DE102014200918A1

DE102014200918A1 - Brennkraftmaschine mit zweiflutiger Axialturbine und gruppierten Zylindern

Info

Publication number: DE102014200918A1
Application number: DE102014200918.9A
Authority: DE
Inventors: Jörg Kemmerling; Helmut Kindl; Andreas Kuske; Vanco Smiljanovski; Franz Arnd Sommerhoff; Jens Dunstheimer; Ludwig Stump
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2014-01-20
Filing date: 2014-01-20
Publication date: 2015-07-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern, bei der – jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder via Abgasabführsystem aufweist und sich an jede Auslassöffnung eine Abgasleitung anschließt, – mindestens zwei Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass sie zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden, und – die Abgasleitungen der Zylinder jeder Zylindergruppe unter Ausbildung eines Abgaskrümmers jeweils zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen. Es soll eine Brennkraftmaschine der genannten Art bereitgestellt werden, die hinsichtlich der Trennung der Abgasabführsysteme optimiert ist. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine der genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass – die beiden Gesamtabgasleitungen mit einer zweiflutigen Axialturbine (1), die mindestens ein in einem Turbinengehäuse (2) auf einer drehbaren Welle (4) gelagertes und mit Laufschaufeln (3a) ausgestattetes Laufrad (3) umfasst, in der Art verbunden sind, dass jeweils eine Gesamtabgasleitung mit einer der zwei Fluten (5, 6) der Axialturbine (1) verbunden ist, wobei die zwei Fluten (5, 6) – in Fortsetzung der Gesamtabgasleitungen – bis hin zu dem mindestens einen Laufrad (3) mittels mindestens einer Gehäusewandung (2a, 2b) voneinander getrennt sind und damit auch die Abgasabführsysteme der Zylindergruppen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern, bei der

– jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder via Abgasabführsystem aufweist und sich an jede Auslassöffnung eine Abgasleitung anschließt,
– mindestens zwei Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass sie zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden, und
– die Abgasleitungen der Zylinder jeder Zylindergruppe unter Ausbildung eines Abgaskrümmers jeweils zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen.

Eine Brennkraftmaschine der vorstehenden Art wird als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Ottomotoren, Dieselmotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, die ein Hybrid-Brennverfahren nutzen, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.
Brennkraftmaschinen verfügen über einen Zylinderblock und mindestens einen Zylinderkopf, die zur Ausbildung der vorliegend mindestens zwei Zylinder miteinander verbunden werden. Der Zylinderkopf dient üblicherweise zur Aufnahme des Ventiltriebs. Um den Ladungswechsel zu steuern, benötigt eine Brennkraftmaschine Steuerorgane – in der Regel in Gestalt von Ventilen – und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung dieser Steuerorgane. Der für die Bewegung der Ventile erforderliche Ventilbetätigungsmechanismus einschließlich der Ventile selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Verbrennungsgase über die Auslassöffnungen der mindestens zwei Zylinder und das Füllen der Zylinder mit Frischgemisch bzw. Ladeluft über die Einlassöffnungen.
Die Abgasleitungen, die sich an die Auslassöffnungen anschließen, sind nach dem Stand der Technik zumindest teilweise im Zylinderkopf integriert und werden zu einer gemeinsamen Gesamtabgasleitung oder aber gruppenweise zu zwei oder mehreren Gesamtabgasleitungen zusammengeführt. Das Zusammenführen von Abgasleitungen zu einer Gesamtabgasleitung wird im Allgemeinen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Abgaskrümmer bezeichnet.
Auf welche Weise die Abgasleitungen der Zylinder im Einzelfall zusammengeführt werden, d. h. die konkrete Ausgestaltung des Abgasleitungssystems, hängt im Wesentlichen davon ab, hinsichtlich welcher Betriebsbereiche das Betriebsverhalten der Brennkraftmaschine optimiert werden soll.
Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen, bei denen im Abgasabführsystem mindestens eine Turbine eines Abgasturboladers vorgesehen ist und die im unteren Drehzahlbereich bzw. bei kleineren Abgasmengen ein zufriedenstellendes Betriebsverhalten aufweisen sollen, wird eine sogenannte Stoßaufladung angestrebt, d. h. bevorzugt.
Dabei sollen die – insbesondere während des Ladungswechsels – im Abgasabführsystem ablaufenden dynamischen Wellenvorgänge zum Zwecke der Aufladung und zur Verbesserung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine genutzt werden.
Die Evakuierung der Verbrennungsgase aus einem Zylinder der Brennkraftmaschine im Rahmen des Ladungswechsels beruht im Wesentlichen auf zwei unterschiedlichen Mechanismen. Wenn sich zu Beginn des Ladungswechsels ein Auslassventil nahe des unteren Totpunktes öffnet, strömen die Verbrennungsgase aufgrund des gegen Ende der Verbrennung im Zylinder vorherrschenden hohen Druckniveaus und der damit verbundenen hohen Druckdifferenz zwischen Brennraum und Abgasleitung mit hoher Geschwindigkeit durch die Auslassöffnung in das Abgasabführsystem. Dieser druckgetriebene Strömungsvorgang wird durch eine hohe Druckspitze begleitet, die auch als Vorauslassstoß bezeichnet wird und sich entlang der Abgasleitung mit Schallgeschwindigkeit fortpflanzt, wobei sich der Druck mit zunehmender Wegstrecke infolge Reibung mehr oder weniger stark abbaut, d. h. verringert.
Im weiteren Verlauf des Ladungswechsels gleichen sich die Drücke im Zylinder und in der Abgasleitung an, so dass die Verbrennungsgase primär nicht mehr druckgetrieben evakuiert, sondern infolge der Hubbewegung des Kolbens ausgeschoben werden.
Bei niedrigen Drehzahlen kann der Vorauslassstoß in vorteilhafter Weise zur Stoßaufladung genutzt werden, wobei zeitlich kurze, hohe Druckimpulse zur Energiegewinnung in der Turbine genutzt werden. Auf diese Weise können mittels Abgasturboaufladung auch bei niedrigen Drehzahlen bzw. geringen Abgasmengen hohe Ladedruckverhältnisse, d. h. hohe Ladedrücke auf der Einlassseite generiert werden.
Die Stoßaufladung erweist sich als besonders vorteilhaft bei der Beschleunigung des Turbinenlaufrades, d. h. bei der Erhöhung der Turbinendrehzahl, die im Leerlaufbetrieb der Brennkraftmaschine bzw. bei geringer Last spürbar absinken kann und häufig bei erhöhter Lastanforderung mittels Abgasstrom möglichst verzögerungsfrei wieder angehoben werden soll. Die Trägheit des Laufrades und die Reibung in der Wellenlagerung verzögern in der Regel eine Beschleunigung des Laufrades auf höhere Drehzahlen und damit einen unmittelbaren Anstieg des Ladedrucks.
Um die im Abgasabführsystem ablaufenden dynamischen Wellenvorgänge, insbesondere die Vorauslassstöße, für die Stoßaufladung zur Verbesserung des Betriebsverhaltens der Brennkraftmaschine nutzen zu können, müssen die Druckspitzen bzw. Vorauslassstöße im Abgasabführsystem erhalten werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn sich die Druckimpulse in den Abgasleitungen verstärken, zumindest aber nicht gegenseitig abschwächen bzw. aufheben.
Zielführend ist es daher, die Zylinder in der Weise zu gruppieren bzw. die Abgasleitungen in der Weise zusammenzuführen, dass die hohen Drücke, insbesondere die Vorauslassstöße der einzelnen Zylinder, im Abgasabführsystem erhalten werden und eine gegenseitige Beeinflussung weitestgehend vermieden werden kann.
Eine Brennkraftmaschine, bei der die Zylinder gruppiert sind, ist auch Gegenstand der vorliegenden Erfindung. Erfindungsgemäß sind mindestens zwei Zylinder in der Art konfiguriert, dass sie zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden. Die Abgasleitungen der Zylinder jeder Zylindergruppe führen unter Ausbildung eines Abgaskrümmers jeweils zu einer Gesamtabgasleitung zusammen. Die Zylinder sind dabei in der Art gruppiert, dass sich die dynamischen Wellenvorgänge in den Abgasleitungen der Zylinder einer Gruppe möglichst wenig nachteilig beeinflussen.
Bei einem Zylinderkopf mit vier in Reihe angeordneten Zylindern ist es diesbezüglich vorteilhaft, zwei Zylinder, die einen Zündabstand von 360°KW aufweisen, jeweils zu einer Zylindergruppe zusammenzufassen. Wird beispielsweise die Zündung in den Zylindern gemäß der Zündfolge 1-2-4-3 bzw. gemäß der Zündfolge 1-3-4-2 initiiert, ist es vorteilhaft, die außenliegenden Zylinder zu einer ersten Gruppe und die innenliegenden Zylinder zu einer zweiten Gruppe zusammenzufassen.
Im Zusammenhang mit der Gruppierung der Zylinder zwecks Realisierung einer Stoßaufladung müssen zwei weitere Aspekte berücksichtigt werden, die bezüglich der Trennung der Abgasabführsysteme der Zylindergruppen von hoher Relevanz sind. Zum einen werden die Abgaskrümmer zunehmend häufig in den Zylinderkopf integriert, um von einer im Zylinderkopf vorgesehenen Flüssigkeitskühlung zu partizipieren und die Krümmer nicht aus thermisch hoch belastbaren Werkstoffen fertigen zu müssen, die kostenintensiv sind. Zum anderen ist man grundsätzlich bemüht, die im Abgasabführsystem vorgesehene Turbine möglichst nahe am Auslass der Brennkraftmaschine, d. h. nahe an den Auslassöffnungen der Zylinder, anzuordnen. Dies hat gleich mehrere Gründe und Vorteile, insbesondere weil sich die Abgasleitungen zwischen den Zylindern und der Turbine verkürzen. Nicht nur der Weg der heißen Abgase zur Turbine verkürzt sich, sondern auch das Volumen sowohl der einzelnen Abgaskrümmer als auch des gesamten Abgasabführsystems stromaufwärts der Turbine nimmt ab. Die thermische Trägheit des Abgasabführsystems nimmt ebenfalls ab. Auf diese Weise kann die Abgasenthalpie der heißen Abgase, die maßgeblich vom Abgasdruck und der Abgastemperatur bestimmt wird, optimal genutzt und ein schnelles Ansprechverhalten der Turbine gewährleistet werden. Eine Verkürzung der Leitungslängen und eine damit einhergehende Verkleinerung des Abgasvolumens stromaufwärts des Laufrades verbessert das Ansprechverhalten der Turbine.
Dass sich die Wegstrecken von den Auslassöffnungen der Zylinder bis zur Turbine gemäß dem vorstehend beschriebenen Konzept deutlich verkürzen, kann aber auch Nachteile haben. Durch die motornahe Anordnung der Turbine werden die Abgasabführsysteme der Zylindergruppen gegebenenfalls nicht ausreichend lange voneinander getrennt gehalten.
Vor diesem Hintergrund ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die hinsichtlich der Trennung der Abgasabführsysteme optimiert ist.
Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern, bei der

– jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder via Abgasabführsystem aufweist und sich an jede Auslassöffnung eine Abgasleitung anschließt,
– mindestens zwei Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass sie zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden, und
– die Abgasleitungen der Zylinder jeder Zylindergruppe unter Ausbildung eines Abgaskrümmers jeweils zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen,

– die beiden Gesamtabgasleitungen mit einer zweiflutigen Axialturbine, die mindestens ein in einem Turbinengehäuse auf einer drehbaren Welle gelagertes und mit Laufschaufeln ausgestattetes Laufrad umfasst, in der Art verbunden sind, dass jeweils eine Gesamtabgasleitung mit einer der zwei Fluten der Axialturbine verbunden ist, wobei die zwei Fluten – in Fortsetzung der Gesamtabgasleitungen – bis hin zu dem mindestens einen Laufrad mittels mindestens einer Gehäusewandung voneinander getrennt sind und damit auch die Abgasabführsysteme der Zylindergruppen.

Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine werden die Abgasabführsysteme der Zylindergruppen nicht nur bis zum Turbinengehäuse, sondern bis zum Eintritt in das mindestens eine Laufrad voneinander getrennt gehalten und damit auch noch innerhalb des Gehäuses. Die Verbindung der Abgasabführsysteme der beiden Zylindergruppen ist damit weiter entfernt von den Auslassöffnungen der Zylinder angeordnet, wodurch die abgasleitungsmäßige Wegstrecke zwischen einem Zylinder der einen Gruppe und einem Zylinder der anderen Gruppe vergrößert wird. Der Gefahr einer gegenseitigen, insbesondere nachteiligen Einflussnahme beim Ladungswechsel wird dadurch entgegengewirkt. Die Druckspitzen bzw. Vorauslassstöße werden zumindest bis zum Eintritt in das mindestens eine Laufrad erhalten. Die Erhaltung der Druckimpulse wiederum unterstützt die Stoßaufladung.
Die Nachteile, die sich aus einer motornahen Anordnung der Turbine und/oder einer Integration der Abgaskrümmer in den Zylinderkopf ergeben können, werden erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise kompensiert. Auch wenn die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine nicht zwingend eine aufgeladene Brennkraftmaschine sein muss bzw. ist.
Damit wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitgestellt, die hinsichtlich der Trennung der Abgasabführsysteme optimiert ist.
Die bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eingesetzte Turbine ist eine Axialturbine, d. h. die Anströmung der Laufschaufeln erfolgt im Wesentlichen axial. Im Wesentlichen axial bedeutet im Rahmen der vorliegenden Erfindung, dass die Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung größer ist als die radiale Geschwindigkeitskomponente.
Insofern kann die Axialturbine auch in der Mixed-Flow-Bauweise ausgeführt sein, solange die Geschwindigkeitskomponente in axialer Richtung größer ist als die Geschwindigkeitskomponente in radialer Richtung. Der Geschwindigkeitsvektor der Anströmung im Bereich des mindestens einen Laufrades verläuft vorzugsweise parallel zur Welle der Axialturbine, so dass die Anströmung exakt axial verläuft.
Die Verwendung einer Axialturbine macht die bei Radialturbinen zwingend erforderliche, d. h. prinzipbedingt unumgängliche radiale Zuführung des Abgases mittels Spiral- oder Schneckengehäuse entbehrlich, wodurch grundsätzlich ein Druckverlust im Abgas infolge Umlenkung gemindert und die Abgasenthalpie am Eintritt in die Turbine erhöht werden kann bzw. könnte.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Axialturbine die Turbine eines Abgasturboladers ist. Ein Abgasturbolader umfasst eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter.
Die Aufladung dient in erster Linie der Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine. Die für den Verbrennungsprozess benötigte Luft wird dabei verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden.
Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Wird der Hubraum verringert, lässt sich so das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Durch Aufladung in Kombination mit geeigneten Getriebeauslegungen kann auch ein sogenanntes Downspeeding realisiert werden, bei dem ebenfalls ein geringerer spezifischer Kraftstoffverbrauch erzielt werden kann. Die Aufladung unterstützt folglich das ständige Bemühen in der Entwicklung von Verbrennungsmotoren, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h. den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.
Gegenüber einem mechanischen Lader besteht der Vorteil eines Abgasturboladers darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine besteht bzw. erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb benötigte Energie direkt von der Brennkraftmaschine bezieht, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase.
Nichtsdestotrotz können Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft sein, bei denen zwecks Aufladung ein mechanischer Lader vorgesehen ist. Dann versorgt die Axialturbine gegebenenfalls einen Generator, eine Lichtmaschine, eine Batterie oder dergleichen.
Vorzugsweise ist eine Ladeluftkühlung vorgesehen, mit der die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in die Zylinder gekühlt wird. Dadurch erhöht sich die Dichte der zugeführten Ladeluft weiter. Die Kühlung trägt auf diese Weise ebenfalls zu einer Verdichtung und besseren Füllung der Zylinder bei. Es kann vorteilhaft sein, den Ladeluftkühler mit einer Bypassleitung auszustatten, um den Ladeluftkühler im Bedarfsfall, beispielsweise nach einem Kaltstart, umgehen zu können.
Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann dadurch verbessert werden, dass mehrere Lader, Abgasturbolader und/oder mechanische Lader, parallel und/oder in Reihe angeordnet im Abgasabführsystem vorgesehen werden.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann eine mittels mechanischen Laders aufgeladene Brennkraftmaschine sein, bei der die zweiflutige Axialturbine einem anderen Zweck als der Aufladung dient. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine auch eine nicht aufgeladene Brennkraftmaschine sein.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das Turbinengehäuse modular aufgebaut ist und einen auf die Welle aufschiebbaren Gehäusering umfasst, der stromaufwärts des mindestens einen Laufrades angeordnet ist und zwecks Trennung der beiden Fluten mindestens eine Gehäusewandung aufweist. Im Einzelfall ist die Struktur des Gehäuses zu komplex, um einstückig im Gießverfahren oder mittels spanabhebenden Verfahren bearbeitet und hergestellt werden zu können. Dann empfiehlt sich ein modularer Aufbau, der auch aus Montageerfordernissen notwendig sein bzw. werden kann.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Gehäusering und das mindestens eine Laufrad im Wesentlichen gleichgroße Durchmesser aufweisen. Dies gewährleistet, dass bei radialer Zuführung des Abgases im Gehäuse keine Hinterschneidungen zu fertigen sind.
Vorteilhaft können auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen das Turbinengehäuse einteilig ausgebildet ist.
Ein monolithisch ausgebildetes Gehäuse ist gekennzeichnet durch ein geringes Gewicht und eine kompakte Bauweise. Eine vereinfachte Montage infolge der geringeren Anzahl an Bauteilen ist ein Vorteil der dazugehörigen Turbine. Zudem ist das Gehäuse aufgrund der fehlenden Bauteilfugen gasdicht. Vorzugsweise wird das monolithische Gehäuse als gegossenes Bauteil ausgebildet, beispielsweise aus Aluminium, Stahl, Grauguss, thermisch hochbelastbaren nickelhaltigen Werkstoffen oder dergleichen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die zwei Fluten mittels einer einzelnen zusammenhängenden Gehäusewandung bis hin zu dem mindestens einen Laufrad voneinander getrennt sind.
Während sich bei einer mehrteiligen Gehäusewandung jeweils zwischen zwei benachbarten Gehäusewandteilen ein mehr oder weniger großer Spalt ausbildet, der eine gewisse Interaktion zwischen den benachbarten Fluten zulässt, entfällt ein solcher Spalt bei einer einteiligen Gehäusewandung. Dies unterstützt die originäre Funktion der Gehäusewandung, nämlich die benachbarten Fluten weitestgehend voneinander zu trennen und eine Interaktion zwischen den Fluten zu unterbinden.
Vorteilhaft können aber dennoch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen die die zwei Fluten voneinander trennende Gehäusewandung modular aufgebaut ist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens eine Gehäusewandung eine unbewegliche und fest mit dem Turbinengehäuse verbundene Wand ist. Diese Ausführung der Gehäusewandung gewährleistet, dass die vom heißen Abgas in die Gehäusewandung eingebrachte Wärme in vorteilhafter Weise und ausreichendem Maße in das und via Gehäuse abgeführt wird.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen

– jeder durch zwei benachbarte Laufschaufeln gebildete Laufradabschnitt eines Laufrades mit einer Trennwand versehen ist, die den jeweiligen Laufradabschnitt in zwei Laufschaufelkanäle aufteilt, wobei jede Trennwand eine Fortsetzung der mindestens einen die beiden Fluten voneinander trennenden Gehäusewandung bildet, so dass die dazugehörigen zwei Laufschaufelkanäle Fortsetzungen der zwei Fluten bilden.

Die Wegstrecke von den Auslassöffnungen der Zylinder bis hin zu dem mindestens einen Laufrad der Turbine, über welche bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eine Trennung der Abgasabführsysteme erfolgt, kann sich im Einzelfall als zu kurz erweisen.
Gemäß der in Rede stehenden Ausführungsform werden die Abgasabführsysteme der Zylindergruppen nicht nur bis zum Eintritt in das mindestens eine Laufrad voneinander getrennt, sondern darüber hinaus auch noch in dem mindestens einen Laufrad bzw. in den dazugehörigen Laufschaufeln. Hierzu werden die von den Laufschaufeln gebildeten Laufradabschnitte jeweils mittels Trennwand in zwei Laufschaufelkanäle aufgeteilt, weshalb die Abgasströme der Zylindergruppen auch im Laufrad der Turbine beim Durchströmen des Laufrades nicht bzw. noch nicht miteinander kommunizieren können.
Die vorgeschlagene Konstruktion des Laufrades, welche das Einbringen von Trennwänden in die Laufradabschnitte vorsieht, führt zu einer Verlängerung der Wegstrecken von den Auslassöffnungen der Zylinder bis hin zu der Verbindungsstelle der Abgasabführsysteme der Zylindergruppen zu einem gemeinsamen Abgassystem. Dadurch wird die Erhaltung der Druckimpulse im Abgassystem zumindest bis zur Verbindungsstelle gewährleistet.
Bei einer konkreten Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit des Laufrades liegen unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten im Laufrad vor. Die Trennwand verhindert wirkungsvoll eine Durchmischung infolge radialer Geschwindigkeitskomponenten.
Da die Trennwände in Fortsetzung der Gehäusewandung an die mindestens eine Gehäusewandung anschließen, hat die erfindungsgemäße Konstruktion des Laufrades zudem den vorteilhaften Effekt, dass ein Rückströmen von aus einer Flut in das Laufrad eingeleitetem Abgas in die jeweils andere Flut verhindert wird.
Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die zwei Laufschaufelkanäle jedes Laufradabschnitts radial unterschiedlich weit von der Drehachse des mindestens einen Laufrades beabstandet sind. Die beiden Laufschaufelkanäle eines Laufradabschnitts umschließen bzw. umhüllen die Welle des Laufrades mantelartig auf unterschiedlich großen Durchmessern, d. h. unterschiedlich weit beabstandet von der Drehachse. Insofern werden ein innerer wellennaher Laufschaufelkanal und ein äußerer Laufschaufelkanal ausgebildet.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen jede Trennwand einteilig mit den beiden Laufschaufeln des dazugehörigen Laufradabschnittes ausgebildet ist, so dass jedes Laufrad ein monolithisches Bauteil bildet.
Ein Laufrad wird vorliegend aus einem Stück als monolithisches Bauteil gefertigt, so dass zwischen Trennwand und Laufschaufel eine unlösbare Verbindung durch Stoffschluss eingebracht wird. Dadurch wird die Anzahl der Bauteile reduziert, wodurch die Herstellungskosten und Montagekosten verringert werden. Des Weiteren weist das monolithische Laufrad ein geringeres Gewicht auf als ein modular aufgebautes Laufrad, da keine Befestigungsmittel zum Ausbilden einer Verbindung benötigt werden.
Vorteilhaft können in diesem Zusammenhang auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen das mindestens eine Laufrad modular aufgebaut ist, wobei jede Trennwand mit den Laufschaufeln des dazugehörigen Laufradabschnittes verbunden ist.
Diese Ausgestaltung eines Laufrades gestattet die Nachrüstung eines bereits vorhandenen Laufrades einer einflutigen Turbine, d. h. die Ausbildung eines bereits vorhandenen Laufrades zu einem erfindungsgemäßen Laufrad. Zudem können die Laufschaufeln und die Trennwand aus unterschiedlichen Materialien ausgebildet werden. Ein modularer Aufbau ermöglicht in einfacher Weise eine Variation der Laufradkonstruktion, beispielweise ein Laufrad für eine Turbine mit mehr als zwei Fluten. So kann das erfindungsgemäße Konzept beispielsweise auch Anwendung finden bei vierflutigen Turbinen, bei denen dann jeder durch zwei benachbarte Laufschaufeln gebildete Laufradabschnitt des Laufrades mit drei Trennwänden versehen wird, die den jeweiligen Laufradabschnitt in Fortsetzung der vier Fluten in vier Laufschaufelkanäle aufteilen. Das vorstehend Gesagte gilt grundsätzlich für mehrflutige Turbinen, d. h. für Turbinen mit n Fluten (n ≥ 2) und zwar auch bei einer monolithischen Bauweise des Laufrades.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang des Weiteren Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Abgasabführsysteme der Zylindergruppen auch stromabwärts des mindestens einen Laufrades zumindest abschnittsweise voneinander getrennt sind. Dadurch wird die Wegstrecke von den Auslassöffnungen der Zylinder bis hin zu der Verbindungsstelle der Abgasabführsysteme der Zylindergruppen weiter verlängert.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang zudem Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die benachbart zur drehbaren Welle angeordneten Laufschaufelkanäle in eine erste Sammelleitung münden und die radial weiter von der Drehachse beabstandeten Laufschaufelkanäle in eine zweite Sammelleitung münden.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens ein segmentiertes Abgasnachbehandlungssystem vorgesehen ist, das zwei kanalförmige voneinander getrennte Segmente aufweist, wobei die benachbart zur drehbaren Welle angeordneten Laufschaufelkanäle mit einem ersten Segment und die radial weiter von der Drehachse beabstandeten Laufschaufelkanäle mit einem zweiten Segment verbunden sind.
Die – vorzugsweise gasdicht – voneinander getrennten kanalförmigen Segmente des Abgasnachbehandlungssystems gewährleisten, dass die Abgasströmungen der einzelnen Zylindergruppen der Brennkraftmaschine auch während der Abgasnachbehandlung voneinander getrennt sind.
Dabei werden die aus den Zylindern abgeführten Abgase via Krümmer, Gesamtabgasleitung, Laufrad bzw. Laufschaufelkanal sowie gegebenenfalls via Sammelleitung den einzelnen kanalförmigen Segmenten zugeführt, so dass die Abgasströmungen der Zylindergruppen stromaufwärts und während der Nachbehandlung voneinander getrennt sind. Der Druckimpuls bzw. der Vorauslassstoß eines Zylinders kann sich daher nicht ausgehend vom Abgasnachbehandlungssystem in Richtung eines anderen Zylinders fortpflanzen und den Ladungswechsel dieses Zylinders nachteilig beeinträchtigen bzw. die Druckimpulse im Abgasabführsystem der anderen Zylindergruppe abbauen bzw. abschwächen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens ein Abgasnachbehandlungssystem im Abgasabführsystem vorgesehen ist; beispielsweise ein Oxidationskatalysator, ein Dreiwegekatalysator, ein Speicherkatalysator, ein selektiver Katalysator und/oder ein Partikelfilter.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens eine – zwei benachbarte Fluten trennende – Gehäusewandung laufradseitig ein freies zungenartiges Ende aufweist, welches so nahe wie möglich an das mindestens einen Laufrad heranreicht.
Diese Ausführungsform zielt darauf ab, die Interaktion zwischen den Abgassystemen zu minimieren, d. h. den Trennungsgrad der Fluten bzw. der Abgasabführsysteme zu erhöhen. Der Hintergrund dieser Maßnahme ist, dass ein mehr oder weniger großer Spalt zwischen Gehäusewandung und Laufrad verbleiben muss, damit das Laufrad ungehindert rotieren kann, ohne an der Gehäusewandung zu reiben. Vorliegend soll dieser Spalt so schmal wie möglich ausgeführt werden.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die beiden Abgasabführsysteme der zwei Zylindergruppen durch Freigeben mindestens eines Überströmkanals miteinander verbindbar sind.
Die Stoßaufladung hat nicht nur Vorteile. So verschlechtert sich in der Regel der Ladungswechsel infolge der Druckimpulse im Abgasabführsystem. Die Zylinder einer Gruppe können sich beim Ladungswechsel gegenseitig behindern, d. h. beeinträchtigen. Die Druckwellen, die von einem Zylinder ausgehen, laufen nicht nur durch die mindestens eine Abgasleitung dieses Zylinders, sondern vielmehr auch entlang der Abgasleitungen der anderen Zylinder dieser Gruppe und zwar gegebenenfalls bis zu der am Ende der jeweiligen Leitung vorgesehenen Auslassöffnung. Während des Ladungswechsels bereits in eine Abgasleitung ausgeschobenes bzw. abgeführtes Abgas kann somit erneut in den Zylinder gelangen und zwar infolge der Druckwelle, die von einem anderen Zylinder ausgeht. Als nachteilig erweist es sich insbesondere, wenn gegen Ende des Ladungswechsels an der Auslassöffnung eines Zylinders Überdruck herrscht bzw. sich die Druckwelle eines anderen Zylinders die Abgasleitung entlang in Richtung der Auslassöffnung ausbreitet, was der Evakuierung der Verbrennungsgase aus diesem Zylinder entgegenwirkt. Die Verbrennungsgase werden in dieser Phase des Ladungswechsels maßgeblich infolge der Hubbewegung des Kolbens ausgeschoben. Im Einzelfall kann sogar Abgas, das aus einem Zylinder stammt, in einen anderen Zylinder gelangen, bevor dessen Auslass schließt. Der verschlechterte Ladungswechsel führt insbesondere bei steigender Last und zunehmender Drehzahl zu Nachteilen. Das im Zylinder befindliche Abgas, d. h. der im Zylinder verbleibende Restgasanteil, hat maßgeblich Einfluss auf das Klopfverhalten einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, wobei die Gefahr einer klopfenden Verbrennung mit zunehmendem Abgasanteil steigt.
Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass eine Turbine am effektivsten betrieben wird, ohne stoßweise und ohne wechselnd teilbeaufschlagt zu werden. Um eine stromabwärts der Zylinder im Abgasabführsystem vorgesehene Turbine bei hohen Motordrehzahlen optimal betreiben zu können, sollte die Turbine mit einem zeitlich möglichst konstanten Abgasdruck beaufschlagt werden, weshalb ein sich wenig verändernder Druck stromaufwärts des Turbinenlaufrades bevorzugt wird, um eine sogenannte Stauaufladung zu realisieren.
Durch ein entsprechend großes Abgasvolumen stromaufwärts des Turbinenlaufrades können die Druckpulsationen in den Abgasleitungen geglättet werden. Hinsichtlich einer Stauaufladung ist es folglich vorteilhaft, die Abgasleitungen sämtlicher Zylinder zusammen zu führen, um das Abgasvolumen des Abgasabführsystems stromaufwärts einer Turbine zu maximieren und die Druckschwankungen zu minimieren.
Insofern ist es vorteilhaft, die Möglichkeit vorzusehen, die beiden Abgasabführsysteme der zwei Zylindergruppen durch Freigeben mindestens eines Überströmkanals miteinander verbinden zu können.
Dabei können mehrere Konzepte unterschieden werden, beispielsweise ein Konzept, bei dem sich die beiden Abgaskrümmer der zwei Zylindergruppen miteinander verbinden bzw. voneinander trennen lassen. Das Abgasabführsystem wird dann entsprechend der momentanen Zielsetzung konfiguriert, um die Brennkraftmaschine durch Trennen der Abgaskrümmer entsprechend einer Stoßaufladung oder durch Verbinden der Abgaskrümmer entsprechend einer Stauaufladung aufladen zu können. Nachteilig an dem vorstehend beschriebenen Konzept ist, dass durch die Verbindung der Krümmer eine Verbindung nahe der Auslassöffnungen der Zylinder realisiert wird, wodurch der oben beschriebenen Restgasproblematik bzw. der damit zusammenhängenden Klopfproblematik Vorschub geleistet wird.
Alternativ werden die Fluten der zweiflutigen Turbine im Turbinengehäuse miteinander verbunden bzw. voneinander getrennt. Die Fluten sind dann entweder voneinander getrennt oder miteinander verbunden, wobei die Brennkraftmaschine mittels Stoßaufladung oder mittels Stauaufladung betrieben und aufgeladen wird.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Abgasleitungen der Zylinder jeder Zylindergruppe innerhalb des Zylinderkopfes unter Ausbildung von zwei Abgaskrümmern jeweils zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen.
Die im Abgasabführsystem vorgesehene zweiflutige Axialturbine kann dann sehr nah am Auslass der Brennkraftmaschine, d. h. nahe an den Auslassöffnungen der Zylinder, angeordnet werden. Dies hat die bereits erwähnten Vorteile. Die Abgasenthalpie kann optimal genutzt und ein schnelles Ansprechverhalten der Turbine gewährleistet werden.
Die Integration der Abgaskrümmer in den Zylinderkopf führt des Weiteren zu einer kompakten Bauweise des mindestens einen Zylinderkopfes und damit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine und gestattet ein dichtes Packaging der gesamten Antriebseinheit. Zudem kann auf diese Weise an einer gegebenenfalls im Zylinderkopf vorgesehenen Flüssigkeitskühlung partizipiert werden, so dass die Krümmer nicht aus thermisch hochbelastbarem und damit kostenintensiven Werkstoffen gefertigt werden müssen.
Die Verkürzung der Leitungslängen und die damit einhergehende Verkleinerung des Abgasvolumens stromaufwärts des Laufrades der Turbine unterstützt die Stoßaufladung im unteren Drehzahlbereich.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen benachbart zur drehbaren Welle befindliche Laufschaufelabschnitte und radial weiter von der Drehachse befindliche Laufschaufelabschnitte unterschiedliche Profilierungen aufweisen. Diese Ausführungsform trägt dem Umstand Rechnung, dass bei einer konkreten Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit des Laufrades unterschiedliche Umfangsgeschwindigkeiten im Laufrad vorliegen bzw. generiert werden, so dass die Gasdynamik der Abgasströmung in unterschiedlich weit zur drehbaren Welle befindlichen Laufschaufelabschnitten unterschiedlich ist. Die unterschiedlichen Bedingungen können unterschiedliche Profilierungen erfordern, wobei unter dem Begriff der Profilierung erfindungsgemäß eine Vielzahl von Parametern zusammengefasst wird, welche die Strömung beeinflussen; beispielweise die lokale Schaufeldicke, die lokale Dickenänderung, d. h. der lokale Dickengradient, sowie die Krümmung der Schaufel sowohl in radialer als auch in axialer Richtung und dergleichen. Erfasst werden insbesondere alle im Rahmen der Tragflügeltheorie relevanten Parameter bzw. Einflussgrößen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
1 in einem Halbschnitt und teilweise geschnitten die zweiflutige Axialturbine einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
1 zeigt in einem Halbschnitt und teilweise geschnitten die zweiflutige Axialturbine 1 einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
Die Axialturbine 1 verfügt über ein Turbinengehäuse 2, in dem ein Laufrad 3 auf einer drehbaren Welle 4 gelagert ist. Zur Aufnahme der Welle 4 dient ein Lagergehäuse 13. Die beiden Fluten 5, 6 sind nebeneinander angeordnet und umschließen das Laufrad 3 zumindest entlang eines bogenförmigen Abschnitts spiralförmig.
Die beiden Fluten 5, 6 werden bis hin zum Laufrad 3 mittels Gehäusewandungen 2a, 2b voneinander getrennt. D. h. die Gehäusewandung 2a, 2b, welche die zwei Fluten 5, 6 voneinander trennt, ist vorliegend, wie auch das Turbinengehäuse 2 selbst, modular aufgebaut. Eine erste Gehäusewandung 2a ist unbeweglich und einteilig mit dem Turbinengehäuse 2 ausgebildet. Ein auf die Welle 4 aufgeschobener Gehäusering 2c, der stromaufwärts des Laufrades 3 angeordnet ist, weist zur Trennung der beiden Fluten 5, 6 eine zweite Gehäusewandung 2b auf, welche die erste Gehäusewandung 2a verlängert und laufradseitig ein freies zungenartiges Ende aufweist, welches so nahe wie möglich an das Laufrad 3 heranreicht. Der Gehäusering 2c und das Laufrad 3 verfügen über im Wesentlichen gleichgroße Durchmesser.
Die Anströmung der Laufschaufeln 3a des Laufrades 3 erfolgt im Wesentlichen axial, d. h. von rechts nach links. Die Laufschaufeln 3a, die flügelartig ausgebildet sind und an die Welle 4 anschließen, leiten das Abgas der Zylinder durch das Laufrad 3. Die Abströmung aus dem Laufrad 3 erfolgt ebenfalls axial.
Jeder durch zwei benachbarte Laufschaufeln 3a gebildete Laufradabschnitt 7 des Laufrades 3 ist mit einer Trennwand 10 versehen, die den jeweiligen Laufradabschnitt 7 in zwei Laufschaufelkanäle 8, 9 aufteilt, nämlich einen benachbart zur Welle 4 befindlichen ersten Laufschaufelkanal 8 und einen radial weiter von der Drehachse 4 befindlichen Laufschaufelkanal 9. Die Trennwand 10 bildet – auch bei rotierendem Laufrad 3 – die Fortsetzung der die beiden Fluten 5, 6 voneinander trennenden Gehäusewandung 2b des Ringes 2c. Auf diese Weise bilden die zwei Laufschaufelkanäle 8, 9 die Fortsetzungen der zwei Fluten 5, 6 und die Abgasströme 11, 12 der Zylindergruppen werden auch beim Durchströmen des Laufrades 3 voneinander getrennt gehalten.
Das Einbringen von Trennwänden 10 in die Laufradabschnitte 7 verlängert die Wegstrecken von den Auslassöffnungen der Zylinder bis hin zu der Verbindungsstelle der Abgasabführsysteme der Zylindergruppen.
Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform haben die benachbart zur drehbaren Welle 4 befindlichen Laufschaufelabschnitte 8´ und die radial weiter von der Drehachse 4 befindlichen Laufschaufelabschnitte 9´ zudem unterschiedliche Profilierungen.
Bezugszeichenliste

1: zweiflutige Axialturbine
2: Turbinengehäuse
2a: Gehäusewandung
2b: Gehäusewandung
2c: Gehäusering
3: Laufrad
3a: Laufschaufel
4: Drehachse, Welle
5: erste Flut
6: zweite Flut
7: Laufradabschnitt
8: erster Laufschaufelkanal
8´: benachbart zur Welle befindliche Laufschaufelabschnitt
9: zweiter Laufschaufelkanal
9´: weiter von der Drehachse befindliche Laufschaufelabschnitt
10: Trennwand
11: Abgasstrom der ersten Zylindergruppe
12: Abgasstrom der zweiten Zylindergruppe
13: Lagergehäuse

Claims

Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens zwei Zylindern, bei der – jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder via Abgasabführsystem aufweist und sich an jede Auslassöffnung eine Abgasleitung anschließt, – mindestens zwei Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass sie zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden, und – die Abgasleitungen der Zylinder jeder Zylindergruppe unter Ausbildung eines Abgaskrümmers jeweils zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen, dadurch gekennzeichnet, dass – die beiden Gesamtabgasleitungen mit einer zweiflutigen Axialturbine (1), die mindestens ein in einem Turbinengehäuse (2) auf einer drehbaren Welle (4) gelagertes und mit Laufschaufeln (3a) ausgestattetes Laufrad (3) umfasst, in der Art verbunden sind, dass jeweils eine Gesamtabgasleitung mit einer der zwei Fluten (5, 6) der Axialturbine (1) verbunden ist, wobei die zwei Fluten (5, 6) – in Fortsetzung der Gesamtabgasleitungen – bis hin zu dem mindestens einen Laufrad (3) mittels mindestens einer Gehäusewandung (2a, 2b) voneinander getrennt sind und damit auch die Abgasabführsysteme der Zylindergruppen.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinengehäuse (2) modular aufgebaut ist und einen auf die Welle (4) aufschiebbaren Gehäusering (2c) umfasst, der stromaufwärts des mindestens einen Laufrades (3) angeordnet ist und zwecks Trennung der beiden Fluten (5, 6) mindestens eine Gehäusewandung (2b) aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehäusering (2c) und das mindestens eine Laufrad (3) im Wesentlichen gleichgroße Durchmesser aufweisen.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Turbinengehäuse (2) einteilig ausgebildet ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Fluten (5, 6) mittels einer einzelnen zusammenhängenden Gehäusewandung (2a) bis hin zu dem mindestens einen Laufrad (3) voneinander getrennt sind.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Gehäusewandung (2a, 2b) eine unbewegliche und fest mit dem Turbinengehäuse (2) verbundene Wand ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – jeder durch zwei benachbarte Laufschaufeln (3a) gebildete Laufradabschnitt (7) eines Laufrades (3) mit einer Trennwand (10) versehen ist, die den jeweiligen Laufradabschnitt (7) in zwei Laufschaufelkanäle (8, 9) aufteilt, wobei jede Trennwand (10) eine Fortsetzung der mindestens einen die beiden Fluten (5, 6) voneinander trennenden Gehäusewandung (2a, 2b) bildet, so dass die dazugehörigen zwei Laufschaufelkanäle (8, 9) Fortsetzungen der zwei Fluten (5, 6) bilden.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Laufschaufelkanäle (8, 9) jedes Laufradabschnitts (7) radial unterschiedlich weit von der Drehachse (4) des mindestens einen Laufrades (3) beabstandet sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass jede Trennwand (10) einteilig mit den beiden Laufschaufeln (3a) des dazugehörigen Laufradabschnittes (7) ausgebildet ist, so dass das mindestens eine Laufrad (3) ein monolithisches Bauteil bildet.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Laufrad (3) modular aufgebaut ist, wobei jede Trennwand (10) mit den Laufschaufeln (3a) des dazugehörigen Laufradabschnittes (7) verbunden ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasabführsysteme der Zylindergruppen auch stromabwärts des mindestens einen Laufrades (3) zumindest abschnittsweise voneinander getrennt sind.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbart zur drehbaren Welle (4) angeordneten Laufschaufelkanäle (8) in eine erste Sammelleitung münden und die radial weiter von der Drehachse (4) beabstandeten Laufschaufelkanäle (9) in eine zweite Sammelleitung münden.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein segmentiertes Abgasnachbehandlungssystem vorgesehen ist, das zwei kanalförmige voneinander getrennte Segmente aufweist, wobei die benachbart zur drehbaren Welle (4) angeordneten Laufschaufelkanäle (8) mit einem ersten Segment und die radial weiter von der Drehachse (4) beabstandeten Laufschaufelkanäle (9) mit einem zweiten Segment verbunden sind.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine – zwei benachbarte Fluten (5, 6) trennende – Gehäusewandung (2a, 2b) laufradseitig ein freies zungenartiges Ende aufweist, welches so nahe wie möglich an das mindestens einen Laufrad (3) heranreicht.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abgasabführsysteme der zwei Zylindergruppen durch Freigeben mindestens eines Überströmkanals miteinander verbindbar sind.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitungen der Zylinder jeder Zylindergruppe innerhalb des Zylinderkopfes unter Ausbildung von zwei Abgaskrümmern jeweils zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass benachbart zur drehbaren Welle (4) befindliche Laufschaufelabschnitte (8´) und radial weiter von der Drehachse (4) befindliche Laufschaufelabschnitte (9´) unterschiedliche Profilierungen aufweisen.