DE102006031702A1

DE102006031702A1 - Multiple-flow turbocharger, for a motor with a number of cylinders, has a valve for selection of a number of exhaust gas modes

Info

Publication number: DE102006031702A1
Application number: DE102006031702A
Authority: DE
Inventors: Andreas Dipl.-Ing. Ruess (BA); Götz von Dr. Esebeck
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2006-07-08
Filing date: 2006-07-08
Publication date: 2008-01-10

Abstract

The multiple-flow turbocharger (20), for a motor (10) with a number of cylinders (12), has at least two inflow channels (22,23) each with two flow channels (16,18). A valve (34), to switch between different exhaust gas flow modes, is a cylindrical rotary slide rotating around its longitudinal axis (36) and has a central channel passage across the axis. Two channel wall sections each have an exhaust gas opening for a channel, which can be opened and closed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an internal combustion engine with a multi-flow Exhaust gas turbocharger according to the preamble of claim 1.

Moderne Brennkraftmaschinen erfordern immer mehr verschiedene Systeme, um den Forderungen nach Wirtschaftlichkeit, der Einhaltung der Emissionsgrenzwerte, usw. gerecht zu werden. Dem gegenüber steht jedoch im Motorraum nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung. Durch die Integration von mehreren Funktionen in einem Bauteil kann diese Problematik zum Teil gelöst werden. Außerdem kommt es durch eine solche Maßnahme zu einer Reduzierung der benötigten Stellantriebe und damit zu einer Kostenersparnis.modern Internal combustion engines require more and more different systems to the demands for economy, compliance with emission limit values, etc. to meet. Opposite, however, stands in the engine compartment only a limited space available. Through the integration Having multiple functions in one component can solve this problem partly solved become. Besides that comes it by such a measure to a reduction of the needed Actuators and thus to a cost savings.

So offenbart zum Beispiel die DE 698 14 660 T2 eine Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader, bei welcher dem Abgasturbolader eine Ventilvorrichtung vorgeschaltet ist, die in einer ersten Betriebsstellung beide Fluten des Abgaskrümmers getrennt mit jeweiligen Einlasskanälen des Abgasturboladers verbindet, in einer zweiten Betriebsstellung für einen Motorbremsbetrieb die beiden Fluten miteinander verbindet, und in einer dritten Betriebsstellung die beiden Fluten mit einem an dem Abgasturbolader vorbeiführenden Bypasskanal verbindet. Die Ventilvorrichtung ist als ein durch einen Aktuator betriebenes Schiebeventil ausgebildet und kann als ein Bauteil drei unterschiedliche Abgasströmungsmodi schalten.For example, the DE 698 14 660 T2 an internal combustion engine having a mehrflutigen exhaust gas turbocharger, in which the exhaust gas turbocharger is preceded by a valve device which connects in a first operating position both flows of the exhaust manifold separately with respective intake ports of the exhaust gas turbocharger, in a second operating position for an engine braking operation, the two floods together, and in a third Operating position connects the two floods with a past the exhaust gas turbocharger bypass channel. The valve device is designed as a slide valve operated by an actuator and can switch as a component three different exhaust gas flow modes.

In der DE 10 2004 034 070 A1 der Anmelderin ist eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader beschrieben, bei der im Gehäuse des Abgasturboladers eine Ventilvorrichtung in der Form eines Drehschiebers integriert ist, welcher ebenfalls in einer ersten Betriebsstellung beide Fluten des Abgaskrümmers getrennt mit jeweiligen Einlasskanälen des Abgasturboladers verbindet, in einer zweiten Betriebsstellung die beiden Fluten miteinander verbindet, und in einer dritten Betriebsstellung die beiden Fluten mit einem an dem Abgasturbolader vorbeiführenden Bypasskanal verbindet.In the DE 10 2004 034 070 A1 the applicant is described an internal combustion engine with an exhaust gas turbocharger, in which a valve device in the form of a rotary valve is integrated in the housing of the exhaust gas turbocharger, which also in a first operating position both flutes of the exhaust manifold separately with respective inlet channels of the exhaust gas turbocharger connects, in a second operating position, the two Flooding connects to each other, and connects the two floods in a third operating position with a past the exhaust gas turbocharger bypass channel.

Schließlich zeigt die DE 196 18 160 C2 einen Abgasturbolader einer Brennkraftmaschine, in dessen Gehäuse eine Ventilvorrichtung in Form eines Drehschiebers integriert ist, der ein stufenlos geregeltes Abblasen aus entweder einer oder beiden Fluten in einen am Abgasturbolader vorbeiführenden Bypasskanal erlaubt.Finally, the shows DE 196 18 160 C2 an exhaust gas turbocharger of an internal combustion engine, in whose housing a valve device in the form of a rotary valve is integrated, which allows a continuously controlled blowing off either one or both floods in a past the exhaust gas turbocharger bypass channel.

Die Drehschieber bekannter Ventilvorrichtungen im Bereich des Abgaskrümmers einer Brennkraftmaschine sind üblicherweise so aufgebaut, dass der zylindrische Körper des Drehschiebers zwei in seiner Längsrichtung verlaufende und einander etwa gegenüberliegende Strömungskanäle aufweist, die mit den Öffnungen der angeschlossenen Abgasleitungen in Überdeckung bringbar sind.The Rotary valve known valve devices in the region of the exhaust manifold a Internal combustion engine are usually designed so that the cylindrical body of the rotary valve two in its longitudinal direction has running and approximately opposite flow channels, the one with the openings the connected exhaust pipes can be brought into overlap.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine mit mehrflutigem Abgasturbolader so auszubilden, dass durch eine einfache und gleichzeitig kompakte Konstruktion mit nur einer Ventileinrichtung mehrere unterschiedliche Abgasströmungsmodi geschaltet werden können.Of the Invention is based on the object, a generic internal combustion engine with multi-flow exhaust gas turbocharger in such a way that by a simple and at the same time compact design with only one valve device several different exhaust gas flow modes are switched can.

Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.These Task is by an internal combustion engine with a mehrflutigen Exhaust gas turbocharger with the features of claim 1 solved. advantageous Embodiments and developments of the invention are the subject the dependent Claims.

Die Erfindung basiert auf dem Gedanken, mehrere unterschiedliche Strömungswege zwischen verschiedenen Abgaskanälen bzw. Sonderfunktionen des Brennkraftmaschinenbetriebs durch nur eine Ventileinrichtung zu schalten, wobei gleichzeitig der durch die Ventileinrichtung verursachte Strömungswiderstand möglichst gering sein soll. Die Ventileinrichtung bildet daher den idealen Strömungskanal zwischen den jeweils beteiligten Abgaskanälen möglichst genau und ohne zusätzliche Strömungshindernisse nach.The Invention is based on the idea of several different flow paths between different exhaust ducts or special functions of the engine operation by only to switch a valve device, at the same time by the valve device caused flow resistance as possible should be low. The valve device therefore forms the ideal Flow channel between the respective involved exhaust ducts preferably exactly and without additional flow obstacles to.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist mehrere Zylinder; einen Abgaskrümmer mit einer Abgasleitung von jedem der Zylinder, wobei die Abgasleitungen zu wenigstens zwei Fluten kombiniert sind; einen Abgasturbolader mit wenigstens zwei Einlasskanälen, die jeweils mit einer der wenigstens zwei Fluten verbunden sind; und eine stromauf des Abgasturboladers angeordnete Ventileinrichtung zum Schalten von mehreren unterschiedlichen Abgasströmungsmodi auf. Zum Lösen der oben angegeben Aufgabe ist die Ventileinrichtung in der Form eines insbesondere zylinderförmigen Drehschiebers ausgebildet, der um eine in seiner Längsrichtung verlaufende Drehachse drehbar ist und einen insbesondere zentralen Durchgangskanal quer zur Drehachse und wenigstens zwei in seiner Längsrichtung am Außenumfang verlaufende Kanalwandabschnitte, von denen ein erster Kanalwandabschnitt mit einer Öffnung einer ersten Abgasleitung und ein zweiter Kanalwandabschnitt mit einer Öffnung einer zweiten Abgasleitung in Überdeckung bringbar ist, aufweist.The inventive internal combustion engine has several cylinders; an exhaust manifold with an exhaust pipe from each of the cylinders, with the exhaust pipes are combined to at least two floods; an exhaust gas turbocharger with at least two inlet channels, each connected to one of the at least two floods; and an upstream of the exhaust gas turbocharger arranged valve means for Switching on several different exhaust flow modes. To release the stated above object is the valve device in the form of a in particular cylindrical Rotary slide formed around one in its longitudinal direction extending axis of rotation is rotatable and a particular central Through-channel transverse to the axis of rotation and at least two in his longitudinal direction on the outer circumference extending channel wall sections, of which a first channel wall section with an opening a first exhaust pipe and a second channel wall portion with an opening a second exhaust pipe in coverage can be brought has.

Da der Durchgangskanal durch den Drehschieber zentral vorgesehen ist und die Öffnungen der angeschlossenen Abgasleitungen durch Kanalwandabschnitte am Außenumfang geschlossen werden können, wird der jeweils geöffnete Strömungsweg so gebildet, dass er durch den Drehschieber nur gering beeinflusst wird, d.h. insbesondere keinen Strömungswiderstand durch Hindernisse und dergleichen bildet. Dies gilt insbesondere für den befeuerten Motorbetrieb. Mit der einfach und kompakt aufgebauten Ventileinrichtung können mit nur einem Bauteil mehrere Abgasströmungsmodi, d.h. verschiedene Funktionen geschaltet werden. Da das Schalten der verschiedenen Funktionen hier rein mechanisch erfolgt, ist auch eine höhere Betriebssicherheit gewährleistet.Since the passage is centrally provided by the rotary valve and the openings of the connected exhaust pipes can be closed by channel wall sections on the outer circumference, the respective open flow path is formed so that it is only slightly influenced by the rotary valve, ie in particular no Flow resistance forms by obstacles and the like. This applies in particular to the fired engine operation. With the simple and compact valve device can be switched with only one component more exhaust flow modes, ie different functions. Since the switching of the various functions is purely mechanical here, a higher reliability is guaranteed.

Vorzugsweise sind die wenigstens zwei Kanalwandabschnitte an ihrer Innenseite in Richtung zur Drehachse des Drehschiebers radial nach innen gewölbt ausgebildet, sodass der Strömungskanal durch den Drehschieber durch die so gebildeten Steuerkanten strömungstechnisch noch günstiger ist.Preferably are the at least two channel wall sections on their inside formed in the direction of the axis of rotation of the rotary valve radially inwardly curved, so that the flow channel through the rotary valve by the control edges thus formed fluidically even cheaper is.

In einer Ausgestaltung der Erfindung ist ferner stromauf des Abgasturboladers ein Verbindungskanal zwischen der ersten Flut und der zweiten Flut, eine von der zweiten Flut abzweigende Abgasrückführleitung und/oder ein die erste Flut stromauf des Abgasturboladers mit einem Abgaskanal stromab des Abgasturboladers verbindender Bypasskanal vorgesehen. In diesem Fall kann die erste Abgasleitung, mit deren Öffnung der erste Kanalwandabschnitt des Drehschiebers in Überdeckung bringbar ist, aus der Gruppe bestehend aus dem ersten Einlasskanal des Abgasturboladers, dem Verbindungskanal zwischen der ersten und der zweiten Flut und dem Bypasskanal des Ab gasturboladers ausgewählt werden; und die zweite Abgasleitung, mit deren Öffnung der zweite Kanalwandabschnitt des Drehschiebers in Übereinstimmung bringbar ist, kann aus der Gruppe bestehend aus dem Verbindungskanal zwischen der ersten und der zweiten Flut, dem Bypasskanal des Abgasturboladers und der Abgasrückführleitung ausgewählt werden.In An embodiment of the invention is also upstream of the exhaust gas turbocharger a connecting channel between the first flood and the second flood, a from the second flood branching exhaust gas recirculation line and / or one first flood upstream of the exhaust gas turbocharger with an exhaust duct downstream of the Exhaust gas turbocharger connecting bypass channel provided. In this Case, the first exhaust pipe, with the opening of the first channel wall portion the rotary valve can be brought into overlap is, from the group consisting of the first inlet channel of the exhaust gas turbocharger, the connection channel between the first and the second flood and be selected from the bypass duct of the exhaust gas turbocharger; and the second Exhaust pipe, with its opening the second channel wall portion of the rotary valve in accordance can be brought, can from the group consisting of the connection channel between the first and the second flood, the bypass channel of the exhaust gas turbocharger and the exhaust gas recirculation line selected become.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Ventileinrichtung in den Abgaskrümmer integriert. Alternativ kann die Ventileinrichtung auch in das Gehäuse des Abgasturboladers integriert werden.In Another embodiment of the invention is the valve device integrated into the exhaust manifold. Alternatively, the valve device may also be in the housing of the Turbocharger be integrated.

Vorzugsweise sind die mehreren unterschiedlichen Abgasströmungsmodi durch Drehen des Drehschiebers stufenlos regelbar.Preferably are the several different exhaust flow modes by turning the Rotary slide infinitely adjustable.

Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung von bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispielen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich. Darin zeigen:Above and other features and advantages of the invention will become apparent from the following description of preferred, non-limiting embodiments of the invention with reference to the accompanying drawings better understandable. Show:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel; 1 a schematic representation of an internal combustion engine with a Mehrflutigen exhaust gas turbocharger according to a first embodiment;

2 eine schematische Perspektivansicht eines wesentlichen Teils der Brennkraftmaschine von 1, die die Anordnung der Ventileinrichtung zeigt; 2 a schematic perspective view of an essential part of the internal combustion engine of 1 showing the arrangement of the valve device;

3 eine Schnittansicht der Ventileinrichtung in einer ersten Betriebsstellung; 3 a sectional view of the valve device in a first operating position;

4 eine Schnittansicht der Ventileinrichtung in einer zweiten Betriebsstellung; 4 a sectional view of the valve device in a second operating position;

5 eine Schnittansicht der Ventileinrichtung in einer dritten Betriebsstellung; 5 a sectional view of the valve device in a third operating position;

6 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel; 6 a schematic representation of an internal combustion engine with a Mehrflutigen exhaust gas turbocharger according to a second embodiment;

7 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel; 7 a schematic representation of an internal combustion engine with a Mehrflutigen exhaust gas turbocharger according to a third embodiment;

8 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel; und 8th a schematic representation of an internal combustion engine with a Mehrflutigen exhaust gas turbocharger according to a fourth embodiment; and

9 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel. 9 a schematic representation of an internal combustion engine with a Mehrflutigen exhaust gas turbocharger according to a fifth embodiment.

Nachfolgend werden verschiedene bevorzugte Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader unter Bezugnahme auf 1 bis 9 im Detail erläutert. Dabei sind gleiche Komponenten durchgehend mit den gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.Hereinafter, various preferred embodiments of an internal combustion engine according to the invention with a Mehrflutigen exhaust gas turbocharger with reference to 1 to 9 explained in detail. The same components are marked with the same reference numbers throughout.

(Erstes Ausführungsbeispiel)(First embodiment)

Zunächst wird anhand 1 bis 5 ein erstes Ausführungsbeispiel beschrieben. Dabei zeigt 1 schematisch den Aufbau einer Brennkraftmaschine mit einem mehrflutigen Abgasturbolader; 2 zeigt die Anordnung der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung; und 3 bis 5 zeigen den Aufbau der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung in drei verschiedenen Betriebsstellungen.First, it is based 1 to 5 a first embodiment described. It shows 1 schematically the structure of an internal combustion engine with a multi-flow exhaust gas turbocharger; 2 shows the arrangement of the valve device according to the invention; and 3 to 5 show the structure of the valve device according to the invention in three different operating positions.

Die Brennkraftmaschine 10 ist beispielsweise ein Dieselmotor für ein Kraftfahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug, kann aber ebenso ein Ottomotor für ein Kraftfahrzeug sein. Die Brennkraftmaschine 10 enthält mehrere (zum Beispiel sechs) Zylinder 12, die mit einem Abgaskrümmer verbunden sind. Dieser Abgaskrümmer enthält für jeden Zylinder 12 eine Abgasleitung 14, wobei diese Abgasleitungen 14 vorzugsweise symmetrisch bzw. hälftig zu zwei Fluten 16 und 18 kombiniert sind. Das heißt, durch die erste Flut 16 werden die Abgasströme der ersten drei Zylinder 12 geleitet, während durch die zweite Flut 18 die Abgasströme der anderen drei Zylinder 12 geleitet werden.The internal combustion engine 10 For example, is a diesel engine for a motor vehicle, in particular a commercial vehicle, but may also be a gasoline engine for a motor vehicle. The internal combustion engine 10 contains several (for example six) cylinders 12 , which are connected to an exhaust manifold. This exhaust manifold contains for each cylinder 12 an exhaust pipe 14 , these exhaust pipes 14 preferably symmetrical or half to two floods 16 and 18 combined. That is, by the first tide 16 become the exhaust gas streams of the first three cylinders 12 while passing through the second tide 18 the exhaust gas streams of the other three cylinders 12 be directed.

Die vorliegende Erfindung ist dabei aber nicht nur auf eine Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern 12 und zwei Fluten 16, 18 beschränkt. Die Brennkraftmaschine 10 kann zum Beispiel auch nur vier oder auch acht Zylinder 12 umfassen. Ebenso können insgesamt mehr als zwei Fluten 16, 18 vorgesehen sein.However, the present invention is not limited to an internal combustion engine with six cylinders 12 and two floods 16 . 18 limited. The internal combustion engine 10 For example, you can only have four or even eight cylinders 12 include. Similarly, a total of more than two floods 16 . 18 be provided.

Die Fluten 16, 18 sind an ihrem stromabwärtigen Ende mit einem Abgasturbolader 20 verbunden. Insbesondere ist die erste Flut 16 mit einem ersten Einlasskanal 22 einer Turbine 21 des Abgasturboladers 20 verbunden, und die zweite Flut 28 ist mit einem zweiten Einlasskanal 23 der Turbine 21 verbunden. Nach Durchströmen der Turbine 21 werden die Abgasströme über einen Abgaskanal 24 den verschiedenen Abgasnachbehandlungsvorrichtungen (Katalysatoren, Filter, usw.) zugeführt.The floods 16 . 18 are at their downstream end with an exhaust gas turbocharger 20 connected. In particular, the first flood 16 with a first inlet channel 22 a turbine 21 the exhaust gas turbocharger 20 connected, and the second tide 28 is with a second inlet channel 23 the turbine 21 connected. After flowing through the turbine 21 the exhaust gas flows through an exhaust duct 24 the various exhaust aftertreatment devices (catalysts, filters, etc.) supplied.

Die Turbine 21 kann wahlweise eine Turbine mit fester oder mit variabler Turbinengeometrie sein. Die von den Abgas strömen angetriebene Turbine 21 treibt in bekannter Weise über eine Welle einen Verdichter 26 an. Dieser Verdichter 26 kann wahlweise ein Verdichter mit fester oder mit variabler Verdichtergeometrie sein. Der Verdichter 26 fördert die Frischluft in einem Ansaugtrakt 28 zur Brennkraftmaschine 10.The turbine 21 Optionally, it can be a turbine with fixed or variable turbine geometry. The driven by the exhaust gas flow turbine 21 drives in a known manner via a shaft a compressor 26 at. This compressor 26 can optionally be a compressor with fixed or variable compressor geometry. The compressor 26 Promotes fresh air in an intake tract 28 to the internal combustion engine 10 ,

Weiter ist in bekannter Weise eine Abgasrückführleitung 30 vorgesehen, die von der zweiten Flut 18 abzweigt und über einen AGR-Kühler (nicht dargestellt) schließlich in den Ansaugtrakt 28 mündet. Demgemäß handelt es sich bei dem Abgasturbolader 20 um einen zweiflutigen Abgasturbolader mit einer asymmetrischen Turbine 21. Außerdem ist die zweite Flut 18 im Vergleich zur ersten Flut 16 zum Beispiel verjüngt.Next is in a known manner an exhaust gas recirculation line 30 provided by the second tide 18 branches off and finally via an EGR cooler (not shown) in the intake 28 empties. Accordingly, it is in the exhaust gas turbocharger 20 a twin-turbocharger with an asymmetrical turbine 21 , Besides, the second tide is 18 compared to the first flood 16 for example, rejuvenated.

Wie in 1 dargestellt, sind die beiden Fluten 16, 18 stromauf des Abgasturboladers 20 außerdem über einen Verbindungskanal (Überströmkanal) 32 mit einem im Vergleich zu den beiden Fluten relativ kleinen Strömungsquerschnitt miteinander verbunden.As in 1 shown, are the two floods 16 . 18 upstream of the exhaust gas turbocharger 20 also via a connecting channel (overflow channel) 32 with a relative to the two floods relatively small flow cross-section interconnected.

In der ersten Flut 16 ist ferner stromauf des Abgasturboladers 20 eine Ventileinrichtung 34 der Erfindung angeordnet, die mittels eines nicht dargestellten Stellantriebs zwischen verschiedenen Abgasströmungsmodi schalten kann. In dem Ausführungsbeispiel von 1 ist diese Ventileinrichtung dabei im Bereich der Verbindung des Verbindungskanals 32 mit der ersten Flut 16 vorgesehen.In the first tide 16 is also upstream of the exhaust gas turbocharger 20 a valve device 34 arranged according to the invention, which can switch between different exhaust gas flow modes by means of an actuator, not shown. In the embodiment of 1 this valve device is in the region of the connection of the connecting channel 32 with the first flood 16 intended.

2 zeigt in einer Perspektivansicht eine mögliche Anordnung der Ventileinrichtung 34 zwischen den beiden Fluten 16 und 18. Die Ventileinrichtung 34 ist dabei in kompakter Weise in die erste Flut 16 des Abgaskrümmers integriert. 2 shows in a perspective view a possible arrangement of the valve device 34 between the two floods 16 and 18 , The valve device 34 is in a compact way in the first flood 16 the exhaust manifold integrated.

Wie in 2 erkennbar, ist die Ventileinrichtung 34 in der Form eines Drehschiebers ausgebildet, der um eine in seiner Längsrichtung verlaufende Drehachse 36 drehbar ist. Der genaue Aufbau und die Funktionsweise werden nachfolgend unter Bezug auf 3 bis 5 näher erläutert, die eine Schnittansicht des Drehschiebers 34 in drei unterschiedlichen Betriebsstellungen zeigen.As in 2 recognizable, is the valve device 34 formed in the shape of a rotary valve, which extends about an axis of rotation extending in its longitudinal direction 36 is rotatable. The detailed structure and operation will be described below with reference to FIG 3 to 5 explained in more detail, which is a sectional view of the rotary valve 34 show in three different operating positions.

3 zeigt eine erste Betriebsstellung des Drehschiebers 34, in welcher die Verbindung der ersten Flut 16 mit dem ersten Einlasskanal 22 des Abgasturboladers 20 vollständig geöffnet und der Verbindungskanal 32 zwischen der ersten und der zweiten Flut 16, 18 vollständig geschlossen ist. Die zweite Flut 18 wird von dem Drehschieber 34 nicht direkt beeinflusst. 3 shows a first operating position of the rotary valve 34 in which the connection of the first tide 16 with the first inlet channel 22 the exhaust gas turbocharger 20 completely open and the connection channel 32 between the first and the second flood 16 . 18 is completely closed. The second flood 18 is from the rotary valve 34 not directly influenced.

Wie in 3 dargestellt, ist die Ventileinrichtung 34 in der Form eines zylinderförmigen Drehschiebers ausgebildet. Dieser ist um eine in seiner Längsrichtung verlaufende Drehachse 36 drehbar und weist einen zentralen Durchgangskanal 38 quer zur Drehachse 36 auf. Weiter weist der zylindrische Drehschieber 34 wenigstens zwei in seiner Längsrichtung an seinem Außenumfang verlaufende Kanalwandabschnitte 40, 42 auf, von denen ein erster Kanalwandabschnitt 40 mit einer Öffnung des ersten Einlasskanals 22 des Abgasturboladers 20 und ein zweiter Kanalwandabschnitt 42 mit einer Öffnung des Verbindungskanals 32 zwischen der ersten und der zweiten Flut 16, 18 in Überdeckung bringbar ist.As in 3 shown, is the valve device 34 formed in the shape of a cylindrical rotary valve. This is about an axis of rotation extending in its longitudinal direction 36 rotatable and has a central passageway 38 transverse to the axis of rotation 36 on. Next, the cylindrical rotary valve 34 at least two channel wall sections extending in its longitudinal direction on its outer circumference 40 . 42 on, of which a first channel wall section 40 with an opening of the first inlet channel 22 the exhaust gas turbocharger 20 and a second channel wall portion 42 with an opening of the connecting channel 32 between the first and the second flood 16 . 18 can be brought in overlap.

Die beiden Kanalwandabschnitte 40, 42 sind dabei an ihrer Innenseite in Richtung zur Drehachse 36 des Drehschiebers 34 radial nach innen gewölbt ausgebildet. Durch diese Konstruktion der Steuerkanten des Drehschiebers 34 wird der Abgasstrom in der Betriebsstellung von 2 (befeuerter Motorbetrieb) durch den Drehschieber 34 nur gering beeinflusst. Mit anderen Worten bildet der Durchgangskanal 38 durch den Drehschieber 34 den idealen Strömungskanal zwischen der ersten Flut 16 und dem ersten Einlasskanal 22 des Abgasturboladers 20 sehr genau und ohne zusätzliche Strömungshindernisse nach.The two channel wall sections 40 . 42 are on their inside in the direction of the axis of rotation 36 of the rotary valve 34 formed curved radially inward. By this construction of the control edges of the rotary valve 34 the exhaust gas flow is in the operating position of 2 (fired engine operation) through the rotary valve 34 only slightly influenced. In other words, the passageway forms 38 through the rotary valve 34 the ideal flow channel between the first tide 16 and the first inlet channel 22 the exhaust gas turbocharger 20 very accurate and without additional flow obstacles.

Durch Drehen des Drehschiebers 34 um seine Drehachse 36 in seine zweite Betriebsstellung (4, Kurzschlussfunktion) wird der Verbindungskanal 32 zwischen der ersten Flut 16 und der zweiten Flut 18 von dem zweiten Kanalwandabschnitt 42 freigegeben; und die Öffnung des ersten Einlasskanals 22 bleibt durch den ersten Kanalwandabschnitt 40 ebenfalls weiter geöffnet. Hierdurch wird ein gezieltes Überströmen des Abgases von der verjüngten zweiten Flut 18 in die erste Flut 16 ermöglicht.By turning the rotary valve 34 around its axis of rotation 36 into its second operating position ( 4 , Short-circuit function) becomes the connection channel 32 between the first tide 16 and the second flood 18 from the second channel wall portion 42 Approved; and the opening of the first inlet channel 22 remains through the first channel wall section 40 also open further. As a result, a targeted overflow of the exhaust gas from the tapered second tide 18 in the first tide 16 allows.

Wird der Drehschieber 34 weiter in seine dritte Betriebsstellung (5, Motorbremsbetrieb) gedreht, wird durch den ersten Kanalwandabschnitt 40 die Öffnung des ersten Einlasskanals 22 des Abgasturboladers 20 vollständig geschlossen; der Verbindungskanal 32 bleibt aber weiter geöffnet. Deshalb strömt der gesamte Abgasstrom aller Abgasleitungen 14 schließlich in den zweiten Einlasskanal 23 des Abgasturboladers 20.Will the rotary valve 34 into its third operational position ( 5 , Engine braking operation) is rotated through the first channel wall section 40 the opening of the first inlet channel 22 the exhaust gas turbocharger 20 completely closed; the connection channel 32 but remains open. Therefore flows the entire exhaust gas flow of all exhaust pipes 14 finally in the second inlet channel 23 the exhaust gas turbocharger 20 ,

Wie oben beschrieben, erfüllt der Drehschieber 34 in der kompakten erfindungsgemäßen Bauweise zwei Funktionen, nämlich die Verbindung der beiden Fluten 16, 18 und das Sperren einer Flut 16. Gleichzeitig gewährleistet der Drehschieber 34 ein günstiges Strömungsverhalten, da er im Gegensatz zu herkömmlichen Ventileinrichtungen den Strömungsweg der Abgase zwischen seinen Eintritts- und Austrittsöffnungen ohne Hindernisse bildet.As described above, meets the rotary valve 34 in the compact design according to the invention two functions, namely the connection of the two floods 16 . 18 and blocking a flood 16 , At the same time ensures the rotary valve 34 a favorable flow behavior, since it forms in contrast to conventional valve means the flow path of the exhaust gases between its inlet and outlet openings without obstacles.

Ohne dass es anhand von Darstellungen veranschaulicht werden müsste, ist es selbstverständlich, dass der Drehschieber 34 auch die Zwischenstellungen zwischen den in 3 bis 5 gezeigten Betriebsstellungen annehmen kann. Das heißt, die drei unterschiedlichen Abgasströmungsmodi sind durch den Drehschieber 34 stufenlos regelbar.Without it having to be illustrated by representations, it goes without saying that the rotary valve 34 also the intermediate positions between the in 3 to 5 can assume assumed operating positions. That is, the three different exhaust flow modes are through the rotary valve 34 infinitely variable.

(Zweites Ausführungsbeispiel)Second Embodiment

Eine Brennkraftmaschine gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist in 6 dargestellt. Diese Brennkraftmaschine unterscheidet sich von dem obigen ersten Ausführungsbeispiel darin, dass kein Verbindungskanal 32 zwischen der ersten und der zweiten Flut 16, 18, sondern stattdessen ein den Abgasturbolader 20 umgehender Bypasskanal (Wastegate) 44 vorgesehen ist, der die erste Flut 16 direkt mit dem Abgaskanal 24 verbindet.An internal combustion engine according to a second embodiment is in 6 shown. This internal combustion engine differs from the above first embodiment in that no connection channel 32 between the first and the second flood 16 . 18 but instead the exhaust gas turbocharger 20 bypass bypass (wastegate) 44 is provided, the first tide 16 directly with the exhaust duct 24 combines.

Die Ventileinrichtung 34 in der Form des Drehschiebers ist wieder in der ersten Flut 16 angeordnet, in diesem Fall aber an dem Verzweigungspunkt des Bypasskanals 44. Der Aufbau und die Funktionsweise des Drehschiebers 34 sind im Wesentlichen identisch zu jenen des ersten Ausführungsbeispiels.The valve device 34 in the shape of the rotary valve is back in the first tide 16 arranged, but in this case at the branch point of the bypass channel 44 , The structure and operation of the rotary valve 34 are substantially identical to those of the first embodiment.

In einem ersten Betriebszustand schließt der zweite Kanalwandabschnitt 42 die Öffnung des Bypasskanals 44, sodass der gesamte Abgasstrom aus der ersten Flut 16 in den Einlasskanal 22 des Abgasturboladers 20 strömt. Im befeuerten Motorbetrieb kann zunächst die Menge des mittels des Bypasskanals 44 um die Turbine 21 des Abgasturboladers 20 abgeblasenen Abgases durch Verdrehen des zweiten Kanalwandabschnitts 42 von vollständig geschlossen bis vollständig geöffnet geregelt werden. Durch Weiterdrehen des Drehschiebers 34 wird dann durch die Vollsperrung des Einlasskanals 22 des Abgasturboladers 20 mittels des ersten Kanalwandabschnitts 40 der Motorbremsbetrieb eingestellt.In a first operating state, the second channel wall section closes 42 the opening of the bypass channel 44 so that the entire exhaust flow from the first tide 16 in the inlet channel 22 the exhaust gas turbocharger 20 flows. In fired engine operation, the quantity of the bypass channel can first be determined 44 around the turbine 21 the exhaust gas turbocharger 20 blown off exhaust gas by rotating the second channel wall portion 42 be regulated from fully closed to fully open. By further turning the rotary valve 34 is then due to the full closure of the intake duct 22 the exhaust gas turbocharger 20 by means of the first channel wall section 40 the engine braking mode is set.

(Drittes Ausführungsbeispiel)(Third Embodiment)

Das in 7 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine stellt eine Kombination aus einer AGR-Regelung und einer Flutenverbindungssteuerung dar.This in 7 illustrated third embodiment of an internal combustion engine is a combination of an EGR control and a flood connection control.

Bei dieser Variante ist der Drehschieber 34 in der ersten Flut 16 oder zwischen der ersten und der zweiten Flut 16, 18 des Abgaskrümmers platziert. Sowohl der Verbindungskanal 32 zwischen den beiden Fluten 16, 18 als auch die von der zweiten Flut 18 abgezweigte Abgasrückführleitung 30 kreuzen den erfindungsgemäßen Drehschieber 34.In this variant, the rotary valve 34 in the first tide 16 or between the first and the second flood 16 . 18 the exhaust manifold placed. Both the connection channel 32 between the two floods 16 . 18 as well as the second flood 18 branched exhaust gas recirculation line 30 cross the rotary valve according to the invention 34 ,

In dem Kreuzungsbereich gibt es wieder Öffnungen, die über den entsprechend ausgeführten Drehschieber 34 gezielt geöffnet und geschlossen werden können. Mit einem Stellorgan kann so die Menge des über die Abgasrückführleitung 30 rückgeführten Abgases und auch die Menge des von einer in die andere Flut 16, 18 überströmenden Abgases geregelt werden.In the crossing area, there are again openings, which via the appropriately designed rotary valve 34 can be selectively opened and closed. With an actuator so can the amount of the exhaust gas recirculation line 30 recirculated exhaust gas and also the amount of one from one to the other 16 . 18 be controlled overflowing exhaust gas.

(Viertes Ausführungsbeispiel)(Fourth Embodiment)

Eine Brennkraftmaschine gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel ist in 8 dargestellt. Bei dieser Brennkraftmaschine ist der Drehschieber 34 der Erfindung in der ersten Flut 16 des Abgaskrümmers angeordnet und wird von der Abgasrückführleitung 30 gekreuzt.An internal combustion engine according to the fourth embodiment is shown in FIG 8th shown. In this internal combustion engine is the rotary valve 34 the invention in the first tide 16 the exhaust manifold is disposed and is from the exhaust gas recirculation line 30 crossed.

Bei dieser Konstruktion kann mit einem Stellorgan zunächst die Menge des durch die Abgasrückführleitung 30 rückgeführten Abgases geregelt werden. Im zweiten Schritt kann dann die erste Flut für den Motorbremsbetrieb vollständig geschlossen werden.In this construction, with an actuator initially the amount of the exhaust gas recirculation line 30 be recycled recirculated exhaust gas. In the second step, the first flood for the engine braking operation can then be completely closed.

(Fünftes Ausführungsbeispiel)(Fifth Embodiment)

Das fünfte Ausführungsbeispiel, das in 9 veranschaulicht ist, bildet eine Kombination der Regelungen der Abgasrückführung und der Abgasumgehung des Abgasturboladers (Wastegate).The fifth embodiment, which is in 9 is illustrated, forms a combination of the regulations of the exhaust gas recirculation and the exhaust gas bypass of the exhaust gas turbocharger (wastegate).

Die Ventileinrichtung 34 in Form des Drehschiebers ist bei dieser Ausführungsform nicht direkt in der ersten Flut 16 des Abgaskrümmers angeordnet. Stattdessen wird der Drehschieber 34 sowohl von der Abgasrückführleitung 30 als auch vom Bypasskanal 44 des Abgasturboladers 20 gekreuzt. Mit einem geeigneten Stellorgan kann somit die Menge des durch die Abgasrückführleitung 30 rückgeführten Abgases, weiterhin aber auch die Menge des aus der ersten Flut 16 durch den Bypasskanal 44 um den Abgasturbolader 20 abgeblasenen Abgases gesteuert werden.The valve device 34 in the form of the rotary valve is not directly in the first tide in this embodiment 16 arranged the exhaust manifold. Instead, the rotary valve 34 either from the exhaust gas recirculation line 30 as well as from the bypass channel 44 the exhaust gas turbocharger 20 crossed. With a suitable actuator can thus the amount of the exhaust gas recirculation line 30 recycled exhaust gas, but also the amount of the first flood 16 through the bypass channel 44 around the exhaust gas turbocharger 20 controlled exhaust gas can be controlled.

(Weitere Ausführungsformen)(Further embodiments)

Bei der obigen Beschreibung der zweiten bis fünften Ausführungsbeispiele wurden jeweils nur die extremen Betriebsstellungen genannt. Selbstverständlich ist es aber auch bei diesen Ausführungsformen wie beim ersten Ausführungsbeispiel möglich, die Zwischenstellungen des Drehschiebers 34 anzusteuern und damit die unterschiedlichen Abgasströmungsmodi stufenlos zu regeln.In the above description of the second to fifth embodiments, only the extreme operating positions have been mentioned. Of course, it is also possible in these embodiments, as in the first embodiment, the intermediate positions of the rotary valve 34 to control and thus continuously regulate the different exhaust flow modes.

In den obigen Ausführungsbeispielen ist die Ventileinrichtung 34 in Form des Drehschiebers jeweils als in den Abgaskrümmer integriert gezeigt. Es ist aber ebenso möglich, den Drehschieber 34 in das Gehäuse des Abgasturboladers 20 zu integrieren.In the above embodiments, the valve device is 34 in the form of the rotary valve in each case as shown integrated into the exhaust manifold. But it is also possible, the rotary valve 34 in the housing of the exhaust gas turbocharger 20 to integrate.

Neben den obigen Kombinationen von zwei Sonderfunktionen sind selbstverständlich auch Regelungen anderer Funktionskombi nationen möglich. Zum Beispiel kann mit dem einen Drehschieber auch eine Flutenverbindung und eine Bypassregelung gesteuert werden.Next Of course, the above combinations of two special functions are also Regulations of other functional combinations possible. For example, with the one rotary valve also a flood connection and a bypass control to be controlled.

Weiter werden bei den obigen Ausführungsbeispielen durch den speziell ausgebildeten Drehschieber 34 jeweils drei unterschiedliche Abgasströmungsmodi bzw. zwei Sonderfunktionen gesteuert. Es ist aber selbstverständlich auch möglich, mehrere der oben erläuterten Ausführungsformen zu kombinieren, um drei oder mehr Sonderfunktionen mit nur einer Ventileinrichtung steuern zu können. Beispielsweise könnten mit nur einem Drehschieber die Funktionen der Flutenverbindung, der Abgasrückführregelung und der Flutensperrung gesteuert werden.Further, in the above embodiments, by the specially designed rotary valve 34 each controlled three different exhaust flow modes or two special functions. Of course, it is also possible to combine several of the above-described embodiments in order to be able to control three or more special functions with only one valve device. For example, the functions of the flood connection, the exhaust gas recirculation regulation and the flood blocking could be controlled with only one rotary valve.

1010: BrennkraftmaschineInternal combustion engine
1212: Zylindercylinder
1414: Abgasleitungen von 12 Exhaust pipes from 12
1616: erste Flutfirst flood
1818: zweite Flutsecond flood
2020: Abgasturboladerturbocharger
2121: Turbine mit Turbinenradturbine with turbine wheel
2222: erster Einlasskanal von 21 first inlet channel of 21
2323: zweiter Einlasskanal von 22 second inlet channel of 22
2424: Abgaskanalexhaust duct
2626: Verdichtercompressor
2828: Ansaugtraktintake system
3030: Ab gasrückführleitungFrom gas recirculation line
3232: Verbindungskanal zwischen 16 und 18 Connecting channel between 16 and 18
3434: DrehschieberventilRotary valve
3636: Drehachse von 34 Rotation axis of 34
3838: Durchgangskanal von 34 Passageway of 34
4040: erster Kanalwandabschnittfirst Channel wall section
4242: zweiter Kanalwandabschnittsecond Channel wall section
4444: Bypassleitungbypass line

Claims

Internal combustion engine ( 10 ), with several cylinders ( 12 ); an exhaust manifold with an exhaust pipe ( 14 ) of each of the cylinders ( 12 ), the exhaust pipes ( 14 ) to at least two floods ( 16 . 18 ) are combined; an exhaust gas turbocharger ( 20 ) with at least two inlet channels ( 22 . 23 ), each with one of the at least two floods ( 16 . 18 ) are connected; and one upstream of the exhaust gas turbocharger ( 20 ) arranged valve device ( 34 ) for switching a plurality of different exhaust gas flow modes, characterized in that the valve device ( 34 ) is formed in the form of a particular cylindrical rotary valve, which is arranged around a rotational axis extending in its longitudinal direction (US Pat. 36 ) is rotatable and a particular central passageway ( 38 ) transverse to the axis of rotation ( 36 ) and at least two in its longitudinal direction on the outer circumference extending channel wall sections ( 40 . 42 ), of which a first channel wall section ( 40 ) having an opening of a first exhaust pipe and a second channel wall portion ( 42 ) can be brought into overlap with an opening of a second exhaust pipe, having.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the at least two channel wall sections ( 40 . 42 ) on its inside in the direction of the axis of rotation ( 36 ) of the rotary valve ( 34 ) are formed curved radially inwards.

Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that further upstream of the exhaust gas turbocharger ( 20 ) a connection channel ( 32 ) between the first flood ( 16 ) and the second flood ( 18 ), one from the second flood ( 18 ) branching exhaust gas recirculation line ( 30 ) and / or a first flood ( 16 ) upstream of the exhaust gas turbocharger ( 20 ) with an exhaust duct ( 24 ) downstream of the exhaust gas turbocharger ( 20 ) connecting bypass channel ( 44 ) are provided.

Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the first exhaust pipe, with the opening of the first channel wall portion ( 40 ) of the rotary valve ( 34 ) can be brought into overlap, is selected from the group consisting of the first inlet channel ( 22 ) of the exhaust gas turbocharger ( 20 ), the connection channel ( 32 ) between the first and the second flood ( 16 . 18 ) and the bypass channel ( 44 ) the exhaust gas turbocharger ( 20 ).

Internal combustion engine according to claim 3 or 4, characterized in that the second exhaust pipe, with the opening of the second channel wall portion ( 42 ) of the rotary valve ( 34 ) is selected, is selected from the group consisting of the connection channel ( 32 ) between the first and the second flood ( 16 . 18 ), the bypass channel ( 44 ) of the exhaust gas turbocharger ( 20 ) and the exhaust gas recirculation line ( 30 ).

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the valve device ( 34 ) is integrated in the exhaust manifold.

Internal combustion engine according to one of claims 1 to 5, characterized in that the valve device ( 34 ) in a housing of the exhaust gas turbocharger ( 20 ) is integrated.

Internal combustion engine according to one of the preceding Claims, characterized in that the plurality of different exhaust flow modes are infinitely variable by turning the rotary valve.