DE102012220085B4

DE102012220085B4 - Motorbaugruppe mit Auslassöffnungstrennung für eine Turbinenzuführung

Info

Publication number: DE102012220085B4
Application number: DE102012220085.1A
Authority: DE
Inventors: Robert D. Straub
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC
Priority date: 2011-11-09
Filing date: 2012-11-05
Publication date: 2021-06-24
Anticipated expiration: 2032-11-06
Also published as: US8627659B2; DE102012220085A1; CN103104351A; CN103104351B; US20130111899A1

Abstract

Motorbaugruppe (10, 110, 210, 310), die umfasst:eine Motorstruktur (12), die einen ersten Zylinder (24) sowie eine erste und eine zweite Auslassöffnung (30, 130, 32, 132) in Verbindung mit dem ersten Zylinder (24) definiert;eine erste Abgasleitung (72, 172, 272, 372) in Fluidverbindung mit der ersten Auslassöffnung (30, 130), wobei die erste Abgasleitung (72, 172, 272, 372) und die erste Auslassöffnung (30, 130) einen ersten Abgasströmungspfad definieren;eine zweite Abgasleitung (74, 174, 274, 374) in Fluidverbindung mit der zweiten Auslassöffnung (32, 132), wobei die zweite Abgasleitung (74, 174, 274, 374) und die zweite Auslassöffnung (32, 132) einen zweiten Abgasströmungspfad definieren;eine Turbine (66, 166, 266, 366), die mit dem ersten Abgasströmungspfad in Fluidverbindung steht und ein Turbinenrad (68) aufweist, das durch ein Abgas aus dem ersten Zylinder (24), das durch die erste Abgasleitung (72, 172, 272, 372) geliefert wird, drehend angetrieben wird;ein erstes Auslassventil (36), das in der ersten Auslassöffnung (30, 130) angeordnet ist, und ein zweites Auslassventil (38), das in der zweiten Auslassöffnung (32, 132) angeordnet ist, sowie einen Kolben (16), der in dem ersten Zylinder (24) angeordnet ist; undeinen ersten Ventilhubmechanismus (42), der mit dem ersten Auslassventil (36) in Eingriff steht, einen zweiten Ventilhubmechanismus (44), der mit dem zweiten Auslassventil (38) in Eingriff steht, sowie eine Nockenwelle (50), die zur Drehung an der Motorstruktur (12) gelagert ist und einen ersten Nocken (58), der mit dem ersten Ventilhubmechanismus (42) in Eingriff steht, sowie einen zweiten Nocken (60) definiert, der mit dem zweiten Ventilhubmechanismus (44) in Eingriff steht,wobei der zweite Ventilhubmechanismus (44) in dem zweiten Abgasströmungspfad angeordnet ist und einen Strömungssteuermechanismus bildet, der mit dem zweiten Auslassventil (38) in Eingriff steht und das zweite Auslassventil (38) während eines Auslasstakts des Kolbens (16) in einer geschlossenen Position hält;wobei der erste und der zweite Ventilhubmechanismus (42, 44) in einem ersten und in einem zweiten Modus betreibbar sind ,wobei der erste Modus umfasst, dass das erste Auslassventil (36) in eine offene Position verschoben wird, wenn der erste Ventilhubmechanismus (42) mit einer Spitze des ersten Nockens (58) in Eingriff gelangt, und dass das zweite Auslassventil (38) in einer geschlossenen Position bleibt, wenn der zweite Ventilhubmechanismus (44) mit einer Spitze des zweiten Nockens (60) in Eingriff gelangt, wodurch während des ersten Modus verhindert wird, dass das Abgas aus dem ersten Zylinder (24) über den zweiten Abgasströmungspfad strömt, und wodurch das gesamte Abgas aus dem ersten Zylinder (24) durch den ersten Abgasströmungspfad drängt,wobei der zweite Modus umfasst, dass das erste Auslassventil (36) in eine offene Position verschoben wird, wenn der erste Ventilhubmechanismus (42) mit der Spitze des ersten Nockens (58) in Eingriff gelangt, und dass das zweite Auslassventil in eine offene Position verschoben wird, wenn der zweite Ventilhubmechanismus (44) mit der Spitze des zweiten Nockens (60) in Eingriff gelangt, wodurch während des zweiten Modus ermöglicht wird, dass das Abgas aus dem ersten Zylinder (24) sowohl über den ersten als auch über den zweiten Abgasströmungspfad strömt, undwobei Abgas unabhängig von Betriebsbedingungen der Motorbaugruppe (10, 110, 210, 310) über das erste Auslassventil (36) und die erste Abgasleitung (72, 172, 272, 372) zu dem Turbinenrad (68) der Turbine (66, 166, 266, 366) gelangt und das zweite Auslassventil (38) während Kaltstartbedingungen der Motorbaugruppe (10, 110, 210, 310) in der geschlossenen Position bleibt.

Description

GEBIET
Die vorliegende Offenbarung betrifft die Steuerung einer Motorabgasströmung.
HINTERGRUND
Verbrennungsmotoren können ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern verbrennen und dadurch ein Antriebsdrehmoment erzeugen. Auslassöffnungen können Abgase aus den Zylindern in ein Abgassystem leiten. Die Abgase können verwendet werden, um Hilfs-Motorkomponenten anzutreiben, wie beispielsweise Turbinen.
In der DE 11 2008 001 960 T5 ist eine Motorbaugruppe beschrieben, die eine Motorstruktur mit einem Zylinder sowie einer ersten und einer zweiten Auslassöffnung in Verbindung mit dem Zylinder umfasst. Eine erste und eine zweite Abgasleitung stehen mit der ersten bzw. der zweiten Auslassöffnung in Fluidverbindung, und sie definieren zusammen mit diesen einen ersten bzw. zweiten Abgasströmungspfad. Eine Turbine steht mit dem ersten Abgasströmungspfad in Fluidverbindung und weist ein Turbinenrad auf, das durch ein Abgas aus dem Zylinder, das durch die erste Abgasleitung geliefert wird, drehend angetrieben wird. Ein Strömungssteuermechanismus ist in einem ersten und in einem zweiten Modus betreibbar und in dem zweiten Abgasströmungspfad angeordnet. Dabei verhindert der Strömungssteuermechanismus während des ersten Modus, dass das Abgas aus dem ersten Zylinder über den zweiten Abgasströmungspfad strömt, und das gesamte Abgas wird aus dem ersten Zylinder durch den ersten Abgasströmungspfad gedrängt. Während des zweiten Modus ermöglicht der Strömungssteuermechanismus, dass das Abgas aus dem ersten Zylinder sowohl über den ersten als auch über den zweiten Abgasströmungspfad strömt. Ein erstes Auslassventil ist in der ersten Auslassöffnung angeordnet, während ein zweites Auslassventil in der zweiten Auslassöffnung angeordnet ist. Ein Kolben ist in dem Zylinder angeordnet. Der Strömungssteuermechanismus steht mit dem zweiten Auslassventil in Eingriff steht und hält das zweite Auslassventil während eines Auslasstakts des Kolbens in einer geschlossenen Position.
Die DE 11 2009 000 143 T5 beschreibt eine ähnliche Motorbaugruppe.
In der DE 38 21 935 A1 ist ebenfalls eine ähnliche Motorbaugruppe beschrieben, bei der jedoch der Hub eines zweiten Auslassventils, das mit einem Bypass-Abgasströmungspfad eines Turboladers in Verbindung steht, ab einer vorbestimmten Motordrehzahl erhöht werden kann.
Die DE 38 21 937 A1 beschreibt eine ähnliche Motorbaugruppe, bei der jedoch anstelle der Erhöhung des Hubs des zweiten Auslassventils das Öffnen eines separaten, steuerbaren Ventils im Bypass-Abgasströmungspfad vorgesehen ist.
In der DE 43 94 610 T1 ist ebenfalls eine solche Motorbaugruppe mit einem steuerbaren Ventil in einem Bypass-Abgasströmungspfad eines Turboladers vorgesehen.
Schließlich beschreibt die DE 10 2005 031 241 A1 eine Motorbaugruppe mit einem Ventilhubmechanismus und einer Nockenwelle, die einen ersten und zweiten Nocken umfasst, wobei ein Auslassventil in einer geschlossenen Position bleibt, wenn der erste Nocken mit dem Ventilhubmechanismus in Eingriff gelangt, und geöffnet wird, wenn der zweite Nocken mit dem Ventilhubmechanismus in Eingriff gelangt.
Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Motorbaugruppe zu schaffen, bei der einerseits eine Turboleistung steuerbar ist und andererseits ein schnelles Aufheizen von Abgasbehandlungskomponenten erreicht wird.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Aufgabe wird durch eine Motorbaugruppe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die Motorbaugruppe umfasst eine Motorstruktur, eine erste Abgasleitung, eine zweite Abgasleitung, eine Turbine und einen Strömungssteuermechanismus. Die Motorstruktur definiert einen ersten Zylinder und eine erste sowie eine zweite Auslassöffnung in Verbindung mit dem ersten Zylinder. Die erste Abgasleitung steht mit der ersten Auslassöffnung in Fluidverbindung. Die erste Abgasleitung und die erste Auslassöffnung definieren einen ersten Abgasströmungspfad. Die zweite Abgasleitung steht mit der zweiten Auslassöffnung in Fluidverbindung. Die zweite Abgasleitung und die zweite Auslassöffnung definieren einen zweiten Abgasströmungspfad. Die Turbine steht mit dem ersten Abgasströmungspfad in Fluidverbindung, und sie weist ein Turbinenrad auf, das durch Abgas aus dem ersten Zylinder, das durch die erste Abgasleitung geliefert wird, drehend angetrieben wird. Der Strömungssteuermechanismus ist in einem ersten und in einem zweiten Modus betreibbar und in dem zweiten Abgasströmungspfad angeordnet. Der Strömungssteuermechanismus verhindert während des ersten Modus, dass Abgas aus dem ersten Zylinder über den zweiten Abgasströmungspfad strömt, und er drängt das gesamte Abgas aus dem ersten Zylinder durch den ersten Abgasströmungspfad. Der Strömungssteuermechanismus ermöglicht während des zweiten Modus, dass das Abgas aus dem ersten Zylinder sowohl über den ersten Strömungspfad als auch über den zweiten Strömungspfad strömt.
Die Motorbaugruppe umfasst ferner einen Kolben, ein erstes und ein zweites Auslassventil sowie einen ersten und einen zweiten Ventilhubmechanismus. Der Kolben ist in dem ersten Zylinder angeordnet, das erste Auslassventil ist in der ersten Auslassöffnung angeordnet, und das zweite Auslassventil ist in der zweiten Auslassöffnung angeordnet. Der erste Ventilhubmechanismus ist an der Motorstruktur gelagert, und er steht mit dem ersten Auslassventil in Eingriff, und der zweite Ventilhubmechanismus ist ebenfalls an der Motorstruktur gelagert, und er steht mit dem zweiten Auslassventil in Eingriff. Der zweite Ventilhubmechanismus hält während des ersten Modus das zweite Auslassventil während eines Auslasstakts des Kolbens in einer geschlossenen Position, und er öffnet während des zweiten Modus das zweite Auslassventil während des Auslasstakts des Kolbens. Der erste Ventilhubmechanismus öffnet während des ersten Modus das erste Auslassventil während des Auslasstakts des Kolbens.
Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden.
Figurenliste

1 ist eine schematische Darstellung einer Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
2 ist eine graphische Darstellung einer Auslassventilöffnung für die Motorbaugruppe von 1;
3 ist eine schematische fragmentarische Schnittansicht der Motorbaugruppe von 1;
4 ist eine zusätzliche schematische fragmentarische Schnittansicht der Motorbaugruppe von 1;
5 ist eine Perspektivansicht einer Nockenwellenbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
6 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
7 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung; und
8 ist eine schematische Darstellung einer alternativen Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung.

Entsprechende Bezugszeichen geben überall in den verschiedenen Zeichnungsansichten entsprechende Teile an.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben.
Wenn ein Element oder eine Lage als „auf‟, „in Eingriff mit“, „verbunden mit“ oder „gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, kann sich dieses bzw. diese direkt auf dem anderen Element oder der anderen Lage befinden, mit dem anderen Element oder der anderen Lage in Eingriff stehen, verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischen liegende Elemente oder Lagen vorhanden sein. Wenn ein Element im Gegensatz dazu als „direkt auf‟, „direkt in Eingriff mit“, „direkt verbunden mit“ oder „direkt gekoppelt mit“ einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, können keine dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Formulierungen, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (z.B. „zwischen“ gegenüber „direkt zwischen“, „benachbart“ gegenüber „direkt benachbart“, usw.). Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck „und/oder“ eine beliebige oder alle Kombinationen eines oder mehrerer der dazugehörigen aufgelisteten Gegenstände.
Obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, dritter, usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Lagen und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Lagen und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke beschränkt sein. Diese Ausdrücke können lediglich verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Lage oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Lage oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Ausdrücke wie beispielsweise „erster“, „zweiter“ und andere numerische Ausdrücke implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, wenn sie hierin verwendet werden, wenn dies nicht klar durch den Zusammenhang angegeben wird. Daher könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Lage oder ein erster Abschnitt, die nachstehend diskutiert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Lage oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
Unter Bezugnahme auf 1, 3 und 4 kann eine Motorbaugruppe 10 eine Motorstruktur 12, eine Ventiltriebbaugruppe 14, Kolben 16, eine Lufteinlassbaugruppe 18 und ein Abgassystem 20 umfassen. Die Motorstruktur 12 kann einen Motorblock 22, der Zylinder 24 definiert, und einen Zylinderkopf 26 umfassen, der mit dem Motorblock 22 gekoppelt ist. Der Zylinderkopf 26 kann Einlassöffnungen 28 sowie erste und zweite Auslassöffnungen 30, 32 in Verbindung mit jedem der Zylinder 24 definieren. Obgleich das vorliegende nicht einschränkende Beispiel als eine Vierzylinder-Reihenanordnung dargestellt ist, versteht es sich, dass die vorliegenden Lehren für eine beliebige Anzahl von Kolben-Zylinder-Anordnungen und eine Vielzahl von Hubkolben-Motorkonfigurationen gelten, die V-Motoren, Reihenmotoren und horizontal entgegengesetzte Motoren umfassen, ohne auf diese beschränkt zu sein. Es versteht sich ferner, dass die vorliegenden Lehren nicht auf Anordnungen mit obenliegender Nockenwelle beschränkt sind.
Die Ventiltriebbaugruppe 14 kann Einlassventile 34, die in den Einlassöffnungen 28 angeordnet sind, erste Auslassventile 36, die in den ersten Auslassöffnungen 30 angeordnet sind, zweite Auslassventile 38, die in den zweiten Auslassöffnungen 32 angeordnet sind, Einlass-Ventilhubmechanismen 40, die mit den Einlassventilen 34 in Eingriff stehen, erste Auslass-Ventilhubmechanismen 42, die mit den ersten Auslassventilen 36 in Eingriff stehen, zweite Auslass-Ventilhubmechanismen 44, die mit den zweiten Auslassventilen 38 in Eingriff stehen, und eine Nockenwellenbaugruppe 48 umfassen, die zur Drehung durch den Zylinderkopf 26 an der Motorstruktur 12 gelagert ist. Wie in 5 zu sehen ist, kann die Nockenwellenbaugruppe 48 eine Nockenwelle 50 und einen Nockenphasensteller 52 umfassen, der mit der Nockenwelle 50 gekoppelt ist. Die Nockenwelle 50 kann eine erste und eine zweite Welle 54, 56 (3 und 4), die relativ zueinander mittels des Nockenphasenstellers 52 drehbar sind, erste Nocken 58, die zur Drehung mit der ersten Welle 54 fixiert sind, und zweite Nocken 60 umfassen, die zur Drehung mit der zweiten Welle 56 fixiert sind. Die ersten Nocken 58 können mit den ersten Auslass-Ventilhubmechanismen 42 in Eingriff stehen, und die zweiten Nocken 60 können mit den zweiten Auslass-Ventilhubmechanismen 44 in Eingriff stehen.
Folglich kann der Zeitpunkt der Öffnung der ersten und der zweiten Auslassventile 36, 38 relativ zueinander für jeden Zylinder 24 variiert werden. Alternativ oder zusätzlich kann das Profil der ersten und der zweiten Nocken 58, 60 voneinander verschieden sein, um unterschiedliche Öffnungsprofile für die ersten und die zweiten Auslassventile 36, 38 bereitzustellen. 2 stellt ein nicht einschränkendes Beispiel der unterschiedlichen Öffnungsprofile der ersten und der zweiten Auslassventile 36, 38 dar, die durch den Nockenphasensteller 52 und/oder die Nockenprofile geschaffen werden. In 2 zeigt die X-Achse den Kurbelwinkel, und die Y-Achse zeigt den Ventilhub. Wie in 2 zu sehen ist, kann das erste Auslassventil 36 vor dem zweiten Auslassventil 38 mit dem Öffnen beginnen. Spezieller kann das erste Auslassventil 36 mit dem Öffnen beginnen, bevor an einer unteren Totpunktposition (BDC-Position) des Kolbens 16 der Auslasstakt des Kolbens 16 beginnt. Das zweite Auslassventil 38 kann nach dem Beginn des Öffnens des ersten Auslassventils 36 und zu einer Zeit bei oder nach der BDC-Position mit dem Öffnen beginnen.
Eine Lufteinlassbaugruppe 18 kann einen Turbolader 62 und eine Einlassluftleitung 64 umfassen, die sich von den Einlassöffnungen 28 zu dem Turbolader 62 erstreckt. Der Turbolader 62 kann eine Turbine 66 mit einem Turbinenrad 68 und einem Kompressorrad 70 aufweisen, das zur Drehung mit dem Turbinenrad 68 fixiert ist. Obgleich sie in Verbindung mit einem Turbolader 62 dargestellt ist, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung gleichermaßen für alternative Anordnungen gilt, die ohne Einschränkung darauf Anordnungen umfassen, bei denen eine Turbine verwendet wird, um eine Hilfs-Motorbaugruppe anzutreiben, wie beispielsweise einen Generator für eine Batterie eines Hybridantriebsstrangs.
Das Abgassystem 20 kann eine erste Abgasleitung 72 und eine zweite Abgasleitung 74 umfassen. Die erste Abgasleitung 72 kann mit der ersten Auslassöffnung 30 in Fluidverbindung stehen, und die Kombination der ersten Abgasleitung 72 und der ersten Auslassöffnung 30 kann einen ersten Abgasströmungspfad definieren. Die zweite Abgasleitung 74 kann mit der zweiten Auslassöffnung 32 in Fluidverbindung stehen, und die Kombination der zweiten Abgasleitung 74 und der zweiten Auslassöffnung 32 kann einen zweiten Abgasströmungspfad definieren. Die erste und die zweite Abgasleitung 72, 74 können parallele Strömungspfade definieren, wobei sich die erste Abgasleitung 72 von den ersten Auslassöffnungen 30 zu dem Turbinenrad 68 erstreckt und wobei sich die zweite Abgasleitung 74 von den zweiten Auslassöffnungen 32 zu einem Ort in dem Abgassystem 20 stromabwärts des Turbinenrades 68 erstreckt.
Bei der Anordnung, die in 1, 3 und 4 gezeigt ist, kann der zweite Auslass-Ventilhubmechanismus 44 einen Strömungssteuermechanismus bilden, der einen deaktivierenden Ventilhubmechanismus umfasst. In 3 und 4 ist der Einfachheit halber ein Zylinder mit dem Verständnis dargestellt, dass die Beschreibung gleichermaßen für die übrigen Zylinder gilt. Der zweite Auslass-Ventilhubmechanismus 44 (in 4 schematisch dargestellt) kann ein erstes Element 76, das mit dem zweiten Auslassventil 38 in Eingriff steht, und ein zweites Element 78 umfassen, das mit dem zweiten Nocken 60 in Eingriff steht. Der zweite Auslass-Ventilhubmechanismus 44 kann in einem ersten und in einem zweiten Modus betreibbar sein.
Das erste und das zweite Element 76, 78 können während des ersten Modus für eine Verschiebung miteinander fixiert sein. Das zweite Auslassventil 38 kann während des ersten Modus durch den zweiten Auslass-Ventilhubmechanismus 44 in eine offene Position verschoben werden, wenn eine Spitze 80 des zweiten Nockens 60 mit dem zweiten Auslass-Ventilhubmechanismus 44 in Eingriff gelangt. Das erste und das zweite Element 76, 78 können während des zweiten Modus relativ zueinander verschiebbar sein (4). Das zweite Auslassventil 38 kann während des zweiten Modus in einer geschlossenen Position bleiben, wenn die Spitze 80 des zweiten Nockens 60 mit dem zweiten Auslass-Ventilhubmechanismus 44 in Eingriff gelangt. Das erste Auslassventil 36 kann während des ersten und des zweiten Modus durch den ersten Auslass-Ventilhubmechanismus 42 in eine offene Position verschoben werden, wenn eine Spitze 82 des ersten Nockens 58 mit dem ersten Auslass-Ventilhub-mechanismus 42 in Eingriff gelangt.
Während des Betriebs können die zweiten Auslass-Ventilhubmechanismen 44 in dem zweiten Modus betrieben werden, um die gesamte Abgasströmung aus den Zylindern 24 durch die ersten Auslassöffnungen 30 und zu der Turbine 66 zu leiten. Eine alternative Anordnung ist in 6 gezeigt, und sie kann der Motorbaugruppe 10, die in 1 gezeigt ist, mit den nachstehend angegebenen Ausnahmen im Wesentlichen ähnlich sein. Bei der Anordnung von 6 können die ersten Auslassöffnungen 130 mit der ersten Abgasleitung 172 in Verbindung stehen, und die zweiten Auslassöffnungen 132 können mit der zweiten Abgasleitung 174 in Verbindung stehen. Bei der Motorbaugruppe 110, die in 6 gezeigt ist, kann ein Ventil 144 in der zweiten Abgasleitung 174 angeordnet sein, und es kann den Strömungssteuermechanismus bilden, anstatt dass ein deaktivierender Ventilhubmechanismus verwendet wird. 1 und 6 stellen jeweils den Auslass 84, 184 der zweiten Abgasleitung 74, 174 in Verbindung mit einem Bereich des Abgassystems 20, 120 stromabwärts der Turbine 66, 166 dar. Die vorliegende Offenbarung ist jedoch nicht auf diese Anordnungen beschränkt und gilt gleichermaßen für eine Vielzahl alternativer Anordnungen, welche diejenigen umfassen, die in 7 und 8 gezeigt sind, ohne auf diese beschränkt zu sein.
Die Motorbaugruppen 210, 310, die in 7 und 8 gezeigt sind, sind der in 6 gezeigten Motorbaugruppe mit den nachstehend angegebenen Ausnahmen im Wesentlichen ähnlich. 7 stellt den Auslass 284 der zweiten Abgasleitung 274 in Verbindung mit dem Auslass 286 der ersten Abgasleitung 272 und letztlich mit der Turbine 266 dar. 8 stellt eine Motorbaugruppe 310 ähnlich derjenigen von 7 mit einer Turbine 366 dar, die mehrere Einlässe 388, 390 aufweist. Der Auslass 386 der ersten Abgasleitung 372 kann mit dem ersten Einlass 388 in Verbindung stehen, und der Auslass 384 der zweiten Abgasleitung 374 kann mit dem Einlass 390 in Verbindung stehen. Obgleich 7 und 8 in Kombination mit einem Ventil 244, 344 in der zweiten Abgasleitung 274, 374 dargestellt sind, versteht es sich, dass ähnliche Anordnungen in die in 1 gezeigte Konfiguration eingebunden werden können, bei welcher der zweite Ventilhubmechanismus 44 den Strömungssteuermechanismus bildet.
Die Strömungssteuermechanismen, welche in die Motorbaugruppen 10, 110, 210, 310 eingebunden sind, können im Allgemeinen für eine größere Steuerung der Turboleistung sorgen, während ein Zurückhalten von Wärme in dem Abgas bei Kaltstartbedingungen ermöglicht wird. Wenn beispielsweise die zweiten Auslassventile 38 (oder die Ventile 144, 244, 344) während des Motorbetriebs geschlossen gehalten werden, kann ein verringerter Oberflächenbereich für eine Wärmeübertragung durch die erste Abgasleitung 72, 172, 272, 372 bereitgestellt werden. Infolgedessen können Abgasbehandlungskomponenten in der Lage sein, Betriebstemperaturen schneller zu erreichen.

Claims

Motorbaugruppe (10, 110, 210, 310), die umfasst: eine Motorstruktur (12), die einen ersten Zylinder (24) sowie eine erste und eine zweite Auslassöffnung (30, 130, 32, 132) in Verbindung mit dem ersten Zylinder (24) definiert; eine erste Abgasleitung (72, 172, 272, 372) in Fluidverbindung mit der ersten Auslassöffnung (30, 130), wobei die erste Abgasleitung (72, 172, 272, 372) und die erste Auslassöffnung (30, 130) einen ersten Abgasströmungspfad definieren; eine zweite Abgasleitung (74, 174, 274, 374) in Fluidverbindung mit der zweiten Auslassöffnung (32, 132), wobei die zweite Abgasleitung (74, 174, 274, 374) und die zweite Auslassöffnung (32, 132) einen zweiten Abgasströmungspfad definieren; eine Turbine (66, 166, 266, 366), die mit dem ersten Abgasströmungspfad in Fluidverbindung steht und ein Turbinenrad (68) aufweist, das durch ein Abgas aus dem ersten Zylinder (24), das durch die erste Abgasleitung (72, 172, 272, 372) geliefert wird, drehend angetrieben wird; ein erstes Auslassventil (36), das in der ersten Auslassöffnung (30, 130) angeordnet ist, und ein zweites Auslassventil (38), das in der zweiten Auslassöffnung (32, 132) angeordnet ist, sowie einen Kolben (16), der in dem ersten Zylinder (24) angeordnet ist; und einen ersten Ventilhubmechanismus (42), der mit dem ersten Auslassventil (36) in Eingriff steht, einen zweiten Ventilhubmechanismus (44), der mit dem zweiten Auslassventil (38) in Eingriff steht, sowie eine Nockenwelle (50), die zur Drehung an der Motorstruktur (12) gelagert ist und einen ersten Nocken (58), der mit dem ersten Ventilhubmechanismus (42) in Eingriff steht, sowie einen zweiten Nocken (60) definiert, der mit dem zweiten Ventilhubmechanismus (44) in Eingriff steht, wobei der zweite Ventilhubmechanismus (44) in dem zweiten Abgasströmungspfad angeordnet ist und einen Strömungssteuermechanismus bildet, der mit dem zweiten Auslassventil (38) in Eingriff steht und das zweite Auslassventil (38) während eines Auslasstakts des Kolbens (16) in einer geschlossenen Position hält; wobei der erste und der zweite Ventilhubmechanismus (42, 44) in einem ersten und in einem zweiten Modus betreibbar sind , wobei der erste Modus umfasst, dass das erste Auslassventil (36) in eine offene Position verschoben wird, wenn der erste Ventilhubmechanismus (42) mit einer Spitze des ersten Nockens (58) in Eingriff gelangt, und dass das zweite Auslassventil (38) in einer geschlossenen Position bleibt, wenn der zweite Ventilhubmechanismus (44) mit einer Spitze des zweiten Nockens (60) in Eingriff gelangt, wodurch während des ersten Modus verhindert wird, dass das Abgas aus dem ersten Zylinder (24) über den zweiten Abgasströmungspfad strömt, und wodurch das gesamte Abgas aus dem ersten Zylinder (24) durch den ersten Abgasströmungspfad drängt, wobei der zweite Modus umfasst, dass das erste Auslassventil (36) in eine offene Position verschoben wird, wenn der erste Ventilhubmechanismus (42) mit der Spitze des ersten Nockens (58) in Eingriff gelangt, und dass das zweite Auslassventil in eine offene Position verschoben wird, wenn der zweite Ventilhubmechanismus (44) mit der Spitze des zweiten Nockens (60) in Eingriff gelangt, wodurch während des zweiten Modus ermöglicht wird, dass das Abgas aus dem ersten Zylinder (24) sowohl über den ersten als auch über den zweiten Abgasströmungspfad strömt, und wobei Abgas unabhängig von Betriebsbedingungen der Motorbaugruppe (10, 110, 210, 310) über das erste Auslassventil (36) und die erste Abgasleitung (72, 172, 272, 372) zu dem Turbinenrad (68) der Turbine (66, 166, 266, 366) gelangt und das zweite Auslassventil (38) während Kaltstartbedingungen der Motorbaugruppe (10, 110, 210, 310) in der geschlossenen Position bleibt.
Motorbaugruppe (10, 110, 210, 310) nach Anspruch 1, die ferner einen Turbolader (62) umfasst, der die Turbine (66, 166, 266, 366) und ein Kompressorrad (70) aufweist, das zur Drehung mit der Turbine (66, 166, 266, 366) fixiert ist, wobei das Kompressorrad (70) mit einer Einlassluftzuführung und einer Einlassöffnung (28) in Fluidverbindung steht, die in der Motorstruktur (12) in Verbindung mit dem ersten Zylinder (24) definiert ist.
Motorbaugruppe (10, 110, 210, 310) nach Anspruch 1, die ferner einen Nockenphasensteller (52) umfasst, der mit der Nockenwelle (50) gekoppelt ist, wobei die Nockenwelle (50) eine erste Welle (54) mit dem ersten Nocken (58), der zur Drehung mit der ersten Welle (54) fixiert ist, und eine zweite Welle (56) mit dem zweiten Nocken (60) aufweist, der zur Drehung mit der zweiten Welle (56) fixiert ist, wobei die erste Welle (54) relativ zu der zweiten Welle (56) drehbar ist und der Nockenphasensteller (52) mit der ersten und der zweiten Welle (54, 56) gekoppelt ist.
Motorbaugruppe (10, 110, 210, 310) nach Anspruch 1, wobei das erste Auslassventil (36) relativ zu dem Auslasstakt des Kolbens (16) mit dem Öffnen beginnt, bevor das zweite Auslassventil (38) mit dem Öffnen beginnt.
Motorbaugruppe (10, 110, 210, 310) nach Anspruch 4, wobei das erste Auslassventil (36) vor dem Beginn des Auslasstakts des Kolbens (16) mit dem Öffnen beginnt.
Motorbaugruppe (210, 310) nach Anspruch 1, wobei ein Einlass der zweiten Abgasleitung (274, 374) mit der zweiten Auslassöffnung in Verbindung steht und ein Auslass (284, 384) der zweiten Abgasleitung (274, 374) mit dem Turbinenrad (68) in Verbindung steht.
Motorbaugruppe (10, 110) nach Anspruch 1, wobei ein Einlass der zweiten Abgasleitung (74, 174) mit der zweiten Auslassöffnung (32, 132) in Verbindung steht und ein Auslass (84, 184) der zweiten Abgasleitung (74, 174) mit einem Ort stromabwärts des Turbinenrades (68) in Verbindung steht.