DE10152804A1 - Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführungsvorrichtung - Google Patents

Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführungsvorrichtung

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Abstract

Eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführvorrichtung umfasst eine dem Abgasturbolader zugeordnete Turbine im Abgasstrang und einen Verdichter im Ansaugtrakt, wobei die Turbine zumindest zwei Strömungsfluten aufweist, über die dem Turbinenrad Abgas zuführbar ist. Zur Dimensionierung der beiden Strömungsfluten wird ein Asymmetriefaktor in Abhängigkeit des Hubvolumens der Brennkraftmaschine bestimmt.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
  • Aus der Druckschrift DE 198 57 234 A1 ist eine aufgeladene Brennkraftmaschine bekannt, deren Abgasturbolader mit variabler Turbinengeometrie zur veränderlichen Einstellung des Strömungseintrittsquerschnittes zum Turbinenrad ausgestattet ist. Bei einer Verstellung der variablen Turbinengeometrie wird der wirksame Strömungseintrittsquerschnitt verändert, wodurch der Abgasgegendruck im Abgasstrang zwischen Zylinderauslass der Brennkraftmaschine und dem Einlass der Turbine gezielt beeinflusst wird und die Leistungsaufnahme der Turbine und dadurch auch die Verdichterleistung des Verdichters eingestellt werden können. Hierdurch sind sowohl in der befeuerten Antriebsbetriebsweise als auch im Motorbremsbetrieb Leistungssteigerungen möglich.
  • Zur Verbesserung des Abgasverhaltens, insbesondere zur NOx- Reduzierung, ist die Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführungsvorrichtung ausgestattet, über die Abgas aus dem Abgasstrang in den Ansaugtrakt rückgeführt werden kann. Die Höhe des rückzuführenden Abgasmassenstromes wird in Abhängigkeit aktueller Zustandsgrößen und Betriebsparameter eingestellt.
  • Die Abgasturbine weist zwei spiralförmige Strömungsfluten auf, welche über eine Trennwand separiert sind. Jede Strömungsflut wird über eine ihr zugeordnete Gasleitung mit Abgas versorgt, wobei über jede Abgasleitung das Abgas jeweils eines Teiles der Zylinderauslässe der Brennkraftmaschine abzuführen ist. Die beiden Strömungsfluten weisen einen unterschiedlich großen Strömungsquerschnitt auf, wobei die Rückführleitung der Abgasrückführungsvorrichtung von der kleineren Strömungsflut abzweigt, in der auf Grund des kleineren Querschnittes ein höherer Abgasgegendruck herrscht, welcher die Abgasrückführung begünstigt.
  • Die Dimensionierung des Abgasturboladers hängt von der Größe der eingesetzten Brennkraftmaschine ab und wird regelmäßig aus Erfahrungswerten bestimmt. Problematisch ist jedoch die Bestimmung des Größenverhältnisses der beiden Strömungsfluten im Abgasturbolader zueinander. Eine optimale Dimensionierung ist jedoch Voraussetzung für ein sauberes Abgasverhalten der Brennkraftmaschine.
  • Von diesem Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine in der Weise zu optimieren, dass der Schadstoffausstoß und der Kraftstoffverbrauch reduziert sind. Es soll insbesondere ein Zusammenhang für die Dimensionierung der beiden Strömungsfluten des Abgasturboladers zueinander angegeben werden.
  • Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
  • Zur Festlegung des Größenverhältnisses der beiden Strömungsfluten zueinander wird ein Asymmetriefaktor FAsym aus dem Verhältnis der Turbinendurchsatzparameter φFl1,s und φFl2,s definiert, die im Bereich der Stopfgrenze der Abgasturbine aus dem Abgasmassenstrom, der Abgastemperatur und dem Abgasdruck, jeweils gemessen in der betreffenden Flut, zu bestimmen sind. Dieses sich im Asymmetriefaktor FAsym widerspiegelnde Verhältnis der Turbinendurchsatzparameter der beiden Strömungsfluten darf erfindungsgemäß nur maximal so groß werden wie der Kehrwert des Gesamt-Hubvolumens der Brennkraftmaschine, potenziert mit dem Wert 0.15.
  • Hierdurch wird ein Zusammenhang zwischen einer die Geometrie der Strömungsfluten kennzeichnenden Bestimmungsgröße und dem Hubvolumen der Brennkraftmaschine angegeben, so dass es möglich ist, in Abhängigkeit des Hubvolumens das Größenverhältnis zwischen den Strömungsfluten zu bestimmen. Aus dem Verhältnis der Turbinendurchsatzparameter, welche für die beiden Strömungsfluten zu bestimmen ist, kann aus einem empirischen Zusammenhang, gegebenenfalls auch analytisch, auf geometrische Kenngrößen der jeweiligen Strömungsflut geschlossen werden. Aus diesem Zusammenhang ist insbesondere der Spiralquerschnitt der spiralförmigen Strömungsflut im Strömungseintritt sowie der radiale Abstand der mittleren Achse im Strömungseintritt des Spiralquerschnittes zur Drehachse des Turbinenrades festzulegen. Diese geometrischen Größen reichen im Prinzip für die konstruktive Auslegung jeder Strömungsflut aus. Aus der Kenntnis des Gesamt- Hubvolumens der Brennkraftmaschine kann somit auf die konkrete Dimensionierung jeder Strömungsflut im Abgasturbolader geschlossen werden.
  • In zweckmäßiger Weiterbildung ist die Rückführleitung der Abgasrückführungsvorrichtung mit der kleineren der Strömungsfluten verbunden, in welcher auf Grund des geringeren Durchtrittsquerschnittes ein höherer Druck herrscht, welcher für die Rückführung von Abgas aus dem Abgasstrang in den Ansaugtrakt ausgenutzt werden kann. Der höhere Druck in der kleineren Strömungsflut im Vergleich zur größeren Strömungsflut ermöglicht bereits bei geringen Drehzahlen der Brennkraftmaschine eine Rückführung von Abgas und dadurch eine Verbesserung des Emissions- und Verbrauchsverhaltens. Es kann hierbei vorteilhaft sein, innerhalb des Turboladergehäuses die beiden Strömungsfluten druckdicht voneinander zu separieren, um einen ungewollten Druckausgleich zwischen den Strömungsfluten zu verhindern und das Druckgefälle zwischen den Fluten in optimaler Weise für die Abgasrückführung heranziehen zu können.
  • Vorteilhaft ist außerdem jede Strömungsflut mit einer separaten Abgasleitung für einen Teil der Zylinderauslässe der Brennkraftmaschine verbunden, so dass jede Abgasleitung nur das Abgas eines Teils der Zylinder des Motors aufnimmt. In einer einfachen Ausführung werden die Zylinder symmetrisch auf die beiden Abgasleitungen aufgeteilt; es kann aber auch zweckmäßig sein, die beiden Abgasleitungen mit einer unterschiedlich hohen Anzahl an Zylindern der Brennkraftmaschine zu verbinden, wobei insbesondere diejenige Abgasleitung, welche das Abgas der größeren Zylinderanzahl abführt, mit der größeren Strömungsflut verbunden ist.
  • In einer bevorzugten Weiterbildung ist die Abgasturbine mit variabler Turbinengeometrie ausgestattet, über die der Strömungseintrittsquerschnitt zwischen zumindest einer Strömungsflut und dem Turbinenrad veränderlich einstellbar ist. Die variable Turbinengeometrie in der nicht an der Abgasrückführung beteiligten Strömungsflut kann insbesondere in der befeuerten Antriebsbetriebsweise der Brennkraftmaschine geöffnet werden, um den Strömungswiderstand herabzusetzen, so dass auch der Abgasgegendruck in dieser Strömungsflut reduziert ist und weniger Verdichterarbeit von den dieser Strömungsflut zugeordneten Zylindern geleistet werden muss. Bei separat ausgeführten Abgasleitungen für die beiden Strömungsfluten kann prinzipiell unabhängig von der Stellung der variablen Turbinengeometrie der rückgeführte Abgasmassenstrom über die Einstellung eines Rückführventils eingestellt werden.
  • Gegebenenfalls erstreckt sich die variable Turbinengeometrie auch auf den Strömungseintrittsquerschnitt der kleineren Strömungsflut bzw. ist dieser Strömungseintrittsquerschnitt mit einer eigenen variablen Turbinengeometrie ausgestattet, welche unabhängig von der Turbinengeometrie der größeren Strömungsflut einzustellen ist.
  • Der erfindungsgemäße Zusammenhang zur Bestimmung des Größenverhältnisses der Strömungsfluten kann auch bei mehr als zwei Strömungsfluten verwendet werden. So ist es beispielsweise möglich, bei insgesamt drei Strömungsfluten die Turbinendurchsatzparameter der beiden kleineren Strömungsfluten zu addieren, wobei die Summe der Turbinendurchsatzparameter dieser Strömungsfluten als zusammengefasster Wert zur Bestimmung des Asymmetriefaktors, gebildet aus dem Verhältnis des gemeinsamen Wertes für die beiden kleineren Strömungsfluten zu dem Wert für die größere Strömungsflut, herangezogen wird. Zweckmäßig sind in dieser Ausführung beide kleinere Strömungsfluten mit der Abgasrückführvorrichtung verbunden und werden von einer gemeinsamen Abgasleitung versorgt.
  • Bei einem Einsatz einer variablen Turbinengeometrie wird der Turbinendurchsatzparameter für die mit variabler Turbinengeometrie ausgestattete Strömungsflut im Bereich der Stopfgrenze der Abgasturbine bei maximaler Öffnungsstellung der Turbinengeometrie bestimmt.
  • Es kann vorteilhaft sein, auch eine Abblasevorrichtung vorzusehen, welche als Bypass zur Abgasturbine ausgelegt ist und über die ein einstellbarer Abgasmassenstrom um die Turbine zur Vermeidung eines kritischen Überdruckes herum geleitet werden kann. Der Abblaseeinrichtung kann ebenfalls ein Turbinendurchsatzparameter zugeordnet werden, welcher zur Festlegung der absoluten Größe des einzusetzenden Abgasturboladers auf die Summe der Durchsatzparameter für jede Strömungsflut aufaddiert wird. In die Bestimmung des Asymmetriefaktors, also der Bestimmung des Verhältnisses der Durchsatzparameter durch die Strömungsfluten, fließt allerdings der Durchsatzparameter für die Abblasung zweckmäßig nicht mit ein. Die Abblaseeinrichtung ist insbesondere der kleineren Strömungsflut zugeordnet.
  • Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
  • Fig. 1 eine schematische Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine mit einer zweiflutigen Kombinationsturbine mit halbaxialem und radialem Strömungseintrittsquerschnitt,
  • Fig. 2 ein Schaubild mit Kurvenverläufen für Turbinendurchsatzparameter in Abhängigkeit vom Druckverhältnis über der Abgasturbine,
  • Fig. 3 ein Schaubild mit dem Verlauf des Asymmetriefaktors zur Festlegung der Durchsatzparameter durch die Strömungsfluten in Abhängigkeit vom Gesamt-Hubvolumen der Brennkraftmaschine,
  • Fig. 4 einen Schnitt durch eine dreiflutige Abgasturbine.
  • In den folgenden Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
  • Bei der Brennkraftmaschine gemäß Fig. 1 handelt es sich um einen Otto-Motor oder einen Dieselmotor. Der Brennkraftmaschine 1 ist ein Abgasturbolader 2 mit einer Turbine 3 im Abgasstrang 4 der Brennkraftmaschine und einem Verdichter 5 im Ansaugtrakt 6 zugeordnet. Die Bewegung des Turbinenrades wird über eine Welle 7 auf das Verdichterrad des Verdichters 5 übertragen, woraufhin im Verdichter 5 mit Atmosphärendruck p1 angesaugte Frischluft auf einen erhöhten Druck p2 verdichtet wird. Die Abgasturbine 3 des Abgasturboladers ist mit einer variablen Turbinengeometrie 8 versehen, über die der wirksame Strömungseintrittsquerschnitt zum Turbinenrad 9 veränderlich einstellbar ist. Die variable Turbinengeometrie 8 ist insbesondere als im Strömungseintrittsquerschnitt der Turbine angeordnetes Leitgitter mit verstellbaren Leitschaufeln ausgebildet.
  • Die Turbine 3 ist als zweiflutige Kombinationsturbine mit einer ersten Strömungsflut 10 und einer zweiten Strömungsflut 11 ausgebildet, wobei die erste Strömungsflut 10 einen halbaxialen Strömungseintrittsquerschnitt 12 zum Turbinenrad 9 und die zweite Strömungsflut 11 einen radialen Strömungseintrittsquerschnitt 13 zum Turbinenrad 9 aufweist. Beide Strömungsfluten 10 und 11 sind als Spiralkanäle ausgeführt, über die dem Turbinenrad 9 Abgas der Brennkraftmaschine zuführbar ist. Die beiden Strömungsfluten 10 und 11 sind durch eine Trennwand 14 separiert, insbesondere druckdicht separiert.
  • Den Strömungsfluten 10 und 11 ist über getrennte Abgasleitungen 17 und 18, die an Zuströmanschlüssen 15 und 16 in die Strömungsfluten münden, Abgas der Brennkraftmaschine zuzuführen. Die Brennkraftmaschine weist zwei separate Zylinderbänke 19 und 20 auf, wobei jeder Zylinderbank eine Abgasleitung 17 bzw. 18 zugeordnet ist, über die das Abgas der betreffenden Zylinderbank der Strömungsflut 10 bzw. 11 zuführbar ist.
  • Die erste Strömungsflut 10 ist im Hinblick auf ihren Strömungsquerschnitt sowie ihr Volumen kleiner ausgebildet als die zweite Strömungsflut 11. Die der ersten, kleineren Strömungsflut 10 zugeordnete Abgasleitung 17 ist mit einer Abgasrückführungsvorrichtung 23 verbunden, über die Abgas aus dem Abgasstrang in den Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine überführbar ist. Die Abgasrückführungsvorrichtung 23 umfasst eine Rückführleitung 24, die von der der kleineren Strömungsflut 10 zugeordneten Abgasleitung 17 abzweigt und stromab eines Ladeluftkühlers 28 in den Ansaugtrakt 6 mündet. In der Rückführleitung 24 ist ein einstellbares Sperrventil 25 zur Einstellung des rückzuführenden Abgasmassenstromes sowie ein Abgaskühler 26 angeordnet.
  • Die beiden Abgasleitungen 17 und 18 können über eine Überbrückungsleitung 21 miteinander verbunden sein, in der sich ein einstellbares Umblaseventil 22 befindet.
  • Schließlich ist eine Regel- und Steuerungseinrichtung 27 vorgesehen, der über Signalleitungen Zustands- und Betriebsgrößen der Brennkraftmaschine zuführbar sind und die Steilsignale zur Einstellung der variablen Turbinengeometrie, des Umblaseventils 22 sowie des Sperrventils 25 in der Abgasrückführungsvorrichtung erzeugt.
  • Die im Verdichter 5 auf den erhöhten Druck p2 verdichtete Verbrennungsluft wird im Ladeluftkühler 28 gekühlt und tritt mit dem Ladedruck P2 s in den Lufteinlass der Brennkraftmaschine ein. Die Abgase in der ersten Zylinderbank 19 werden über die erste Abgasleitung 17 unter dem Abgasgegendruck p31 der ersten, kleineren Strömungsflut 10 zugeführt. Die Abgase der zweiten Zylinderbank 20 werden über die zweite Abgasleitung 18 unter dem Abgasgegendruck p32 der zweiten, größeren Strömungsflut 11 zugeführt. Je nach Betriebszustand der Brennkraftmaschine sowie aktueller Position der einstellbaren Einrichtungen - insbesondere der variablen Turbinengeometrie 8 sowie des Umblaseventils 22 und des Sperrventils 25 - können sich die Abgasgegendrücke p31 und p32 signifikant unterscheiden, wobei insbesondere der Abgasgegendruck p31 auf Grund des kleineren Querschnittes der Strömungsflut 10 höher sein kann als der Abgasgegendruck p32, wodurch die Abgasrückführung von der ersten Abgasleitung 17 in den Ansaugtrakt 6 unterstützt wird.
  • Nach dem Durchströmen der Abgasturbine 3 wird das Abgas nach einer katalytischen Reinigung unter dem entspannten Druck p4 aus dem Abgasstrang 4 ausgeleitet.
  • Fig. 2 zeigt verschiedene Verläufe des Turbinendurchsatzparameters φ in Abhängigkeit des Druckgefälles p3 zu p4 über der Turbine. Der Turbinendurchsatzparameter φ wird allgemein gemäß der Beziehung

    φ = ≙√T/p

    in Abhängigkeit des durch die Turbine durchgesetzten Abgasmassenstromes ≙, der Temperatur des Abgases T sowie dem Abgasdruck p berechnet. In Fig. 2 sind asymptotische Kurvenverläufe für den Turbinendurchsatzparameter φ31,S, welcher dem Turbinendurchsatz durch die kleinere Strömungsflut im Bereich der Stopfgrenze S der Turbine entspricht, an der ein überkritischer Turbinendruck herrscht (üblicherweise gekennzeichnet durch ein Turbinendruckverhältnis p3 zu p4 größer 3), sowie Kurvenverläufe für den Turbinendurchsatzparameter φ32,S, welcher der größeren Strömungsflut zugeordnet ist, und einem Kurvenverlauf für einen Gesamtturbinendurchsatz φges,s, der gemäß der Beziehung

    φges,S = φ31,S + φ32,S

    der Summe der Einzelwerte der Turbinendurchsatzparameter φ31,S und φ32,S in beiden Strömungsfluten berechnet wird. Der Gesamt- Turbinendurchsatzparameter φges,s kann empirisch oder analytisch aus der Größe der Brennkraftmaschine, insbesondere dem Gesamt- Hubvolumen, bestimmt werden.
  • Zur Aufteilung des Größenverhältnisses zwischen kleinerer Strömungsflut und größerer Strömungsflut kann ein Asymmetriefaktor FAsym gemäß der Beziehung

    FAsym = φ31,S/φ32,S ≤ (1/VH)0.15

    bestimmt werden. Diese Beziehung gibt den Zusammenhang zwischen dem Verhältnis der Turbinendurchsatzparameter φ31,S, φ32,S durch die kleinere Strömungsflut und die größere Strömungsflut der Abgasturbine und dem Gesamt-Hubvolumen der Brennkraftmaschine, gemessen in Litern, an. So führt beispielsweise ein Gesamt- Hubvolumen der Brennkraftmaschine von einem Liter noch zu einer symmetrischen Geometrieverteilung zwischen den Strömungsfluten, da sich bei einem Hubvolumen von einem Liter ein Asymmetriefaktor FAsym = 1 ergibt, wie Fig. 3 zu entnehmen ist, in welcher der zulässige Bereich für den Asymmetriefaktor FAsym, schraffiert eingetragen ist. Mit zunehmendem Hubvolumen der Brennkraftmaschine fällt dagegen der Asymmetriefaktor ab, was bedeutet, dass der Strömungsdurchsatzparameter φ31,s für die kleinere Strömungsflut im Bereich der Stopfgrenze unter den Wert des Turbinendurchsatzparameters φ32,s für die größere Strömungsflut im Bereich der Stopfgrenze fällt. Aus der Kenntnis des Asymmetriefaktors FAsym sowie der Zuordnung mit dem in Fig. 2 beschriebenen Zusammenhang zwischen Gesamt-Durchsatzparameter und den Einzelwerten für die beiden Strömungsfluten sowie dem empirischen bzw. analytischen Zusammenhang zwischen Turbinendurchsatzparameter und Geometriegröße für jede Strömungsflut ist in Abhängigkeit des Gesamt-Hubvolumens der Brennkraftmaschine eine genaue Festlegung und Dimensionierung jeder Strömungsflut möglich.
  • Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass für die Auslegung einer zweiflutigen Abgasturbine, von der eine der Strömungsfluten mit einer Abgasrückführungsvorrichtung kommuniziert, der Gesamt-Durchsatzparameter durch die Turbine in Abhängigkeit von der Größe der Brennkraftmaschine festzustellen ist, ein das Verhältnis der Einzel-Durchsatzparameter kennzeichnender Asymmetriefaktor gemäß vorbeschriebener Beziehung zu bestimmen ist und im Zusammenhang mit der Summe der Einzel- Durchsatzparameter durch jede Strömungsflut zum Gesamt- Durchsatzparameter die konkrete Dimensionierung jeder Strömungsflut festgelegt wird.
  • Fig. 4 zeigt eine modifizierte Abgasturbine 3 mit insgesamt drei Strömungsfluten 10a, 10b sowie 11. Die Abgasturbine 3 ist mit variabler Turbinengeometrie 8 ausgestattet, welche als axial verschiebliches Leitgitter ausgeführt ist und in den Strömungseintrittsquerschnitt zwischen der Strömungsflut 10b und der Strömungsflut 11 zum Turbinenrad 9 einschiebbar ist. Die drei Strömungsfluten 10a, 10b und 11 haben jeweils einen unterschiedlichen Querschnitt, wobei vorteilhaft die beiden kleineren Strömungsfluten 10a und 10b insgesamt nicht größer sind als die größere Strömungsflut 11. Die beiden kleineren Strömungsfluten 10a und 10b werden gemeinsam über die Abgasleitung 17 mit dem Abgas einer Zylinderbank der Brennkraftmaschine versorgt, die vorteilhaft insgesamt zwei Zylinderbänke aufweist, wohingegen die größere Strömungsflut 11 von der separaten Abgasleitung 18 mit dem Abgas der zweiten Zylinderbank versorgt wird. Die erste Abgasleitung 17 teilt sich auf in Leitungsabschnitte 17a und 17b, welche unmittelbar mit den zugeordneten Strömungsfluten 10a bzw. 10b verbunden sind. In dem der größeren der beiden kleineren Strömungsfluten 10a, 10b zugeordneten Leitungsabschnitt 17b befindet sich eine Drossel 29, welche in der Weise einstellbar ist, dass entweder der Leitungsabschnitt 17b geöffnet oder dieser Leitungsabschnitt geschlossen ist oder aber das Abgas aus diesem Leitungsabschnitt unter Umgehung der Turbine um- bzw. abgeblasen wird. Auf diese Weise ist eine weitere Einstellmöglichkeit für die mit der Abgasleitung 17 verbundene Abgasrückführungsvorrichtung gegeben.
  • Zur Dimensionierung der Strömungsfluten 10a, 10b und 11 kann wiederum auf die vorgenannte Beziehung für den Asymmetriefaktor FAsym zurückgegriffen werden, wobei die beiden kleineren, mit der Abgasrückführungsvorrichtung kommunizierenden Strömungsfluten 10a und 10b den Wert für den Turbinendurchsatzparameter gemäß der Beziehung

    φ31,S = φkl1

    bzw.

    φ31,S = φkl2

    bilden. Der Asymmetriefaktor FAsym ist definiert als Verhältnis von Turbinendurchsatzparameter φ31,S - Einzel-Durchsatzparameter für die kleineren Strömungsfluten 10a und 10b - zum Turbinendurchsatzparameter φ32,S welcher der größeren Strömungsflut 11 zugeordnet ist, die über die zweite, separate Abgasleitung 18 versorgt wird. Der Asymmetriefaktor FAsym muss wiederum der Beziehung

    FAsym ≤ (1/VH)0.15

    genügen.
  • Der Gesamtturbinendurchsatz φges,s
    φges,S = φ31,S + φ32,S

    als Summe der Einzelwerte der Turbinendurchsatzparameter φ31,S und φ32,S in allen Strömungsfluten wird empirisch oder analytisch aus der Größe der Brennkraftmaschine, insbesondere dem Gesamt-Hubvolumen, bestimmt.

Claims (10)

1. Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader und einer Abgasrückführungsvorrichtung, mit einer dem Abgasturbolader (2) zugeordneten Abgasturbine (3) im Abgasstrang (4) und einem Verdichter (5) im Ansaugtrakt (6) der Brennkraftmaschine (1), wobei die Abgasturbine (3) zumindest zwei Strömungsfluten (10, 11) aufweist, über die dem Turbinenrad (9) Abgas zuführbar ist, und mit einer der Abgasrückführungsvorrichtung (23) zugeordneten Rückführleitung (24) zwischen einer der Strömungsfluten (10, 11) und dem Ansaugtrakt (6), dadurch gekennzeichnet,
dass ein das Größenverhältnis der Strömungsfluten (10, 11) der Abgasturbine (3) kennzeichnender Asymmetriefaktor (FAsym) in Abhängigkeit des Gesamt-Hubvolumens (VH) der Brennkraftmaschine (1) der Beziehung
FAsym ≤ (1/VH)0.15
folgt, wobei der Asymmetriefaktor (FAsym) gemäß der Beziehung
FAsym = φ31,S/φ32,S
definiert ist und mit φ31,S und φ32,S Turbinendurchsatzparameter im Bereich der Stopfgrenze (S) der Abgasturbine (3) bezeichnet sind, die aus dem Zusammenhang




ermittelbar sind, und mit
≙31,S, ≙32,S der Abgasmassenstrom durch die erste bzw. zweite Strömungsflut (10, 11) im Bereich der Stopfgrenze (S) der Abgasturbine (3),
T31,S, T32,S die Abgastemperatur in der ersten bzw. zweiten Strömungsflut (10, 11) im Bereich der Stopfgrenze (S) der Abgasturbine (3),
p31,S, p32,S der Abgasdruck in der ersten bzw. zweiten Strömungsflut (10, 11) im Bereich der Stopfgrenze (S) der Abgasturbine (3)
bezeichnet ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung (24) der Abgasrückführvorrichtung (23) mit der kleineren der Strömungsfluten (10, 11) verbunden ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturbine (3) mit variabler Turbinengeometrie (8) ausgestattet ist, über die der Strömungseintrittsquerschnitt (13) zwischen zumindest einer Strömungsflut (11) und dem Turbinenrad (9) veränderlich einstellbar ist.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die variable Turbinengeometrie (8) im Strömungseintrittsquerschnitt (13) der größeren der Strömungsfluten (10, 11) angeordnet ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass insgesamt drei Strömungsfluten (10a, 10b, 11) vorgesehen sind, von denen den beiden kleineren (10a, 10b) jeweils ein Turbinendurchsatzparameter (φkl1, φkl2) zugeordnet ist und der Turbinendurchsatzparameter (φ31,S) gemäß
φ31,S = φkl1
bzw.
φ31,S = φkl2
zu bestimmen ist.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden kleineren Strömungsfluten (10a, 10b) mit der Abgasrückführvorrichtung (23) kommunizieren.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass im Strömungsweg (17) zwischen zumindest einer der beiden kleineren Strömungsfluten (10a, 10b) und der Rückführleitung (24) der Abgasrückführvorrichtung (23) eine einstellbare Drosseleinrichtung (Drossel 29) angeordnet ist.
8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturbine (3) eine das Turbinenrad (9) überbrückende Abblaseeinrichtung aufweist.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abblaseeinrichtung von der kleineren Strömungsflut (10) abzweigt.
10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Abgasstrang (4) zwei separate Abgasleitungen (17, 18) vorgesehen sind, über die jeweils ein Teil (Zylinderbänke 19, 20) der Zylinderauslässe der Brennkraftmaschine (1) mit jeweils einer Strömungsflut (10, 11) verbunden ist.
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