DE4120057C2 - Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Turboladern - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Mehrzylinder-Brennkraft­ maschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Sie um­ faßt zwei Turbolader, welche je nach Betriebsbedingung zu­ geschaltet werden.

Zum Stand der Technik zeigt die beigefügte Fig. 8 eine her­ kömmliche Brennkraftmaschine 1′, die mit Turboladung arbei­ tet, wobei ein erster Turbolader 7′ und ein zweiter Turbola­ der 8′ mit Turbinen 7a′ bzw. 8a′ und Kompressoren 7b′ bzw. 8b′ vorhanden sind. Ein Abgas-Schaltventil 17′ liegt in einem Abgasrohr 20b′ stromab von der Turbine 8a′. In gleich­ artiger Weise ist ein Ansaug-Schaltventil 18′ in ein An­ saugrohr 14b′ stromab vom Kompressor 8b′ eingebaut. Ferner ist ein Ansaug-Umgehungsventil 33′ in einem Ansaug-Umgehungs­ kanal 13′ angeordnet, der den Kompressor 8b′ umgeht. Das Ansaug-Schaltventil 18′ und das Abgas-Schaltventil 17′ werden bei kleinen bis mittleren Ansaugluftmengen ge­ schlossen, um einen "Ein-Laderbetrieb" hervorzurufen, wobei lediglich der erste Turbolader 7′ arbeitet. Das Ansaug- Schaltventil 18′ und das Abgas-Schaltventil 17′ werden bei großen Ansaugluftmengen geschlossen, um einen "Dual-Lader­ betrieb" zu schaffen, in welchem sowohl der erste Turbolader 7′ als auch der zweite Turbolader 8′ in Betrieb sind.

Eine ähnliche Brennkraftmaschine wie in Fig. 8 ist aus der JP 61-11 2734 A1 bekannt.

Die gattungsbildende JP 59-14 5328 A1 mit allen Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 hat zusätzlich zu den vor­ an beschriebenen Merkmalen noch einen mit einem Abgas- Umgehungsventil versehenen Abgas-Umgehungskanal, der das Ab­ gas-Schaltventil derart umgeht, daß bei offenem Abgas- Umgehungskanal Abgas durch die zweite Turbine strömt.

Sowohl die JP 59-145 328 A1 als auch die JP 61-112 734 offenbaren bereits ein Anlaufen oder Hochfahren des zweiten Turbola­ ders, bevor vom Ein-Laderbetrieb auf den Dual-Laderbetrieb übergegangen wird, mit dem Zweck, einen Drehmoment-Stoß zu unterdrücken, wenn das Abgas-Schaltventil teilweise geöffnet wird oder ein Abgas-Umgehungsventil vorgesehen und dieses Umgehungsventil geöffnet wird.

Es liegen jedoch Probleme im Zusammenhang mit dem Hochfahren des zweiten Turboladers vor.

Im einzelnen beginnt, wenn das Abgas-Schaltventil teilweise geöffnet oder das Abgas-Umgehungsventil geöffnet wird, ein Teil des Abgases durch die zweite Turboladerturbine zu strö­ men, und die Menge des durch die erste Turboladerturbine strömenden Abgases vermindert sich momentan, wie in Fig. 9 gezeigt ist. Als Ergebnis dessen tritt ein momentaner Ab­ fall in der Turbolader-Drehzahl auf, was von einer momen­ tanen Verringerung im Aufladedruck und von einem momentanen, relativ großen Drehmomentstoß begleitet ist, wenn der zweite Turbolader mit seinem Hochfahren beginnt.

Wird andererseits der Grad, mit dem das Abgas-Schaltventil geöffnet wird, zu dem Zweck gering gewählt, um den oben er­ wähnten Drehmomentstoß zu unterdrücken, so wird das Hochfah­ ren des zweiten Turbolader unzureichend sein. Als Ergebnis dessen wird, wie in Fig. 10 gezeigt ist, ein großer Dreh­ momentstoß auftreten, wenn das Abgas-Schaltventil ganz ge­ öffnet und der Motorbetrieb vom Ein-Laderbetrieb auf den Dual-Laderbetrieb umgestellt wird.

Ferner ist noch aus DE 36 23 540 C1 eine Brennkraftma­ schine mit zwei Turboladern bekannt, bei der kein Ansaug- Schaltventil vorhanden ist. Das Zuschalten des zweiten Turbo­ laders erfolgt hier im wesentlichen durch das Abgas- Schaltventil und ein Abblaseventil. Diese beiden Ventile wer­ den in geeigneter Weise über Kennlinienfelder angesteuert, um so den Betrieb des zweiten Turboladers ist der gewünschten Weise sicherzustellen. Über das Abblaseventil werden große Abgasmengen entladen, ohne einen Beitrag zu einer Turboaufla­ dung zu leisten. Es ist nur ein Abgas-Schaltventil vorhanden, das entsprechend des Kennlinienfeldes schon dann voll geöff­ net ist, wenn der zweite Turbolader gerade zu arbeiten be­ ginnt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Mehrzylinder-Brennkraftma­ schine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart weiterzubilden, daß ein Drehmomentstoß beim Zuschalten des zweiten Turboladers wirkungsvoll unterdrückt ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen de­ finiert.

Erfindungsgemäß kann das Abgas-Umgehungsventil kann kontinu­ ierlich geöffnet werden, wobei Abgas-Umgehungsventil- Öffnungsgradbestimmungseinrichtungen feststellen, ob das Ab­ gas-Umgehungsventil ausreichend geöffnet ist und erst dann das volle Zuschalten des zweiten Turboladers zulassen. Damit kann ein Drehmomentstoß wirkungsvoll unterdrückt werden.

Da das Abgas-Umgehungsventil zu­ erst teilweise geöffnet wird, ist die durch die zweite Turbo­ laderturbine in den frühen Stufen des Öffnens des Abgas- Umgehungsventils strömende Menge klein und die Menge an durch den ersten Turbolader strömendem Abgas ziemlich groß. Als Ergebnis werden jeder Abfall in der Drehzahl des ersten Turboladers und jeglicher resultierender Drehmomentstoß in den frühen Stufen des Öffnens des Abgas-Umgehungsventils unterdrückt. Weil des weiteren der Öffnungsgrad des Abgas-Umgehungsven­ tils allmählich vergrößert wird, wird das Abgas-Umgehungs­ ventil völlig geöffnet, bevor vom Ein-Laderbetrieb auf den Dual-Laderbetrieb übergegangen wird. Das hat zum Ergebnis, daß der zweite Turbolader ausreichend hochgefahren sein wird, wenn vom Ein-Laderbetrieb auf den Dual-Laderbetrieb umge­ stellt wird, und jeglicher Abfall im Laderdruck wie auch jeg­ licher begleitender Drehmomentstoß bei der betrieblichen Änderung vom Ein- auf den Dual-Laderbetrieb hinreichend klein sein wird.

Die Aufgabe und die Merkmale sowie Vorteile der Erfindung werden aus dem folgenden, auf die Zeichnungen Bezug nehmenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes deutlich. Es zeigen:

Fig. 1 einen Flußplan einer Steuerung zum ausgewählten Öffnen und Schließen eines Abgas-Umgehungsventils, das in einer Ausführungsform der Brennkraftmaschine eingebaut ist;

Fig. 2 einen Flußplan einer Steuerung zum teilweisen Öff­ nen des Abgas-Umgehungsventils und des anschließen­ den Änderns des Öffnungsgrades, mit dem das Abgas- Umgehungsventil bei dem Dual- Turboladersystem geöffnet wird;

Fig. 3 einen Flußplan einer Steuerung für eine betriebli­ che Änderung zwischen einem Ein-Laderbetrieb und einem Dual-Laderbetrieb der mit einem Dual-Turboladersystem ausgestatteten Brennkraftmaschine;

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Brennkraftmaschine mit dem Dual-Turboladersystem, das mit den Steuerun­ gen nach den Fig. 1, 2 und 3 arbeitet;

Fig. 5 eine graphische Darstellung der Turbinenleistung gegenüber einer Ansaugluftmenge als eine Datenta­ fel (Map) der Brennkraftmaschine mit einem Dual-Turboladersystem von Fig. 4;

Fig. 6 eine graphische Darstellung eines Lade­ drucks über einer Drehzahl der Brennkraftmaschine von Fig. 4;

Fig. 7 eine graphische Darstellung eines Öffnungs­ grades des Abgas-Umgehungsventils, einer Turbolader­ drehzahl, eines Öffnungsgrades eines Betriebsart- Regelventils, einer Einschaltdauer des Betriebsart-Regelventils und eines Öffnungsgrades eines Abgas-Schaltventils über einer verstri­ chenen Zeit bei der mit einem Dual-Turboladersystem ausgestatteten Brennkraftmaschine von Fig. 4;

Fig. 8 eine schematische Darstellung einer herkömmlichen Brennkraftmaschine mit einem Dual-Turboladersystem;

Fig. 9 eine graphische Darstellung eines Ladedrucks, eines Öffnungsgrades eines Abgas-Schaltventils und einer Turbolader-Dreh­ zahl über einer verstrichenen Zeit bei der üb­ lichen Brennkraftmaschine nach Fig. 8;

Fig. 10 eine graphische Darstellung eines Ladedrucks, eines Öffnungsgrades eines Abgas-Schaltventils und einer Turbolader- Drehzahl über der Zeit bei der herkömmlichen, mit einem Dual-Turboladersystem versehenen Brennkraftmaschine, die in Fig. 8 dargestellt ist.

Die in Fig. 4 gezeigte Brennkraftmaschine mit einem Dual-Turboladersystem ist eine Mehrzylin­ dermaschine, z. B. eine Sechszylinder-Brennkraftmaschine 1, mit einem Lufteinlaß und einem Abgasauslaß. Die Zylinder der Maschine 1 sind zu zwei Gruppen zusammengefaßt. Mit den Zylinderauslässen ist ein Abgassammler 3 verbunden, der einen ersten Abschnitt, welcher an die erste Gruppe von Zy­ lindern angeschlossen ist, und einen zweiten Abschnitt, wel­ cher an die zweite Gruppe von Zylindern angeschlossen ist, umfaßt. Der erste und zweite Abschnitt des Abgassammlers 3 sind untereinander durch ein Verbindungsrohr 3a verbunden.

Ein erster Turbolader 7 und ein zweiter Turbolader 8 sind parallel zueinander vorgesehen. Der erste Turbolader 7 wird ohne Rücksicht auf die Ansaugluftmenge betrieben, und in der Regel wird der zweite Turbolader 8 lediglich bei großen Ansaugluftmengen in Betrieb gesetzt. Der erste Turbolader 7 umfaßt eine Turbine 7a und einen von dieser getriebenen Kompressor 7b. In gleichartiger Weise besitzt der zweite Turbolader 8 eine Turbine 8a und einen von dieser getrie­ benen Kompressor 8b. Die Turbine 7a ist mit dem ersten Ab­ schnitt des Abgassammlers 3 und die Turbine 8a ist mit dem zweiten Abschnitt dieses Abgassammlers 3 verbunden. Inso­ fern sind die erste und zweite Turbine 7a und 8a mit den Zylinderauslässen über den Abgassammler 3 in Verbindung.

Andererseits haben der Kompressor 7b und der Kompressor 8b mit dem Lufteinlaß der Maschine 1 über eine Lufteinlaßleitung Verbindung.

Die mit dem Luftansaugstutzen des Motors verbundene Luftein­ laßleitung umfaßt einen ersten Ansaugkanal 15, der stromauf der Kompressoren 7b sowie 8b angeordnet ist, und einen zwei­ ten Ansaugkanal 14, der sich stromab dieser Kompressoren 7b, 8b befindet. Ferner schließt der zweite Ansaugkanal 14 ein erstes Ansaugrohr 14a, das stromab von dem Kompressor 7b angeordnet sowie mit diesem verbunden ist, ein zweites Ansaugrohr 14b, das stromab vom Kompressor 8b angeordnet sowie mit diesem verbunden ist, ein Verbindungsstück 14c, durch das das erste sowie zweite Ansaugrohr 14a, 14b unterein­ ander verbunden sind, und ein gemeinsames Ansaugrohr 14d, das das Verbindungsstück 14c mit dem Lufteinlaß der Maschine verbindet, ein. Im ersten Ansaugkanal 15 sind ein Luftfilter 23 und ein Luftströmungsmesser 24 in dieser Reihenfolge in Richtung der Luftströmung angeordnet. Ferner liegen im ge­ meinsamen Ansaugrohr 14d ein Zwischenkühler 6, eine Drossel­ klappe 4 und ein Beruhigungsbehälter (Ansaugkrümmer) 22 in dieser Reihenfolge in Richtung der Luftströmung hintereinander.

Mit den Zylinderauslässen ist eine Abgasleitung 20 verbun­ den, die ein erstes Abgasrohr 20a, das mit dem ersten Ab­ schnitt des Abgassammlers 3 verbunden ist und in welchem die Turbine 7a liegt, ein zweites Abgasrohr 20b, das mit dem zweiten Abschnitt des Abgassammlers 3 verbunden ist und in welchem die Turbine 8a liegt, ein Verbindungsstück 20c, durch welches das erste und zweite Abgasrohr 20a bzw. 20b untereinander verbunden sind, und ein Auspuffrohr 20d, wel­ ches stromab vom Verbindungsstück 20c angeordnet und mit diesem verbunden ist, umfaßt. Im Auspuffrohr 20d sind ein katalytischer Abgaskonverter 21 sowie ein Auspufftopf 22 in der Strömungsrichtung des Abgases hintereinander angeord­ net. Ferner liegt im Verbindungsstück 20c oder in der Nach­ barschaft zu diesem ein Sauerstoffühler 19.

Für das Umschalten des Betriebs zwischen einem Ein-Lader­ betrieb, in welchem lediglich der erste Turbolader 7 bei kleinen oder mittleren Ansaugluftmengen betrieben wird, und einem Dual-Laderbetrieb, in welchem sowohl der erste Turbo­ lader 7 als auch der zweite Turbolader 8 bei großen Ansaug­ luftmengen betrieben werden, ist im zweiten Abgasrohr 20b stromab von der Turbine 8a ein Abgas-Schaltventil 17 ange­ ordnet, während im zweiten Ansaugrohr 14b stromab vom Kompres­ sor 8b ein Ansaug-Schaltventil 18 vorhanden ist. Wenn so­ wohl das Abgas-Schaltventil 17 als auch das Ansaug-Schalt­ ventil 18 geschlossen sind, dann ist der zweite Turbolader 8 außer und lediglich der erste Turbolader 7 in Betrieb. Sind im Gegensatz hierzu sowohl das Abgas-Schaltventil 17 als auch das Ansaug-Schaltventil 18 offen, so sind beide Turbolader 7 und 8 in Betrieb.

Um den Stoß, der in typischer Weise den Übergang vom Ein- Laderbetrieb auf den Dual-Laderbetrieb begleitet, zu minimie­ ren, sollte der zweite Turbolader 8 anlaufen oder hochfah­ ren, bevor er seine volle Drehzahl erreicht. Bei der her­ kömmlichen Maschine mit Turboaufladung wird dieses Hochfah­ ren des zweiten Turboladers 8 durch ein teilweises Öffnen des Abgas-Schaltventils erreicht. Bei der vorliegenden Erfin­ dung ist dagegen ein Abgas-Umgehungskanal 40 vorgesehen, der das Abgas-Schaltventil 17 umgeht, und das Hochfahren des zweiten Turboladers 8 wird durch Öffnen eines Abgas- Umgehungsventils 41, das in den Abgas-Umgehungskanal 40 ein­ gebaut ist, bewirkt. Im einzelnen strömt, wenn das Abgas- Umgehungsventil 41 geöffnet ist, eine relativ kleine Abgas­ menge durch den Abgas-Umgehungskanal 40, so daß der zwei­ te Turbolader 8 anlaufen kann. Wenn das Abgas-Schaltventil 17 geöffnet wird, wird die Drehzahl des zweiten Turboladers 8 von einer Anlauf- oder Hochfahrdrehzahl gesteigert und nicht aus einem Stillstand angehoben, so daß der Über­ gangsstoß wirksam unterdrückt wird.

Das Abgas-Schaltventil 17 und das Abgas-Umgehungsventil 41 sind stromab der Turbine 8a des zweiten Turboladers 8 ange­ ordnet. Da diese Turbine 8a die Wärmeenergie des sie durch­ strömenden Abgases absorbiert, strömt Abgas mit einer rela­ tiv niedrigen Temperatur durch das Abgas-Schaltventil 17 sowie das Abgas-Umgehungsventil 41, wodurch die Lebensdauer und Standzeit dieser beiden Ventile 17 und 41 erhöht wird.

Das Abgas-Umgehungsventil 41 kann zuerst teilweise geöffnet werden, und dann wird der Grad, mit dem das Abgas-Umgehungs­ ventil 41 geöffnet wird, allmählich bis zu dem vollen Öffnungsgrad geöffnet, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Im ein­ zelnen ist, wie die Fig. 4 zeigt, mit dem Abgas-Umgehungs­ ventil 41 ein Membran-Stellantrieb 42 gekoppelt, durch den das Umgehungsventil 41 in ausgewählter Weise geöffnet und geschlossen wird. Der Membran-Stellantrieb 42 enthält eine Membrankammer 42a, die sowohl an einen Überdruckbehälter 36 als auch den ersten Ansaugkanal 15, welcher im wesentli­ chen auf Atmosphärendruck ist, angeschlossen ist. Ein Zweiwege-Betriebsart-Regelventil 32 ist in die die Membran­ kammer 42a sowie den Ansaugkanal 15 verbindende Leitung eingebaut. Wie die Fig. 7 zeigt, wird die relative Ein­ schaltdauer des Betriebsart-Regelventils 32 zwischen einem ersten Wert, Verhältnis "c", was dem völligen Öffnen des Betriebsart-Regelventils 32 sowie dem Schließen des Abgas-Umgehungsventils 41 entspricht, und einem zweiten Wert, Verhältnis "a", was dem Schließen des Betriebsart- Regelventils 32 und dem völligen Öffnen des Abgas-Schalt­ ventils 41 entspricht, verändert.

Wenn der zweite Turbolader 8 vorbereitend gedreht wird und das Ansaug-Schaltventil 18 geschlossen ist, wird ein Teil der unter Druck stehenden, im zweiten Ansaugrohr 14b zwi­ schen dem Kompressor 8b und dem Ansaug-Schaltventil 18 be­ findlichen Luft durch den Kompressor 8b sickern und zu einem Teil des Ansaugrohres stromauf vom Kompressor 8b fließen. Die durchgesickerte Luft wird dann wieder durch den Kompressor 8b komprimiert und in den Abschnitt des Ansaug­ rohres stromab vom Kompressor 8b gedrückt. Dieses Lecken und erneutes Unterdrucksetzen der Ansaugluft wiederholt sich kontinuierlich und erhöht in unerwünschter Weise die Tempera­ tur der Ansaugluft sowie dadurch die Temperatur des Flügelra­ des des Kompressors 8b selbst. Um derartige Temperaturerhö­ hungen zu vermeiden, wird ein Ansaug-Umgehungskanal 13 vor­ gesehen, der um den Kompressor 8b des zweiten Turboladers 8 herumführt. Im einzelnen verbindet der Ansaug-Umgehungska­ nal 13 den zwischen dem Kompressor 8b sowie dem Ansaug- Schaltventil 18 gelegenen Abschnitt des zweiten Ansaug­ rohres 14b mit dem ersten Ansaugkanal 15 stromauf der Kom­ pressoren 7b und 8b. In dem Ansaug-Umgehungskanal 13 ist ein Ansaug-Umgehungsventil 33 angeordnet, das den Kanal 13 öffnen und schließen kann. Wenn der zweite Turbolader 8 vor­ bereitend gedreht wird, so wird das Ansaug-Umgehungs­ ventil 33 geöffnet, um den Temperaturanstieg der Ansaugluft zu minimieren.

Ein Ansaug-Schaltventil-Umgehungskanal 34 ist vorgesehen, um einen Abschnitt des zweiten Ansaugrohres 14b, der stromauf vom Ansaug-Schaltventil 18 liegt, mit einem stromab vom An­ saug-Schaltventil 18 befindlichen Abschnitt des zweiten Ansaugrohres 14b zu verbinden und das Ansaug-Schaltventil 18 zu umgehen. In dem Ansaug-Schaltventil-Umgehungskanal 34 ist ein Rückschlagventil (Einwegventil) 12 angeordnet, das eine Strömung der Ansaugluft in der Richtung von dem stromauf des Ansaug-Schaltventils 18 befindlichen Abschnitt des zweiten Ansaugrohres 14b zu dem stromab des Ansaug-Schalt­ ventils 18 gelegenen Abschnitt des zweiten Ansaugrohres 14b hin erlaubt. Wenn das Ansaug-Schaltventil 18 geschlossen ist und der Auslaßdruck des Kompressors 8b des zweiten Tur­ boladers 8 ansteigt, um den Auslaßdruck des Kompressors des ersten Turboladers 7 zu übersteigen, so öffnet als Ergebnis dieser Anordnung das Rückschlagventil 12 den Umgehungska­ nal 34 und läßt eine Luftströmung durch diesen hindurch zu. Ferner ist die Turbine 7a mit einem Abgas-Flügelklappenven­ til 31 versehen. Der Überdruckbehälter 36 ist mit einem Ab­ schnitt des gemeinsamen Ansaugrohres 14d stromauf vom Zwi­ schenkühler 8 verbunden und hält einen Ladedruck.

Für die Betätigung der oben beschriebenen Ventile sind ver­ schiedene Stellantriebe vorhanden. Im einzelnen wird das Abgas-Flügelklappenventil 31 von einem Stellantrieb 9, das Ansaug-Umgehungsventil 33 von einem Stellantrieb 10, das Ansaug-Schaltventil 18 von einem Stellantrieb 11 und das Abgas-Schaltventil 17 von einem Stellantrieb 16 betätigt. Wie die Fig. 4 zeigt, unterliegt das Abgas-Umgehungsventil 41 einem Stellantrieb 42. Jeder dieser Stellantriebe ist ein solcher mit einer einzelnen Membran.

Verschiedene Dreiwege- oder Zweiwege-Magnetventile 25, 26, 27, 28, 32 und 35 sind dazu vorgesehen, die Stellantriebe 9, 10, 11, 16 und 42 an- und auszuschalten. Wie gezeigt ist, ist das Ventil 32 ein Betriebsart-Regelventil. Diese Magnetventile (EM-Ventile) 25, 26, 27, 28, 32 und 35 ar­ beiten in Übereinstimmung mit Befehlen von einem Motor- Steuergerät 29. In diesem Fall betätigt entweder der AUF-Zustand des Dreiwege-EM-Ventils 25 oder der AUF- Zustand des Dreiwegeventils 26 den Stellantrieb 11, um das Ansaug-Schaltventil 18 zu öffnen, und entweder der ZU-Zustand des Dreiwege-EM-Ventils 25 oder der ZU-Zustand des Dreiwege-EM-Ventils 26 den Stellantrieb 11, um das Ansaug-Schaltventil 18 zu schließen. Im einzelnen umfaßt der Ansaugluft-Schaltventil-Betätigungsmechanismus den Membran-Stellantrieb 11, das Dreiwege-EM-Ventil 25 und das Dreiwege-EM-Ventil 26.

Der Membran-Stellantrieb 11 enthält eine arbeitssei­ tig mit dem Ansaug-Schaltventil 18 verbundene Membran, eine erste Kammer 11a auf der einen Seite sowie eine zweite Kammer 11b auf der anderen Seite dieser Membran. Das EM-Ventil 25 ist mit der ersten Kammer 11a verbunden und imstande, zwi­ schen einer Verbindung des Überdrucks vom Überdruckbehälter 36 zur ersten Kammer 11a bei großen Ansaugluftmengen für ein Öffnen des Ansaug-Schaltventils 18 und einem Verbinden des Atmosphärendrucks mit der ersten Kammer 11a bei kleinen bis mittleren Ansaugluftmengen sowie bei kleinen bis mitt­ leren Motordrehzahlen, um das Ansaug-Schaltventil 18 zu schließen, zu schalten. Das Dreiwege-EM-Ventil 26 ist an die zweite Kammer 11b angeschlossen und imstande, zwischen einer Verbindung des Atmosphärendrucks mit der zweiten Kammer 11b bei hohen Motorlasten, um das Ansaug-Schaltventil 18 zu schließen, und einem Verbinden eines Unterdrucks vom Ansaugkrümmer 2 mit der zweiten Kammer 11b bei niedrigen Motorlasten, um das Ansaug-Schaltventil 18 trotz der klei­ nen bis mittleren Ansaugluftmengen zu öffnen, zu schalten.

In ähnlicher Weise betätigt der AUF-Zustand des Dreiwege­ EM-Ventils 28 den Stellantrieb 16, um das Abgas-Schaltventil 17 zu öffnen, und der ZU-Zustand dieses Ventils 28 den Stellantrieb 16, um das Abgas-Schaltventil 17 zu schließen. Der AUF-Zustand des Dreiwege-EM-Ventils 27 betätigt den Stellantrieb 10 zum Schließen des Ansaug-Umgehungsventils 33, während der ZU-Zustand dieses EM-Ventils 27 den Stell­ antrieb 10 zum Öffnen des Ansaug-Umgehungsventils 33 be­ tätigt. Ferner umfaßt der Stellantrieb 16 eine Membrankammer 16a, der Stellantrieb 10 eine Membrankammer 10a, der Stellantrieb 11 Membrankammern 11a sowie 11b und der Stellan­ trieb 9 eine Membrankammer 9a. Der Stellantrieb 42 besitzt, wie gezeigt ist, die Membrankammer 42a.

Wie in Fig. 7 gezeigt ist, bringt ein Schließen des Zweiwege­ Betriebsart-Regelventils (EM-Ventil) 32 durch eine Be­ triebsart-Regelung den Stellantrieb 42 zum Öffnen des Ab­ gas-Umgehungsventils 41, während das Öffnen dieses Betriebs­ art-Regelventils 32 durch die Betriebsart-Regelung den Stellantrieb 42 zum Schließen des Umgehungsventils 41 veran­ laßt.

Es sind verschiedene Fühler vorgesehen, um die Motor-Be­ triebszustände zu ermitteln, und die Ausgänge dieser Fühler werden dem Steuergerät 29 zugeführt. Im einzelnen umfassen diese Fühler einen Ansaugdruckfühler 30, einen Drossel­ klappen-Öffnungsgradfühler 5, einen die Ansaugluftmenge ermittelnden Fühler, z. B. einen Luftströmungsmesser 24, den bereits erwähnten Sauerstoffühler 19, einen (nicht dar­ gestellten) Motordrehzahl- oder Kurbelwinkelfühler und einen (nicht dargestellten) Fahrgeschwindigkeitsfühler (Tachome­ ter). Das Motor-Steuergerät 29 umfaßt eine Zentralverarbei­ tungseinheit (ZE), einen Festwertspeicher (ROM), einen Spei­ cher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), ein Ein-Ausgabe-Inter­ face und einen Analog-/Digital-Umsetzer, wie das bei einem typischen Mikrocomputer der Fall ist. Die Fig. 1, 2 und 3 zeigen Programme, gemäß welchen die Brennkraftmaschine mit Turboaufladung betrieben wird. Diese Programme sind im ROM gespeichert und werden der ZE zugeführt, in welcher die Pro­ gramme abgearbeitet werden, um die oben beschriebenen Ventile und Stellantriebe zu betätigen.

Steuerstrukturen und die Arbeitsweise der aufgeladenen Ma­ schine werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Fig. 1-3 erläutert. Im Schritt 50 wird die Routine von Fig. 1 gestartet. Dann werden im Schritt 51 die aktuelle Motordreh­ zahl NE, die ein Ausgangssignal vom Motordrehzahlfühler ist, die aktuelle Ansaugluftmenge Q, die ein Ausgangssignal vom Luftströmungsmesser 24 ist, und der aktuelle Ladedruck PM, der ein Ausgangssignal vom Ansaugdruckfühler 30 ist, jeweils in das Steuergerät eingegeben. Dann geht die Routine zum Schritt 52 über, in welchem entschieden wird, ob die aktuel­ le Motordrehzahl NE höher als eine vorbestimmte Drehzahl, z. B. 4000 U/min, ist oder nicht.

Wenn im Schritt 52 die Motordrehzahl auf oder unter der vor­ bestimmten Motordrehzahl ist, so geht die Routine zum Schritt 55 über, in welchem bestimmt wird, ob der aktuelle Ansaug­ druck PM höher als ein erster vorbestimmter Ansaugdruck, z. B. 6,66×10⁴ Pa (500 mm Hg), ist oder nicht. Wird im Schritt 55 entschieden, daß der Ladedruck PM höher als der erste vorbestimmte Ladedruck ist, dann geht die Routine zum Schritt 54 über, in welchem ein Unterprogramm von Fig. 2 für den Zweck aufgerufen wird, den zweiten Turbolader 8 hochzufahren, so daß das Zweiwege-EM-Betriebsart-Regelventil 32 zuerst teilweise geschlossen und dann allmählich geschlossen wird, bis es völlig geschlossen ist, wodurch das Abgas-Umge­ hungsventil 41 zuerst teilweise geöffnet und dann allmählich geöffnet wird, bis es völlig geöffnet ist. Ist der Ladedruck PM gleich dem oder niedriger als der erste vorbestimmte La­ dedruck im Schritt 55, dann geht die Routine zum Schritt 56 über, in welchem das Betriebsart-Regelventil 32 geöff­ net wird, so daß das Abgas-Umgehungsventil 41 geschlossen wird.

Wenn im Schritt 52 die Motordrehzahl höher ist als die vor­ bestimmte Motordrehzahl, so geht die Routine zum Schritt 53 weiter, in dem entschieden wird, ob die aktuelle Ansaug­ luftmenge Q größer als eine zweite vorbestimmte Ansaugluft­ menge, z. B. 4000 l/min, ist oder nicht. (Eine "erste" vorbestimmte Ansaugluftmenge wird unter Bezugnahme auf den Schritt 102 der Fig. 3 noch erläutert werden.) Ist die An­ saugluftmenge Q größer als die zweite vorbestimmte Ansaug­ luftmenge im Schritt 53, so erfolgt ein Übergang im Programm zum Schritt 54, in welchem das Unterprogramm von Fig. 2 auf­ gerufen wird, so daß das Abgas-Umgehungsventil 41 allmählich geöffnet wird. Wenn im Schritt 53 die Ansaugluftmenge Q gleich der oder kleiner als die zweite vorbestimmte Ansaug­ luftmenge ist, dann geht das Programm zum Schritt 56, in welchem das Abgas-Umgehungsventil 41 geschlossen wird. Von den Schritten 54 und 56 geht das Programm zum Schritt 57 und zum Schritt 100 des in Fig. 3 dargestellten Programms.

Bei dem Programm von Fig. 1 bilden die Schritte 52, 53 und 55 eine erste Abgas-Umgehungsventil-Regeleinrichtung, um eine Bedingung für ein Öffnen und Schließen des Abgas-Um­ gehungsventils 41 auf der Grundlage eines Ladedrucks bei Motordrehzahlen auf oder unter der vorbestimmten Motordreh­ zahl und auf der Grundlage einer Ansaugluftmenge bei Motor­ drehzahlen, die größer sind als die vorbestimmte Motordreh­ zahl, zu bestimmen. Wenn der Öffnungszustand des Abgas- Umgehungsventils 41 lediglich auf der Grundlage einer An­ saugluftmenge geregelt würde, so würde in diesem Fall ein Absinken im Drehmoment im Übergang vom Ein- auf den Dual- Laderbetrieb eintreten. Wenn, wie in Fig. 6 gezeigt ist, das Abgas-Umgehungsventil 41 eingestellt wird, um beispiels­ weise bei 4000 l/min zu öffnen, so verschiebt sich der Öff­ nungspunkt des Abgas-Umgehungsventils auf Grund einer Turbolader-Zeitverzögerung vom Punkt A zum Punkt B, weil sich eine NE-PM-Linie von der Linie E zur Linie F hin än­ dert, wenn die Motordrehzahl ansteigt. Als Ergebnis dessen würde das Abgas-Umgehungsventil 41 bei einem Ladedruck (Punkt B) öffnen, der niedriger ist als 6,66×10⁴ Pa (Punkt C). Wenn das Abgas-Umgehungsventil 41 einmal im Punkt B geöffnet ist, so würde sich der Ladedruck nicht auf 6,66×10⁴ Pa erhöhen, weil ein Teil der Ansaugluft zum zweiten Turbolader 8 fließt und insofern der erste Tur­ bolader 7 nicht voll angetrieben wird. Deshalb wird der Motorbetrieb vom Ein-Laderbetrieb zum Dual-Laderbetrieb bei einem unter 6,66×10⁴ Pa liegenden Ladedruck verändert, und ein Abfall im Drehmoment wird während des Übergangs auftreten.

Wenn andererseits die Öffnungsbedingung des Abgas-Umge­ hungsventils 41 nur auf der Grundlage eines Ladedrucks ge­ regelt würde, d. h., wenn das Abgas-Umgehungsventil 41 nur geöffnet würde, nachdem der Ladedruck 6,66×10⁴ Pa er­ reicht hat, so würde das Abgas-Umgehungsventil 41 bei hohen Motordrehzahlen nicht öffnen bis nach dem Zeitpunkt des Übergangs vom Ein-Laderbetrieb auf den Dual-Laderbetrieb. Dieser Wechsel würde von einem relativ großen Drehmomentstoß begleitet sein. Steigt die Ladedruck- gegenüber der Motor­ -drehzahl-Kennlinie (s. Fig. 6) längs der Linie D bei hohen Motordrehzahlen an, so kreuzt die Kennlinie die Ansaug­ luftlinie G von 6000 l/min, bevor sie die Ladedrucklinie H von 6,66×10⁴ Pa erreicht. Deshalb wird der Motorbe­ trieb, bevor der Ladedruck 6,66×10⁴ Pa erreichen kann, vom Ein-Laderbetrieb auf den Dual-Laderbetrieb im Punkt I, der der Schnittpunkt der Linien D und G ist, umgestellt. Der wirkliche oder aktuelle Ventilschaltvorgang sollte im Punkt I′ erfolgen, welcher der Schnittpunkt der Linie D und der Linie von 5500 l/min ist, wobei die Zeitverzögerung in Betracht gezogen wird. Das bedeutet, daß ein Schritt des Hochfahrens des zweiten Turboladers 8 übersprungen wird.

Da jedoch bei der Steuerung von Fig. 1 das Öffnen des Abgas- Umgehungsventils 41 auf der Grundlage eines Ladedrucks bei Motordrehzahlen auf oder unter der vorbestimmten Motordreh­ zahl, z. B. 4000 U/min, festgesetzt und auf der Grundlage einer Ansaugluftmenge bei Motordrehzahlen, die größer als die vorbestimmte Motordrehzahl sind, bestimmt wird, werden die oben erläuterten Probleme vermieden. Im einzel­ nen ändert sich bei relativ niedrigen Motordrehzahlen die Ladedruck- gegenüber der Motordrehzahl-Kennlinie längs der Linie F, und der Motorbetrieb wird vom Ein- auf den Dual- Laderbetrieb im Punkt C (nicht im Punkt B) umgestellt. Als Ergebnis dessen kann der Ladedruck bis auf 6,66×10⁴ Pa ansteigen, und es wird während des Über­ gangs kein Drehmomentabfall auftreten. Andererseits ändert sich bei relativ hohen Motordrehzahlen die Ladedruck- gegen­ über der Motordrehzahl-Kennlinie längs der Linie D, wobei das Abgas-Umgehungsventil 41 im Punkt J, welches der Schnittpunkt der Linie D und der Linie für 4000 l/min ist, geöffnet wird, um das Hochfahren des zweiten Turbo­ laders 8 zu beginnen, bevor der Motorbetrieb vom Ein­ auf den Dual-Laderbetrieb im Punkt I umgestellt wird.

Die Fig. 2 zeigt ein Unterprogramm, das im Schritt 54 der Fig. 1 aufgerufen wird. Das Unterprogramm von Fig. 2 wird im Schritt 60 initiiert. Dann geht das Programm zum Schritt 61, in welchem bestimmt wird, ob der gegenwärtige Zyklus ein erster Zyklus ist oder nicht. Wird im Schritt 61 für den gegenwärtigen Zyklus als einen erstmals initiierten Zyklus erkannt, so geht das Programm zum Schritt 62, in welchem die Einschaltdauer "DUTY" des Zweiwege­ Betriebsart-Regelventils 32 auf einen Wert "c-a" festgesetzt wird, so daß dieses Regelventil 32 teilweise geschlossen und das Abgas-Umgehungsventil teilweise geöffnet wird (s. Fig. 7). Wird für den gegenwärtigen Zyklus im Schritt 61 auf einen zweiten oder folgenden Zyklus erkannt, so geht das Programm zum Schritt 63, in welchem die aktu­ elle Einschaltdauer "DUTY" des Betriebsart-Regelven­ tils 32 auf einen Wert "DUTY - b" gesetzt wird, so daß sich die Einschaltdauer um "b" pro Zyklus vermindert. In Überein­ stimmung mit der Verminderung der Einschaltdauer wird der Wert oder Grad, mit welchem das Betriebsart- Regelventil 32 geöffnet wird, allmählich vermindert, und der Grad, mit welchem das Abgas-Umgehungsventil 41 geöffnet wird, allmählich vergrößert.

Das Programm geht dann zum Schritt 64, in welchem bestimmt wird, ob die gegenwärtige Einschaltdauer "DUTY" des Betriebsart-Regelventils 32 gleich oder kleiner als Null ist. In diesem Fall entspricht Null für "DUTY" dem völligen Schließen des Zweiwege-Betriebsart-Regelventils 32 und dem völligen Öffnen des Abgas-Umgehungsventils 41. Wird im Schritt 64 entschieden, daß die Einschaltdauer "DUTY" gleich oder kleiner als Null ist, so geht das Pro­ gramm zum Schritt 65, in welchem für "DUTY" Null gesetzt wird. Wird im Schritt 64 für "DUTY" größer als Null erkannt, so geht das Programm zum Schritt 66 über und kehrt zum Pro­ gramm von Fig. 1 zurück.

Mit der zweiten Abgas-Umgehungsventil-Regeleinrichtung von Fig. 2 werden sowohl ein Drehmomentstoß, der bei Beginn des Hochfahrens des zweiten Turboladers 8 auftritt, und ein Dreh­ momentstoß, der bei der Änderung vom Ein- auf den Dual-La­ derbetrieb hervorgerufen wird, wirksam unterdrückt.

Im einzelnen wird, wie in Fig. 7 gezeigt ist, das Abgas-Um­ gehungsventil 41 zuerst teilweise geöffnet, so daß ledig­ lich eine relativ kleine Abgasmenge durch den zweiten Tur­ bolader strömt und eine relativ große Abgasmenge darin fort­ fährt, durch den ersten Turbolader 7 zu strömen. Deshalb wird ein Abfall in der Drehzahl des ersten Turboladers 7 bei Beginn des Hochfahrens des zweiten Turboladers 8 unter­ drückt. Als Ergebnis dessen werden jeglicher Abfall im Lade­ druck und jeglicher die Drehzahländerung des ersten Turbola­ ders 7 begleitender Drehmomentstoß ebenfalls unterdrückt. Da auch, wie in Fig. 7 gezeigt ist, der Grad, mit welchem das Abgas-Umgehungsventil 41 geöffnet wird, allmählich grö­ ßer wird, bis es völlig geöffnet ist, ist der zweite Turbo­ lader 8 ausreichend hochgefahren worden, wenn der Motorbe­ trieb vom Ein- auf den Dual-Laderbetrieb umgestellt wird. Als Ergebnis dessen sind jeglicher Abfall im Ladedruck und jeglicher Drehmomentstoß im Übergang vom Ein- auf den Dual- Laderbetrieb gering.

Das Programm von Fig. 3 wird im Schritt 100 initiiert. Dann wird im Schritt 101 entschieden, ob die gegenwärtige Einschaltdauer "DUTY" gleich Null ist. Wird hier­ auf erkannt und ist damit das Abgas-Umgehungsventil 41 gänz­ lich geschlossen, so geht das Programm zum Schritt 102 über, in dem entschieden wird, ob der gegenwärtige Motorbetriebs­ zustand ein solcher ist, der unter dem Dual-Laderbetrieb abzulaufen hat. Wenn im Schritt 101 darauf erkannt wird, daß "DUTY" größer als Null ist und dementsprechend das Ab­ gas-Umgehungsventil 41 nicht völlig geschlossen ist, so geht das Programm zum Schritt 107, weil das Hochfahren des zwei­ ten Turboladers 8 unzureichend ist und das Abgas-Umschalt­ ventil 17 noch nicht geöffnet werden soll. Der Schritt 101 stellt eine Abgas-Umgehungsventil-Öffnungsgradbestimmungs­ einrichtung dar, die entscheidet, ob ein Öffnungsgrad des Abgas-Umgehungsventils gleich einem oder größer als ein vor­ bestimmter Öffnungsgrad ist, und die ermöglicht, sowohl den ersten Turbolader 7 als auch den zweiten Turbolader 8 nur dann zu betreiben, wenn der Öffnungsgrad, mit welchem das Abgas-Umgehungsventil offen ist, gleich dem oder größer als der vorbestimmte Öffnungsgrad ist.

Im Schritt 102 wird entschieden, ob die Ansaugluftmenge Q größer als eine vorbestimmte Ansaugluftmenge, z. B. 5500 l/min, ist oder nicht, d. h., ob der gegenwärtige Mo­ torbetriebszustand ein solcher ist, für welchen der Dual- Laderbetrieb vorgenommen werden sollte. Im einzelnen wird, wenn Q größer als 5500 l/min ist, der gegenwärtige Zu­ stand als ein solcher angesehen, der einen Dual-Laderbetrieb erfordert. Da eine Zeitverzögerung für den Ladedruck vorhan­ den ist, um 6,66×10⁴ Pa nach dem Schalten der Ventile 17 und 18 zu erreichen, sollte jedoch das Schalten der Ven­ tile 17 und 18 eher bei 5500 l/min als bei 6000 l/min aus­ geführt werden, wie im Schritt 102 von Fig. 3 angegeben ist, so daß das tatsächliche Schalten vom Ein- auf den Dual-La­ derbetrieb bei etwa 6000 l/min stattfinden wird.

Wird für den gegenwärtigen Motorbetriebszustand auf einen solchen erkannt, der einen Dual-Laderbetrieb erfordert (im Schritt 102), so geht das Programm zum Schritt 103 über, in welchem in dem Fall, da das Ansaug-Schaltventil 18 teil­ weise geöffnet ist, das EM-Dreiwegeventil 26 auf ZU geschal­ tet wird, um das Ansaug-Schaltventil 18 zu schließen. Dann wird im Schritt 104 das EM-Dreiwegeventil 27 auf AUF geschal­ tet, um den Ansaugdruck in einem Abschnitt des Ansaugrohres stromab vom Kompressor (den Ladedruck) in die Membrankammer 10a des Stellantriebs 10 einzuführen, so daß das Ansaug- Umgehungsventil 33 geschlossen wird.

Das Programm geht dann zum Schritt 105 weiter, in welchem nach einem kurzen Intervall, das zum Hochfahren des zweiten Turboladers 8 notwendig ist, z. B. eine Sekunde nach dem AUF-Schalten des Dreiwegeventils 27, das EM-Dreiwege­ ventil 28 auf AUF geschaltet wird, um den Ladedruck in die Membrankammer 16a des Stellantriebs 16 einzuführen und damit das Abgas-Schaltventil 17 zu öffnen. Steigt der Auslaß­ druck am Kompressor 8b des zweiten Turboladers 8 über den Auslaßdruck des Kompressors 7b des ersten Turboladers 7 an, so tritt die vom zweiten Turbolader 8 unter Druck gesetzte Ladeluft durch das Rückschlagventil 12 und wird der Ma­ schine 1 zugeführt. Dann wird im Schritt 106 nach einem kurzen Intervall, z. B. 0,5 s, nach dem AUF-Schalten des EM-Dreiwegeventils 28 das Dreiwegeventil 25 auf AUF ge­ schaltet, um den Ladedruck in die Membrankammer 11a des Stellantriebs 11 zum Öffnen des Ansaug-Schaltventils 18 ein­ zuführen. Zu diesem Zeitpunkt sind sowohl der erste als auch der zweite Turbolader 7 und 8 im Betrieb. Dann geht das Programm zum Schritt 114 über und kehrt zurück.

Ist im Schritt 102 der Maschinenbetriebszustand ein Ein-La­ derbetrieb, dann geht das Programm zum Schritt 107, in wel­ chem das Dreiwegeventil 25 auf ZU geschaltet wird, um das Ansaug-Schaltventil 18 zu schließen. Im Schritt 108 wird dann das Dreiwegeventil 28 auf ZU geschaltet, um das Ab­ gas-Schaltventil 17 zu schließen. Hierauf wird im Schritt 109 das Dreiwegeventil 27 auf ZU geschaltet, um das Ansaug- Umgehungsventil 33 zu öffnen. Zufolge der Schritte 107, 108 und 109 wird der Ein-Laderbetrieb hervorgerufen. Wenn in diesem Zustand der zweite Turbolader 8 durch den Motor-Abgasdruck gedreht wird, so kehrt die vom Kompressor 8b unter Druck gesetzte Luft zum ersten Ansaugkanal 15 durch den Ansaug-Umgehungskanal 13 zurück.

Die Routine geht dann zum Schritt 110 über, in welchem der Ansauggasdruck PM in das Steuergerät eingegeben wird. An­ schließend erfolgt ein Übergang zum Schritt 110, in welchem bestimmt wird, ob die Motorlast niedrig ist, ob beispiels­ weise der Ansaugdruck PM kleiner ist als ein zweiter Ansaug­ druck, z. B. -1,33×10⁴ Pa (-100 mm Hg), oder nicht. Ist der Ansaugdruck PM gleich oder größer als 1,33×10⁴ Pa und ist deshalb die Motorlast hoch, dann geht das Pro­ gramm zum Schritt 113, in welchem das Dreiwegeventil 26 auf ZU geschaltet wird, um das Ansaug-Schaltventil 18 zu schlie­ ßen. Da in diesem Zeitpunkt das Ansaug-Schaltventil 18 ge­ schlossen und das Abgas-Schaltventil 17 geschlossen ist, arbeitet das aufgeladene System gemäß dem Ein-Laderbetrieb, und es wird ein gutes Drehmoment-Ansprechverhalten er­ langt.

Wenn im Schritt 111 der Druck PM geringer als -1,33×10⁴ Pa und demzufolge die Motorlast niedrig ist, so erfolgt ein Übergang zum Schritt 112, in welchem das Drei­ wegeventil 26 auf AUF geschaltet wird, um den Unterdruck des Ansaugkrümmers 2 an die Membrankammer 11b des Stellan­ triebs 11 zu legen, so daß das Ansaug-Schaltventil 18 geöff­ net wird. Da in diesem Zeitpunkt das Abgas-Schaltventil 17 geschlossen ist, wird der zweite Turbolader nicht betrieben, d. h., es ist allein der erste Turbolader 7 in Betrieb. Weil das Ansaug-Schaltventil 18 geöffnet ist, kann jedoch die Ansaugluft sowohl durch das erste Ansaugrohr 14a als auch durch das zweite Ansaugrohr 14b angesaugt werden. Als Ergeb­ nis dessen kann eine große Ansaugluftmenge der Maschine 1 zugeführt werden, und damit wird die Beschleunigungscharak­ teristik für eine niedrige Motorlast verbessert. Anschlie­ ßend geht das Programm zum Schritt 114 über und kehrt dann zurück.

Es werden die folgenden Vorteile erzielt.

Erstens ist, weil die Brennkraftmaschine mit einem Dual- Turboladersystem mit einer zweiten Abgas-Umgehungsventil- Regeleinrichtung einschließlich der Routine von Fig. 2 ver­ sehen wird, jeglicher Abfall in der Drehzahl des ersten Turboladers bei Beginn dessen Hochfahrens klein und eben­ falls jeglicher Abfall im Ladedruck am Übergang vom Ein-La­ derbetrieb auf den Dual-Laderbetrieb ebenfalls klein. Als Ergebnis dessen wird ein Drehmomentstoß unter­ drückt.

Weil zweitens die Brennkraftmaschine mit einem Dual-Turbo­ ladersystem mit einer ersten Abgas-Umgehungsventil-Regel­ einrichtung einschließlich der Mittel in den Schritten 52, 53 und 55 von Fig. 1 ausgestattet ist, wird nicht nur jeg­ liche Drehmomentverminderung verhindert, sondern wird auch ein Überspringen eines Schritts im Hochfahren des zwei­ ten Turboladers während eines Übergangs vom Ein- auf den Dual-Laderbetrieb vermieden. Als Ergebnis dessen kann ein glatter, störungsfreier Übergang erfolgen.

Weil drittens der zweite Turbolader 8 nicht durch ein teil­ weises Öffnen des Abgas-Schaltventils, sondern durch ein Öffnen des Abgas-Umgehungsventils 41 hochgefahren wird, kann die durch die Turbine 8a des zweiten Turboladers 8 strömende Abgasmenge ohne Schwierigkeiten und genau geregelt werden.

Weil viertens das Abgas-Schaltventil 17 sowie das Abgas- Umgehungsventil 41 stromab der Turbine 8a des zweiten Turbo­ laders angeordnet sind und die Abgastemperatur an der Turbine des zweiten Turboladers herabgesetzt ist, wird die thermische Standzeit des Abgas-Schaltventils wie auch die des Abgas-Umgehungsventils erhöht.

Claims (15)

1. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine, die umfaßt:

• - einen Lufteinlaß und einen Abgasauslaß,
• - einen ersten sowie zweiten Turbolader (7, 8), die zueinander parallel angeordnet sind und von denen jeder eine Turbine (7a, 8a) sowie einen turbinengetriebenen Kompressor (7b, 8b) besitzt, wobei die Turbinen (7a, 8a) in einer Abgasleitung (20) und die Kompressoren (7b, 8b) in einer Lufteinlaßleitung (15) liegen,
• - ein stromab vom zweiten Turboladerkompressor (8b) angeordnetes Ansaug-Schaltventil (18) sowie ein stromab von der zweiten Turboladerturbine (8a) angeordnetes Abgas- Schaltventil (17), wobei das Ansaug- sowie das Abgas- Schaltventil (18, 17) bei Ansaugluftmengen unterhalb einer ersten vorbestimmten Ansaugluftmenge geschlossen werden, so daß nur der erste Turbolader (7) arbeitet, und bei Ansaugluftmengen oberhalb der ersten vorbestimmten Ansaugluftmenge geöffnet werden, so daß sowohl der erste als auch der zweite Turbolader (7, 8) arbeitet, und
• - einen das Abgas-Schaltventil (17) umgehenden Abgas- Umgehungskanal (40) sowie ein in diesem Umgehungskanal angeordnetes Abgas-Umgehungsventil (41), welcher das Abgas- Schaltventil derart umgeht, daß bei offenem Umgehungskanal Abgas durch die zweite Turbine (8a) strömt,
  gekennzeichnet durch:
• - Abgas-Umgehungsventil-Steuereinrichtungen (60-66) für ein teilweises Öffnen des Abgas-Umgehungsventils (41) sowie für ein folgendes, allmähliches Vergrößern seines Öffnungsgrades, und
• - Abgas-Umgehungsventil-Öffnungsgradbestimmungsein­ richtungen (101), die entscheiden, ob der Öffnungsgrad gleich einem oder größer als ein vorbestimmter Öffnungsgrad ist, und nur dann ein Arbeiten von sowohl dem ersten als auch zweiten Turbolader (7, 8) zulassen, wenn der Öffnungsgrad gleich dem oder größer als der vorbestimmte Öffnungsgrad ist.

2. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen mit dem Abgas-Umgehungsventil (41) für dessen selektives Öffnen und Schließen verbundenen Membran-Stellantrieb (42), der eine Membrankammer (42a) besitzt, welche sowohl mit einem Überdruckbehälter (36) als auch einem auf Atmosphärendruck befindlichen Ansaugkanal (15) in Verbindung ist, und durch ein elektromagnetisches Zweiwege­ Betriebsart-Regelventil (32), das in eine die Membrankammer (42a) sowie den Ansaugkanal (15) verbindende Leitung eingesetzt ist.

3. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgas-Umgehungsventil- Steuereinrichtungen (60-66) zuerst die gegenwärtige Einschaltdauer des Zweiwege-Betriebsart-Regelventils (32) als eine erste vorbestimmte Einschaltdauer festsetzen und dann allmählich die Einschaltdauer auf eine zweite vorbestimmte Einschaltdauer verändern.

4. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungsgrad des Abgas- Umgehungsventils dadurch bestimmt ist, daß die Abgas- Umgehungsventil-Öffnungsgradbestimmungseinrichtungen (101) bestimmen, ob die gegenwärtige Einschaltdauer des Zweiwege­ Betriebsart-Regelventils (32) gleich der zweiten vorbestimmten Einschaltdauer ist oder nicht, und ein Arbeiten von sowohl dem ersten Turbolader (7) als auch dem zweiten Turbolader (8) nur zulassen, wenn die gegenwärtige Einschaltdauer gleich der zweiten vorbestimmten Einschaltdauer ist.

5. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite vorbestimmte Einschaltdauer gleich Null ist.

6. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch weitere Abgas- Umgehungsventil-Steuereinrichtungen (52, 53, 55), die von einer vorbestimmten Motordrehzahl ausgehen und bei Überschreiten dieser Drehzahl in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Ansaugluftmenge oder wenn die Drehzahl kleiner oder gleich der vorbestimmten Motordrehzahl ist in Abhängigkeit von einem vorgegebenen Ladedruck bestimmen, ob das Abgas-Umgehungsventil geöffnet oder geschlossen wird.

7. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die weiteren Abgas- Umgehungsventil-Steuereinrichtungen (52, 53, 55) mit Motordrehzahl-Meßeinrichtungen, Ladedruck-Meßeinrichtungen (30), Ansaugluftmengen-Meßeinrichtungen (24) sowie dem Abgas- Umgehungsventil (41) in Wirkverbindung stehen und das Abgas- Umgehungsventil (41) öffnen, wann immer die Motordrehzahl gleich oder kleiner als eine vorbestimmte Motordrehzahl und der Ladedruck größer als ein erster vorbestimmter Ladedruck sind oder wann immer die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl und die Ansaugluftmenge größer als eine zweite vorbestimmte Ansaugluftmenge sind, welche kleiner als die erste vorbestimmte Ansaugluftmenge ist, und das Abgas- Umgehungventil (41) schließen, wann immer die Motordrehzahl gleich oder kleiner als die vorbestimmte Motordrehzahl und der Ladedruck gleich dem oder geringer als der erste vorbestimmte Ladedruck sind oder wann immer die Motordrehzahl größer als die vorbestimmte Motordrehzahl und die Ansaugluftmenge gleich der oder geringer als die zweite vorbestimmte Ansaugluftmenge sind.

8. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Motordrehzahl im wesentlichen 4000 U/min beträgt.

9. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der erste vorbestimmte Ladedruck im wesentlichen 6,66×10⁴ Pa (500 mm Hg) beträgt.

10. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite vorbestimmte Ansaugluftmenge 4000 l/min ist.

11. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine des weiteren umfaßt:

• - eine Abgasleitung (20) mit einem ersten Abgasrohr (20a), in dem die erste Turboladerturbine (7a) angeordnet ist,
• - ein zweites Abgasrohr (20b), in dem die zweite Turboladerturbine (8a) angeordnet ist,
• - ein Abgasrohr-Verbindungsstück (20c), das das erste Abgasrohr (20a) sowie das zweite Abgasrohr (20b) untereinander verbindet,
• - ein stromab von dem Verbindungsstück (20c) angeordnetes sowie mit diesem verbundenes Auspuffrohr (20d),
• - und daß der Abgas-Umgehungskanal (40) einen Abschnitt des zweiten Abgasrohres (20b) stromab der zweiten Turboladerturbine (8a) und stromauf des Abgas-Schaltventils (17) mit entweder einem Abschnitt des zweiten Abgasrohres stromab vom Abgas-Schaltventil (17) oder einem Abschnitt des das erste und zweite Abgasrohr verbindenden Abgasrohr- Verbindungsstücks (20c) oder einem Abschnitt des ersten Abgasrohres (20a) stromab von der ersten Turboladerturbine (7a) verbindet.

12. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch

• - eine erste sowie zweite Gruppe von Zylindern, einen mit dem Abgasauslaß verbundenen Abgassammler (3), der einen ersten, mit der ersten Zylindergruppe verbundenen Abschnitt sowie einen zweiten, mit der zweiten Zylindergruppe verbundenen Abschnitt aufweist, wobei der erste und der zweite Abschnitt des Abgassammlers untereinander durch ein Verbindungsrohr (3a) verbunden sind, wobei die Turbinen (7a, 8a) mit dem Abgasauslaß durch den Abgassammler (3) und die Kompressoren (7b, 8b) mit dem Lufteinlaß (15) verbunden sind,
• - eine Ansaugleitung, die ein mit dem ersten Turboladerkompressor (7b) verbundenes erstes Ansaugrohr (14a), ein zweites, mit dem zweiten Turboladerkompressor (8b) verbundenes Ansaugrohr (14b), ein Ansaugrohr-Verbindungsstück (14c), das das erste und das zweite Ansaugrohr (14a, 14b) verbindet, sowie ein gemeinsames Ansaugrohr (14d), welches das Verbindungsstück (14c) und den Lufteinlaß der Maschine verbindet, enthält,
• - wobei die Abgasleitung (20) ein erstes, mit dem ersten Abschnitt des Abgassammlers (3) verbundenes Abgasrohr (20a), in welchem die erste Turboladerturbine (7a) angeordnet ist, das zweite, mit dem zweiten Abschnitt des Abgassammlers (3) verbundene Abgasrohr (20b), in dem die zweite Turboladerturbine (8a) angeordnet ist, das Abgasrohr- Verbindungsstück (20c), und das stromab vom Abgasrohr- Verbindungsstück (20c) angeordnete sowie mit diesem verbundene Auspuffrohr (20d) einschließt,
• - wobei das Ansaug-Schaltventil (18) stromab von dem zweiten Turboladerkompressor (8b) im zweiten Ansaugrohr (14b) für dessen Öffnen und Schließen angeordnet ist, und wobei das Abgasschaltventil (17) stromab von der zweiten Turboladerturbine (8a) im zweiten Abgasrohr (20b) für dessen Öffnen und Schließen angeordnet ist,
• - Einrichtungen zum Öffnen des Ansaug-Schaltventils (18), wann immer die Ansaugluftmenge größer als eine erste Ansaugluftmenge ist oder wann immer die Ansaugluftmenge gleich einer oder geringer als eine erste vorbestimmte Ansaugluftmenge und der Ladedruck kleiner als ein zweiter vorbestimmter Ladedruck ist, und zum Schließen des Ansaug- Schaltventils (18), wann immer die Ansaugluftmenge gleich der oder geringer als die erste vorbestimmte Ansaugluftmenge und der Ladedruck größer als der zweite vorbestimmte Ladedruck ist, und
• - Einrichtungen zum Öffnen des Abgas-Schaltventils (17), wann immer die Ansaugluftmenge größer als die erste vorbestimmte Ansaugluftmenge ist, und zum Schließen des Abgas- Schaltventils (17), wann immer die Ansaugluftmenge gleich der oder geringer als die erste vorbestimmte Luftmenge ist.

13. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite vorbestimmte Ladedruck im wesentlichen -1,33×10⁴ Pa (-100 mm Hg) beträgt.

14. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach Anspruch 12 oder 13, gekennzeichnet durch

• - einen Ansaug-Umgehungskanal (13), der einen Abschnitt des zweiten Ansaugrohres (14b) stromab vom zweiten Turboladerkompressor (8b) sowie stromauf vom Ansaug- Umschaltventil (18) mit einem Abschnitt der Ansaugleitung stromauf vom zweiten Turboladerkompressor (8b) sowie vom ersten Turboladerkompressor (7b) verbindet,
• - ein Ansaug-Umgehungsventil (33), das in den Ansaug- Umgehungskanal (13) für dessen Öffnen und Schließen eingebaut ist, und
• - Einrichtung zum Öffnen des Ansaug-Umgehungsventils (33) bei Ansaugluftmengen, die gleich der oder geringer als die zweite vorbestimmte Ansaugluftmenge sind, und zum Schließen des Ansaug-Umgehungsventils (33) bei Ansaugluftmengen, die größer als die zweite vorbestimmte Ansaugluftmenge sind.

15. Mehrzylinder-Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch einen Ansaug- Schaltventil-Umgehungskanal (34), der das Ansaug-Schaltventil (18) umgeht, und durch ein in den Ansaug-Schaltventil- Umgehungskanal (34) eingebautes Rückschlagventil (12), das eingerichtet ist, eine Luftströmung lediglich von einem stromaufwärtigen Abschnitt des Ansaug-Schaltventils zu einem stromabwärtigen Abschnitt dieses Schaltventils zuzulassen.