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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren in einer Reihe angeordneten Zylindern, die jeweils wenigstens ein erstes Auslassventil und wenigstens ein zweites Auslassventil aufweisen, wobei das erste Auslassventil und das zweite Auslassventil mit einer Abgaskrümmereinrichtung strömungsverbunden sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren einer Brennkraftmaschine.
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Bei einer derartigen Brennkraftmaschine ist es insbesondere möglich, unterschiedliche Abgasströme durch das erste Auslassventil und das zweite Auslassventil zu realisieren. Diese Abgasströme können getrennt voneinander durch die Abgaskrümmereinrichtung abgeführt werden, beispielsweise in Richtung eines oder mehrerer Abgasturbolader der Brennkraftmaschine. Entsprechend wird es möglich, dem Abgasturbolader beziehungsweise den mehreren Abgasturboladern gezielt mehrere Abgasmassenströme zuzuführen, welche im Wesentlichen beliebig mithilfe des ersten Auslassventils und des zweiten Auslassventils einstellbar sind. Zu diesem Zweck weist die Abgaskrümmereinrichtung beispielsweise zwei getrennte Strömungskanäle auf, welche auch als Fluten bezeichnet werden können.
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Die Abgaskrümmereinrichtung wird beispielsweise an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt, welcher bevorzugt integrierte Strömungskanäle, insbesondere eines integrierten Abgaskrümmers, aufweist, über welche die Strömungsverbindung zwischen dem ersten Auslassventil und der Abgaskrümmereinrichtung beziehungsweise dem zweiten Auslassventil und der Abgaskrümmereinrichtung hergestellt ist. Um eine einfache Montage und einen geringen Bauraum zu gewährleisten, kann es vorgesehen sein, die Abgaskrümmereinrichtung mittels eines Klemmflansches an dem Zylinderkopf zu befestigen. Hierzu ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2008 029 020 A1 bekannt.
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Weiterhin ist aus dem Stand der Technik die Druckschrift
DE 199 55 090 A1 bekannt. Diese betrifft ein Verfahren zum Betrieb einer Kolbenbrennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader, die je Zylinder ein erstes Gasauslassventil und wenigstens ein weiteres Gasauslassventil aufweist und bei der die Gasauslassventile jeweils mit einem eigenen über eine Motorsteuerung steuerbaren Ventiltrieb verbunden sind, wobei über die ersten Gasauslassventile ein erster Abgasstrom erzeugt wird, der die Ladeturbine beaufschlagt, und durch die weiteren Gasauslassventile ein zweiter Abgasstrom erzeugt wird, der mit dem ersten Abgasstrom in Strömungsrichtung gesehen hinter der Laderturbine mit dem ersten Abgasstrom zusammengeführt wird, sodass durch eine wahlweise Ansteuerung der ersten Gasauslassventile und/oder der zweiten Gasauslassventile eine zumindest teilweise katalytisch wirkende Abgasreinigungseinrichtung mit dem ersten und/oder dem zweiten Abgasstrom beaufschlagt wird.
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Weiterhin sind aus dem Stand der Technik die Druckschriften
JP S55-88012 U ,
JP 2000-027643 A ,
FR 2 897 101 A1 sowie
DE 102 19 829 A1 bekannt.
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Es ist nun Aufgabe der Erfindung eine Brennkraftmaschine vorzuschlagen, welche eine verbesserte Abgaskrümmereinrichtung aufweist, bei welcher insbesondere temperaturbedingte Spannungen weitgehend vermieden werden.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Abgaskrümmereinrichtung einen ersten Abgaskrümmer und einen von diesem separaten zweiten Abgaskrümmer aufweist, die einzeln und unabhängig voneinander befestigbar sind, wobei der erste Abgaskrümmer strömungstechnisch an das erste Auslassventil und der zweite Abgaskrümmer strömungstechnisch an das zweite Auslassventil angeschlossen ist, dass der erste Abgaskrümmer und der zweite Abgaskrümmer gemeinsam mittels einer ersten Halteschiene und einer zweiten Halteschiene an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt sind, wobei die erste Halteschiene abwechselnd einen Klemmbereich für den ersten Abgaskrümmer und einen Einschubbereich für den zweiten Abgaskrümmer aufweist, wobei der Klemmbereich derart ausgestaltet ist, dass nach dem Befestigen der ersten Halteschiene an dem Zylinderkopf der erste Abgaskrümmer bereits sicher an diesem gehalten ist, und wobei der Einschubbereich derart ausgestaltet ist, dass der zweite Abgaskrümmer auch noch nach dem Befestigen der ersten Halteschiene an dem Zylinderkopf in ihn eingebracht werden kann.
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Anstelle einer monolithischen Abgaskrümmereinrichtung mit den Auslassventilen zugeordneten Strömungskanälen werden also separat voneinander ausgebildete Abgaskrümmer verwendet, welche einzeln und unabhängig voneinander befestigbar beziehungsweise befestigt sind, insbesondere an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine. Somit sind die beiden Abgaskrümmer thermisch beziehungsweise hinsichtlich thermisch bedingter Verformungen im Wesentlichen voneinander entkoppelt, sodass bei unterschiedlichen Massenströmen durch das erste Auslassventil und das zweite Auslassventil keine temperaturbedingten Spannungen zwischen den Abgaskrümmern auftreten beziehungsweise diese deutlich reduziert sind. Entsprechend müssen diese Spannungen bei der Auslegung der Brennkraftmaschine nicht oder nur in verminderter Form berücksichtigt werden.
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Vorzugsweise sind mehrere erste Auslassventile an den ersten Abgaskrümmer und/oder mehrere zweite Abgasventile an den zweiten Abgaskrümmer strömungstechnisch angeschlossen. Bevorzugt sind mehrere erste Auslassventile und/oder mehrere zweite Auslassventile vorgesehen, wobei beispielsweise alle ersten Auslassventile an den ersten Abgaskrümmer und/oder alle zweiten Auslassventile an den zweiten Abgaskrümmer angeschlossen sind. Besonders bevorzugt sind die ersten und/oder alle zweiten Auslassventile in Reihe angeordnet. Insbesondere ist vorgesehen, dass der erste Abgaskrümmer strömungstechnisch nur an das erste Auslassventil beziehungsweise die ersten Auslassventile und der zweite Abgaskrümmer strömungstechnisch nur an das zweite Auslassventil beziehungsweise die zweiten Auslassventile angeschlossen ist.
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Es ist vorgesehen, dass der erste Abgaskrümmer und der zweite Abgaskrümmer gemeinsam mittels einer ersten Halteschiene und einer zweiten Halteschiene an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt sind. Die beiden Halteschienen sind beispielsweise als Klemmschienen ausgebildet, welche an dem Zylinderkopf befestigt werden und dadurch den ersten Abgaskrümmer und den zweiten Abgaskrümmer in Richtung des Zylinderkopfs drängen. Die beiden Halteschienen sind bevorzugt auf gegenüberliegenden Seiten der beiden Abgaskrümmer angeordnet, sodass die Abgaskrümmer zwischen den beiden Halteschienen sicher gehalten sind. Entsprechend können die Abgaskrümmer, welche mit den Halteschienen an dem Zylinderkopf befestigt sind, weder in lateraler Richtung, also parallel zu einer an dem Zylinderkopf vorliegenden Anlagefläche für die Anschlussflansche, noch in vertikaler Richtung, also senkrecht zu der Anlagefläche, verlagert werden. Durch das Drängen der Abgaskrümmer in Richtung des Zylinderkopfs durch die Halteschienen wird zudem die dichte Strömungsverbindung zwischen den Auslassventilen und den Abgaskrümmern realisiert. Beispielsweise weist zu diesem Zweck jeder Anschlussflansch eine Dichtung auf, welche nach der Montage dichtend an der Anlagefläche des Zylinderkopfs anliegt.
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Schließlich ist vorgesehen, dass die erste Halteschiene abwechselnd einen Klemmbereich für den ersten Abgaskrümmer und einen Einschubbereich für den zweiten Abgaskrümmer aufweist. Bevorzugt wird bei der Montage der Brennkraftmaschine zunächst der erste Abgaskrümmer mit der ersten Halteschiene befestigt, wozu diese den Klemmbereich aufweist. Bevorzugt ist jedem ersten Anschlussflansch ein derartiger Klemmbereich zugeordnet. Der Klemmbereich ist derart ausgestaltet, dass nach dem Befestigen der ersten Halteschiene an dem Zylinderkopf der erste Abgaskrümmer bereits sicher an diesem gehalten ist. Der Einschubbereich ist dagegen derart ausgestaltet, dass der zweite Abgaskrümmer auch noch nach dem Befestigen der ersten Halteschiene an der Brennkraftmaschine in ihn eingebracht werden kann.
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In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste Abgaskrümmer für jedes erste Auslassventil einen ersten Anschlussflansch und der zweite Abgaskrümmer für jedes zweite Auslassventil einen zweiten Anschlussflansch aufweist, wobei der erste Anschlussflansch über eine erste Seitenwand und der zweite Anschlussflansch über eine zu der ersten Seitenwand zumindest bereichsweise parallel verlaufende zweite Seitenwand verfügt. Über den ersten Anschlussflansch steht der erste Abgaskrümmer in Verbindung, insbesondere Strömungsverbindung, mit den Zylindern. Üblicherweise liegt der erste Anschlussflansch dabei an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine an, wobei insbesondere die Strömungsverbindung durch den ersten Anschlussflansch hindurch verläuft. Entsprechendes gilt für den zweiten Abgaskrümmer und den zweiten Anschlussflansch beziehungsweise die entsprechende Strömungsverbindung zu dem zweiten Auslassventil.
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Weil die Zylinder in Reihe angeordnet sind und jeweils über ein erstes Auslassventil und ein zweites Auslassventil verfügen, sodass insgesamt mehrere Auslassventile und mehrere zweite Auslassventile realisiert sind, wechseln sich nach einer Montage der beiden Abgaskrümmer erste Anschlussflansche und zweite Anschlussflansche ab, liegen also unmittelbar zueinander benachbart vor. Die Seitenwände der Anschlussflansche sollen dabei wenigstens bereichsweise, insbesondere vollständig, parallel zueinander verlaufen. Insbesondere liegen sich die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, vollflächig einander gegenüber. Unter der Seitenwand ist dabei beispielsweise eine Wand zu verstehen, die zu einer Auflagefläche des Abgaskrümmers, die mit dem Zylinderkopf in Berührkontakt steht benachbart, insbesondere unmittelbar benachbart, vorliegt und zu dieser angewinkelt ist, also mit ihr einen Winkel größer als 0° und kleiner als 90° einschließt. Vorzugsweise liegt die Seitenwand senkrecht zu der Auflagefläche vor.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der erste Anschlussflansch und der zweite Anschlussflansch wenigstens bereichsweise trapezförmig ausgebildet sind. Darunter ist bevorzugt zu verstehen, dass die erste Seitenwand und die zweite Seitenwand bezüglich einer gedachten, senkrecht auf einer Längsmittelachse der Brennkraftmaschine stehenden Geraden schräg angeordnet sind, also zu dieser Geraden einen Winkel von größer als 0° und kleiner als 90° einschließen. Eine derartige Ausgestaltung ist beispielsweise bei einer Montage der Brennkraftmaschine hilfreich, insbesondere wenn zunächst der erste Abgaskrümmer montiert wird und die ersten Anschlussflansche in Montagerichtung des zweiten Anschlussflansches sich trapezförmig aufweiten. Somit wird zum einen ein einfaches Ansetzen des zweiten Abgaskrümmers und zudem ein Führen des zweiten Abgaskrümmers in seine Montagestellung realisiert.
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Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Montieren einer Brennkraftmaschine, insbesondere einer Brennkraftmaschine gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Brennkraftmaschine über mehrere in einer Reihe angeordnete Zylinder verfügt, die jeweils wenigstens ein erstes Auslassventil und wenigstens ein zweites Auslassventil aufweisen, wobei das erste Auslassventil und das zweite Auslassventil während der Montage mit einer Abgaskrümmereinrichtung strömungsverbunden werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Abgaskrümmereinrichtung einen ersten Abgaskrümmer und einen von diesem separaten zweiten Abgaskrümmer aufweist, die einzeln und unabhängig voneinander befestigbar sind, wobei der erste Abgaskrümmer strömungstechnisch an das erste Auslassventil und der zweite Abgaskrümmer strömungstechnisch an das zweite Auslassventil angeschlossen wird, dass der erste Abgaskrümmer und der zweite Abgaskrümmer gemeinsam mittels einer ersten Halteschiene und einer zweiten Halteschiene an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt sind, wobei die erste Halteschiene abwechselnd einen Klemmbereich für den ersten Abgaskrümmer und einen Einschubbereich für den zweiten Abgaskrümmer aufweist, wobei der Klemmbereich derart ausgestaltet ist, dass nach dem Befestigen der ersten Halteschiene an dem Zylinderkopf der erste Abgaskrümmer bereits sicher an diesem gehalten ist, und wobei der Einschubbereich derart ausgestaltet ist, dass der zweite Abgaskrümmer auch noch nach dem Befestigen der ersten Halteschiene an dem Zylinderkopf in ihn eingebracht werden kann.
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Auf die Vorteile einer derartigen Vorgehensweise beziehungsweise einer derartigen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine wurde bereits hingewiesen. Sowohl das Verfahren als auch die Brennkraftmaschine können gemäß den vorstehenden Ausführungen weitergebildet sein, sodass insoweit auf diese verwiesen wird.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
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1 einen Bereich einer Brennkraftmaschine, insbesondere eine Abgaskrümmereinrichtung, die an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt werden soll, nach einem ersten Montageschritt;
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2 die bereits bekannte Abgaskrümmereinrichtung nach einem zweiten Montageschritt;
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3 die Abgaskrümmereinrichtung nach einem dritten Montageschritt;
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4 eine alternative Ansicht der Abgaskrümmereinrichtung nach dem dritten Montageschritt; und
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5 eine erste Halteschiene der Abgaskrümmereinrichtung.
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Die 1 zeigt einen Bereich einer Brennkraftmaschine 1, die über mehrere in einer Reihe angeordnete Zylinder verfügt, welche hier nicht dargestellt sind. Jeder Zylinder weist wenigstens ein erstes Auslassventil und wenigstens ein zweites Auslassventil auf. Sowohl das erste Auslassventil als auch das zweite Auslassventil sind mit einer Abgaskrümmereinrichtung 2 strömungsverbunden, welche an einem hier nicht dargestellten Zylinderkopf befestigt ist. Durch die Abgaskrümmereinrichtung 2 wird Abgas von den Zylindern in Richtung einer Außenumgebung der Brennkraftmaschine 1 abgeführt, insbesondere über eine Abgasreinigungseinrichtung, beispielsweise einen Katalysator. Strömungstechnisch zwischen der Abgaskrümmereinrichtung 2 und der Abgasreinigungseinrichtung beziehungsweise der Außenumgebung können zudem ein Abgasturbolader, insbesondere ein mehrflutiger Abgasturbolader, oder mehrere Abgasturbolader vorgesehen sein.
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Die Abgaskrümmereinrichtung 2 weist einen ersten Abgaskrümmer 3 und einen hier nicht dargestellten zweiten Abgaskrümmer 4 auf. Diese sind separat voneinander ausgebildet. Der erste Abgaskrümmer 3 ist nun strömungstechnisch an das erste Auslassventil beziehungsweise die mehreren ersten Auslassventile und der zweite Abgaskrümmer 4 strömungstechnisch an das zweite Auslassventil beziehungsweise die mehreren zweiten Auslassventile angeschlossen. Der erste Abgaskrümmer 3 weist mehrere erste Anschlussflansche 5, 6, 7 und 8 auf, wobei jedem Zylinder der Brennkraftmaschine 1 einer dieser Anschlussflansche 5, 6, 7 oder 8 zugeordnet ist. Selbstverständlich sind auch Abgaskrümmereinrichtungen 2 mit einer geringeren oder einer größeren Anzahl an derartigen Anschlussflanschen realisierbar.
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Über die Anschlussflansche 5, 6, 7 und 8 ist eine Strömungsverbindung von den ersten Auslassventilen zu einer Abgasleitung 9 des ersten Abgaskrümmers 3 hergestellt, in welcher das Abgas zusammengeführt und einem Auslassanschluss 10 zugeführt wird. Der Auslassanschluss 10 ist beispielsweise mittels eines Auslassflansches 11 an einer weiteren Einrichtung der Brennkraftmaschine 1, beispielsweise dem Abgasturbolader beziehungsweise einem der Abgasturbolader, befestigbar.
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Der erste Abgaskrümmer 3 ist mittels einer ersten Halteschiene 12 an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1 befestigt. Zu diesem Zweck ist die Halteschiene 12 mit Befestigungsmitteln 13, beispielsweise Schrauben, die hier lediglich teilweise erkennbar sind, versehen. Die erste Halteschiene 12 weist Klemmbereiche 14 für den ersten Abgaskrümmer 3 auf. Diese sitzen bevorzugt zwischen den Befestigungsmitteln 13. Besonders bevorzugt ist jedem Klemmbereich 14 einer der Anschlussflansche 5, 6, 7 und 8 zugeordnet. Die Klemmbereiche 14 sind derart ausgestaltet, dass sie einen Bereich der Anschlussflansche 5, 6, 7 beziehungsweise 8 aufnehmen und in Richtung des Zylinderkopfes beziehungsweise auf den Zylinderkopf drängen, sodass vorzugsweise der erste Abgaskrümmer 3 mithilfe der ersten Halteschiene 12 klemmend gehalten ist. Zusätzlich weist die erste Halteschiene 12 Einschubbereiche 15 auf, die jeweils benachbart zu den Klemmbereichen 14 vorliegen. Die Einschubbereiche 15 dienen dem Befestigen des zweiten Abgaskrümmers 4. Bei einer Montage der Brennkraftmaschine 1 wird nun zunächst in einem ersten Schritt der erste Abgaskrümmer 3 mithilfe der ersten Halteschiene 12 an dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine 1 befestigt. Dies ist hier gezeigt.
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In einem nachfolgenden zweiten Schritt wird der zweite Abgaskrümmer 4 an dem Zylinderkopf angeordnet. Der zweite Abgaskrümmer 4 weist zweite Anschlussflansche 16, 17, 18 und 19 auf. Über diese ist analog zu dem ersten Abgaskrümmer 3 eine Abgasleitung 20 angeschlossen. Diese stellt eine Strömungsverbindung zwischen den Zylindern der Brennkraftmaschine 1 und einem Auslassanschluss 21 her, dem vorzugsweise ein Auslassflansch 22 zugeordnet ist. Letzter dient beispielsweise der Befestigung des Auslassanschlusses 21 an einer weiteren Einrichtung der Brennkraftmaschine 1, insbesondere dem Abgasturbolader. In dem zweiten Montageschritt werden die zweiten Anschlussflansche 16, 17, 18 und 19 in die Einschubbereiche 15 der ersten Halteschiene 12 eingebracht beziehungsweise eingesteckt. Die Einschubbereiche 15 sind dabei beispielsweise derart ausgebildet, dass sie auch nach der Befestigung der ersten Halteschiene 12 an dem Zylinderkopf, insbesondere nach einem vollständigen Anziehen der Befestigungsmittel 13, das Einschieben der Anschlussflansche 16, 17, 18 und 19 in die Einschubbereiche 15 zulässt.
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Nachfolgend wird, wie in der 3 dargestellt, in einem dritten Montageschritt eine zweite Halteschiene 23 an den Zylinderkopf befestigt, wozu Befestigungsmittel 24, beispielsweise ebenfalls Schrauben, vorgesehen sind. Vorzugsweise ist dabei jedem ersten Anschlussflansch 5, 6, 7 und 8 sowie jedem zweiten Anschlussflansch 16, 17, 18 und 19 ein derartiges Befestigungsmittel 24 zugeordnet. Analog zu der ersten Halteschiene 12 dient die zweite Halteschiene 23 dazu, den ersten Abgaskrümmer 3 und den zweiten Abgaskrümmer 4 in Richtung des Zylinderkopfes beziehungsweise an den Zylinderkopf zu drängen. Nach der Montage der zweiten Halteschiene 23 sind die beiden Abgaskrümmer 3 und 4 sicher an dem Zylinderkopf gehalten.
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Die 4 zeigt die Abgaskrümmereinrichtung 2 in einer alternativen Ansicht, nämlich aus Richtung des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine 1. Es wird deutlich, dass jeder der ersten Anschlussflansche 5, 6, 7 und 8 erste Seitenwände 25 und 26 sowie die zweiten Anschlussflansche 16, 17, 18 und 19 über zweite Seitenwände 27 und 28 verfügen. Liegen nun eine der ersten Seitenwände 26 und eine der zweiten Seitenwände 27 beziehungsweise eine der ersten Seitenwände 25 und eine der zweiten Seitenwände 28 einander gegenüber, so ist es bevorzugt vorgesehen, dass diese zueinander parallel verlaufen. Gleichzeitig sind die ersten Anschlussflansche 5, 6, 7 und 8 sowie die zweiten Anschlussflansche 16, 17, 18 und 19 wenigstens bereichsweise trapezförmig ausgebildet.
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Das bedeutet, dass die erste Seitenwand 25 beziehungsweise 26 und die zweite Seitenwand 27 beziehungsweise 28 bezüglich einer gedachten, senkrecht auf einer Längsmittelachse der Brennkraftmaschine 1 stehenden Geraden schräg angeordnet sind. Bevorzugt sind die ersten Anschlussflansche 5, 6, 7 und 8 derart ausgestaltet, dass sie sich in Richtung der ersten Halteschiene 12 verjüngen, insbesondere ausgehend von der zweiten Halteschiene 23. Die zweiten Anschlussflansche 16, 17, 18 und 19 verjüngen sich dagegen in Richtung der ersten Halteschiene 12, beispielsweise ausgehend von der zweiten Halteschiene 23. Auf diese Art und Weise wird eine äußerst platzsparende Anordnung der Abgaskrümmereinrichtung 2 erzielt.
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Die 5 zeigt schließlich eine Detailansicht der ersten Halteschiene 12. Es wird deutlich, dass sie abwechselnd einen der Klemmbereiche 14 und einen der Einschubbereiche 15 aufweist, sodass diese benachbart, insbesondere unmittelbar benachbart, zueinander vorliegen.
