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DE102017200948A1 - Method for operating a turbocharged internal combustion engine - Google Patents

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DE102017200948A1
DE102017200948A1 DE102017200948.9A DE102017200948A DE102017200948A1 DE 102017200948 A1 DE102017200948 A1 DE 102017200948A1 DE 102017200948 A DE102017200948 A DE 102017200948A DE 102017200948 A1 DE102017200948 A1 DE 102017200948A1
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DE
Germany
Prior art keywords
turbocharger
electrically charged
turbochargers
exhaust gas
internal combustion
Prior art date
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Pending
Application number
DE102017200948.9A
Other languages
German (de)
Inventor
Klemens Grieser
Kay Hohenböken
Frank Kraemer
Harald Stoffels
Jens Wojahn
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ford Global Technologies LLC
Original Assignee
Ford Global Technologies LLC
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ford Global Technologies LLC filed Critical Ford Global Technologies LLC
Publication of DE102017200948A1 publication Critical patent/DE102017200948A1/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine (4) mit zumindest zwei parallelen Turboladern (6a, 6b), wobei zumindest ein erster der beiden Turbolader (6a, 6b) ein elektrisch aufgeladener Turbolader (6a) ist, wobei auf eine erfasste Ladedruckanforderung (L) aufgrund einer Änderung einer Fahrpedalstellung durch einen Kraftfahrzeugführer hin zumindest die Drehzahl des elektrisch aufgeladenen Turboladers (6a) angepasst wird. Ferner betrifft die Erfindung eine Motorbaugruppe (2) mit einer derartigen turboaufgeladenen Brennkraftmaschine (4) und ein Kraftfahrzeug, insbesondere PKW, mit einer derartigen Motorbaugruppe (2).The invention relates to a method for operating a turbocharged internal combustion engine (4) with at least two parallel turbochargers (6a, 6b), wherein at least a first of the two turbochargers (6a, 6b) is an electrically charged turbocharger (6a), wherein a detected boost pressure request (L) due to a change in an accelerator pedal position by a motor vehicle driver, at least the rotational speed of the electrically charged turbocharger (6a) is adjusted. Furthermore, the invention relates to an engine assembly (2) with such a turbocharged internal combustion engine (4) and a motor vehicle, in particular passenger car, with such an engine assembly (2).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine mit zumindest zwei parallelen Turboladern, wobei zumindest ein erster der beiden Turbolader ein elektrisch aufgeladener Turbolader ist. Ferner betrifft die Erfindung eine Motorbaugruppe mit einer derartigen turboaufgeladenen Brennkraftmaschine und ein Kraftfahrzeug, insbesondere PKW, mit einer derartigen Motorbaugruppe.The invention relates to a method for operating a turbocharged internal combustion engine having at least two parallel turbochargers, wherein at least a first of the two turbochargers is an electrically charged turbocharger. Furthermore, the invention relates to an engine assembly with such a turbocharged internal combustion engine and a motor vehicle, in particular passenger car, with such an engine assembly.

Es ist bekannt, dass durch einen Turbolader, auch Turbo, eine Leistungs- oder Effizienzsteigerung von Brennkraftmaschinen, wie z. B. von Otto- oder Dieselmotoren zum Antrieb von Kraftfahrzeugen, erreicht werden kann.It is known that by a turbocharger, including turbo, a performance or efficiency increase of internal combustion engines, such as. B. of gasoline or diesel engines for driving motor vehicles, can be achieved.

Abgasturbolader weisen eine Abgasturbine und einen Verdichter auf. Die Abgasturbine treibt den Verdichter an und erhöht den Luftdurchsatz oder vermindert die Ansaugarbeit des Kolbens. Die Abgasturbine bezieht ihre Antriebsenergie aus dem Restdruck des Abgases der Brennkraftmaschine.Exhaust gas turbochargers have an exhaust gas turbine and a compressor. The exhaust gas turbine drives the compressor and increases the air flow or reduces the suction work of the piston. The exhaust gas turbine draws its drive energy from the residual pressure of the exhaust gas of the internal combustion engine.

Ferner sind elektrische Turbolader bekannt, die anstelle einer Abgasturbine einen elektrischen Motor als Antrieb aufweisen. Von Vorteil ist hierbei, dass ein elektrischer Motor eine geringere Trägheit als eine Abgasturbine aufweist. Somit weist ein elektrischer Turbolader eine kürzere Ansprechzeit auf Lastwechsel als ein Abgasturbolader auf. Entsprechend geringer fällt das sogenannte Turboloch aus.Furthermore, electric turbochargers are known which have an electric motor as drive instead of an exhaust gas turbine. The advantage here is that an electric motor has a lower inertia than an exhaust gas turbine. Thus, an electric turbocharger has a shorter response time to load changes than an exhaust gas turbocharger. The so-called turbo lag is correspondingly lower.

Aus der DE 20 2014 105 279 U1 ist eine turboaufgeladenen Brennkraftmaschine mit zumindest zwei parallelen Turboladern bekannt, wobei zumindest ein erster der beiden Turbolader ein elektrisch aufgeladener Turbolader ist. Eine derartige Anordnung von zwei Turboladern wird als Zwillingsturbo, oder auf Englisch als TwinTurbo, bezeichnet. Wenn beide Turbolader von je einer Abgasturbine angetrieben werden, wird nur die erste Turbine des ersten Turboladers ständig im Abgasstrom angetrieben, während die zweite Turbine des zweiten Turboladers erst bei entsprechendem Leistungsbedarf zugeschaltet wird, die dann den zweiten Verdichter antreibt. Dann arbeiten beide Turbolader nach dem Prinzip des „klassischen“ Zwillingsturboladers parallel. Dabei sind im oberen Drehzahlbereich die Vorteile der größeren Fördermenge zweier Turbolader nutzbar, während in den unteren Drehzahlbereichen bei nur einer verwendeten Turbine diese schneller einen Ladedruck aufbauen kann. From the DE 20 2014 105 279 U1 a turbocharged internal combustion engine having at least two parallel turbochargers is known, wherein at least a first of the two turbochargers is an electrically charged turbocharger. Such an arrangement of two turbochargers is referred to as a twin-turbo, or TwinTurbo in English. If both turbochargers are driven by an exhaust gas turbine, only the first turbine of the first turbocharger is constantly driven in the exhaust stream, while the second turbine of the second turbocharger is switched on only with a corresponding power requirement, which then drives the second compressor. Then both turbochargers work in parallel on the principle of the "classic" twin turbocharger. The advantages of the larger flow rate of two turbochargers can be used in the upper speed range, while in the lower speed ranges with only one turbine used, this can build up a boost pressure more quickly.

Probleme bei der Verwendung von sequentiellen Zwillingsturboladern sind die Steuerung von Drehmomentschwankungen bei der Zu- oder Abschaltung des zweiten Turboladers und entsprechende Leistungsschwankungen.Problems with the use of sequential twin turbochargers are the control of torque fluctuations in the connection or disconnection of the second turbocharger and corresponding power fluctuations.

Es besteht somit Bedarf daran, zumindest einen Weg aufzuzeigen, wie der Ladedruck konstant gehalten werden kann, um für den Kraftfahrzeugführer spürbare Leistungsschwankungen zu vermeiden, insbesondere bei einem Betriebsmoduswechsel, bei einer der beiden Turbolader zu- und/oder abgeschaltet wird.There is therefore a need to show at least one way in which the boost pressure can be kept constant in order to avoid perceptible power fluctuations for the motor vehicle driver, in particular in the event of a change of operating mode in which one of the two turbochargers is switched on and / or off.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Verfahren zum Betrieb einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine mit zumindest zwei parallelen Turboladern, wobei zumindest ein erster der beiden Turbolader ein elektrisch aufgeladener Turbolader ist, wobei auf eine erfasste Ladedruckanforderung aufgrund einer Änderung einer Fahrpedalstellung durch einen Kraftfahrzeugführer hin zumindest die Drehzahl des elektrisch aufgeladenen Turboladers angepasst wird. Hierdurch wird sich die kürzere Ansprechzeit eines elektrisch angetriebenen Turboladers zunutze gemacht, der die Zeitdauer bis zum Hochlaufen des langsameren, z. B. durch eine Abgasturbine angetriebenen Turboladers, überbrückt und so einen im Wesentlichen konstanten Ladedruck im Ansaugkrümmer der Brennkraftmaschine bereitgestellt. Unter einem im Wesentlichen konstanten Ladedruck wird dabei ein Laderdruck verstanden, der nicht zu für einen Kraftfahrzeugführer spürbaren Leistungsverlust führt. So kann eine Homogenisierung des Ladedrucks erreicht werden.The object of the invention is achieved by a method for operating a turbocharged internal combustion engine with at least two parallel turbochargers, wherein at least a first of the two turbochargers is an electrically charged turbocharger, wherein responsive to a detected boost pressure request due to a change in accelerator pedal position by a motor vehicle driver out at least the speed the electrically charged turbocharger is adjusted. As a result, the shorter response time of an electrically driven turbocharger is made use of, the time until the run-up of the slower, z. B. by an exhaust turbine driven turbocharger, bridged and so provides a substantially constant boost pressure in the intake manifold of the internal combustion engine. Under a substantially constant boost pressure while a supercharger pressure is understood that does not lead to noticeable for a motor vehicle driver power loss. Thus, a homogenization of the boost pressure can be achieved.

Gemäß einer Ausführungsform wird auf die erfasste Ladedruckanforderung hin ein TSO-Ventil (Turbine-Shut-Off-Ventil) angesteuert. Das TSO-Ventil kann ein elektromechanisches Ventil sein, das mit einer elektrischen Steuerspannung ansteuerbar ist. Das TSO-Ventil ist zwischen einem Abgasausgang der Brennkraftmaschine und einem Eingang einer Abgasturbine angeordnet, die den zweiten Turbolader antreibt. Mit anderen Worten, es kann mit dem TSO-Ventil der zweite Turbolader durch Aufschalten eines Teilabgasstromes zugeschaltet werden. According to one embodiment, a TSO valve (turbine shut-off valve) is triggered in response to the detected boost pressure request. The TSO valve can be an electromechanical valve that can be controlled with an electrical control voltage. The TSO valve is disposed between an exhaust port of the engine and an input of an exhaust turbine that drives the second turbocharger. In other words, with the TSO valve, the second turbocharger can be switched on by switching on a partial exhaust gas flow.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird auf die erfasste Ladedruckanforderung hin ein CSO-Ventil (Compressor-Shut-Off-Ventil) angesteuert. Das CSO-Ventil ist zwischen einem Ausgang eines Verdichters des zweiten Turboladers und einem Eingang eines Ladeluftkühlers bzw. eines Ansaugkrümmers der Brennkraftmaschine angeordnet. Mit anderen Worten, es kann mit dem CSO-Ventil der Verdichter des zweiten Turboladers freigeschaltet werden. According to a further embodiment, a CSO valve (compressor shut-off valve) is activated in response to the detected charge pressure requirement. The CSO valve is disposed between an output of a compressor of the second turbocharger and an input of a charge air cooler and an intake manifold of the internal combustion engine. In other words, it can be unlocked with the CSO valve of the compressor of the second turbocharger.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird auf einen vorgesehenen Betriebsmoduswechsel hin die Ladedruckanforderung erfasst. Dabei wird unter einem Betriebsmoduswechsel ein Wechsel von einem Betrieb mit einem aktiven Turbolader zu einem Betrieb mit zwei aktiven Turboladern und/oder umgekehrt verstanden. Ein derartiger Betriebsmoduswechsel zieht besonders große Schwankungen beim Ladedruck nach sich, was zu einer entsprechenden Ladedruckanforderung führt. So kann eine Homogenisierung des Ladedrucks bei besonders kritischen Betriebmoduswechseln erreicht werden. According to a further embodiment, the boost pressure request is detected in response to a planned operating mode change. Here, an operating mode change is understood as meaning a change from an operation with an active turbocharger to an operation with two active turbochargers and / or vice versa. Such a Operating mode change entails particularly large fluctuations in the boost pressure, resulting in a corresponding boost pressure request. Thus, a homogenization of the boost pressure can be achieved at particularly critical operating mode changes.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der elektrisch aufgeladene Turbolader mit einer Abgasturbine gekoppelt oder koppelbar. Somit ist ein Kombinationsbetrieb möglich, bei dem eine elektrische Maschine lediglich unterstützend eingesetzt wird, um einen nicht ausreichenden Abgasdruck zum Antreiben der Abgasturbine auszugleichen.According to a further embodiment, the electrically charged turbocharger is coupled or coupleable to an exhaust gas turbine. Thus, a combination operation is possible, in which an electric machine is used only supportive to compensate for insufficient exhaust pressure for driving the exhaust gas turbine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine den elektrisch aufgeladene Turbolader antreibende elektrische Maschine in einem Generatorbetrieb betreibbar. So kann gespeicherte kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt und ins Bordnetz des Kraftfahrzeugs eingespeist werden.According to a further embodiment, an electric machine driving the electrically charged turbocharger is operable in a generator mode. Thus, stored kinetic energy can be converted into electrical energy and fed into the electrical system of the motor vehicle.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zumindest ein zweiter der beiden Turbolader ein elektrisch aufgeladener Turbolader, wobei auf eine erfasste Ladedruckanforderung hin zumindest die Drehzahl des zweiten elektrisch aufgeladenen Turboladers angepasst wird. So kann das Ansprechverhalten des Turboladers nochmals verbessert werden, d. h. die Brennkraftmaschine reagiert nochmals schneller auf Leistungsanforderungen eines Kraftfahrzeugführers.According to a further embodiment, at least a second of the two turbochargers is an electrically charged turbocharger, wherein at least the rotational speed of the second electrically charged turbocharger is adjusted in response to a detected boost pressure requirement. Thus, the response of the turbocharger can be further improved, d. H. the internal combustion engine responds even faster to performance requirements of a motor vehicle driver.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der zweite elektrisch aufgeladene Turbolader mit einer Abgasturbine gekoppelt oder koppelbar. Somit ist bei dem zweiten Turbolader ein Kombinationsbetrieb möglich, bei dem eine elektrische Maschine lediglich unterstützend eingesetzt wird, um einen nicht ausreichenden Abgasdruck zum Antreiben der Abgasturbine auszugleichen.According to a further embodiment, the second electrically charged turbocharger is coupled or coupleable to an exhaust gas turbine. Thus, in the second turbocharger a combination operation is possible in which an electric machine is used only supportive to compensate for an insufficient exhaust gas pressure for driving the exhaust gas turbine.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist eine den zweiten elektrisch aufgeladene Turbolader antreibende elektrische Maschine in einem Generatorbetrieb betreibbar. So kann auch diese gespeicherte kinetische Energie in elektrische Energie umgewandelt und ins Bordnetz des Kraftfahrzeugs eingespeist werden.According to a further embodiment, an electric machine driving the second electrically charged turbocharger is operable in a generator mode. Thus, this stored kinetic energy can be converted into electrical energy and fed into the electrical system of the motor vehicle.

Ferner gehören zur Erfindung eine Motorbaugruppe und ein Kraftfahrzeug, insbesondere PKW, mit einer derartigen Motorbaugruppe.Furthermore, the invention relates to an engine assembly and a motor vehicle, in particular a car, with such an engine assembly.

Es wird nun die Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Es zeigt:The invention will now be explained with reference to a drawing. It shows:

1 eine Motorbaugruppe mit einer Brennkraftmaschine und mit zumindest einem elektrischen Turbolader zur Durchführung eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens. 1 an engine assembly with an internal combustion engine and with at least one electric turbocharger for carrying out an embodiment of the method according to the invention.

Die 1 zeigt eine Motorbaugruppe 2 mit einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine 4 zum Antrieb eines Kraftfahrzeugs, wie z. B. eines PKW. Die Brennkraftmaschine 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Ottomotor ausgebildet. Alternativ kann die Brennkraftmaschine 4 auch als Dieselmotor ausgebildet sein. The 1 shows an engine assembly 2 with a turbocharged internal combustion engine 4 for driving a motor vehicle, such as. B. a car. The internal combustion engine 4 is formed in the present embodiment as a gasoline engine. Alternatively, the internal combustion engine 4 also be designed as a diesel engine.

Zur Turboaufladung der Brennkraftmaschine 4 sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein erster Turbolader 6a und ein zweiter Turbolader 6b vorgesehen. Die Motorbaugruppe 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist neben einem TSO-Ventil 8 und einem CSO-Ventil 10 ferner einen Ladeluftkühler 16, einen Ansaugkrümmer 18 und ein Steuergerät 20 auf.For turbocharging the internal combustion engine 4 are in the present embodiment, a first turbocharger 6a and a second turbocharger 6b intended. The motor assembly 2 in the present embodiment, in addition to a TSO valve 8th and a CSO valve 10 also a charge air cooler 16 , an intake manifold 18 and a controller 20 on.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der erste Turbolader 6a und der zweite Turbolader 6b baugleich ausgebildet. Der erste und zweite Turbolader 6a, 6b weisen jeweils eine erste bzw. zweite Abgasturbine 12a, 12b, eine erste bzw. zweite elektrische Maschine 14a, 14b und einen ersten bzw. zweiten Verdichter 22a, 22b auf. In the present embodiment, the first turbocharger 6a and the second turbocharger 6b identical construction. The first and second turbochargers 6a . 6b each have a first and second exhaust gas turbine 12a . 12b , a first and second electric machine 14a . 14b and a first and second compressor, respectively 22a . 22b on.

Der erste Turbolader 6a und der zweite Turbolader 6b bilden im vorliegenden Ausführungsbeispiel einen sogenannten parallel sequenziellen Biturbo. Bei einem parallel sequenziellen Biturbo werden nicht beide Abgasturbinen 12a, 12b ständig durch einen jeweiligen Teil-Abgasstrom angetrieben, sondern die zweite Abgasturbine 12b wird erst bei entsprechendem Leistungsbedarf zugeschaltet und treibt dann den zweiten Verdichter 22b an. Ist das geschehen, arbeiten beide Turbolader 6a, 6b parallel. Ziel dieser Technik ist eine bessere Nutzbarkeit des Drehzahlbandes. Im oberen Drehzahlbereich hat man den Vorteil der größeren Fördermenge zweier Turbolader 6a, 6b, während in den niedrigen Drehzahlbereichen die geringe Massenträgheit nur einer der Abgasturbinen 6a, 6b ein schnelles und frühes Aufbauen des Ladedrucks und damit ein gutes Ansprechverhalten bewirkt. The first turbocharger 6a and the second turbocharger 6b form in the present embodiment, a so-called parallel sequential biturbo. In a parallel sequential biturbo are not both exhaust gas turbines 12a . 12b constantly driven by a respective partial exhaust gas flow, but the second exhaust gas turbine 12b is only switched on with the corresponding power requirement and then drives the second compressor 22b at. Once that's done, both turbochargers work 6a . 6b parallel. The aim of this technique is a better usability of the speed range. In the upper speed range, one has the advantage of the larger flow rate of two turbochargers 6a . 6b , while in the low speed ranges, the low inertia of only one of the exhaust gas turbines 6a . 6b a fast and early build up of the boost pressure and thus causes a good response.

Durch eine entsprechende Kupplung (nicht dargestellt) kann die erste bzw. zweite elektrische Maschine 14a, 14b mit dem jeweiligen ersten bzw. zweiten Verdichter 22a, 22b verbunden werden. Somit kann mit der erste bzw. zweite elektrische Maschine 14a, 14b der jeweilige erste bzw. zweite Verdichter 22a, 22b alleine angetrieben werden, oder die erste bzw. zweite elektrische Maschine 14a, 14b treiben zusammen mit der jeweiligen erste bzw. zweite Abgasturbine 12a, 12b den jeweiligen ersten bzw. zweiten Verdichter 22a, 22b an, so dass die erste bzw. zweite elektrische Maschine 14a, 14b die jeweilige erste bzw. zweite Abgasturbine 12a, 12b zu Unterstützen vermag bei Vorliegen eines zu geringen Abgasdruckes. By a corresponding coupling (not shown), the first and second electric machine 14a . 14b with the respective first and second compressor 22a . 22b get connected. Thus, with the first and second electric machine 14a . 14b the respective first and second compressor 22a . 22b driven alone, or the first and second electric machine 14a . 14b drive together with the respective first and second exhaust gas turbine 12a . 12b the respective first and second compressor 22a . 22b on, so that the first and second electric machine 14a . 14b the respective first and second exhaust gas turbine 12a . 12b can assist in the presence of a low exhaust pressure.

Die erste bzw. zweite elektrische Maschine 14a, 14b sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel dazu ausgebildet sowohl im Motor- als auch im Generatorbetrieb betrieben zu werden. So kann auch kinetische Energie der jeweiligen Teil-Abgasströme in elektrische Energie umgewandelt und ins Bordnetz des Kraftfahrzeugs eingespeist werden. Ferner können die entsprechenden Kupplungen dazu ausgebildet sein, die erste bzw. zweite elektrische Maschine 14a, 14b vom jeweiligen ersten bzw. zweiten Verdichter 22a, 22b abzukoppeln, so dass der jeweilige erste bzw. zweite Verdichter 22a, 22b nicht unnötigerweise mit angetrieben wird. The first or second electric machine 14a . 14b are designed in the present embodiment to be operated both in the engine and generator mode. Thus, kinetic energy of the respective partial exhaust gas streams can be converted into electrical energy and fed into the electrical system of the motor vehicle. Furthermore, the corresponding clutches can be designed to be the first or second electric machine 14a . 14b from the respective first and second compressor 22a . 22b decouple, so that the respective first and second compressor 22a . 22b not driven unnecessarily with.

Das TSO-Ventil (Turbine-Shut-Off-Ventil) 8 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein mit einer elektrischen Steuerspannung ansteuerbares elektromechanisches Ventil. Das TSO-Ventil 8 ist zwischen einem Abgasausgang der Brennkraftmaschine 4 und einem Eingang der zweiten Abgasturbine 12b angeordnet, die den zweiten Verdichter 22b Turbolader antreibt. Durch Öffnen der TSO-Ventils 8 kann auf die zweite Abgasturbine 12b ein Teilabgasstrom aufgeschaltet werden, der dann den zweiten Verdichter 22b antreibt. The TSO valve (turbine shut-off valve) 8th is in the present embodiment, a controllable with an electrical control voltage electromechanical valve. The TSO valve 8th is between an exhaust port of the internal combustion engine 4 and an input of the second exhaust gas turbine 12b arranged the second compressor 22b Turbocharger drives. By opening the TSO valve 8th can on the second exhaust gas turbine 12b a partial exhaust gas flow are switched, then the second compressor 22b drives.

Das CSO-Ventil (Compressor-Shut-Off-Ventil) 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel ebenfalls ein mit einer elektrischen Steuerspannung ansteuerbares elektromechanisches Ventil. Das CSO-Ventil 10 ist zwischen einem Ausgang eines zweiten Verdichters 22b und einem Eingang des Ladeluftkühlers 16 angeordnet. Durch Öffnen des CSO-Ventils 10 kann komprimierte Luft vom zweiten Verdichter 22b zu dem Eingang des Ladeluftkühlers 16 geleitet werden, um so den ersten Verdichter 22a zu unterstützen.The CSO valve (compressor shut-off valve) 10 is in the present embodiment also a controllable with an electrical control voltage electromechanical valve. The CSO valve 10 is between an output of a second compressor 22b and an input of the intercooler 16 arranged. By opening the CSO valve 10 can compressed air from the second compressor 22b to the entrance of the intercooler 16 be routed to the first compressor 22a to support.

Das Steuergerät 20 ist über Steuerleitungen, die aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt sind, mit dem TSO-Ventil 8, dem CSO-Ventil 10, der elektrische Maschine 14a und der zweiten elektrische Maschine 14b Steuersignale S übertragend verbunden. The control unit 20 is via control lines, which are not shown for reasons of clarity, with the TSO valve 8th , the CSO valve 10 , the electric machine 14a and the second electric machine 14b Control signals S transmitted connected.

Im Betrieb wird z. B. bei einer geringen Ladedruckanforderung L der erste Verdichter 22a durch den Teil-Abgasstrom angetrieben, der durch die erste Abgasturbine 12a strömt, während das TSO-Ventil 8 und das CSO-Ventil 10 jeweils geschlossen sind. Mit anderen Worten, der zweite Turbolader 6b ist deaktiviert.In operation z. B. at a low boost pressure request L, the first compressor 22a driven by the partial exhaust gas flow passing through the first exhaust gas turbine 12a flows while the TSO valve 8th and the CSO valve 10 each are closed. In other words, the second turbocharger 6b is deactivated.

Auf eine Erhöhung der Ladedruckanforderung L aufgrund einer Änderung einer Fahrpedalstellung durch einen Kraftfahrzeugführer erfolgt ein Betriebsmoduswechsel von einem Betriebsmodus mit nur einem aktiven Turbolader 6a zu einem Betriebsmodus mit zwei aktiven Turboladern 6a, 6b. Hierzu werden von dem Steuergerät 20 Steuersignale S zu dem TSO-Ventil 8 und dem CSO-Ventil 10 übertragen, um diese zu Öffnen. Ferner wird ein Steuersignal S zur zweiten elektrische Maschine 14b übertragen, um diese im Motorbetrieb mit einer Drehzahl zu betreiben, die im insbesondere während des Betriebsmoduswechsels einen konstanten Ladedruck im Ansaugkrümmer 18 bewirkt, damit es zu keinem für den Kraftfahrzeugführer spürbaren Leistungsabfall kommt. Wenn ein ausreichender Ladedruck durch einen entsprechenden Teilabgasstrom bereitgestellt wird, der durch die zweite Abgasturbine 12b strömt, kann das Steuergerät 20 die zweite elektrische Maschine 14b wieder deaktivieren. An increase in the boost pressure requirement L due to a change in an accelerator pedal position by a motor vehicle driver results in an operating mode change from an operating mode with only one active turbocharger 6a to an operating mode with two active turbochargers 6a . 6b , This is done by the control unit 20 Control signals S to the TSO valve 8th and the CSO valve 10 Transfer to open them. Further, a control signal S to the second electric machine 14b in order to operate these in engine operation at a speed in the in particular during the operating mode change a constant boost pressure in the intake manifold 18 causes so that there is no perceptible for the motor vehicle driver performance drop. When a sufficient boost pressure is provided by a corresponding partial exhaust gas flow through the second exhaust gas turbine 12b flows, the controller can 20 the second electric machine 14b deactivate again.

Auf eine besonders abrupte Ladedruckanforderung L kann von dem Steuergerät 20 ein weiteres Steuersignal S zur ersten elektrische Maschine 14a übertragen werden, um diese zusätzlich im Motorbetrieb mit einer Drehzahl zu betreiben, die einen konstanten Ladedruck im Ansaugkrümmer 18 bewirkt. On a particularly abrupt boost pressure request L can from the controller 20 another control signal S to the first electric machine 14a in order to operate these in addition during engine operation with a speed, the constant boost pressure in the intake manifold 18 causes.

Auf eine nun folgende Reduzierung der Ladedruckanforderung L kann das Steuergerät 20 zu der zweiten elektrischen Maschine 14b oder beiden elektrischen Maschinen 14a, 14b Steuersignale S übertragen, um diese im Generatorbetrieb zu betreiben. So kann gespeicherte kinetische Energie, z. B. Rotationsenergie der ersten Abgasturbine 12a und/oder des ersten Verdichters 22a und/oder der zweiten Abgasturbine 12b und/oder des zweiten Verdichters 22b in elektrische Energie umgewandelt und ins Bordnetz des Kraftfahrzeugs eingespeist werden.On a now following reduction of the boost pressure request L, the controller 20 to the second electric machine 14b or both electrical machines 14a . 14b Control signals S transmitted to operate in generator mode. Thus, stored kinetic energy, eg. B. rotational energy of the first exhaust gas turbine 12a and / or the first compressor 22a and / or the second exhaust gas turbine 12b and / or the second compressor 22b converted into electrical energy and fed into the electrical system of the motor vehicle.

So kann der Ladedruck insbesondere bei einem Betriebsmoduswechsel, bei dem einer der beiden Turbolader zu- und/oder abgeschaltet werden, homogenisiert werden kann, um für den Kraftfahrzeugführer spürbare Leistungsschwankungen zu vermeiden, und es wird zugleich die Energieeffizienz gesteigert.Thus, the boost pressure can be homogenized in particular in a mode change, in which one of the two turbochargers and / or switched off, to avoid noticeable power fluctuations for the motor vehicle driver, and it also increases energy efficiency.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

22
Motorbaugruppe motor assembly
44
Brennkraftmaschine Internal combustion engine
6a6a
erster elektrischer Turbolader first electric turbocharger
6b6b
zweiter elektrischer Turbolader second electric turbocharger
88th
TSO-Ventil TSO valve
1010
CSO-Ventil CSO valve
12a12a
erste Abgasturbine first exhaust gas turbine
12b12b
zweite Abgasturbine second exhaust gas turbine
14a14a
erste elektrische Maschine first electric machine
14b14b
zweite elektrische Maschine second electric machine
1616
Ladeluftkühler Intercooler
1818
Ansaugkrümmer intake manifold
2020
Steuergerät control unit
22a22a
erster Verdichter first compressor
22b22b
zweiter Verdichter second compressor
LL
Ladedruckanforderung Boost pressure requirement
SS
Steuersignal control signal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 202014105279 U1 [0005] DE 202014105279 U1 [0005]

Claims (14)

Verfahren zum Betrieb einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine (4) mit zumindest zwei parallelen Turboladern (6a, 6b), wobei zumindest ein erster der beiden Turbolader (6a, 6b) ein elektrisch aufgeladener Turbolader (6a) ist, wobei auf eine erfasste Ladedruckanforderung (L) aufgrund einer Änderung einer Fahrpedalstellung durch einen Kraftfahrzeugführer hin zumindest die Drehzahl des elektrisch aufgeladenen Turboladers (6a) angepasst wird.Method for operating a turbocharged internal combustion engine ( 4 ) with at least two parallel turbochargers ( 6a . 6b ), wherein at least a first of the two turbochargers ( 6a . 6b ) an electrically charged turbocharger ( 6a ), wherein a detected boost pressure request (L) due to a change in an accelerator pedal position by a motor vehicle driver at least the speed of the electrically charged turbocharger ( 6a ) is adjusted. Verfahren nach Anspruch 1, wobei auf die erfasste Ladedruckanforderung hin ein TSO-Ventil (8) angesteuert wird. The method of claim 1, wherein the monitored boost pressure request is a TSO valve ( 8th ) is driven. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei auf die erfasste Ladedruckanforderung hin ein CSO-Ventil (10) angesteuert wird. Method according to claim 1 or 2, wherein, based on the detected charge pressure requirement, a CSO valve ( 10 ) is driven. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei auf einen vorgesehenen Betriebsmoduswechsel hin die Ladedruckanforderung (L) erfasst wird.Method according to one of the preceding claims, wherein the charge pressure request (L) is detected in response to a planned operating mode change. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der elektrisch aufgeladene Turbolader (6a) mit einer Abgasturbine (12a) gekoppelt oder koppelbar ist. Method according to one of the preceding claims, wherein the electrically charged turbocharger ( 6a ) with an exhaust gas turbine ( 12a ) is coupled or can be coupled. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine den elektrisch aufgeladene Turbolader (6a) antreibende elektrische Maschine (14a) in einem Generatorbetrieb betreibbar ist.Method according to one of the preceding claims, wherein one of the electrically charged turbocharger ( 6a ) driving electric machine ( 14a ) is operable in a generator mode. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei zumindest ein zweiter der beiden Turbolader (6b) ein elektrisch aufgeladener Turbolader (6b) ist, wobei auf eine erfasste Ladedruckanforderung (L) hin zumindest die Drehzahl des zweiten elektrisch aufgeladenen Turboladers (6b) angepasst wird. Method according to one of the preceding claims, wherein at least a second of the two turbochargers ( 6b ) an electrically charged turbocharger ( 6b ), wherein, in response to a detected boost pressure request (L), at least the rotational speed of the second electrically charged turbocharger ( 6b ) is adjusted. Verfahren nach Anspruch 6, wobei der zweite elektrisch aufgeladene Turbolader (6b) mit einer Abgasturbine (12b) gekoppelt oder koppelbar ist. Method according to claim 6, wherein the second electrically charged turbocharger ( 6b ) with an exhaust gas turbine ( 12b ) is coupled or can be coupled. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei eine den zweiten elektrisch aufgeladenen Turbolader (6b) antreibende elektrische Maschine (14b) in einem Generatorbetrieb betreibbar ist.Method according to one of the preceding claims, wherein a second electrically charged turbocharger ( 6b ) driving electric machine ( 14b ) is operable in a generator mode. Motorbaugruppe (2), mit einer turboaufgeladenen Brennkraftmaschine (4) mit zumindest zwei parallelen Turboladern (6a, 6b), wobei zumindest ein erster der beiden Turbolader (6a, 6b) ein elektrisch aufgeladener Turbolader (6a) ist, wobei die Motorbaugruppe (2) dazu ausgebildet ist, auf eine erfasste Ladedruckanforderung (L) aufgrund einer Änderung einer Fahrpedalstellung durch einen Kraftfahrzeugführer hin zumindest die Drehzahl des elektrisch aufgeladenen Turboladers (6a) anzupassen.Motor assembly ( 2 ), with a turbocharged internal combustion engine ( 4 ) with at least two parallel turbochargers ( 6a . 6b ), wherein at least a first of the two turbochargers ( 6a . 6b ) an electrically charged turbocharger ( 6a ), the engine assembly ( 2 ) is adapted to a detected boost pressure request (L) due to a change in an accelerator pedal position by a motor vehicle driver at least the rotational speed of the electrically charged turbocharger ( 6a ). Motorbaugruppe (2) nach Anspruch 10, in der zumindest ein zweiter der beiden Turbolader (6b) ein elektrisch aufgeladener Turbolader (6b) ist.Motor assembly ( 2 ) according to claim 10, in which at least a second of the two turbochargers ( 6b ) an electrically charged turbocharger ( 6b ). Motorbaugruppe (2) nach Anspruch 10 oder Anspruch 11, in der erste elektrisch aufgeladene Turbolader (6a) und/oder der zweite elektrisch aufgeladene Turbolader (6b) mit einer Abgasturbine (12a, 12b) gekoppelt oder koppelbar ist bzw. sind.Motor assembly ( 2 ) according to claim 10 or claim 11, in which first electrically charged turbochargers ( 6a ) and / or the second electrically charged turbocharger ( 6b ) with an exhaust gas turbine ( 12a . 12b ) is coupled or can be coupled. Motorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 12, in der eine den ersten elektrisch aufgeladenen Turbolader (6a) antreibende elektrische Maschine (14b) und/oder eine den zweiten elektrisch aufgeladenen Turbolader (6b) antreibende elektrische Maschine (14b) in einem Generatorbetrieb betreibbar ist bzw. sind.Motor assembly ( 2 ) according to one of claims 10 to 12, in which a first electrically charged turbocharger ( 6a ) driving electric machine ( 14b ) and / or a second electrically charged turbocharger ( 6b ) driving electric machine ( 14b ) is operable in a generator mode or are. Kraftfahrzeug, insbesondere PKW, mit einer Motorbaugruppe (2) nach einem der Ansprüche 10 bis 13. Motor vehicle, in particular passenger car, with an engine assembly ( 2 ) according to one of claims 10 to 13.
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