers 15 arbeitet.The 2 shows a further embodiment of the invention. Essentially, that refers in the 2 Diagram shown on the in the 1 illustrated internal combustion engine 1 , In the diagram of 2 are switching states of the exhaust valves 7 to 14 and the switching element 29 or the valve 30 shown over the time t. In normal operation at low engine speeds are only the first exhaust valves 7 . 8th . 9 . 10 the cylinder 2 . 3 . 4 . 5 activated or be activated and the exhaust bypass 28 or the switching element 29 is at least partially open, or passes through the valves 7 to 10 exiting exhaust gas at least partially on the exhaust gas turbocharger 15 past. At particularly low engine speeds, the exhaust bypass 28 preferably also closed. In a transition from low to high engine speeds, which begins at a time t ₀ , first the exhaust gas bypass 28 how to the 1 already described, closed, with the exhaust bypass 28 "Slowly" is closed. At a time t ₀ to the time t ₁ following addition to the first exhaust valves 7 to 10 the second exhaust valve 11 of the cylinder 2 the internal combustion engine 1 pressed, even before the exhaust bypass 28 is completely closed. As a result, the second exhaust gas turbocharger 16 via the outlet channel arrangement 25 already delivered an exhaust gas mass flow, which is the turbine 18 the exhaust gas turbocharger 16 accelerated. At a subsequent time t ₂ , at which the exhaust bypass 28 is completely closed and that through the exhaust valves 7 to 10 flowing exhaust gas completely to the turbine 17 the exhaust gas turbocharger 15 is supplied in addition to the first exhaust valves 7 to 10 and the second exhaust valve 11 of the cylinder 2 the second exhaust valve 12 of the cylinder 3 actuated, causing the exhaust gas turbocharger 16 supplied exhaust gas mass flow increases and the turbine 18 is accelerated higher. At a time t ₃ following the time t ₂ , in addition to the already actuated exhaust valves 7 to 12 the second exhaust valves 13 and 14 the cylinder 4 and 5 the internal combustion engine 1 pressed so that's out of the cylinders 2 to 5 flowing exhaust gas on the two turbocharger 15 and 16 is distributed. The transition from low to high engine speeds thus extends from the time t ₀ to the time t ₃ , wherein the time can be fixed or depending on the speed of the internal combustion engine 1 and / or a number of combustion cycles. For example, it is conceivable to choose the time t ₂ such that in each of the cylinders 2 to 5 after switching on the second exhaust valve 11 two ignitions took place. By the temporally staggered addition of the second exhaust valves 11 to 14 and the simultaneous closing of the exhaust gas bypass 28 becomes the performance of the first exhaust gas turbocharger 15 kept constant or the second exhaust gas turbocharger 16 without a negative impact on the first turbocharger 15 to activate. After running up the second exhaust gas turbocharger 16 will then, again offset in time, the door 35 opened so that the compressor 20 the second exhaust gas turbocharger 16 parallel to the compressor 19 of the first exhaust gas turbocharger 15 is working.

Die 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens in einer schematischen Darstellung der aus der 1 bekannten Brennkraftmaschine 1, sodass bekannte Element mit bekannten Bezugszeichen versehen sind und nicht nochmals erläutert werden. Die Brennkraftmaschine 1 des dritten Ausführungsbeispiels unterscheidet sich zu der Brennkraftmaschine 1 des ersten Ausführungsbeispiels darin, dass der Abgas-Bypass 28 nicht in einen Auslasskanal der Turbine 17 des ersten Abgasturboladers 15 mündet, sondern in den gemeinsamen Auslasskanal 26 der Auslasskanalanordnung 25, die den zweiten Auslassventilen 11 bis 14 zugeordnet ist. Stromabwärts von der Einmündung wird der Abgas-Bypass 28 mittels eines Bypass-Zweiges 31 weitergeführt, der das an dem Abgasturbolader 15 vorbeigeleitete Abgas und das durch die zweiten Auslassventile 11 bis 14 strömende Abgas zumindest zum Teil wahlweise an der Turbine 18 des zweiten Abgasturboladers 16 vorbeileitet und stromabwärts der Turbine 18 in einen Auslasskanal der Turbine 18 mündet, der beispielsweise zu dem bereits genannten Abgas-Nachbehandlungstrakt oder einem davon separaten Abgas-Nachbehandlungstrakt führt.The 3 shows a further embodiment of the method according to the invention in a schematic representation of the 1 known internal combustion engine 1 so that known elements are provided with known reference numerals and will not be explained again. The internal combustion engine 1 of the third embodiment differs from the internal combustion engine 1 of the first embodiment in that the exhaust gas bypass 28 not in an exhaust duct of the turbine 17 of the first exhaust gas turbocharger 15 but in the common exhaust duct 26 the outlet channel arrangement 25 that the second exhaust valves 11 to 14 assigned. Downstream of the confluence becomes the exhaust bypass 28 by means of a bypass branch 31 continued, the on the exhaust gas turbocharger 15 bypassed exhaust and that through the second exhaust valves 11 to 14 flowing exhaust gas, at least in part optionally on the turbine 18 the second exhaust gas turbocharger 16 passed and downstream of the turbine 18 in an exhaust duct of the turbine 18 leads, for example, leads to the aforementioned exhaust aftertreatment tract or a separate exhaust aftertreatment tract.

Das oben zu der 2 beschriebene Verfahren ist ebenfalls mit der Brennkraftmaschine 1 des vorliegenden (dritten) Ausführungsbeispiels durchführbar, wobei zum Schließen des Abgas-Bypasses 28 das Schaltelement 29 und/oder ein in dem Bypass-Zweig 31 liegendes Schaltelement 32 derart betätigt werden, dass der Durchströmungsquerschnitt des Abgas-Bypasses 28 verschlossen wird. Im einfachsten Fall wird lediglich das Schaltelement 29 geschlossen. Im Normalbetrieb, das heißt bei niedrigen oder bei hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen wird das Schaltelement 29 derart eingestellt, dass das von den Auslassventilen 7 bis 10 kommende Abgas zum Teil an dem ersten Abgasturbolader 15 vorbei und über den Bypass-Zweig 31 auch an dem zweiten Abgasturbolader 16 vorbei dem Abgas-Nachbehandlungstrakt zugeführt wird. Beim Übergang von niedrigen zu hohen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen wird alternativ oder zusätzlich zu dem oben beschriebenen, zeitversetzten Hinzuschalten der zweiten Auslassventile 11 bis 14, der durch die ersten Auslassventile 7 bis 10 aus den Zylindern 2 bis 5 austretende Abgasmassenstrom dem zweiten Abgasturbolader 16 beziehungsweise der Turbine 18 des zweiten Abgasturboladers 16 zugeführt. Wobei hierzu das Schaltelement 29 vorteilhafterweise als Luftleitklappe 33 ausgebildet ist, die das durch den gemeinsamen Auslasskanal 24 strömende Abgas zum Teil oder vollständig dem gemeinsamen Auslasskanal 26 der zweiten Auslassventile 11 bis 14 zuführt, und wobei das Schaltelement 32, welches vorteilhafterweise als Ventil 34 ausgebildet ist, geschlossen wird, sodass ein Teil des Abgases der ersten und gegebenenfalls auch der zweiten Auslassventile 7 bis 14 der Turbine 18 des zweiten Abgasturboladers 16 zugeführt wird. Dadurch kann der Abgasmassenstrom der ersten Auslassventile 7 bis 10 für die Aktivierung des zweiten Abgasturboladers 16 (zumindest zum Teil) mitverwendet werden. Hierzu wird der Abgas-Bypass 28 durch Schließen des Ventils 34 geschlossen, sodass das an der Turbine 17 vorbeigeleitete Abgas der Turbine 18 zugeführt wird. Dabei kann das Schaltelement 32 beziehungsweise das Ventil 34 wie in dem in der 2 beschriebenen Verfahren über den Zeitraum t₀ bis t₂ geschlossen werden, während die zweiten Auslassventile 11 bis 14 zeitversetzt nacheinander hinzugeschaltet werden. Eine Beeinflussung der Leistung des ersten Abgasturboladers 15 wird hierdurch im Wesentlichen unterbunden.The above to the 2 The method described is also with the internal combustion engine 1 of the present (third) embodiment feasible, wherein for closing the exhaust gas bypass 28 the switching element 29 and / or one in the bypass branch 31 lying switching element 32 be actuated such that the flow cross-section of the exhaust gas bypass 28 is closed. In the simplest case, only the switching element 29 closed. In normal operation, that is at low or high engine speeds, the switching element 29 adjusted so that that of the exhaust valves 7 to 10 coming exhaust partly to the first exhaust gas turbocharger 15 over and over the bypass branch 31 also on the second exhaust gas turbocharger 16 is fed past the exhaust aftertreatment tract. In the transition from low to high engine speeds is alternatively or in addition to the above-described, time-shifted addition of the second exhaust valves 11 to 14 passing through the first exhaust valves 7 to 10 from the cylinders 2 to 5 exiting exhaust gas mass flow to the second exhaust gas turbocharger 16 or the turbine 18 the second exhaust gas turbocharger 16 fed. Whereby the switching element 29 advantageously as a spoiler 33 is formed, which through the common exhaust duct 24 flowing exhaust gas in part or completely the common outlet channel 26 the second exhaust valves 11 to 14 feeds, and wherein the switching element 32 which advantageously as a valve 34 is formed, is closed, so that a part of the exhaust gas of the first and possibly also the second exhaust valves 7 to 14 the turbine 18 the second exhaust gas turbocharger 16 is supplied. As a result, the exhaust gas mass flow of the first exhaust valves 7 to 10 for the activation of the second exhaust gas turbocharger 16 (at least in part) be used. For this purpose, the exhaust gas bypass 28 by closing the valve 34 closed, so that's on the turbine 17 bypassed exhaust gas of the turbine 18 is supplied. In this case, the switching element 32 or the valve 34 as in the one in the 2 described method over the period t ₀ to t _{2 are} closed, while the second exhaust valves 11 to 14 time-delayed can be connected in succession. An influence on the performance of the first exhaust gas turbocharger 15 is thereby substantially prevented.

Darüber hinaus ist es denkbar, dass zumindest einer der Abgasturbolader 15, 16 als Abgasturbolader mit einer variablen Turbinengeometrie ausgebildet ist. Dadurch ergeben sich die bereits beschriebenen Vorteile, wobei bei der Verwendung eines Abgasturboladers mit variabler Turbinengeometrie gegebenenfalls auf einen Abgas-Bypass verzichtet werden kann.In addition, it is conceivable that at least one of the exhaust gas turbochargers 15 . 16 is designed as an exhaust gas turbocharger with a variable turbine geometry. This results in the advantages already described, wherein, when using an exhaust gas turbocharger with variable turbine geometry, it may be possible to dispense with an exhaust gas bypass.

Stromabwärts des Verdichters 20 ist ein Ventil 35 angeordnet, das beispielsweise als Rückschlagventil ausgebildet ist, zwischen dem und dem Verdichter 20 ein Frischluft-Puffervolumen erzeugt werden kann.Downstream of the compressor 20 is a valve 35 arranged, which is for example designed as a check valve, between the compressor and the 20 a fresh air buffer volume can be generated.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: BrennkraftmaschineInternal combustion engine
22: Zylindercylinder
33: Zylindercylinder
44: Zylindercylinder
55: Zylindercylinder
66: Zylinderkopfcylinder head
77: Auslassventiloutlet valve
88th: Auslassventiloutlet valve
99: Auslassventiloutlet valve
1010: Auslassventiloutlet valve
1111: Auslassventiloutlet valve
1212: Auslassventiloutlet valve
1313: Auslassventiloutlet valve
1414: Auslassventiloutlet valve
1515: Abgasturboladerturbocharger
1616: Abgasturboladerturbocharger
1717: Turbineturbine
1818: Turbineturbine
1919: Verdichtercompressor
2020: Verdichtercompressor
2121: Pfeilarrow
2222: Sammlercollector
2323: Auslasskanalanordnungexhaust passage
2424: Auslasskanalexhaust port
2525: Auslasskanalanordnungexhaust passage
2626: Auslasskanalexhaust port
2727: Pfeilarrow
2828: Abgas-BypassExhaust bypass
2929: Schaltelementswitching element
3030: VentilValve
3131: Bypass-ZweigBypass branch
3232: Schaltelementswitching element
3333: Luftleitklappeair directing flap
3434: VentilValve
3535: VentilValve

Claims

Method for operating an internal combustion engine (1) with at least one cylinder head (6) having at least two exhaust valves (7-14) for each cylinder (2-5), exhaust gases passing through the first exhaust valve (7-10) at low engine speeds ) are supplied to a second exhaust gas turbocharger (16) additionally through the second exhaust valve (11-14) to a first exhaust gas turbocharger (15) and at high engine rotational speeds exhaust gases, wherein the exhaust gas of the first exhaust valve (7-10) at least partially by means of at least one partially open exhaust bypass (28) is selectively passed to the first exhaust gas turbocharger (15), characterized in that at the transition from low to high engine speeds of the exhaust bypass (28) is at least temporarily closed, and that at least two of the second exhaust valves (11-14) are connected to the transition time-shifted to each other.

Method according to Claim 1 , characterized in that the torque of the internal combustion engine (1) during the transition by an adjustment of the ignition angle and / or the opening angle of at least one inlet valve of a cylinder (2-5) is kept substantially constant.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a fresh air delivery volume of the second exhaust gas turbocharger (16) is conveyed until reaching a predetermined pressure in a buffer volume.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that a plurality of cylinders (2-5) are used and that the exhaust gases of all the first exhaust valves (7-10) the first exhaust gas turbocharger (15) and the exhaust gases of all second exhaust valves (11-14) second exhaust gas turbocharger (16) are supplied.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas bypass (28) is closed in stages and / or continuously.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the vorbeigeleitete part of the exhaust gas is fed directly to an exhaust post-treatment of the internal combustion engine (1).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the bypassed part of the exhaust gas is fed to an inlet channel of the second exhaust gas turbocharger (16).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the vorbeigeleitete part of the exhaust gas by closing the exhaust gas bypass (28) is supplied to the second exhaust gas turbocharger (16).

Method according to one of the preceding claims, characterized in that for adjusting the exhaust gas bypass (28) at least one switching element (29,32) is used.

Method according to Claim 9 , characterized in that at least one switching element (29) is a Luftleitklappe (33) is used.

Method according to Claim 9 , characterized in that as at least one switching element (32), a valve (34) is used.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that is used as at least one exhaust gas turbocharger (15,16), an exhaust gas turbocharger with a variable turbine geometry.

Method according to one of the preceding claims, characterized in that the exhaust gas bypass (28) is closed before a first of the second exhaust valves (11-14) opens.