DE102014105053B4 - Exhaust system of a motor vehicle and motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Abgasanlage (10) eines Kraftfahrzeugs, welches eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylinderbänken aufweist, mit mehreren Abgaskrümmern (11, 12) und mit einem Sammler (15), wobei jeder Zylinderbank jeweils ein Abgaskrümmer (11, 12) zugeordnet ist, über welchen Abgas ausgehend von der jeweiligen Zylinderbank dem Sammler (15) zuführbar ist, und mit einem Abgasturbolader, wobei das Abgas ausgehend vom Sammler (15) einer Turbine (18) des Abgasturboladers zuführbar ist, und wobei das Abgas ausgehend vom Sammler (15) unter Umgehung der Turbine (18) des Abgasturboladers einem Wastegate (20) zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgas ausgehend vom Sammler (15) ferner unter Umgehung der Turbine (18) des Abgasturboladers und des Wastegates (20) einer Nutzturbine (21) eines elektrischen Generators zuführbar ist.Exhaust system (10) of a motor vehicle which has an internal combustion engine with several cylinder banks, with several exhaust manifolds (11, 12) and with a collector (15), each cylinder bank being assigned an exhaust manifold (11, 12) via which exhaust gas starting from of the respective cylinder bank can be fed to the collector (15), and with an exhaust gas turbocharger, the exhaust gas starting from the collector (15) being able to be fed to a turbine (18) of the exhaust gas turbocharger, and the exhaust gas starting from the collector (15) bypassing the turbine ( 18) of the exhaust gas turbocharger can be fed to a wastegate (20), characterized in that the exhaust gas, starting from the collector (15), can also be fed to a power turbine (21) of an electric generator, bypassing the turbine (18) of the exhaust gas turbocharger and the wastegate (20) .
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Abgasanlage.The invention relates to an exhaust system of a motor vehicle according to the preamble of claim 1 and to a motor vehicle with such an exhaust system.
Aus der Praxis bekannte Abgasanlagen für Kraftfahrzeuge, deren Brennkraftmaschine mehrere Zylinderbänke aufweist, verfügen je Zylinderbank über einen Abgaskrümmer. Mit Hilfe des der jeweiligen Zylinderbank zugeordneten Abgaskrümmers wird Abgas ausgehend von der jeweiligen Zylinderbank einem Sammler der Abgasanlage zugeführt.Exhaust systems known from practice for motor vehicles, the internal combustion engine of which has several cylinder banks, have an exhaust manifold for each cylinder bank. With the help of the exhaust manifold assigned to the respective cylinder bank, exhaust gas is fed from the respective cylinder bank to a collector of the exhaust system.
Bei aus der Praxis bekannten Abgasanlagen einer einen Abgasturbolader aufweisenden, aufgeladenen Brennkraftmaschine ist das Abgas ausgehend vom Sammler der Abgasanlage einer Turbine des Abgasturboladers zuführbar, wobei das Abgas insbesondere zur Ladedruckbegrenzung unter Umgehung des Abgasturboladers auch einem Wastegate zugeführt werden kann. Die über das Wastegate geleitete Abgasmenge kann über ein Bypassventil eingestellt werden.In exhaust systems known from practice of a supercharged internal combustion engine having an exhaust gas turbocharger, the exhaust gas can be fed from the collector of the exhaust system to a turbine of the exhaust gas turbocharger, the exhaust gas also being able to be fed to a wastegate, in particular to limit the boost pressure, bypassing the exhaust gas turbocharger. The amount of exhaust gas routed through the wastegate can be adjusted using a bypass valve.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde eine neuartige Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Abgasanlage zu schaffen.Proceeding from this, the invention is based on the object of creating a novel exhaust system of a motor vehicle and a motor vehicle with such an exhaust system.
Diese Aufgabe wird durch eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs gemäß Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by an exhaust system of a motor vehicle according to claim 1.
Erfindungsgemäß ist das Abgas ausgehend vom Sammler unter Umgehung der Turbine des Abgasturboladers und unter Umgehung des Wastegates einer Nutzturbine eines elektrischen Generators zuführbar.According to the invention, the exhaust gas can be fed to a power turbine of an electrical generator starting from the collector, bypassing the turbine of the exhaust gas turbocharger and bypassing the wastegate.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dass Abgas nicht nur unter Umgehung des Abgasturboladers über ein Wastegate zu führen, sondern alternativ unter Umgehung des Abgasturboladers sowie des Wastegates über eine Nutzturbine eines elektrischen Generators zu führen, um im Abgas enthaltene Energie zur Erzeugung elektrischen Stroms zu nutzen, der zum Beispiel zum Laden einer elektrischen Batterie wie zum Beispiel einer elektrischen Traktionsbatterie, genutzt werden kann. Hierdurch lässt sich der Wirkungsgrad eines Kraftfahrzeugs weiter steigern.In the context of the present invention, it is proposed that exhaust gas not only be routed via a wastegate, bypassing the exhaust gas turbocharger, but alternatively via a power turbine of an electrical generator, bypassing the exhaust gas turbocharger and the wastegate, in order to generate electricity in the exhaust gas that can be used, for example, to charge an electric battery such as an electric traction battery. This allows the efficiency of a motor vehicle to be increased further.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weist der Sammler einen rohrartigen, in Axialrichtung desselben vom Abgas durchströmten Grundkörper mit einem in Strömungsrichtung des Abgases gesehen stromaufwärtigen Ende und einem stromabwärtigen Ende auf, wobei die Abgaskrümmer an dem stromaufwärtigen Ende des Sammlers in denselben derart münden, dass das Abgas ausgehend von den Abgaskrümmern im Wesentlichen in Axialrichtung des Sammlers in denselben einströmt, und wobei das Abgas ausgehend vom stromabwärtigen Ende des Sammlers über eine erste Rohrleitung in Richtung auf die Turbine des Abgasturboladers abführbar ist, die derart an dem stromabwärtigen Ende des Sammlers angreift, dass das Abgas ausgehend von dem Sammler im Wesentlichen in Axialrichtung des Sammlers in die zur Turbine des Abgasturboladers führende erste Rohrleitung einströmt. Dann, wenn das Abgas ausgehend von den Abgaskrümmern im Wesentlichen in Axialrichtung des Sammlers bzw. des Grundkörpers des Sammlers in den Sammler eintritt und im Wesentlichen in Axialrichtung über die erste Rohrleitung aus dem Sammler austritt und in Richtung auf die Turbine des Abgasturboladers geführt wird, kann die Turbine des Abgasturboladers optimal angeströmt werden. Durch diese Ausgestaltung kann der Wirkungsgrad weiter gesteigert werden.According to an advantageous development, the collector has a tubular base body through which the exhaust gas flows in the axial direction, with an upstream end and a downstream end as seen in the flow direction of the exhaust gas, the exhaust manifold opening into the collector at the upstream end of the collector in such a way that the exhaust gas emanates from the exhaust manifolds essentially in the axial direction of the collector flows into the same, and wherein the exhaust gas can be discharged starting from the downstream end of the collector via a first pipeline in the direction of the turbine of the exhaust gas turbocharger, which engages the downstream end of the collector in such a way that the exhaust gas Starting from the collector, it flows essentially in the axial direction of the collector into the first pipeline leading to the turbine of the exhaust gas turbocharger. Then, when the exhaust gas, starting from the exhaust manifolds, enters the collector essentially in the axial direction of the collector or the main body of the collector and exits the collector essentially in the axial direction via the first pipeline and is guided towards the turbine of the exhaust gas turbocharger the turbine of the exhaust gas turbocharger is optimally flown against. This configuration can further increase the efficiency.
Vorzugsweise ist das Abgas ausgehend vom Sammler über eine zweite Rohrleitung in Richtung auf das Wastegate und über eine dritte Rohrleitung in Richtung auf die Nutzturbine führbar, die jeweils derart an dem Sammler angreifen, dass das Abgas ausgehend von dem Sammler quer zur Axialrichtung des Sammlers in die zweite Rohrleitung und in die dritte Rohrleitung einströmt. Diese Anordnung der zweiten und dritten Rohrleitung zur Führung des Abgases in Richtung auf das Wastegate bzw. in Richtung auf die Nutzturbine beeinträchtigt nicht die Anströmung der Turbine des Abgasturboladers, ferner ist eine gute Anströmung des Wastegates sowie der Nutzturbine möglich.Preferably, the exhaust gas can be conducted starting from the collector via a second pipeline in the direction of the wastegate and via a third pipeline in the direction of the power turbine, each of which engages the collector in such a way that the exhaust gas from the collector transversely to the axial direction of the collector into the second pipe and flows into the third pipe. This arrangement of the second and third pipeline for guiding the exhaust gas in the direction of the wastegate or in the direction of the power turbine does not impair the flow to the turbine of the exhaust gas turbocharger, and good flow to the wastegate and the power turbine is also possible.
Vorzugsweise ist das Abgas ausgehend von der Turbine des Abgasturboladers und ausgehend von dem Wastegate und ausgehend von der Nutzturbine des elektrischen Generators einem Schalldämpfer zuführbar und ausgehend vom Schalldämpfer über ein Abgasendrohr in die Umgebung leitbar.The exhaust gas is preferably a starting from the turbine of the exhaust gas turbocharger and starting from the wastegate and starting from the power turbine of the electric generator Silencer can be supplied and, starting from the silencer, can be guided into the environment via an exhaust pipe.
Vorzugsweise schließen eine Längsmittelachse eines von dem Sammler abzweigenden Abschnitts der zweiten Rohrleitung und eine Längsmittelachse eines von dem Sammler abzweigenden Abschnitts der dritten Rohrleitung mit der Längsmittelachse des Grundkörpers des Sammlers jeweils einen Winkel zwischen 40° und 60° ein. Längsmittelachsen von an dem stromaufwärtigen Ende des Sammlers angreifenden Abschnitten der Abgaskrümmer schließen mit der Längsmittelachse des Grundkörpers des Sammlers vorzugsweise jeweils einen Winkel zwischen 10° und 30° ein. Diese geometrische Anordnung der zweiten und dritten Rohrleitung sowie der Abgaskrümmer relativ zur Längsmittelachse des Sammlers erlaubt eine optimale Durchströmung des Sammlers mit Abgas einerseits in Richtung auf die Turbine des Abgasturboladers und andererseits in Richtung auf das Wastegate und die Nutzturbine des elektrischen Generators.Preferably, a longitudinal center axis of a section of the second pipeline branching off from the collector and a longitudinal center axis of a section of the third pipeline branching off from the collector each enclose an angle between 40 ° and 60 ° with the longitudinal center axis of the base body of the collector. Longitudinal central axes of sections of the exhaust manifold engaging the upstream end of the collector preferably each enclose an angle between 10 ° and 30 ° with the longitudinal central axis of the base body of the collector. This geometric arrangement of the second and third pipes and the exhaust manifold relative to the longitudinal center axis of the collector allows exhaust gas to flow optimally through the collector on the one hand in the direction of the turbine of the exhaust gas turbocharger and on the other hand in the direction of the wastegate and the power turbine of the electric generator.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug ist in Anspruch 10 definiert.The motor vehicle according to the invention is defined in
Vorzugsweise ist das Abgas ausgehend von den Zylinderbänken über die Abgaskrümmer nach schräg oben entgegen zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs in Richtung auf den Sammler leitbar, wobei das Abgas den Sammler in Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs horizontal durchströmt, und wobei das Abgas ausgehend vom Sammler in Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs der Turbine des Abgasturboladers und quer zur Fahrrichtung des Kraftfahrzeugs dem Wastegate und der Nutzturbine jeweils horizontal zuführbar ist. Das Abgas ist anschließend ausgehend von der Turbine des Abgasturboladers, dem Wastegate und der Nutzturbine jeweils nach unten in einen Schalldämpfer und ausgehend vom Schalldämpfer entgegen zur Fahrtrichtung des Kraftfahrzeugs über ein Abgasendrohr in die Umgebung leitbar. Diese Ausgestaltung ist aus Bauraumgründen sowie aus Effizienzgründen besonders bevorzugt.Preferably, the exhaust gas can be directed from the cylinder banks via the exhaust manifold upwards at an incline opposite to the direction of travel of the motor vehicle in the direction of the collector, the exhaust gas flowing through the collector horizontally in the direction of travel of the motor vehicle, and the exhaust gas starting from the collector in the direction of travel of the motor vehicle Turbine of the exhaust gas turbocharger and transversely to the direction of travel of the motor vehicle to the wastegate and the power turbine can each be fed horizontally. The exhaust gas can then, starting from the turbine of the exhaust gas turbocharger, the wastegate and the power turbine, be directed downwards into a silencer and, starting from the silencer, against the direction of travel of the motor vehicle via an exhaust tailpipe into the environment. This configuration is particularly preferred for reasons of installation space and for reasons of efficiency.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Brennkraftmaschine eine V4-Brennkraftmaschine mit jeweils zwei Zylindern je Zylinderbank. Insbesondere kommt die Abgasanlage an einer Brennkraftmaschine mit vier Zylindern zum Einsatz, wobei die Zylinder in zwei V-förmig zueinander angeordnete Zylindergruppen aufgeteilt sind.According to an advantageous development, the internal combustion engine is a V4 internal combustion engine with two cylinders per cylinder bank. In particular, the exhaust system is used on an internal combustion engine with four cylinders, the cylinders being divided into two cylinder groups arranged in a V-shape relative to one another.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs; -
2 eine perspektivische Ansicht von hinten und schräg oben auf die erfindungsgemäße Abgasanlage; -
3 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs; -
4 eine perspektivische Ansicht von vorne und schräg oben auf die erfindungsgemäße Abgasanlage; und -
5 ein Detail der1 .
-
1 a plan view of an exhaust system according to the invention of a motor vehicle; -
2 a perspective view from behind and obliquely above of the exhaust system according to the invention; -
3 a side view of the exhaust system according to the invention of a motor vehicle; -
4th a perspective view from the front and obliquely above of the exhaust system according to the invention; and -
5 a detail of the1 .
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Abgasanlage eines Kraftfahrzeugs und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Abgasanlage. Die Abgasanlage der Erfindung kommt bei einem Kraftfahrzeug zum Einsatz, welches eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylinderbänken aufweist. Vorzugsweise umfasst jede Zylinderbank mehrere Zylinder, wobei die Zylinderbänke vorzugsweise eine V-Stellung oder auch eine Boxer-Stellung einnehmen.The present invention relates to an exhaust system of a motor vehicle and a motor vehicle with such an exhaust system. The exhaust system of the invention is used in a motor vehicle which has an internal combustion engine with several cylinder banks. Each cylinder bank preferably comprises a plurality of cylinders, the cylinder banks preferably assuming a V position or also a boxer position.
Ausgehend vom Sammler
Das die Brennkraftmaschine verlassende Abgas wird demnach zunächst über die Abgaskrümmer
Bei der Turbine
Der Sammler
Ausgehend vom stromabwärtigen Ende
Eine Längsmittelachse
Wie bereits erwähnt, greifen die beiden Abgaskrümmer
Die Summe der Winkel α2a, α2b beträgt demnach zwischen 20° und 40°, so dass demnach die Längsmittelachsen
Die obige Anordnung der Längsmittelachsen
Wie bereits ausgeführt, ist das Abgas ausgehend vom Sammler
Eine Längsmittelachse
Die obigen Winkel α2a, α2b, α3a, α3b sind dabei derart orientiert, dass die Längsmittelachsen
Insgesamt ist hierdurch eine optimale Führung des Abgases durch den Sammler
Das Abgas ist ausgehend von der Turbine
Die oben beschriebenen Baugruppen bzw. Komponenten der erfindungsgemäßen Abgasanlage
Das Abgas durchströmt den Sammler
In
Die Erfindung kommt vorzugsweise bei einem Kraftfahrzeug zum Einsatz, deren Brennkraftmaschine als Vierzylinderbrennkraftmaschine ausgeführt ist. In diesem Fall sind dann die vier Zylinder zu zwei Zylinderbänken je zwei Zylinder gruppiert, wobei die Zylinderbänke eine V-Stellung oder eine Boxer-Stellung relativ zueinander einnehmen.The invention is preferably used in a motor vehicle whose internal combustion engine is designed as a four-cylinder internal combustion engine. In this case, the four cylinders are then grouped into two cylinder banks with two cylinders each, the cylinder banks assuming a V position or a boxer position relative to one another.
Die Abgasanlage
BezugszeichenlisteList of reference symbols
- 1010
- AbgasanlageExhaust system
- 1111
- AbgaskrümmerExhaust manifold
- 1212th
- AbgaskrümmerExhaust manifold
- 1313th
- Abschnittsection
- 1414th
- Abschnittsection
- 1515th
- SammlerCollector
- 1616
- Abschnittsection
- 1717th
- Abschnittsection
- 1818th
- Turbineturbine
- 1919th
- AbgasturboladerExhaust gas turbocharger
- 2020th
- WastegateWastegate
- 2121
- NutzturbinePower turbine
- 2222nd
- Generatorgenerator
- 2323
- GrundkörperBase body
- 2424
- stromaufwärtiges Endeupstream end
- 2525th
- stromabwärtiges Endedownstream end
- 2626th
- RohrleitungPipeline
- 2727
- LängsmittelachseLongitudinal central axis
- 2828
- LängsmittelachseLongitudinal central axis
- 2929
- LängsmittelachseLongitudinal central axis
- 3030th
- LängsmittelachseLongitudinal central axis
- 3131
- RohrleitungPipeline
- 3232
- RohrleitungPipeline
- 3333
- LängsmittelachseLongitudinal central axis
- 3434
- LängsmittelachsLongitudinal center axis
- 3535
- Schalldämpfersilencer
- 3636
- AbgasendrohrExhaust tailpipe
- 3737
- LadeluftkühlerIntercooler
- 3838
- Verdichtercompressor
- 3939
- AbgasturboladersExhaust gas turbocharger
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102014105053.3A DE102014105053B4 (en) | 2014-04-09 | 2014-04-09 | Exhaust system of a motor vehicle and motor vehicle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE102014105053.3A DE102014105053B4 (en) | 2014-04-09 | 2014-04-09 | Exhaust system of a motor vehicle and motor vehicle |
Publications (2)
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DE102014105053A1 DE102014105053A1 (en) | 2015-10-15 |
DE102014105053B4 true DE102014105053B4 (en) | 2021-06-24 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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R016 | Response to examination communication | ||
R018 | Grant decision by examination section/examining division | ||
R020 | Patent grant now final |