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KR101751612B1 - 내연기관의 작동 방법 및 제어 장치 - Google Patents

내연기관의 작동 방법 및 제어 장치 Download PDF

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KR101751612B1
KR101751612B1 KR1020150157368A KR20150157368A KR101751612B1 KR 101751612 B1 KR101751612 B1 KR 101751612B1 KR 1020150157368 A KR1020150157368 A KR 1020150157368A KR 20150157368 A KR20150157368 A KR 20150157368A KR 101751612 B1 KR101751612 B1 KR 101751612B1
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internal combustion
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exhaust gas
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cylinder
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안드레 카잘 쿨처
에어빈 루취만
토어벤 발더
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독터. 인제니어. 하.체. 에프. 포르쉐 악티엔게젤샤프트
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Abstract

본 발명은 내연기관(10)의 작동 방법에 관한 것으로서, 내연기관(10)은 각각 복수의 실린더들(12a, 12b)로 이루어진 적어도 하나의 실린더 열(11a, 11b)을 구비하며, 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b) 및 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b)가 각각의 실린더 열(11a, 11b)에 배정되고, 제어기 및/또는 운전자에 의해 요구되는 내연기관(10)의 작동 모드에 따라 좌우되는 방식으로, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 오로지 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 의해 제공되거나 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b) 및 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b) 모두에 의해 제공된다.

Description

내연기관의 작동 방법 및 제어 장치{METHOD AND CONTROL DEVICE FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE}
본 발명은 내연기관의 작동 방법, 및 상기 방법을 수행하기 위한 제어 장치에 관한 것이다.
DE 10 2007 046 655 A1에는, 복수의 실린더들로 이루어진 실린더 열(cylinder row)을 포함하는 내연기관이 개시되어 있다. 구체적으로, 실린더 열의 실린더들이 제1 배출 밸브들 및 제1 배기가스 덕트를 통해서는 제1 배기가스 터보차저의 제1 터빈에 결합되며 제2 배출 밸브들 및 제2 배기가스 덕트를 통해서는 제2 배기가스 터보차저의 터빈에 결합되는 방식으로, 배기가스를 위한 복수의 배출 밸브들이 실린더 열의 각각의 실린더에 배정된다. 제1 배기가스 터보차저의 압축기는 제1 충전 공기 라인을 통해 실린더 열의 실린더들에 결합되고, 제2 배기가스 터보차저의 압축기는 제2 충전 공기 라인을 통해 실린더 열의 실린더들에 결합된다. 내연기관의 실린더들을 빠져나가는 배기가스는 오로지 제1 배기가스 터보차저를 통해, 또는 대안적으로 제1 배기가스 터보차저 및 제2 배기가스 터보차저 모두를 통해 유도되고, 2개의 배기가스 터보차저들은 서로 병렬로 연결된다. 배기가스가 오로지 제1 배기가스 터보차저의 터빈을 통해 유도될 때, 배기가스는 오로지 상기 실린더들의 제1 배출 밸브들을 통해 실린더들을 빠져나간다. 반대로, 배기가스가 양 배기가스 터보차저들의 터빈들을 통해 평행하게 유도될 때, 배기가스는 양 배출 밸브들을 통해 실린더 열의 실린더들을 평행하게 빠져나갈 수 있다. 이러한 내연기관은 순차 과급(sequential supercharging)을 이용한 내연기관으로도 지칭된다.
순차 과급을 이러한 이용한 내연기관은 DE 10 2007 046 655 A1, DE 10 2007 046 656 A1, 및 DE 10 2008 036 308 B4에 공지되어 있지만, 순차 과급을 최적으로 활용하기 위해 이러한 내연기관의 작동을 개선하는 것에 대한 요구가 있다.
본 발명의 목적은 내연기관의 신규의 작동 방법, 및 상기 방법을 수행하기 위한 제어 장치를 제공하는 데에 있다. 상기 목적은 청구항 제1항에 따른 방법을 통해 달성된다. 본 발명에 따르면, 제어기 및/또는 운전자에 의해 요구되는 내연기관의 작동 모드에 따라 좌우되는 방식으로, 내연기관의 실린더들을 위한 충전 공기는 오로지 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저에 의해 제공되거나, 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저 및 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제2 배기가스 터보차저 모두에 의해 제공된다. 본 발명에 의하면, 충전 공기가 언제 어떤 배기가스 터보차저를 통해 제공되는지에 관한 결정이 제어기 및/또는 운전자에 의해 요구되는 작동 모드에 따라 좌우되는 방식으로 이루지는 것이 최초로 제안된다.
충전 공기가 오로지 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저에 의해 제공될 때, 배기가스는 바람직하게는 사실상 오로지 제1 배기가스 터보차저를 통해 유도된다. 이 경우, 작은 배기가스 유량이 제2 배기가스 터보차저의 작동을 유지하기 위해 제2 배기가스 터보차저를 통해 유도되지만, 이 경우, 상기 제2 배기가스 터보차저는 내연기관의 실린더들을 위한 충전 공기를 제공하지 않는다. 대안적으로, 이 경우, 전체 배기가스 유량이 제1 배기가스 터보차저를 통해 유도되는 것도 가능하다.
내연기관의 실린더들을 위한 충전 공기가 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저 및 제2 배기가스 터보차저 모두에 의해 제공될 때, 배기가스는 부분적으로 제1 배기가스 터보차저를 통해 그리고 부분적으로 제2 배기가스 터보차저를 통해 유도되고, 그에 따라 양 배기가스 터보차저들이 충전 공기의 제공에 참여한다.
본 발명의 제1 유리한 개선에서, 제어기 및/또는 운전자에 의해 요구되는 내연기관의 작동 모드에 따라 좌우되는 방식으로, 내연기관에 의해 제공된 토크에 따라 좌우되는 방식으로, 그리고/또는 내연기관의 속도에 따라 좌우되는 방식으로, 내연기관의 실린더들을 위한 충전 공기는 오로지 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저에 의해 제공되거나, 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저 및 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제2 배기가스 터보차저 모두에 의해 제공된다. 내연기관의 배기가스 터보차저들을 통한 충전 공기의 이러한 토크 의존식 및/또는 엔진 속도 의존식 제공은 바람직하게 내연기관의 경제적 작동 모드에서 활용되는데, 구체적으로는 경제적 작동 모드에서, 내연기관에 의해 제공된 토크가 비교적 높을 때, 내연기관의 비교적 낮은 속도에서는 내연기관의 실린더들을 위한 충전 공기가 오로지 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저에 의해 제공되며, 내연기관의 비교적 높은 속도에서는 내연기관의 실린더들을 위한 충전 공기가 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저 및 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제2 배기가스 터보차저 모두에 의해 제공된다.
내연기관의 경제적 작동 모드에서, 내연기관에 의해 제공된 토크가 비교적 낮을 때, 내연기관의 실린더들을 위한 충전 공기는 내연기관의 속도와 무관하게 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저 및 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제2 배기가스 터보차저 모두에 의해 제공된다. 이런 방식으로, 이른바 순차 과급이 제어기 또는 운전자에 의해 요구되는 내연기관의 경제적 작동 모드에서 특히 유리하게 활용될 수 있고, 상기 경제적 작동 모드는 낮은 연료 소모를 위해 구성된다. 경제적 작동 모드는 바람직하게 해당 버튼 또는 스위치의 구동에 의해 운전자에 의해 요구된다.
제2 유리한 개선에서, 제어기 및/또는 운전자에 의해 요구되는 내연기관의 작동 모드에 따라 좌우되는 방식으로, 그리고 내연기관의 동력에 따라 좌우되는 방식으로, 내연기관의 실린더들을 위한 충전 공기는 오로지 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저에 의해 제공되거나, 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저 및 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제2 배기가스 터보차저 모두에 의해 제공된다. 충전 공기의 이러한 동력 의존식 제공은 바람직하게 내연기관의 스포츠 작동 모드에서 활용되는데, 구체적으로는 내연기관의 스포츠 작동 모드에서, 내연기관의 비교적 높은 동력이 운전자에 의해 요구될 때, 내연기관의 실린더들을 위한 충전 공기는 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저 및 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제2 배기가스 터보차저 모두에 의해 제공된다.
내연기관의 스포츠 작동 모드에서, 내연기관의 비교적 낮은 동력이 운전자에 의해 요구될 때, 내연기관의 실린더들을 위한 충전 공기는 오로지 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저에 의해 제공된다. 이런 방식으로, 순차 과급이 제어기 또는 운전자에 의해 요구되는 내연기관의 스포츠 작동 모드에서 특히 유리하게 활용될 수 있고, 내연기관의 상기 스포츠 작동 모드는 높은 주행 역학을 갖는 주행 작동을 위해 구성된다. 내연기관의 스포츠 작동 모드는 바람직하게는 해당 버튼 또는 스위치의 구동에 의해 운전자에 의해 요구된다.
제3 유리한 개선에서, 촉매 변환기 가열 작동 모드가 내연기관의 냉간시동 시에 요구될 때, 내연기관의 실린더들을 위한 충전 공기는 오로지 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저에 의해 제공된다. 이런 방식으로, 순차 과급이 내연기관의 냉간시동 후 내연기관의 촉매 변환기를 가열하기 위해 특히 유리하게 활용될 수 있다.
상기 방법을 수행하기 위한 제어 장치가 청구항 제10항에 정의된다.
본 발명의 바람직한 개선들이 종속항 및 후술하는 설명에서 드러날 것이다. 본 발명의 예시적인 실시예들이 도면에 기초하여 더 상세히 논의될 것이지만, 본 발명은 상기 예시적인 실시예들에 제한되지 않는다.
도 1은 내연기관의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 방법을 예시하기 위한 제1 상세 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 방법을 예시하기 위한 제2 그래프이다.
도 4는 본 발명에 따른 방법을 예시하기 위한 추가적인 그래프이다.
본 발명은 내연기관의 작동 방법, 및 상기 방법을 수행하기 위한 제어 장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 방법 및/또는 본 발명에 따른 제어 장치를 통해 작동될 수 있는 내연기관(10)의 개략도를 도시한다. 도시된 예시적인 실시예에서, 도 1의 내연기관(10)은 복수의 실린더 열들(11a, 11b), 구체적으로, 도시된 예시적인 실시예에서는, 복수의, 특히 3개의 실린더들(12a, 12b)을 구비한 2개의 실린더 열들(11a, 11b)을 포함한다. 2개의 배기가스 터보차저들(13a, 14a, 13b, 14b)이 각각의 실린더 열(11a, 11b)에 각각 배정된다.
각각의 실린더들(12a, 12b)의 배기가스가 실린더들(12a, 12b)의 제1 배출 밸브들(16a, 16b)로부터 진행되는 각각의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)의 터빈(15a, 15b)으로 공급될 수 있도록, 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)은 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)에 결합되고, 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)의 상기 제1 배출 밸브들(16a, 16b)은 제1 배기 라인(17a, 17b)을 통해 각각의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)의 각각의 터빈(15a, 15b)에 결합된다.
제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)의 터빈들(15a, 15b)에서 획득된 에너지는 각각의 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)의 압축기들(18a, 18b) 내의 충전 공기를 압축하기 위해 상기 압축기들에서 사용되고, 이 충전 공기는 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)의 압축기들(18a, 18b)로부터 제1 충전 공기 라인들(19a, 19b)을 통해 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)로 공급될 수 있다.
이미 명시된 바와 같이, 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 영역에는, 병렬로 연결되는 2개의 배기가스 터보차저들(13a, 14a, 또는 13b, 14b)이 각각 제공되어 있다. 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)의 배기가스는 제2 배기 라인(22a, 22b)을 통해 실린더들(12a, 12b)의 제2 배출 밸브들(21a, 21b)로부터 진행되는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 각각의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b)의 터빈(20a, 20b)으로 공급될 수 있다. 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b)의 터빈들(20a, 20b)에서 획득된 에너지는 충전 공기를 압축하기 위해 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b)의 압축기들(23a, 23b)에서 사용되고, 이 충전 공기는 각각의 경우 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b)의 압축기들(23a, 23b)로부터 제2 충전 공기 라인(24a, 24b)을 통해 실린더들(12a, 12b)로 공급될 수 있다.
도 1에 도시된 내연기관(10)의 예시적인 실시예에서, 충전 공기 냉각기(25a, 25b)가 각각의 실린더 열(11a, 11b)에 배정되고, 실린더 열(11a)의 배기가스 터보차저들(13a, 14a)의 충전 공기 라인들(19a, 24a)은 충전 공기 냉각기(25a)로 이어지며, 실린더 열(11b)의 배기가스 터보차저들(13b, 14b)의 충전 공기 라인들(19b, 24b)은 충전 공기 냉각기(25b)로 이어진다. 충전 공기 냉각기들(25a, 25b)로부터 진행되어, 냉각된 충전 공기는 충전 공기 라인들(26a, 26b, 27)을 통해 실린더 열들(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)로 공급될 수 있다. 압축된 충전 공기는 유입 밸브들(28a, 28b)을 통해 실린더들(12a, 12b) 내로 들어간다.
충전 공기의 유동 방향을 기준으로, 충전 공기 라인(27)에는 충전 공기 라인들(26a, 26b)의 결합 지점(29)의 하류에서 스로틀 플랩(30)이 배정되며, 충전 공기 라인들(26a, 26b)은 충전 공기 냉각기들(25a, 25b)의 하류에서 충전 공기 라인(27)으로 이어지는 것을 도 1에서 알 수 있다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 경우 하나의 웨이스트게이트 밸브(31a, 31b, 32a, 32b)가 각각의 배기가스 터보차저(13a, 14a, 13b, 14b)의 각각 도시된 터빈(15a, 15b, 18a, 18b)에 배정된다.
실린더 열(11a)의 제1 배기가스 터보차저(13a)의 터빈(15a)에 배정된 웨이스트게이트 밸브(31a)에 의해, 배기가스는 실린더 열(11a)의 제1 배기가스 터보차저(13a)의 터빈(15a)을 지나 유도될 수 있으므로, 상기 배기가스는 각각의 터빈(15a)을 통해 흐르는 것이 아니라, 상기 터빈(15a)의 하류에서, 배기가스 정화를 위해 각각의 실린더 열(11a)의 촉매 변환기(33a)로 직접 공급된다. 실린더 열(11a)의 제2 배기가스 터보차저(14a)의 터빈(20a)에 배정된 웨이스트게이트 밸브(32a)에 의해, 배기가스는 제2 배기가스 터보차저(14a)의 터빈(20a)을 지나 유도되어 촉매 변환기(33a)로 직접 공급될 수 있다.
마찬가지로, 실린더 열(11b)의 2개의 배기가스 터보차저들(13b, 14b)의 터빈들(15b, 20b)의 웨이스트게이트 밸브들(31b, 32b)에 의해, 실린더 열(11b)의 실린더들(12b)을 빠져나간 배기가스는 각각의 터빈(15b, 20b)을 지나 유도되어, 실린더 열(11b)에 배정된 촉매 변환기(33b)로 직접 유도될 수 있다.
초과 공기(overrun air) 재순환 밸브(34a, 34b)가 충전 공기측에서 각각의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 배정된다.
각각의 초과 공기 재순환 밸브(34a, 34b)가 개방될 때, 압축된 충전 공기는 이를 통해 각각의 제1 충전 공기 라인(19a, 19b)으로부터 유도될 수 있으므로, 상기 압축된 충전 공기는 각각의 충전 공기 냉각기(25a, 25b)로 공급되는 것이 아니라, 주변으로, 예컨대 각각의 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 배정된 공기 필터(미도시)로 유도된다.
밸브들, 구체적으로, 각각의 경우 하나의 공기 재순환 밸브(35a, 35b) 및 각각의 경우 하나의 압축기 활성화 밸브(36a, 36b)가 충전 공기측에서 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b)에 마찬가지로 배정된다. 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)의 유동 단면은 초과 공기 재순환 밸브들(34a, 34b)의 유동 단면과 상이할 수 있다.
제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b)의 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)이 개방될 때, 상기 제2 배기가스 터보차저들의 압축기들(23a, 23b)에서 압축된 충전 공기는 각각의 제2 충전 공기 라인(24a, 24b)을 통해 주변으로, 특히 각각의 배기가스 터보차저의 공기 필터로 유도될 수 있으므로, 해당 충전 공기는 각각의 충전 공기 냉각기(25a, 25b)로 공급되지 않는다.
압축기 활성화 밸브들(36a, 36b)이 폐쇄될 때, 제2 충전 공기 라인들(24a, 24b)은 각각의 충전 공기 냉각기(25a, 25b)로부터 유동의 관점에서 분리된다. 압축기 활성화 밸브들(36a, 36b)이 개방될 때, 이들은 충전 공기 냉각기들(25a, 25b)의 방향으로 제2 충전 공기 라인들(24a, 24b)을 통한 유동을 허용한다.
도 1에서, 화살표(37)는 배기가스 유동을 나타내며, 화살표(38)는 충전 공기 유동을 나타낸다.
게다가, 도 1은 내연기관(10)을 제어하는 역할을 하는 제어 장치(39)를 도시한다.
도 1의 신호 파선에 따르면, 제어 장치(39)는 실린더들(12a, 12b)의 제어, 구체적으로는 배출 밸브들(16a, 16b, 21a, 21b)의 제어 및 유입 밸브들(28a, 28b)의 제어를 위한 제어 신호들을 발생시킨다.
아울러, 제어 장치(39)는 웨이스트게이트 밸브들(31a, 31b, 32a, 32b)의 제어를 위한 제어 신호들, 초과 공기 재순환 밸브들(34a, 34b)의 제어를 위한 제어 신호들, 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)의 제어를 위한 제어 신호들, 및 압축기 활성화 밸브들(36a, 36b)의 제어를 위한 제어 신호들을 발생시킨다. 이와 반대로, 압축기 활성화 밸브들(36a, 36b)이 수동 스프링-하중식 밸브들인 것도 가능하다. 더욱이, 제어 장치(39)는 스로틀 플랩(30)을 위한 제어 신호를 발생시킨다.
도 1에 따르면, 제어 장치(39)에 각각의 촉매 변환기(33a, 33b)의 실제 온도값을 제공하는 온도 센서(40a, 40b)가 각각의 촉매 변환기(33a, 33b)에 배정된다. 하드웨어 온도 센서(40a, 40b) 대신에, 예컨대, 모델에 기초하여 각각의 촉매 변환기(33a, 33b)의 실제 온도값을 계산하기 위해 가상의 소프트웨어 온도 센서를 활용하는 것도 가능하다.
각각의 실린더 열(11a, 11b)의 영역에서, 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)에서 발생된 배기가스는 바람직하게는 사실상 오로지 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 각각의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)를 통해 또는 대안적으로는 부분적으로 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)를 통해 그리고 부분적으로 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b)를 통해 유도될 수 있다.
배기가스가 바람직하게는 사실상 오로지 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 각각의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)를 통해 유도될 때, 제1 배출 밸브들(16a, 16b)은 비교적 큰 밸브 리프트(이하에서는, 최대 리프트로 지칭됨)로 작동되며, 제2 배출 밸브들(21a, 21b)은 비교적 작은 밸브 리프트(이하에서는, 최소 리프트로 지칭됨)로 작동되고, 그에 따라 발생되는 배기가스는 사실상 전적으로 각각의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)의 터빈(15a, 15b)으로 공급된다. 이후, 단지 작은 배기가스 유량만이 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b)의 터빈들(20a, 20b)의 영역에 들어가고, 여기서 발생되는 충전 공기 유량은 실린더들(12a, 12b)의 방향으로 전달되는 것이 아니라, 공기 재순환 밸브(35a, 35b)가 개방되고 압축기 활성화 밸브(36a, 36b)가 폐쇄된 상태에서, 주변으로 유도된다. 이후, 실린더들을 위한 충전 공기는 오로지 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)에 의해 제공된다. 각각의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)의 각각의 압축기(18a, 18b)에 배정된 초과 공기 재순환 밸브(34a, 34b)는 이 경우 폐쇄된다.
대안적으로, 충전 공기가 오로지 실린더 열 또는 각각의 실린더 열의 제1 배기가스 터보차저에 의해 제공될 때, 전체 배기가스 유량은 제1 배기가스 터보차저를 통해 유도될 수 있다. 이 경우, 최소 리프트는 제로 리프트이다.
각각의 실린더 열(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)의 배기가스가 부분적으로 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)를 통해 그리고 부분적으로 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b)를 통해 유도될 때, 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 양 배기가스 터보차저들(13a, 14b)에 의해 제공되고, 이후 제1 배출 밸브들(16a, 16b) 및 제2 배출 밸브들(21a, 21b) 모두는 양 배기가스 터보차저들(13a, 14a, 13b, 14b)의 터빈들(15a, 20a, 15b, 20b)에 배기가스를 공급하기 위해 각각 최대 리프트로 작동되므로, 상기 배기가스 터보차저들에서 충전 공기를 압축하고, 실린더들(12a, 12b)에 충전 공기를 공급한다. 이 경우, 초과 공기 재순환 밸브들(34a, 34b) 및 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)은 모두 폐쇄되는 반면, 압축기 활성화 밸브들(36a, 36b)은 개방된다.
전술한 바와 같이, 실린더 열들(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)에서 발생된 배기가스는 충전 공기의 과급을 위해 활용될 수 있고, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 오로지 실린더 열들(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 의해 또는 실린더 열들(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b) 및 실린더 열들(11a, 11b)의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b) 모두에 의해 제공된다. 여기서, 본 발명에 따르면, 충전 공기 과급이 오로지 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)을 통해 수행되는지, 또는 대안적으로 제1 및 제2 배기가스 터보차저들(13a, 13b, 14a, 14b)을 통해 수행되는지에 관한 결정은, 제어기 및/또는 운전자에 의해 요구되는 내연기관의 작동 모드에 따라 좌우되는 방식으로, 특히 운전자에 의해 요구되는 내연기관의 경제적 작동 모드에 따라 좌우되는 방식으로, 그리고/또는 특히 운전자에 의해 요구되는 내연기관의 스포츠 작동 모드에 따라 좌우되는 방식으로, 그리고/또는 제어기에 의해 요구되는 내연기관의 촉매 변환기 가열 작동 모드에 따라 좌우되는 방식으로 이루어진다.
본 발명에 따른 방법의 제1 실시예에서, 제어기 및/또는 운전자에 의해 요구되는 내연기관의 작동 모드에 따라 좌우되는 방식으로, 그리고 내연기관의 요구된 동력에 따라 좌우되는 방식으로, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 오로지 2개의 실린더 열들(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 의해 또는 실린더 열들(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b) 및 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b) 모두에 의해 제공된다.
이러한 동력 의존식 및 작동 모드 의존식 충전 공기 과급은 바람직하게는 내연기관의 스포츠 작동 모드가 버튼의 구동 또는 스위치의 구동에 의해 운전자에 의해 요구될 때 수행된다.
도 2는 토크(M)가 내연기관의 속도(n)에 대해 표시되는 그래프를 도시한다. 도 2의 실선은 이 경우 내연기관의 완전부하(full-load) 특성 곡선(41)에 대응하고, 토크(M)와 속도(n)의 곱은 내연기관의 동력에 대응한다.
실선에 의해 나타낸 완전부하 특성 곡선(41) 외에도, 도 2의 파선은 특성 맵 경계선(42)을 도시하며, 이를 지나칠 시에 오로지 실린더 열들(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)을 통한 충전 공기 과급과 실린더 열들(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b) 및 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b) 모두를 통한 충전 공기 과급 사이의 전환이 자동적으로 이루어진다.
실린더 열(11a, 11b)의 영역에서, 충전 공기가 오로지 각각의 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)을 통해 제공될 때, 이는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 이른바 1차저 작동으로 지칭된다.
각각의 실린더 열(11a, 11b)의 영역에서, 양 배기가스 터보차저들(13a, 14a, 또는 13b, 14b)이 각각 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기를 제공할 때, 이는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 이른바 2차저 작동으로 지칭된다.
내연기관(10)의 스포츠 작동 모드에서, 내연기관에서 요구되는 동력이 비교적 낮을 때, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 오로지 실린더 열들(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)에 의해 제공된다. 반대로, 스포츠 작동 모드에서, 내연기관에서 요구되는 동력이 비교적 높을 때, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b) 및 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b) 모두에 의해 제공된다.
도 2에서, 도면부호 43은, 내연기관(10)의 스포츠 작동 모드에서, 충전 공기 과급이 오로지 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)을 통해 수행되는 엔진 속도-토크 특성 맵의 영역을 나타낸다. 도 2의 엔진 속도-토크 특성 맵의 영역(44)에서는, 내연기관(10)의 스포츠 작동 모드에서, 충전 공기 과급이 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b) 및 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b) 모두를 통해 수행된다.
내연기관(10)의 경제적 작동 모드가 특히 버튼의 구동 또는 스위치의 구동에 의해 운전자에 의해 요구될 때, 충전 공기 과급은 도 3의 엔진 속도-토크 특성 곡선에 따라 수행되며, 완전부하 특성 곡선(41) 외에도, 충전 공기 과급이 오로지 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)을 통해 수행되는 영역(46)을, 충전 공기 과급이 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b) 및 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b) 모두를 통해 수행되는 영역(47)으로부터 분리하는 특성 맵 경계선(45)이 표시되어 있다.
내연기관(10)의 경제적 작동 모드가 요구될 때, 그리고 내연기관에 의해 제공된 토크(M)가 비교적 높을 때, 특성 맵 영역(46)에서는, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기가 내연기관의 비교적 낮은 속도(n)에서 오로지 내연기관(10)의 2개의 실린더 열들(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)에 의해 제공되는 반면, 경제적 작동 모드에서 내연기관(10)의 비교적 높은 속도(n) 및 비교적 높은 토크(M)의 경우, 특성 맵 영역(47)에서는, 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기가 2개의 실린더 열들(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b) 및 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b) 모두에 의해 제공된다는 것이 도 3에서 명백하다.
경제적 작동 모드에서, 내연기관에 의해 제공된 토크(M)가 비교적 낮을 때, 특성 맵 영역(47)에서는, 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기가 내연기관(10)의 속도(n)와 무관하게 실린더 열들(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b) 및 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b) 모두에 의해 제공된다. 따라서, 경제적 작동 모드에서, 충전 공기 과급은 내연기관(10)의 속도(n)에 관계없이 그리고 토크(M)에 관계없이 수행된다.
이미 전술한 바와 같이, 내연기관(10)의 연료-절감 작동을 위해 설계되는 경제적 작동 모드에 대한 요구, 및 높은 주행 역학을 갖는 작동을 위해 설계되는 스포츠 작동 모드에 대한 요구는, 운전자에 의해, 바람직하게는 버튼의 구동 또는 스위치의 구동에 의해 이루어진다.
내연기관(10)의 냉간시동의 경우, 또는 하드웨어 또는 가상 온도 센서(40a, 40b)에 의해 식별된 촉매 변환기의 너무 낮은 온도로 인해, 촉매 변환기 가열 작동 모드가 요구될 때, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 오로지 실린더 열들(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 의해 제공되도록 규정된다. 이러한 촉매 변환기 가열 작동 모드는 바람직하게는 제어기에 의해 요구된다.
그러므로, 충전 공기의 과급이 제어기 및/또는 운전자에 의해 요구되는 내연기관(10)의 작동 모드와 관계없이 수행되는 것이 본 발명의 의도에 해당되며, 충전 공기는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 양 배기가스 터보차저들(13a, 14a, 또는 13b, 14b)에 의해 각각 제공되거나, 오로지 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 단일 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 의해 제공된다.
내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기가 오로지 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)을 통해 제공될 때, 그리고 그에 따라 제1 배출 밸브들(16a, 16b)이 비교적 큰 밸브 리프트 또는 최대 리프트로 작동되며 제2 배출 밸브들(21a, 21b)이 비교적 작은 밸브 리프트 또는 최소 리프트 또는 대안적으로 제로 리프트로 작동될 때, 이른바 1차저 작동이 각각의 실린더 열(11a, 11b)에서 구현된다. 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 이러한 1차저 작동 동안, 정규적인 작동 상태에서, 각각의 초과 공기 재순환 밸브(34a, 34b)는 폐쇄되고, 각각의 공기 재순환 밸브(35a, 35b)는 개방되며, 각각의 압축기 활성화 밸브(36a, 36b)는 폐쇄된다.
내연기관의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기가 실린더 열들(11a, 11b)의 양 배기가스 터보차저들(13a, 13b, 14a, 14b)에 의해 제공될 때, 각각의 실린더 열(11a, 11b)은 2차저 작동으로 작동되고, 이러한 2차저 작동 동안, 각각의 실린더(12a, 12b)의 양 배출 밸브들(16a, 16b, 21a, 21b)은 각각의 경우 비교적 큰 밸브 리프트 또는 최대 리프트로 작동된다. 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 2차저 작동의 경우, 정규적인 작동 상태에서, 각각의 초과 공기 재순환 밸브(34a, 34b)는 폐쇄되고, 각각의 공기 재순환 밸브(35a, 35b)도 마찬가지로 폐쇄되며, 각각의 압축기 활성화 밸브(36a, 36b)는 개방된다.
이른바 터보 랙을 방지하는 한편, 내연기관(10)의 부하 임계값 초과에서, 구체적으로 내연기관(10)의 흡기 완전부하 초과에서 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로 최적으로 전환할 수 있도록, 먼저 전환을 위한 준비를 위해, 그리고 다음으로 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로의 실제 전환을 수행하기 위해, 소정의 방안들이 구현된다. 내연기관이 흡기 완전부하 초과에서 작동될 때, 그리고 내연기관(10)의 속도가 임계값에 도달하거나 지나칠 때, 운전자 요구 토크를 유지하고 토크 리저브 및 충전 압력 리저브를 형성하면서 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로의 전환을 위한 준비를 위해 충전 압력 또는 흡기관 압력이 증가하고, 여기서 충전 압력이 임계값에 도달하거나 지나칠 때, 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로의 전환이 이루어지며, 이어서 토크 리저브 및 충전 압력 리저브가 다시 제거된다. 충전 압력 리저브는 특히 흡기관 내의 압력 또는 스로틀 플랩의 상류에서의 압력에 따라 좌우된다.
내연기관(10)의 작동이 흡기 완전부하를 초과하는 경우 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로의 전환에 관한 추가적인 상세가 이하에서 도 4를 참조하여 설명될 것이며, 도 4에는, 시간에 대한 복수의 곡선 프로파일들이 시간(t)에 대해 표시되어 있다.
곡선 프로파일(48)은 내연기관(10)의 속도의, 시간에 대한 프로파일을 시각화한다. 곡선 프로파일(49)은 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 현재 차저 작동을 시각화하며, 상태 "0"은 1차저 작동에 대응하고, 상태 "1"은 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 2차저 작동에 대응한다. 곡선 프로파일들(50, 51)은 웨이스트게이트 밸브들(31a, 31b, 및 32a, 32b)의 상태를 시각화하는데, 즉, 곡선 프로파일(50)은 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 각각의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)와 상호작용하는 웨이스트게이트 밸브들(31a, 31b)의 상태를 시각화하는 반면, 곡선 프로파일(51)은 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 각각의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b)와 상호작용하는 웨이스트게이트 밸브들(32a, 32b)의 상태를 시각화한다. 곡선 프로파일(52)은 제2 충전 공기 라인들(24a, 24b)에 배정된 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)의 상태를 시각화한다. 곡선 프로파일(53)은 제1 충전 공기 라인들(19a, 19b)에 배정된 초과 공기 재순환 밸브들(34a, 34b)의 상태를 시각화한다. 곡선 프로파일(54)은 내연기관(10)의 점화각의, 시간에 대한 프로파일을 도시한다. 곡선 프로파일(57)은 스로틀 플랩(30)의 상류에서의 충전 압력에 대한 제어기 요구를 도시한다. 곡선 프로파일(56)은 토크 리저브에 대한 제어기 요구를 도시한다. 곡선 프로파일(55)은 실제로 발생되는 충전 압력의, 시간에 대한 프로파일을 도시한다.
도 4의 시점(t1) 전에, 도 1의 내연기관(10)의 실린더 열들(11a, 11b)은 1차저 작동으로 작동되고, 이후 실린더 열들(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)의 배출 밸브들(16a, 16b)은 최대 리프트로 작동되며, 실린더 열들(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)의 배출 밸브들(21a, 21b)은 최소 리프트 또는 대안적으로 제로 리프트로 작동된다. 곡선 프로파일(52)에 따르면, 시점(t1) 전에, 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)은 개방되는 반면, 초과 공기 재순환 밸브들(34a, 34b)은 폐쇄된다. 마찬가지로, 시점(t1) 전에, 압축기 활성화 밸브들(36a, 36b)은 폐쇄된다. 제1 배기가스 터보차저들(13a, 13b)과 상호작용하는 웨이스트게이트 밸브들(31a, 31b)은 곡선 프로파일(50)에 따르면 시점(t1) 전에 필요 충전 압력을 조절한다. 스로틀 플랩(30)은 개방된다. 곡선 프로파일(54)에 따르면, 점화각은 내연기관(10)의 최적 효율을 보장하는 점화각으로 설정된다. 배출 밸브들(21a, 21b)이 최소 리프트 또는 대안적으로 제로 리프트로 작동되기 때문에, 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b)의 작동을 유지하기 위해 이들의 영역에 최소 배기가스 유량이 들어가거나, 대안적으로 배기가스가 전혀 들어가지 않지만, 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)의 개방은 여기서 발생된 충전 공기가 주변으로 유도되게 한다. 이후, 폐쇄된 압축기 활성화 밸브들(36a, 36b)에서 역압이 발생되지 않으므로, 충전 공기의 온도의 증가를 방지할 수 있다. 연료-공기 혼합물은 현재 작동 전략에 의해 요구되는 혼합물 품질, 예컨대 1의 람다 값(lambda value)으로 설정된다.
시점(t1)에, 곡선 프로파일(48)에 따르면, 내연기관(10)의 속도는 임계값(G1)을 지나친다. 여기서, 이제 실린더 열들(11a, 11b)은 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로 전환되어야 한다는 것이 제어기에 의해 식별된다.
시점(t1)부터, 이제 전환을 위한 준비가 수행되고, 도 4에서는, 상기 준비가 시점(t3)에 완료된다. 시점(t3)에 이어서, 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로의 전환이 수행된다.
내연기관(10)의 작동이 흡기 완전부하를 초과하는 경우 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로의 전환을 위한 준비를 위해, 시점(t1)부터, 곡선 프로파일(57)에 따르면, 제어기는 스로틀 플랩(30)의 상류에서 충전 압력의 증가를 요구하고, 게다가, 시점(t2)에, 곡선 프로파일(56)에 따르면, 제어기는 또한 토크 리저브를 요구하도록 규정된다.
또한, 시점(t1)에, 곡선 프로파일(50)에 따르면, 사전 개방된 웨이스트게이트 밸브들(31a, 31b)은 폐쇄되고, 폐쇄된 웨이스트게이트 밸브들(32a, 32b)은 폐쇄 상태가 유지된다. 스로틀 플랩(30)의 상류에서 충전 압력의 증가 후에 운전자 요구 토크를 유지하기 위해, 특히 일정한 운전자 요구 토크의 경우, 점화각은 곡선 프로파일(54)에 따르면 최적의 효율을 위한 위치로부터 지각 방향으로 조절되도록 규정된다. 따라서, 점화각의 조절은 운전자 요구 토크를 불변 상태로 유지할 목적으로, 특히 상기 운전자 요구 토크를 일정하게 유지할 목적으로 수행되고, 토크 리저브도 이런 방식으로 제공될 수 있다.
시점(t1)과 시점(t3) 사이의 전환을 위한 준비 동안, 실린더 열들(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)의 제1 배출 밸브들(16a, 16b)은 계속 최대 리프트로 작동되고, 상기 실린더들의 배출 밸브들(21a, 21b)은 계속 최소 리프트 또는 대안적으로 제로 리프트로 작동된다.
시점(t1)과 시점(t3) 사이에, 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)은 곡선 프로파일(52)에 따르면 개방 상태로 유지되고, 초과 공기 재순환 밸브들(34a, 34b)은 곡선 프로파일(53)에 따르면 폐쇄 상태로 유지된다. 마찬가지로, 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로의 전환을 위한 준비 동안, 각각의 압축기 활성화 밸브(36a, 36b) 역시 폐쇄 상태로 유지된다. 스로틀 플랩(30)의 상류에서 충전 공기의 원하는 증가를 보장하기 위해, 적절한 경우, 스로틀 플랩(30)을 부분적으로 폐쇄하는 것이 가능하다.
전환을 위한 준비 동안, 연료-연소공기-혼합물의 품질은 작동 전략에 의해 요구되는 혼합물 품질, 예컨대 1의 람다 값으로 조정된다.
시점(t3)에, 충전 압력은 임계값(G2)에 도달하거나 지나친다(곡선 프로파일(55) 참조). 시점(t3)에, 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로의 전환을 위한 준비가 완료되고, 곡선 프로파일(49)에서 알 수 있는 바와 같이, 시점(t3)에, 각각의 실린더 열(11a, 11b)에서 2차저 작동으로의 전환이 이루어지며, 다음으로 이러한 경우, 시점(t3)부터, 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)의 모든 배출 밸브들(16a, 21a, 16b, 21b)이 각각 최대 리프트로 작동된다.
이 시점에서, 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)의 유동 단면이 2차저 작동으로의 전환 동안 활성화되어야 하는 압축기의 이른바 서징(surging)을 방지하기 위해 관련될 수 있다는 것을 지적한다. 이른바 서징, 또는 이미-압축된 충전 공기의 역류는 배기가스 터보차저의 원하지 않은 소음 및 기계적 부하로 이어질 수 있다. 이는 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)의 유동 단면의 대응하는 치수결정을 통해 방지될 수 있다.
그러므로, 사전에 최소 리프트 또는 대안적으로 제로 리프트로 작동된, 실린더 열들(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)의 배출 밸브들(21a, 21b)은 시점(t3)에 최대 리프트로 전환된다.
곡선 프로파일들(56, 57)에 따르면, 시점(t3)부터, 제어기에 의해 요구된 충전 압력의 증가, 및 제어기에 의해 요구된 토크 리저브는 지속적으로 회수된다.
시점(t3)에 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로의 전환 후에, 점화각은 곡선 프로파일(54)에 따르면 다시 최적 효율을 위한 위치의 방향 또는 진각 방향으로 조절되고, 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)은 곡선 프로파일(52)에 따르면 시점(t3)과 시점(t4) 사이의 규정된 시간(ㅿt) 동안 개방 상태로 유지되며, 상기 공기 재순환 밸브들은 시점(t4)에서 시점(t5)까지 지속적으로 또는 갑자기 폐쇄된다.
초과 공기 재순환 밸브들(34a, 34b)은 곡선 프로파일(53)에 따르면 2차저 작동 동안에도 폐쇄 상태로 유지되고, 압축기 활성화 밸브들(36a, 36b)은 구체적으로는 제어 장치(39)를 통해 능동적으로, 또는 스프링-하중식 체크 밸브들의 경우, 그 상류에서의 충전 압력의 증가로 인해 수동적으로 개방된다.
최소 리프트 또는 대안적으로 제로 리프트로부터 최대 리프트로의 배출 밸브들(21a, 21b)에서의 실제 전환 후에, 그에 따라, 먼저 점화각이 최적 효율의 방향으로 다시 조절되고, 이어서 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)이 폐쇄된다. 공기 재순환 밸브들(35a, 35b)의 지연된 폐쇄는 특히 원하지 않은 소음 발생을 방지하는 역할을 한다.
토크 리저브의 제거 및 최적 효율의 방향으로의 점화각의 조절은 즉각적으로 수행될 수 있고, 이는 제2 터보차저들(14a, 14b)에서의 속도의 지연된 상승(build-up)을 초래할 것이다.
토크 리저브의 점진적인 제거 및 최적 효율의 방향으로의 점화각의 점진적인 조절이 선호되는데, 그로 인해 제2 배기가스 터보차저들(14a, 14b)에서의 충전 압력의 더 빠른 상승과 배기가스 엔탈피에 대한 점화각의 이점을 활용한다.
연료-연소공기-혼합물의 혼합물 품질은 작동 전략에 의해 요구되는 혼합물 품질, 바람직하게는 1의 람다 값으로 설정된다.
각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로의 전환의 상기한 준비 및 실행은, 특히 전환이 내연기관의 흡기 완전부하 초과에서 수행될 때, 중요하다.
각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동과 2차저 작동 사이의 다른 전환들, 즉 내연기관의 흡기 완전부하 미만에서의 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로의 전환, 및 흡기 완전부하 미만에서 또는 흡기 완전부하 초과에서 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 2차저 작동으로부터 1차저 작동으로의 전환은 덜 까다롭다. 여기서, 2차저 작동으로부터 1차저 작동으로의 전환 동안, 실린더들(12a, 12b)의 제2 배출 밸브들(21a, 21b)이 최대 리프트로부터 최소 리프트 또는 대안적으로 제로 리프트로 전환되거나, 1차저 작동으로부터 2차저 작동으로의 전환 동안, 실린더들(12a, 12b)의 제2 배출 밸브들(21a, 21b)이 최소 리프트 또는 대안적으로 제로 리프트로부터 최대 리프트로 전환되고, 충전 압력이 웨이스트게이트 밸브들(31a, 31b, 32a, 32b) 및/또는 스로틀 플랩(30)을 통해 조절되는 것으로 충분하다.
본 발명은 또한 상기 방법을 수행하기 위한 제어 장치(39)에 관한 것이다. 제어 장치(39)는 바람직하게는 엔진 제어 유닛이다. 제어 장치(39)는 상기 방법을 수행하기 위한 수단들을 포함한다. 상기 수단들은 하드웨어 수단들 및 소프트웨어 수단들을 포함한다. 하드웨어 수단들은 데이터 저장용 메모리, 데이터 처리용 프로세서, 및 상기 방법을 수행하는 데에 수반되는 유닛들과의 데이터 교환을 위한 데이터 인터페이스들이다. 소프트웨어 수단들은 엔진 제어 소프트웨어의 프로그램 모듈들이다.

Claims (11)

  1. 내연기관(10)의 작동 방법으로서, 내연기관(10)은 각각 복수의 실린더들(12a, 12b)로 이루어진 적어도 하나의 실린더 열(11a, 11b)을 구비하며, 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b) 및 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b)가 각각의 실린더 열(11a, 11b)에 배정되는, 내연기관의 작동 방법에 있어서,
    제어기 및 운전자 중 어느 하나 또는 둘 다에 의해 요구되는 내연기관(10)의 작동 모드에 따라 좌우되는 방식으로, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 오로지 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 의해, 또는 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b) 및 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b) 모두에 의해 제공되고,
    내연기관(10)의 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 실린더들(12a, 12b)은 제1 배출 밸브들(16a, 16b) 및 제1 배기가스 덕트(17a, 17b)을 통해서는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)의 터빈(15a, 15b)에 결합되며, 제2 배출 밸브들(21a, 21b) 및 제2 배기가스 덕트(22a, 22b)을 통해서는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b)의 터빈(20a, 20b)에 결합되고, 제1 충전 공기 라인(19a, 19b)을 통해서는 각각의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)의 압축기(18a, 18b)가, 제2 충전 공기 라인(24a, 24b)을 통해서는 각각의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b)의 압축기(23a, 23b)가 실린더들(12a, 12b)의 방향으로 충전 공기를 전달하고, 초과 공기 재순환 밸브(34a, 34b)가 제1 충전 공기 라인(19a, 19b)에 배정되며, 공기 재순환 밸브(35a, 35b) 및 압축기 활성화 밸브(36a, 36b)가 제2 충전 공기 라인(24a, 24b)에 배정되고,
    내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기가 오로지 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 의해 제공될 때, 정규적인 작동 상태에서 제1 배출 밸브들(16a, 16b)은 비교적 큰 밸브 리프트로 작동되며 제2 배출 밸브들(21a, 21b)은 비교적 작은 밸브 리프트로 작동되고, 각각의 제1 충전 공기 라인(19a, 19b)에 배정된 초과 공기 재순환 밸브(34a, 34b)는 폐쇄되도록 작동되며, 각각의 제2 충전 공기 라인(24a, 24b)에 배정된 공기 재순환 밸브(35a, 35b)는 개방되도록 작동되고, 각각의 제2 충전 공기 라인(24a, 24b)에 배정된 압축기 활성화 밸브(36a, 36b)는 폐쇄되도록 작동되며,
    내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기가 정규적인 작동 상태에서 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b) 및 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b) 모두에 의해 제공될 때, 제1 및 제2 배출 밸브들(16a, 16b, 21a, 21b)은 각각 비교적 큰 밸브 리프트로 작동되고, 각각의 제1 충전 공기 라인(19a, 19b)에 배정된 초과 공기 재순환 밸브(34a, 34b)는 폐쇄되도록 작동되며, 각각의 제2 충전 공기 라인(24a, 24b)에 배정된 공기 재순환 밸브(35a, 35b)는 폐쇄되도록 작동되고, 각각의 제2 충전 공기 라인(24a, 24b)에 배정된 압축기 활성화 밸브(36a, 36b)는 개방되도록 작동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제어기 및 운전자 중 어느 하나 또는 둘 다에 의해 요구되는 내연기관(10)의 작동 모드에 따라 좌우되는 방식, 내연기관(10)에 의해 제공된 토크에 따라 좌우되는 방식, 및 내연기관(10)의 속도에 따라 좌우되는 방식 중 하나 이상의 방식으로, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 오로지 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 의해, 또는 내연기관의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b) 및 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b) 모두에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 경제적 작동 모드가 요구되는 경우, 내연기관에 의해 제공된 토크가 특성 맵 경계선(45)의 가장 낮은 토크보다 높을 때, 내연기관의 특성 맵 경계선(45) 상의 속도보다 낮은 속도에서는 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기가 오로지 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 의해 제공되며, 내연기관의 특성 맵 경계선(45) 상의 속도보다 높은 속도에서는 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기가 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b) 및 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b) 모두에 의해 제공되고; 경제적 작동 모드에서, 내연기관(10)에 의해 제공된 토크가 특성 맵 경계선(45)의 가장 낮은 토크보다 낮을 때, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 내연기관(10)의 속도와 무관하게 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b) 및 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b) 모두에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제어기 및 운전자 중 어느 하나 또는 둘 다에 의해 요구되는 내연기관의 작동 모드에 따라 좌우되는 방식으로, 그리고 내연기관(10)의 동력에 따라 좌우되는 방식으로, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 오로지 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 의해, 또는 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b) 및 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b) 모두에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 스포츠 작동 모드가 요구되는 경우, 내연기관의 특성 맵 경계선(42) 상의 동력 보다 높은 동력이 운전자에 의해 요구될 때, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b) 및 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제2 배기가스 터보차저(14a, 14b) 모두에 의해 제공되며; 스포츠 작동 모드에서, 내연기관의 특성 맵 경계선(42) 상의 동력 보다 낮은 동력이 운전자에 의해 요구될 때, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 오로지 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제3항 또는 제5항에 있어서, 내연기관(10)의 경제적 작동 모드 및 내연기관(10)의 스포츠 작동 모드는 버튼의 구동 또는 스위치의 구동에 의해 운전자에 의해 요구되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 촉매 변환기 가열 작동 모드가 요구될 때, 내연기관(10)의 실린더들(12a, 12b)을 위한 충전 공기는 오로지 내연기관(10)의 실린더 열 또는 각각의 실린더 열(11a, 11b)의 제1 배기가스 터보차저(13a, 13b)에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 내연기관(10)의 촉매 변환기 가열 작동 모드는 제어기에 의해 요구되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 삭제
  10. 내연기관의 제어 장치(39)에 있어서, 제어 장치는 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 방법을 수행하기 위한 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  11. 제3항 또는 제5항에 있어서, 내연기관(10)의 경제적 작동 모드 또는 내연기관(10)의 스포츠 작동 모드는 버튼의 구동 또는 스위치의 구동에 의해 운전자에 의해 요구되는 것을 특징으로 하는 방법.
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