DE102014203015A1 - Method and device for guiding an exhaust gas flow of an internal combustion engine with a load-dependent heat transfer coefficient - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Abgasführung (1) zum Führen eines Abgasstroms (3) eines Verbrennungsmotors (5), mit einem ersten Fluidpfad (7) zum Führen eines ersten Teilstroms (9) des Abgasstroms (3), einem zweiten Fluidpfad (11) zum Führen eines zweiten Teilstroms (13) des Abgasstroms (3), einem dem ersten Fluidpfad (7) vorgeschalteten ersten Auslassventil (15) des Verbrennungsmotors (5), einem dem zweiten Fluidpfad (11) vorgeschalteten zweiten Auslassventil (17) und einer zumindest einem der Fluidpfade (7, 11) vorgeschalteten Steuervorrichtung (19), mittels der zumindest einer der Teilströme (9, 13) des Abgasstroms (3) steuerbar ist. Zum Erzielen eines von einem Betriebszustand (63) des Verbrennungsmotors (5) abhängigen Wärmeübergangskoeffizienten ist vorgesehen, dass der erste Fluidpfad (7) und der zweite Fluidpfad (11) eine gemeinsame Trennwand (21) aufweisen.The invention relates to an exhaust system (1) for guiding an exhaust gas stream (3) of an internal combustion engine (5), having a first fluid path (7) for guiding a first partial flow (9) of the exhaust gas flow (3), a second fluid path (11) for guiding a second partial flow (13) of the exhaust gas flow (3), a first outlet valve (15) of the internal combustion engine (5) upstream of the first fluid path (7), a second outlet valve (17) upstream of the second fluid path (11) and at least one of the fluid paths (7, 11) upstream control device (19), by means of which at least one of the partial flows (9, 13) of the exhaust gas stream (3) is controllable. In order to achieve a heat transfer coefficient dependent on an operating state (63) of the internal combustion engine (5), it is provided that the first fluid path (7) and the second fluid path (11) have a common partition (21).
Description
Die Erfindung betrifft eine Abgasführung zum Führen eines Abgasstroms eines Verbrennungsmotors, insbesondere mit einem ersten Fluidpfad zum Führen eines ersten Teilstroms des Abgasstroms, einem zweiten Fluidpfad zum Führen eines zweiten Teilstroms des Abgasstroms, einem dem ersten Fluidpfad vorgeschalteten ersten Auslassventil des Verbrennungsmotors, einem dem zweiten Fluidpfad vorgeschalteten zweiten Auslassventil und einer zumindest einem der Fluidpfade vorgeschalteten Steuervorrichtung, mittels der zumindest einer der Teilströme des Abgasstroms steuerbar ist, ein Verfahren zum Steuern der Abgasführung und ein verfahrens- und/oder vorrichtungsgemäßes Kraftfahrzeug. The invention relates to an exhaust system for guiding an exhaust gas flow of an internal combustion engine, in particular with a first fluid path for guiding a first partial flow of the exhaust gas flow, a second fluid path for guiding a second partial flow of the exhaust gas flow, a first outlet valve of the internal combustion engine upstream of the first fluid path, a second fluid path upstream second outlet valve and a at least one of the fluid paths upstream control device by means of which at least one of the partial flows of the exhaust gas flow is controllable, a method for controlling the exhaust system and a method and / or device according to motor vehicle.
Zum Führen von Abgasströmen von Verbrennungsmotoren können Abgaskrümmer und/oder Abgasleitungen verwendet werden. Diese sind üblicherweise zumindest einem Auslassventil des Verbrennungsmotors nachgeschaltet, wobei der Abgasstrom über das Auslassventil in die Abgasführung einströmt. Um Wärmeverluste zu vermeiden, ist es bekannt, Abgasführungen thermisch zu isolieren, beispielsweise durch das Vorsehen eines Luftspaltes. Außerdem sind Abgasführungen bekannt, die neben dem Führen des Abgasstroms einer Entgiftung desselben dienen, beispielsweise vergleichsweise heiße Reaktionsflächen für eine Nachverbrennung aufweisen. Ferner ist es bekannt, die der Abgasführung vorgeschalteten Auslassventile des Verbrennungsmotors variabel anzusteuern. Exhaust manifolds and / or exhaust conduits may be used to guide exhaust gas streams from internal combustion engines. These are usually connected downstream of at least one exhaust valve of the internal combustion engine, wherein the exhaust gas flow flows through the exhaust valve in the exhaust system. In order to avoid heat losses, it is known to thermally isolate exhaust ducts, for example by providing an air gap. In addition, exhaust ducts are known which serve in addition to the guiding of the exhaust gas stream of a detoxification thereof, for example, have relatively hot reaction surfaces for afterburning. It is also known to variably control the exhaust valves of the internal combustion engine upstream of the exhaust system.
Die
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine konstruktiv klein bauende Abgasführung zum Führen eines Abgasstroms eines Verbrennungsmotors bereitzustellen, die einen steuerbaren, von einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors abhängigen Wärmeübergangskoeffizienten ermöglicht, insbesondere dadurch abhängig von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors einen erwünscht niedrigen oder erwünscht hohen Wärmeübergang von dem Abgasstrom in eine Umgebung der Abgasführung ermöglicht. The object of the invention is to provide a structurally small exhaust system for guiding an exhaust gas flow of an internal combustion engine, which allows a controllable, dependent on an operating condition of the engine heat transfer coefficient, in particular thereby depending on the operating condition of the internal combustion engine a desired low or desirably high heat transfer from the exhaust gas flow in an environment of the exhaust system allows.
Die Aufgabe ist mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Es ist bei einer Abgasführung zum Führen eines Abgasstroms eines Verbrennungsmotors, mit einem ersten Fluidpfad zum Führen eines ersten Teilstroms des Abgasstroms, einem zweiten Fluidpfad zum Führen eines zweiten Teilstroms des Abgasstroms, einem dem ersten Fluidpfad vorgeschalteten ersten Auslassventil des Verbrennungsmotors, einem dem zweiten Fluidpfad vorgeschalteten zweiten Auslassventil und einer zumindest einem der Fluidpfade vorgeschalteten Steuervorrichtung, mittels der zumindest einer der Teilströme des Abgasstroms steuerbar ist, dadurch gelöst, dass der erste und der zweite Fluidpfad eine gemeinsame Trennwand aufweisen. Vorteilhaft ist es mittels der Steuervorrichtung möglich, die Teilströme des Abgasstroms zu steuern, insbesondere zumindest einen der Teilströme abzuschalten. Dadurch ist es vorteilhaft möglich, einen der Fluidpfade überwiegend zum Führen des jeweiligen Teilstroms und den jeweiligen anderen, insbesondere abgeschalteten, der Fluidpfade als zusätzliche thermische Isolierung zu nutzen. Vorteilhaft kann dadurch abhängig von der Steuervorrichtung beziehungsweise der dadurch erfolgenden Steuerung der Teilströme ein lastabhängiger Wärmeübergangskoeffizient zwischen der Abgasführung und einer diese umgebende Umgebung erzielt werden. Außerdem ist es durch die Trennwand möglich, da diese gemeinsam den ersten Fluidpfad und den zweiten Fluidpfad abgrenzt, eine vergleichsweise klein bauende Abgasführung zu erzielen. Insbesondere ist es vorteilhaft möglich, abhängig von einem Betriebszustand des Verbrennungsmotors einen möglichst hohen oder möglichst kleinen Wärmeübergang von dem Abgasstrom in die Umgebung einzustellen. Dazu kann die Steuervorrichtung die Teilströme des Abgasstroms in Abhängigkeit des Betriebszustandes des Verbrennungsmotors steuern. Insbesondere ist es möglich, in einem Schwachlastzustand des Verbrennungsmotors einen der Teilströme zumindest zu reduzieren oder abzusperren. Dadurch findet vorteilhaft in dem jeweils anderen Teilstrom ein minimaler Wärmeübertritt in die Umgebung statt, wobei die als Gesamtes betrachtete Abgasführung einen besonders kleinen Wärmeübergangskoeffizienten aufweist. Unter Wärmeübergangskoeffizient kann in dieser Anmeldung eine Maßzahl mit der Einheit Watt pro m2 pro Kelvin (W/(m2 + K)) verstanden werden. Insbesondere kann darunter eine Angabe dieses Wärmeübergangskoeffizienten als Durchschnittswert über eine Oberfläche, insbesondere Gesamtoberfläche, der Abgasführung und/oder zumindest einem der zwei Fluidpfade zu der Umgebung hin verstanden werden. Der Abgasführung ist insbesondere ein Aggregat nachgeschaltet. Bei dem Aggregat handelt es sich vorzugsweise um ein Turbinenrad eines Abgasturboladers. Alternativ oder zusätzlich kann der Abgasführung auch eine Abgasreinigungsvorrichtung, insbesondere ein Katalysator, nachgeschaltet sein. Vorteilhaft kann in dem Schwachlastbetrieb ein höherer Energiegehalt des Abgasstroms erzielt werden, so dass der Abgasturbolader eine höhere mechanische Leistung abgeben kann und/oder insbesondere in einer Warmlaufphase des Verbrennungsmotors die Abgasreinigungsvorrichtung schneller eine Light-off-Temperatur erreicht, also eine bessere Abgasreinigung möglich ist. Vorteilhaft kann die Steuerung des Wärmeübergangskoeffizienten und damit des Wärmeübergangs lediglich durch das Steuern des Abgasstroms, also ohne etwaig mechanisch bewegliche Isolierungsteile, Wärmetauscher und/oder Lüfter/Luftführungen erzielt werden. The object is solved with the features of the independent claims. It is in an exhaust system for guiding an exhaust gas stream of an internal combustion engine, having a first fluid path for guiding a first partial flow of the exhaust gas flow, a second fluid path for guiding a second partial flow of the exhaust gas flow, a first outlet valve of the internal combustion engine upstream of the first fluid path, upstream of the second fluid path second outlet valve and a at least one of the fluid paths upstream control device, by means of which at least one of the partial flows of the exhaust gas flow is controllable, achieved in that the first and the second fluid path having a common partition wall. Advantageously, it is possible by means of the control device to control the partial flows of the exhaust gas flow, in particular to shut off at least one of the partial flows. As a result, it is advantageously possible to use one of the fluid paths predominantly for guiding the respective partial flow and the respective other, in particular switched-off, of the fluid paths as additional thermal insulation. Advantageously, a load-dependent heat transfer coefficient between the exhaust gas guide and an environment surrounding it can thereby be achieved, depending on the control device or the resulting control of the partial flows. In addition, it is possible through the partition wall, since these together delimits the first fluid path and the second fluid path to achieve a comparatively small exhaust system. In particular, it is advantageously possible, depending on an operating state of the internal combustion engine, to set as high or as small a heat transfer as possible from the exhaust gas flow into the environment. For this purpose, the control device can control the partial flows of the exhaust gas flow as a function of the operating state of the exhaust gas flow Control internal combustion engine. In particular, it is possible to at least reduce or shut off one of the partial flows in a low load state of the internal combustion engine. As a result, a minimal heat transfer into the environment takes place advantageously in the respective other partial flow, with the exhaust gas system considered as a whole having a particularly small heat transfer coefficient. Under heat transfer coefficient can be understood in this application, a measure with the unit watts per m 2 per Kelvin (W / (m 2 + K)). In particular, an indication of this heat transfer coefficient may be understood as an average value over a surface, in particular overall surface, of the exhaust gas routing and / or at least one of the two fluid paths to the surroundings. The exhaust system is followed in particular by an aggregate. The unit is preferably a turbine wheel of an exhaust gas turbocharger. Alternatively or additionally, the exhaust gas guide can also be followed by an exhaust gas purification device, in particular a catalytic converter. Advantageously, in the low load operation, a higher energy content of the exhaust gas flow can be achieved, so that the exhaust gas turbocharger can deliver a higher mechanical power and / or especially in a warm-up phase of the internal combustion engine, the exhaust gas purification device reaches a light-off temperature faster, so a better emission control is possible. Advantageously, the control of the heat transfer coefficient and thus the heat transfer can be achieved only by controlling the exhaust gas flow, ie without any mechanically movable insulation parts, heat exchangers and / or fans / air ducts.
Bei einem Ausführungsbeispiel der Abgasführung ist vorgesehen, dass mittels der Steuervorrichtung zumindest eines der Auslassventile steuerbar ist. Vorteilhaft kann das zumindest eine Auslassventil oder alternativ beide Auslassventile abhängig von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors angesteuert werden. Insbesondere kann das zumindest eine Auslassventil abhängig von dem Betriebszustand des Verbrennungsmotors geschlossen werden. Insbesondere kann das zumindest eine Auslassventil in dem Schwachlastbetrieb geschlossen werden. Vorteilhaft kann so mittels der Steuervorrichtung über das zumindest eine Auslassventil zumindest einer oder alternativ beide Abgasströme gesteuert werden. Insbesondere kann ein Verhältnis der Teilströme zueinander eingestellt werden, also wie viel des gesamten Abgasstroms durch den jeweiligen Fluidpfad strömt. Alternativ oder zusätzlich kann das Steuern der Teilströme des Abgasstroms auch durch eine in zumindest einem der Fluidpfad vorgesehene Drossel erfolgen. In one exemplary embodiment of the exhaust system, it is provided that at least one of the exhaust valves can be controlled by means of the control device. Advantageously, the at least one exhaust valve or alternatively both exhaust valves can be controlled as a function of the operating state of the internal combustion engine. In particular, the at least one exhaust valve can be closed depending on the operating state of the internal combustion engine. In particular, the at least one exhaust valve can be closed in the light load operation. Advantageously, at least one or alternatively both exhaust gas streams can thus be controlled by means of the control device via the at least one outlet valve. In particular, a ratio of the partial flows to one another can be set, that is to say how much of the total exhaust gas flow flows through the respective fluid path. Alternatively or additionally, the control of the partial flows of the exhaust gas flow can also be effected by a throttle provided in at least one of the fluid paths.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Abgasführung ist vorgesehen, dass zumindest einer der Fluidpfade eine Wärmeisolierung zu einer Umgebung hin aufweist. Mittels der Wärmeisolierung kann sichergestellt werden, dass der Abgasstrom einen besonders hohen Energiegehalt aufweist beziehungsweise möglichst wenig Energie in Form von Wärmeenergie beim Durchströmen der Abgasführung verliert. Die Wärmeisolierung kann insbesondere durch einen Luftspalt und/oder hochtemperaturbeständige Fasermaterialien erzielt werden. Insbesondere erstreckt sich die Wärmeisolierung nur oder auch auf einem Teilstück der Abgasführung, das direkt von dem jeweiligen Auslassventil zu einem Zylinderkopfflansch führt, also bereits innerhalb eines Zylinderkopfes des Verbrennungsmotors. In a further exemplary embodiment of the exhaust system, it is provided that at least one of the fluid paths has thermal insulation towards an environment. By means of the thermal insulation, it can be ensured that the exhaust gas stream has a particularly high energy content or loses as little energy as possible in the form of thermal energy when it flows through the exhaust gas system. The thermal insulation can be achieved in particular by an air gap and / or high-temperature-resistant fiber materials. In particular, the heat insulation extends only or even on a portion of the exhaust system, which leads directly from the respective exhaust valve to a cylinder head flange, ie already within a cylinder head of the internal combustion engine.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Abgasführung ist vorgesehen, dass der erste Fluidpfad einen ersten Wärmeübergangskoeffizienten und der zweite Fluidpfad einen zweiten Wärmeübergangskoeffizienten zu der Umgebung hin aufweist, wobei sich die Wärmeübergangskoeffizienten voneinander unterscheiden, insbesondere um 10 % bis 500 %, 50 % bis 400 %, 100 % bis 300 %, 150 % bis 250 % oder ca. 300 %. Vorteilhaft können die Fluidpfade selbst unterschiedliche Wärmeübergangskoeffizienten aufweisen, sodass vorteilhaft ein durchschnittlicher lastabhängiger Wärmeübergangskoeffizient der gesamten Abgasführung in noch weiteren Grenzen steuerbar ist. Unter einem durchschnittlichen Wärmeübergangskoeffizient kann ein über eine mit der Umgebung in Kontakt stehende Außenfläche der Abgasführung gemittelter Wärmeübergangskoeffizient verstanden werden. Vorteilhaft kann dies dazu ausgenutzt werden, dass insbesondere in einem Starklastbetrieb ein besonders hoher Wärmestrom an die Umgebung abgeführt werden kann, insbesondere als Bauteilschutz für das und/oder die der Abgasführung nachgeschaltete/n Aggregat/e. Die Abgasführung sowie dieser nachgeschaltete Aggregate können dadurch vorteilhaft hinsichtlich einer Temperaturstandfestigkeit schwächer und/oder dadurch günstiger ausgelegt werden. In a further exemplary embodiment of the exhaust system, it is provided that the first fluid path has a first heat transfer coefficient and the second fluid path has a second heat transfer coefficient to the surroundings, the heat transfer coefficients differing from one another, in particular by 10% to 500%, 50% to 400%, 100% to 300%, 150% to 250% or about 300%. Advantageously, the fluid paths themselves may have different heat transfer coefficients, so that advantageously an average load-dependent heat transfer coefficient of the entire exhaust system can be controlled within still further limits. An average heat transfer coefficient can be understood to be a heat transfer coefficient averaged over an outer surface of the exhaust system in contact with the environment. Advantageously, this can be exploited to the effect that particularly in a high-load operation, a particularly high heat flow can be dissipated to the environment, in particular as component protection for the unit / s and / or the exhaust unit downstream. The exhaust system and this downstream units can be characterized advantageous in terms of temperature stability weaker and / or characterized cheaper.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Abgasführung ist vorgesehen, dass der erste Fluidpfad einen ersten Strömungsquerschnitt und der zweite Fluidpfad einen zweiten Strömungsquerschnitt aufweist, wobei sich die Strömungsquerschnitte voneinander unterscheiden. Insbesondere kann der für den Schwachlastbetrieb vorgesehene Fluidpfad vergleichsweise kleiner ausgelegt werden, wodurch sich eine noch bessere Wärmeisolierung ergibt. Insbesondere kann ein vorteilhafter Kompromiss zwischen einer Drosselung durch den vergleichsweise kleinen Querschnitt und dem vorteilhaften niedrigen Wärmeübergangskoeffizient und dadurch Wärmeübergang gewählt werden. In a further exemplary embodiment of the exhaust gas guide, it is provided that the first fluid path has a first flow cross section and the second fluid path has a second flow cross section, wherein the flow cross sections differ from one another. In particular, the provided for the low load operation fluid path can be made relatively smaller, resulting in an even better thermal insulation. In particular, an advantageous compromise between a throttling by the comparatively small cross-section and the advantageous low heat transfer coefficient and thereby heat transfer can be selected.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Abgasführung ist vorgesehen, dass der erste Strömungsquerschnitt ungefähr 50 % des zweiten Strömungsquerschnitts beträgt, insbesondere zwischen 10 % und 80 %, 20 % und 70 %, 30 % und 65 %, 40 % und 60 % oder 10 % und 50 %. Vorteilhaft kann dadurch ein Optimum zwischen einer vergleichsweise guten Wärmeisolierung in dem Schwachlastbetrieb, einer nicht zu großen Drosselung und einer besonders guten Wärmeabführung in dem Starklast- und/oder Volllastbetrieb des Verbrennungsmotors erzielt werden. In a further embodiment of the exhaust system is provided that the first Flow cross section is about 50% of the second flow cross section, in particular between 10% and 80%, 20% and 70%, 30% and 65%, 40% and 60% or 10% and 50%. Advantageously, an optimum between a comparatively good thermal insulation in the low load operation, a not too large throttling and a particularly good heat dissipation in the heavy load and / or full load operation of the internal combustion engine can be achieved.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Abgasführung ist vorgesehen, dass der erste Fluidpfad vollständig innerhalb des zweiten Fluidpfads verläuft. Vorteilhaft weist dadurch der erste Fluidpfad keine mit der Umgebung direkt in Kontakt stehende Abgrenzung beziehungsweise Außenwand auf. Vorteilhaft kann dadurch der gesamte zweite Fluidpfad als zusätzliche Wärmeisolierung dienen. Dadurch ist es möglich, durch das Abschalten des zweiten Fluidpfades einen kleineren Wärmeübergangskoeffizienten, also eine bessere Wärmeisolierung zu erzielen. In diesem Fall stellt die gesamte Abgrenzung des ersten Fluidpfades die Trennwand dar. In a further exemplary embodiment of the exhaust system, provision is made for the first fluid path to run completely within the second fluid path. Advantageously, the first fluid path thus has no delimitation or outer wall which is in direct contact with the environment. Advantageously, the entire second fluid path can thereby serve as additional heat insulation. This makes it possible, by switching off the second fluid path to achieve a smaller heat transfer coefficient, ie a better thermal insulation. In this case, the entire boundary of the first fluid path represents the partition wall.
Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel der Abgasführung ist vorgesehen, dass der erste Fluidpfad von einer ersten Außenwand und der Trennwand und der zweite Fluidpfad von einer zweiten Außenwand und der Trennwand begrenzt sind. Vorteilhaft steht die Trennwand nicht in einem Kontakt mit der Umgebung, sodass vorteilhaft an dieser kein direkter Wärmeübergang zu der Umgebung hin stattfindet. Vorteilhaft kann dadurch beim Betrieb nur eines der Fluidpfade ein günstigerer, also ein kleinerer Wärmeübergangskoeffizient erzielt werden, da der jeweilige nicht betriebene Fluidpfad als zusätzliche Isolierung dient. Vorteilhaft kann so mittels der Steuervorrichtung, also durch das Steuern der Abgasströme der lastabhängige Wärmeübertragungskoeffizient erzielt werden. Die Trennwand ist also auf einer ersten Seite mit dem ersten Teilstrom des Abgasstroms und auf einer dieser gegenüberliegenden zweiten Seite mit dem zweiten Teilstrom des Abgasstroms beaufschlagt. Dadurch findet für den Fall, dass beide Teilströme gleich stark sind, insbesondere eine identische Strömungsgeschwindigkeit und Temperatur aufweisen, über die Trennwand keinerlei Wärmeübertragung statt. In a further exemplary embodiment of the exhaust system, it is provided that the first fluid path is delimited by a first outer wall and the dividing wall and the second fluid path is delimited by a second outer wall and the dividing wall. Advantageously, the dividing wall is not in contact with the environment, so that there is advantageously no direct heat transfer to the environment. Advantageously, a more favorable, ie a smaller heat transfer coefficient can be achieved during operation of only one of the fluid paths, since the respective non-operated fluid path serves as additional insulation. Advantageously, the load-dependent heat transfer coefficient can thus be achieved by means of the control device, that is, by controlling the exhaust gas flows. The partition is thus acted upon on a first side with the first partial flow of the exhaust gas flow and on a second side opposite thereto with the second partial flow of the exhaust gas flow. As a result, in the event that both partial flows are equally strong, in particular have an identical flow velocity and temperature, no heat transfer takes place via the dividing wall.
Die Aufgabe ist außerdem bei einem Verfahren zum Steuern einer vorab beschriebenen Abgasführung gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile. Das Verfahren umfasst ein überwiegendes Führen des Abgasstrom durch den ersten Fluidpfad in einem ersten Betriebszustand des Verbrennungsmotors. Unter überwiegendem Führen des Abgasstroms kann verstanden werden, dass dieser eine höhere Strömungsgeschwindigkeit, einen höheren Massenstrom und/oder eine höhere Temperatur aufweist als ein restlicher Anteil des Abgasstroms, der durch den zweiten Fluidpfad geführt wird. Insbesondere kann überwiegendes Führen bedeuten, dass der gesamte Abgasstrom durch den ersten Fluidpfad geführt wird. Vorteilhaft kann dadurch, wie vorab beschrieben, ein geringerer Wärmeverlust des Abgasstroms und/oder der lastabhängige Wärmeübergangskoeffizient erzielt werden. The object is also achieved in a method for controlling a previously described exhaust system. This results in the advantages described above. The method comprises predominantly guiding the exhaust gas flow through the first fluid path in a first operating state of the internal combustion engine. By predominantly guiding the exhaust gas flow, it can be understood that it has a higher flow velocity, a higher mass flow and / or a higher temperature than a remaining part of the exhaust gas flow, which is conducted through the second fluid path. In particular, predominant guiding may mean that the entire exhaust gas flow is guided through the first fluid path. Advantageously, as described above, a lower heat loss of the exhaust gas flow and / or the load-dependent heat transfer coefficient can be achieved.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens weist der erste Betriebszustand einen Teillastbetrieb des Verbrennungsmotors auf. Vorteilhaft kann trotz des vergleichsweise energiearmen Teillastbetriebes des Verbrennungsmotors eine vergleichsweise hohe Energie des Abgasstroms, insbesondere in Form von pneumatischer, kinetischer und/oder thermischer Energie, die das Turbinenrad antreiben kann, erzielt werden. In one embodiment of the method, the first operating state has a partial load operation of the internal combustion engine. Advantageously, despite the comparatively low-energy partial load operation of the internal combustion engine, a comparatively high energy of the exhaust gas flow, in particular in the form of pneumatic, kinetic and / or thermal energy that can drive the turbine wheel, can be achieved.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein zumindest teilweises Absperren des zweiten Fluidpfads zum überwiegenden Führen des Abgasstroms durch den ersten Fluidpfad vorgesehen. Vorteilhaft kann dadurch das überwiegende Führen des Abgasstroms durch den ersten Fluidpfad erzielt werden. In a further embodiment of the method, an at least partial blocking of the second fluid path for predominantly guiding the exhaust gas flow through the first fluid path is provided. Advantageously, the predominant guiding of the exhaust gas flow through the first fluid path can thereby be achieved.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist ein Öffnen des ersten Auslassventils und des zweiten Auslassventils in einem zweiten Betriebszustand des Verbrennungsmotors vorgesehen. Unter Öffnen eines der Auslassventile kann in dieser Anmeldung auch verstanden werden, dass dieses entsprechend Arbeitstakten des Verbrennungsmotors alternierend geöffnet und geschlossen wird, also Abgas bei einem Ausschiebetakt aus dem Brennraum ausgestoßen werden kann. Unter Schließen eines der Auslassventile kann verstanden werden, dass dieses nicht alternierend geöffnet und geschlossen wird, also insbesondere bei dem Ausschiebetakt geschlossen bleibt, sodass kein Abgas aus dem Brennraum ausgestoßen werden kann. Vorteilhaft kann durch das gleichzeitige Öffnen beziehungsweise Betreiben der Auslassventile ein maximaler Strömungsquerschnitt der Abgasführung bereitgestellt werden. Dies ist in dem Starklast- und/oder Volllastbetrieb neben der guten Wärmeabfuhr auch dahingehend vorteilhaft, dass eine möglichst geringe Drosselung, also eine maximale Leistungsentfaltung des Verbrennungsmotors möglich ist. In a further embodiment of the method, opening of the first exhaust valve and of the second exhaust valve is provided in a second operating state of the internal combustion engine. By opening one of the exhaust valves can also be understood in this application that this is opened and closed alternately according to working cycles of the internal combustion engine, so exhaust gas can be ejected at a Ausschiebetakt from the combustion chamber. By closing one of the exhaust valves, it can be understood that this is not opened and closed alternately, ie in particular remains closed during the exhaust stroke, so that no exhaust gas can be expelled from the combustion chamber. Advantageously, by the simultaneous opening or operation of the exhaust valves, a maximum flow cross-section of the exhaust system can be provided. This is in the high-load and / or full load operation in addition to the good heat dissipation also to the effect that the lowest possible throttling, so a maximum power delivery of the engine is possible.
Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens weist der zweite Betriebszustand einen Starklast- und/oder Volllastbetrieb des Verbrennungsmotors auf. Vorteilhaft kann in dem Starklast- und/oder Volllastbetrieb ein minimaler Strömungswiderstand beziehungsweise ein maximaler Strömungsquerschnitt der Abgasführung erzielt werden. In a further embodiment of the method, the second operating state has a heavy load and / or full load operation of the internal combustion engine. Advantageously, in the heavy load and / or full load operation, a minimum flow resistance or a maximum flow cross section of the exhaust gas guide can be achieved.
Die Aufgabe ist außerdem bei einem Kraftfahrzeug mit einer vorab beschriebenen Abgasführung gelöst. Außerdem ist die Aufgabe bei einem zum Durchführen eines vorab beschriebenen Verfahrens eingerichteten, konstruierten, ausgelegten und/oder mit einer dazu geeigneten Software ausgestatteten Kraftfahrzeug gelöst. Es ergeben sich die vorab beschriebenen Vorteile. The object is also achieved in a motor vehicle with a previously described exhaust system. In addition, the object is achieved in a motor vehicle equipped, constructed, designed and / or equipped with software suitable for carrying out a previously described method. This results in the advantages described above.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der – gegebenenfalls unter Bezug auf die Zeichnung – zumindest ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Beschriebene und/oder bildlich dargestellte Merkmale können für sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegenstand der Erfindung bilden, gegebenenfalls auch unabhängig von den Ansprüchen, und können insbesondere zusätzlich auch Gegenstand einer oder mehrerer separater Anmeldung/en sein. Gleiche, ähnliche und/oder funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Further advantages, features and details will become apparent from the following description in which - where appropriate, with reference to the drawings - at least one embodiment is described in detail. Described and / or illustrated features may form the subject of the invention itself or in any meaningful combination, optionally also independent of the claims, and in particular may also be the subject of one or more separate application / s. The same, similar and / or functionally identical parts are provided with the same reference numerals.
Es zeigen: Show it:
Die Abgasführung
Optional weist die Abgasführung
Vorteilhaft kann dieser durchschnittliche Wärmeübergangskoeffizient
Bei einer besonders bevorzugten Alternative ist vorgesehen, dass der erste Wärmeübergangskoeffizient
Die
Es ist zu erkennen, dass die Trennwand
Es ist denkbar, dass der erste Fluidpfad
Falls die Abfrage
Vorteilhaft weist die Abgasführung
Vorteilhaft wird der Abgasstrom
Ein prozentualer Querschnittsanteil der Fluidpfade
Insbesondere weisen der erste Fluidpfad
Vorteilhaft kann eine Temperaturerhöhung vor der Abgasreinigungsvorrichtung, die insbesondere einen Oxidationskatalysator aufweist, eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit in dem Schwachlastbetrieb an dem Turbinenrad
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1 1
- Abgasführung exhaust system
- 3 3
- Abgasstrom exhaust gas flow
- 5 5
- Verbrennungsmotor internal combustion engine
- 7 7
- erster Fluidpfad first fluid path
- 9 9
- erster Teilstrom first partial flow
- 11 11
- zweiter Fluidpfad second fluid path
- 13 13
- zweiter Teilstrom second partial flow
- 15 15
- erstes Auslassventil first exhaust valve
- 17 17
- zweites Auslassventil second exhaust valve
- 19 19
- Steuervorrichtung control device
- 21 21
- Trennwand partition wall
- 23 23
- Wärmeisolierung thermal insulation
- 25 25
- Umgebung Surroundings
- 27 27
- erster Wärmeübergangskoeffizient first heat transfer coefficient
- 29 29
- zweiter Wärmeübergangskoeffizient second heat transfer coefficient
- 30 30
- durchschnittlicher Wärmeübergangskoeffizient average heat transfer coefficient
- 31 31
- erster Strömungsquerschnitt first flow cross section
- 33 33
- zweiter Strömungsquerschnitt second flow cross section
- 35 35
- erste Außenwand first outer wall
- 37 37
- zweite Außenwand second outer wall
- 39 39
- Kraftfahrzeug motor vehicle
- 41 41
- erstes Einlassventil first inlet valve
- 43 43
- zweites Einlassventil second inlet valve
- 45 45
- Zylinderkopf cylinder head
- 47 47
- Zylinderkopfflansch cylinder head flange
- 49 49
- Turbinenrad turbine
- 51 51
- Abfrage query
- 53 53
- Lastpunkt load point
- 55 55
- erster Schritt first step
- 57 57
- zweiter Schritt second step
- 59 59
- dritter Schritt Third step
- 61 61
- vierter Schritt fourth step
- 63 63
- Betriebszustand operating condition
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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- DE 2744734 A1 [0006] DE 2744734 A1 [0006]
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