DE102005039995B4

DE102005039995B4 - Brennkraftmaschine mit Abgassystem und Verfahren zum Betreiben derselben

Info

Publication number: DE102005039995B4
Application number: DE200510039995
Authority: DE
Inventors: Martin Dipl.-Ing. Matt; Thomas Dipl.-Ing. Stolk; Alexander Von Dipl.-Ing. Gaisberg-Helfenberg; Klaus Dipl.-Ing. Wunderlich
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2005-08-24
Filing date: 2005-08-24
Publication date: 2008-03-27
Anticipated expiration: 2025-08-25
Also published as: DE102005039995A1

Abstract

Brennkraftmaschine mit mehreren Brennräumen und einem Abgassystem mit
– mindestens zwei Abgasreinigungseinheiten,
– mindestens zwei die Brennräume mit den Abgasreinigungseinheiten verbindenden Abgasrohrsystemen,
– einem Verbindungselement zwischen den Abgasrohrsystemen, über das eine Abgasquerströmung zwischen den Abgasrohrsystemen realisierbar ist, und
– einem Steuerelement zum Absperren und/oder Drosseln der Abgasquerströmung im Verbindungselement,
dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens zwei Abgasrohrsysteme (3, 3') Rohrleitungen (34, 35) mit einer zumindest abschnittsweise gemeinsamen Wandung oder mit unmittelbar benachbarten Wandabschnitten (38, 39) aufweisen und dass das Verbindungselement als Aussparung (4) in der gemeinsamen Wandung oder den unmittelbar benachbarten Wandabschnitten (38, 39) ausgeführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren Brennräumen und einem Abgassystem, welches mindestens zwei Abgasreinigungseinheiten, mindestens zwei die Brennräume mit den Abgasreinigungseinheiten verbindende Abgasrohrsysteme und ein Verbindungselement zwischen den Abgasrohrsystemen umfasst.
Aus der DE 101 04 021 A1 ist ein Abgassystem mit zwei Abgassträngen bekannt, bei dem in jedem Abgasstrang zwei Katalysatoren und eine Ventileinrichtung angeordnet und beide Abgasstränge über eine Querleitung verbunden sind. Die Ventileinrichtungen werden so geschaltet, dass das Abgas in der Aufheizphase nacheinander nur einen Katalysator aus jedem Abgasstrang und nach der Aufheizphase parallel beide Abgasstränge mit allen Katalysatoren durchströmt. Dadurch werden eine schnellere Aufheizung der durchströmten Katalysatoren und eine Reduzierung der Abgasemissionen in der Startphase erreicht.
Aus der DE 100 40 515 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit mehreren Brennräumen bekannt, die ein Abgassystem mit insgesamt vier Abgasreinigungseinheiten in Form von Dreiwegekatalysatoren und NO_x-Speicherkatalysatoren umfasst.
Das Abgassystem beinhaltet ferner zwei Abgasrohrsysteme in Form von Abgasleitungen, über die jeweils ein Dreiwege-Katalysator und ein NO_x-Speicherkatalysator mit einer Gruppe von Brennräumen verbunden sind. Zwischen den Abgasleitungen ist ein Verbindungselement in Form einer Verbindungsleitung angeordnet, über die eine Abgasquerströmung zwischen den Abgasrohrsystemen realisierbar ist. Über ein als Schließorgan bezeichnetes Steuerelement in dem Verbindungselement ist eine Abgasquerströmung durch das Verbindungselement einstellbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine der eingangs beschriebenen Art anzugeben, bei der der Grad der Durchmischung der Katalysatoreinheiten im Abgassystem unter Verwendung möglichst einfacher Mittel steuerbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine ist in dem Abgassystem ein Steuerelement zum Absperren und/oder Drosseln einer Abgasquerströmung in einem Verbindungselement angeordnet. Eine Abgasquerströmung bewirkt über das Verbindungselement eine Durchmischung der Abgasströmungen aus mehreren Abgasrohrsystemen. Über das Steuerelement ist dabei ein Durchmischungsgrad einstellbar. Insbesondere kann über das Steuerelement der Durchmischungsgrad an einen Betriebszustand einer Brennkraftmaschine angepasst werden. Ferner bewirkt ein öffnen oder Schließen des Steuerelements eine Änderung des ohne Durchmischung durchströmten Rohrleitungsanteils in einem Abgasrohrsystem, über das ein Brennraum mit einer Abgasreinigungseinheit verbunden ist. Mit Hilfe des Steuerelements lässt sich somit auch der ohne Durchmischung durchströmte Rohrleitungsanteil eines Abgasrohrsystems an den Betriebszustand der Brennkraftmaschine anpassen.
In Ausgestaltung der Erfindung ist ein Verbindungselement als Verbindungsrohr ausgeführt und ein Steuerelement ist in dem Verbindungselement angeordnet.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerelement als Drosselelement ausgebildet, welches durch translatorische und/oder rotatorische Verstellung eines Schiebers oder einer Klappe eine teilweise oder vollständige Sperrung des Verbindungsrohrs bewirkt. Die Vorteile dieser Ausführungsform liegen in dem geringen erforderlichen Bauraum für das Steuerelement und der kostengünstigen Umsetzbarkeit.
In wiederum einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist ein Steuerelement als Teleskoprohr ausgebildet, bei dem eine Längenverstellung des Teleskoprohrs eine Verstellung des durchströmbaren Querschnitts bewirkt. Das Teleskoprohr kann aus zwei oder mehr ineinander verschiebbaren Teilrohren aufgebaut sein. Ein Verschieben der Teilrohre zueinander bewirkt eine Änderung eines durchströmbaren Querschnitts innerhalb des Teleskoprohrs. Die Änderung kann in diskreten Schritten oder kontinuierlich erfolgen. Je nach Gestaltung der Teilrohrquerschnitte ist dabei auch eine vollständige Sperrung des Strömungsquerschnitts möglich.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung beinhalten mindestens zwei Abgasrohrsysteme Rohrleitungen mit einer zumindest abschnittsweise gemeinsamen Wandung oder mit unmittelbar benachbarten Wandabschnitten. Das Verbindungselement ist als Aussparung in der gemeinsamen Wandung oder den unmittelbar benachbarten Wandabschnitten ausgeführt. Über die Aussparung ist eine Abgasquerströmung von einem Abgasrohrsystem in ein anderes Abgasrohrsystem realisierbar. Ein Vorteil dieser Anordnung liegt in einer besonders kompakten Bauform des Abgassystems. Ferner ist bei dieser Ausgestaltung bei geöffnetem Steuerelement eine gute Durchmischung der Abgasströmungen bei geringen Drosselverlusten erzielbar.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das Steuerelement als in Richtung der Durchströmung der Abgasrohrsysteme beweglicher Abgasschieber ausgeführt, mit dem die Aussparung in der gemeinsamen Wandung oder den unmittelbar benachbarten Wandabschnitten ganz oder teilweise verschließbar ist. Die Vorteile dieser Ausgestaltungsform liegen in der einfachen Realisierbarkeit und der kompakten Bauform.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind mindestens zwei Abgasreinigungseinheiten in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht, wobei jede dieser Abgasreinigungseinheiten mit einer Abgasströmung aus einem der Abgasrohrsysteme beaufschlagbar ist. Bei dieser Ausgestaltungsform ist ein gemeinsamer Eintrittsquerschnitt der in einem Gehäuse untergebrachten Abgasreinigungseinheiten in Segmente unterteilbar, wobei jedes Segment mit einer Abgasströmung aus einem der Abgasrohrsysteme beaufschlagbar ist. Beim Durchströmen der Abgasreinigungseinheiten findet bestenfalls eine geringe Durchmischung der verschiedenen, getrennt in die einzelnen Segmente eingeleiteten Abgasströmungen statt. Jedes der mit einer Abgasströmung beaufschlagbaren Segmente und die sich daran anschließende von der Abgasströmung durchströmten Bereiche werden in dieser Ausgestaltungsform als eine Abgasreinigungseinheit betrachtet. Ein Vorteil dieser Ausgestaltungsform liegt in der besonders kompakten Bauweise.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass bei hohen Motorlasten und/oder hohen Abgasmassenströmen das Steuerelement geschlossen wird. Bei hohen Motorlasten wird dementsprechend die Abgasquerströmung in dem Verbindungselement gedrosselt beziehungsweise gesperrt. Somit wird in diesem Betriebszustand der Durchmischungsgrad zwischen den Abgasströmungen in den einzelnen Abgasrohrsystemen zumindest reduziert. Bei vollständig geschlossenem Steuerelement wird eine Durchmischung der Abgasströmungen in den Abgasrohrsystemen vor Eintritt in die Abgasreinigungseinheiten vollständig unterbunden und die den einzelnen Abgasrohrsystemen zugeordneten Abgasströmungen werden getrennt in die Abgasreinigungseinheiten eingeleitet.
Ein weiteres Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass bei niedrigen Motorlasten und/oder Abgasmassenströmen das Steuerelement geöffnet wird. Dadurch wird eine Durchmischung der Abgasströmungen in den einzelnen Abgasrohrsystemen erzielt.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen veranschaulicht und werden nachfolgend beschrieben. Dabei sind die vorstehend genannten und nachfolgend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Merkmalskombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Dabei zeigen
1 eine Prinzipskizze des erfindungsgemäßen Abgassystems der Brennkraftmaschine und
2a, 2b Detailzeichnungen einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Abgasrohrsysteme, der Abgasreinigungseinheiten, des Verbindungselements und des Steuerelements.
Eine zur Verwendung in Personenkraftwagen vorgesehene Brennkraftmaschine beinhaltet einen Otto- oder Dieselmotor und ein in 1 schematisch dargestelltes Abgassystem 1.
Der Motor umfasst mindestens zwei Einzelzylinder, in denen ein Luft-/Kraftstoffgemisch verbrannt wird. Bei der Verbrennung entstehende Abgase werden über Auslassvorrichtungen für jeden Einzelzylinder getrennt in das Abgassystem 1 übergeleitet.
Das Abgassystem 1 umfasst eine erste Abgasreinigungseinheit 2, eine zweite Abgasreinigungseinheit 2' und eine dritte Abgasreinigungseinheit 2''. Die Anzahl der Abgasreinigungseinheiten 2, 2', 2'' entspricht in der in 1 gezeigten Ausführungsform der Anzahl der Einzelzylinder des Motors. Als Abgasreinigungseinheiten 2, 2', 2'' sind Oxidationskatalysatoren vorgesehen, es können aber auch andere Ausführungsformen, wie Speicher- oder Reduktionskatalysatoren, Partikelfilter sowie Kombinationen aus den genannten Einheiten, verwendet werden. In 1 sind die Abgasreinigungseinheiten 2, 2', 2'' als Einzelbauteile ausgeführt. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform sind die Abgasreinigungseinheiten zu einem Bauteil mit mehreren Zuleitungen in einem gemeinsamen Gehäuse vereint, innerhalb dessen die Abgasströme aus den einzelnen Zuleitungen ohne oder mit lediglich geringer Durchmischung behandelt werden können.
Die erste Abgasreinigungseinheit 2 ist durch ein erstes Abgasrohrsystem 3 verbunden mit einer Auslassvorrichtung eines Einzelzylinders. In entsprechender Weise sind die zweite Abgasreinigungseinheit 2' durch ein zweites Abgasrohrsystem 3' mit einer zweiten Auslassvorrichtung eines zweiten Einzelzylinders und die dritte Abgasreinigungseinheit 2'' durch ein drittes Abgasrohrsystem 3'' mit einer dritten Auslassvorrichtung eines dritten Einzelzylinders verbunden.
Die benachbarten Abgasrohrsysteme 3, 3' beziehungsweise 3', 3'' sind mit Hilfe von Verbindungselementen 4, 4' miteinander verbunden, wobei die Verbindungselemente 4, 4' in 1 als Verbindungsrohre 10, 10' ausgeführt sind.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform ist in den Verbindungsrohren 10, 10' jeweils ein Steuerelement 5, 5' angeordnet, die wie in der Figur dargestellt als Drosselelemente ausgestaltet sind. Bei den Drosselelementen kann durch rotatorische Verstellung von Klappen 6, 6' eine teilweise oder vollständige Sperrung der Abgasströmungen in den Verbindungsrohren 10, 10' bewirkt werden. Die den Klappen 6, 6' zugeordnete Rotationsachsen 7, 7' sind jeweils quer zu den Abgasströmungen in der Mitte der Verbindungsrohre 10, 10' angeordnet. In einer modifizierten Ausführungsform können die Rotationsachsen 7, 7' auch in außermittigen Positionen in den Verbindungsrohren 10, 10' angeordnet sein. In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist ein Steuerelement als Drosselelement ausgestaltet, bei dem durch translatorische Verstellung eines Schiebers eine teilweise oder vollständige Sperrung der Abgasströmung in einem Verbindungsrohr erreicht wird. Der Schieber kann dabei quer oder in einem Winkel zur Abgasströmung geführt werden. Das Drosselelement kann dabei sowohl in der Ausführung als Klappe oder als Schieber an beliebiger Stelle in Längsrichtung eines Verbindungsrohrs positioniert werden. Insbesondere ist auch eine Anordnung unmittelbar an den Übergängen zwischen den Verbindungsrohren und den angrenzenden Abgasrohrsystemen möglich.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist ein Verbindungselement als Verbindungsrohr ausgeführt, in dem ein als Teleskoprohr ausgebildet Steuerelement angeordnet ist. Das Teleskoprohr besteht dabei aus mindestens zwei ineinander verschiebbaren Teilrohren. Ein äußeres Teilrohr umfasst einen Rohrkern und eine Außenwand, so dass sich dazwischen ein ringförmiger Strömungsquerschnitt ergibt. Auf einer dem inneren Teilrohr zugewandten Rohrseite ist der Rohrkern konisch ausgebildet. Ein inneres Teilrohr des Teleskoprohrs weist einen runden Strömungsquerschnitt auf und ist auf einer dem äußeren Teilrohr zugewandten Seite trichterförmig ausgestaltet. Dabei entspricht der Öffnungswinkel des Trichters dem Konuswinkel des Rohrkerns des äußeren Teilrohrs. Beim Ineinanderschieben des Teleskoprohrs wird der konische Teil des Rohrkerns des äußeren Teilrohrs in die Trichterform des inneren Teilrohrs geschoben. Ein Zusammentreffen beider Teile hat eine vollständige Sperrung des Strömungsquerschnitts zur Folge.
Im Anschluss an die Abgasreinigungseinheiten 2, 2', 2'' ist ein Abgassammelsystem 8 angeordnet, durch das die Abgasströme aus den Abgasreinigungseinheiten 2, 2', 2'' zusammengeführt und in ein Sammelrohr 9 eingeleitet werden.
In der in 1 dargestellten Ausführungsform entspricht die Anzahl der Einzelzylinder im Verbrennungsmotor der Anzahl der Abgasreinigungseinheiten 2, 2', 2'' im Abgassystem 1, und jeder Einzelzylinder ist über ein Abgasrohrsystem 3, 3', 3'' mit einer Abgasreinigungseinheit 2, 2', 2'' verbunden. In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen unterscheidet sich die Anzahl der Einzelzylinder von der Anzahl der Abgasreinigungseinheiten, wobei im Allgemeinen zwei oder mehr Einzelzylinder und zwei oder mehr Abgasreinigungseinheiten vorhanden sind. Ein Abgasrohrsystem ist dabei so ausgestaltet, dass eine Teilmenge der Einzelzylinder mit einer Teilmenge der Abgasreinigungseinheiten verbunden ist. Dabei beinhaltet der Ausdruck „Teilmenge" mindestens einen Einzelzylinder beziehungsweise eine Abgasreinigungseinheit.
In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen sind die Abgasrohrsysteme gruppenweise durch Verbindungselemente verbunden. Eine Gruppe besteht dabei aus zwei, drei oder mehr Abgasrohrsystemen. Auch Abgasrohrsysteme ohne Anschluss an Verbindungselemente sind möglich, wobei im Abgassystem an anderer Stelle mindestens ein Verbindungselement mit einem Steuerelement vorgesehen ist.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist eine Abgasreinigungseinheit vergleichsweise motornah angeordnet, wobei der Begriff „motornah" jede Entfernung zwischen 5 cm und 80 cm von einer Auslassvorrichtung eines Brennraums bis zum Eintritt in die entsprechende Abgasreinigungseinheit umfasst. Durch die motornahe Anordnung wird ein schnelles Aufheizen der Abgasreinigungseinheit in der Startphase der Brennkraftmaschine erreicht.
In 2a und 2b ist eine besonders vorteilhafte Ausführungsform für ein erstes Abgasrohrsystem 3, ein zweites Abgasrohrsystem 3', eine erste Abgasreinigungseinheit 2, eine zweite Abgasreinigungseinheit 2' und ein Steuerelement 32 dargestellt. 2a und 2b unterscheiden sich durch die Stellung des Steuerelements 32.
In dieser Ausführungsform ist dem ersten Abgasrohrsystem 3 eine erste Rohrleitung 34 zugeordnet und dem zweiten Abgasrohrsystem 3' ist eine zweite Rohrleitung 35 zugeordnet. Die Rohrleitungen 34 und 35 weisen zwei unmittelbar benachbarte Wandabschnitte 38 und 39 auf und sind in Strömungsrichtung von den Abgasreinigungseinheiten 2 und 2' beabstandet angeordnet. Die Abgasreinigungseinheiten 2 und 2' sind in diesem Ausführungsbeispiel in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht beziehungsweise zu einem gemeinsamen Bauteil mit einer über den gesamten Strömungsquerschnitt einheitlichen Strömungskanalgestaltung vereint. Bei Verwendung eines Oxidationskatalysators als Abgasreinigungseinheit bedeutet eine einheitliche Strömungskanalgestaltung zum Beispiel eine über den Querschnitt einheitliche Wabenstruktur. Über eine Hülse 21 sind die erste Rohrleitung 34, die zweite Rohrleitung 35 sowie die Abgasreinigungseinheiten 2 und 2' miteinander verbunden, wobei die Hülse sowohl die Rohrleitungen 34 und 35 als auch die Abgasreinigungseinheiten 2 und 2' vollständig umfasst. Die Überlappungsbereiche zwischen Hülse 21 und Rohrleitungen 34, 35 beziehungsweise zwischen Hülse 21 und Abgasreinigungseinheiten 2, 2' sind in bekannter Weise so abgedichtet, dass keine Abgase in die Umgebung entweichen können. Die Hülse 21 bewirkt in diesem Ausführungsbeispiel eine Verlängerung der Außenwandungen der Rohrleitungen 34 und 35 bis zu dem gemeinsamen Gehäuse der Abgasreinigungseinheiten 2, 2'. Da die Rohrleitungen 34 und 35 zu den Abgasreinigungseinheiten 2, 2' beabstandet angeordnet sind, entsteht eine Aussparung 4, die in dem Ausführungsbeispiel unmittelbar stromaufwärts von den Abgasreinigungseinheiten 2, 2' angeordnet ist. Über die Aussparung 4 ist eine Abgasquerströmung von dem ersten Abgasrohrsystem 3 in das zweite Abgasrohrsystem 3' und umgekehrt realisierbar. Dadurch lässt sich eine Durchmischung der Abgasströmungen in den Abgasrohrsystemen 3, 3' erzielen.
Zwischen Hülse 21, erster Rohrleitung 34 und zweiter Rohrleitung 35 ist als Steuerelement ein in Strömungsrichtung beweglicher Abgasschieber 32 angeordnet. Der Abgasschieber 32 umfasst dabei einen ringförmigen Abschnitt 36 und einen Steg 37. Der ringförmige Abschnitt 36 umschließt die erste Rohrleitung 34 und die zweite Rohrleitung 35 vollständig, ist aber noch innerhalb der Hülse 21 angeordnet. Der Steg 37 ist in einem Spalt zwischen den unmittelbar benachbarten Wandabschnitten 38 und 39 der Rohrleitungen 34 und 35 angeordnet.
Über einen in 2a und 2b nicht dargestellten Bewegungsmechanismus lässt sich der Abgasschieber 32 kontinuierlich zwischen einer ersten, voll eingefahrenen Arbeitsposition und einer zweiten, voll ausgefahrenen Arbeitsposition verschieben. Durch die Verschiebung ist die Größe der Aussparung 4 und damit der Grad der Durchmischung der Abgasströmungen in den Abgasrohrsystemen 3 und 3' variierbar. In 2a ist der Abgasschieber 32 in der zweiten, voll ausgefahrenen Arbeitsposition dargestellt. In dieser Arbeitsposition steht der Abgasschieber in Kontakt mit dem Eintrittsquerschnitt der Abgasreinigungseinheiten 2, 2'. Eine Durchmischung der Abgasströmungen in den Abgasrohrsystemen 3, 3' wird somit wirksam unterbunden. Außerdem wird in dieser Arbeitsposition der ohne Durchmischung durchströmte Rohrleitungsanteil der Abgasrohrsysteme 3, 3' um die Distanz zwischen dem stromabwärts gelegenen Ende der Rohrleitungen 34 und 35 und dem Eintrittsquerschnitt der Abgasreinigungseinheiten 2, 2' verlängert. Nach Eintritt der Abgasströmungen in die Abgasreinigungseinheiten 2, 2' werden die Abgasströmungen mit bestenfalls geringer weiterer Durchmischung durch die Abgasreinigungseinheiten 2, 2' geleitet.
In 2b ist der Abgasschieber in der ersten, voll eingefahrenen Arbeitsposition gezeigt. Diese Arbeitsposition ist durch eine maximale Größe der Aussparung 4 gekennzeichnet, wodurch eine gute Durchmischung der Abgasströmungen in den Abgasrohrsystemen 3, 3' erreicht wird.
Die anhand der 2a und 2b erläuterte Ausführungsform beruht auf zwei Abgasrohrsystemen 3, 3', zwei Abgasreinigungseinheiten 2, 2' und einem Abgasschieber 32 mit einem ringförmigen Abschnitt 36 und einem Steg 37. Es ist jedoch ohne weiteres möglich, diese Ausführungsform auch auf drei, vier oder mehr Abgasrohrsysteme, die entsprechende Anzahl von Abgasreinigungseinheiten und einen Abgasschieber in einer entsprechend ausgeführten Form zu erweitern. Bei einer Ausführungsform mit vier Abgasrohrsystemen zum Beispiel können die Querschnitte der Rohrleitungen am austrittsseitigen Ende als Viertelkreissegment ausgeführt werden. Über eine runde, alle vier Rohrleitungen umfassende Hülse wird die Abgasströmung zu vier Abgasreinigungseinheiten weitergeleitet. Der Abgasschieber umfasst in dieser modifizierten Ausführungsform einen ringförmigen, alle vier Rohrleitungen umfassenden Querschnitt und zwei kreuzförmig angeordnete Stege, die in den Spalten zwischen den unmittelbar benachbarten Wandabschnitten der Rohrleitungen angeordnet sind. Bei vollständig ausgefahrenem Abgasschieber lassen sich alle vier Abgasströmungen ohne Durchmischung bis zum Eintritt in die vier Abgasreinigungseinheiten führen.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist der Abgasschieber als in Strömungsrichtung verschiebliche Platte ohne ringförmigen Abschnitt ausgeführt. Die Platte ist dabei zwischen den benachbarten Wandabschnitten der ersten Rohrleitung und der zweiten Rohrleitung angeordnet. Ebenso ist eine Ausführungsform möglich, bei der ein Abgasschieber als eine in Strömungsrichtung verschiebliche Innenhülse in der ersten Rohrleitung oder der zweiten Rohrleitung ausgeführt ist.
In einer weiteren, nicht dargestellten Ausführungsform ist am Eintrittsquerschnitt des mehrere Abgasreinigungseinheiten enthaltenden Gehäuses eine Fixiereinrichtung angebracht, mit der der Abgasschieber und hierbei insbesondere dessen Steg quer zur Strömungsrichtung fixiert werden kann. Eine solche Fixiereinrichtung kann beispielsweise aus einem auf den Eintrittsquerschnitt montierten Bauteil mit einer sich in Strömungsrichtung verjüngenden Nut bestehen, wobei das stromabwärts gelegene Ende des Stegs sich bei ausgefahrenem Abgasschieber in die Nut hineinbewegt.
In einem bevorzugten Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine sind die Steuerelemente 5, 5', 32 bei Kaltstartbedingungen oder Teillastbetrieb des Motors vollständig geöffnet, wodurch sich vor Eintritt in die Abgasreinigungseinheiten 2, 2', 2'' eine gute Durchmischung der Abgasströmungen aus den Einzelzylindern einstellt. Die Abgasreinigungseinheiten 2, 2', 2'' werden von einem weitgehend einheitlichen Luft-/Kraftstoffgemisch durchströmt. Dadurch wird die Wirksamkeit der Abgasreinigungseinheiten 2, 2', 2'' erhöht. Bei Volllastbetrieb werden die Steuerelemente 5, 5', 32 vollständig geschlossen. Dadurch wird eine Durchmischung der Abgasströmungen in den Abgasrohrsystemen 3, 3', 3'' unterbunden und der ohne Durchmischung durchströmte Rohrleitungsanteil der Abgasrohrsysteme 3, 3', 3'' verlängert.
Infolge von Schwankungen in der Luft- und Kraftstoffzufuhr zu den einzelnen Brennräumen können sich unterschiedliche Luft-/Kraftstoffverhältnisse in den Abgasrohrsystemen 3, 3', 3'' einstellen. Dabei besteht insbesondere bei einer Durchmischung der Abgasströmungen aus den Abgasrohrsystemen 3, 3', 3'' in einem Verbindungselement 4, 4' die Gefahr einer exothermen Nachreaktion von Restsauerstoff mit teilverbrannten Kohlenwasserstoffen. Dies gilt besonders bei Volllastbetrieb mit annähernd stöchiometrischem Luft-/Kraftstoffverhältnis. Zur Vermeidung einer Nachreaktion werden daher in einer bevorzugten Betriebsart die Steuerelemente 5, 5', 32 bei Volllastbetrieb vollständig geschlossen, so dass die Abgasströmungen aus den Einzelzylindern ohne weitere Durchmischung zu den Abgasreinigungseinheiten 2, 2', 2'' geleitet werden. Somit kann der Motor auch bei Volllastbetrieb mit einem annähernd stöchiometrischem Luft-/Kraftstoffverhältnis betrieben werden, was sich vorteilhaft auf Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemissionen auswirkt.
Die Verlängerung des ohne Durchmischung durchströmten Rohrleitungsanteils in den Abgasrohrsystemen 3, 3', 3'' wirkt sich durch verbesserte Füllungsbedingungen bei niedrigen Motordrehzahlen positiv auf den Ladungswechsel im Motor aus.

Claims

Brennkraftmaschine mit mehreren Brennräumen und einem Abgassystem mit – mindestens zwei Abgasreinigungseinheiten, – mindestens zwei die Brennräume mit den Abgasreinigungseinheiten verbindenden Abgasrohrsystemen, – einem Verbindungselement zwischen den Abgasrohrsystemen, über das eine Abgasquerströmung zwischen den Abgasrohrsystemen realisierbar ist, und – einem Steuerelement zum Absperren und/oder Drosseln der Abgasquerströmung im Verbindungselement, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Abgasrohrsysteme (3, 3') Rohrleitungen (34, 35) mit einer zumindest abschnittsweise gemeinsamen Wandung oder mit unmittelbar benachbarten Wandabschnitten (38, 39) aufweisen und dass das Verbindungselement als Aussparung (4) in der gemeinsamen Wandung oder den unmittelbar benachbarten Wandabschnitten (38, 39) ausgeführt ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuerelement als ein in Richtung der Durchströmung der Abgasrohrsysteme (3, 3') beweglicher Abgasschieber (32) ausgeführt ist, mit dem die Aussparung (4) in der gemeinsamen Wandung oder den unmittelbar benachbarten Wandabschnitten (38, 39) ganz oder teilweise verschließbar ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Abgasreinigungseinheiten (2, 2') in einem gemeinsamen Gehäuse untergebracht sind, wobei jede dieser Abgasreinigungseinheiten (2, 2') mit einer Abgasströmung aus einem der Abgasrohrsysteme (3, 3') beaufschlagbar ist.
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei hohen Motorlasten und/oder hohen Abgasmassenströmen das Steuerelement (32) geschlossen wird.
Verfahren, insbesondere nach Anspruch 4, zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei niedrigen Motorlasten und/oder niedrigen Abgasmassenströmen das Steuerelement (32) geöffnet wird.