DE102014203015A1 - Method and device for guiding an exhaust gas flow of an internal combustion engine with a load-dependent heat transfer coefficient - Google Patents

Method and device for guiding an exhaust gas flow of an internal combustion engine with a load-dependent heat transfer coefficient Download PDF

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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 DE 10 2010 014 250 A1 betrifft eine Vorrichtung und ein dazu gehöriges Verfahren zur Steuerung des Abgasstroms einer Verbrennungskraftmaschine. Dazu weist jeder Zylinder der Verbrennungskraftmaschine zwei Auslassventile auf, bei dem das erste über einen ersten regelbar betriebenen Ventiltrieb betätigte Auslassventil mit einem ersten Abgaskanal und das zweite über einen zweiten regelbar betriebenen Ventiltrieb betätigte Auslassventil mit einem zweiten Abgaskanal verbunden ist, in den ein Wärmetauscher zur Abgaswärmerückgewinnung angeordnet ist. Nach dem Wärmetauscher werden die beiden Abgaskanäle miteinander verbunden, wobei die gemeinsame Leitung mit einer Turbine eines Abgasturboladers verbunden ist. The DE 10 2010 014 250 A1 relates to a device and associated method for controlling the exhaust gas flow of an internal combustion engine. For this purpose, each cylinder of the internal combustion engine has two exhaust valves, in which the first exhaust valve operated via a first controllably operated valve train is connected to a first exhaust passage and the second exhaust valve operated via a second controllably operated valve train is connected to a second exhaust passage into which a heat exchanger for exhaust heat recovery is arranged. After the heat exchanger, the two exhaust channels are connected to each other, wherein the common line is connected to a turbine of an exhaust gas turbocharger.

Die DE 24 52 556 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Entgiften der Abgase von Brennkraftmaschinen in Kraftfahrzeugen durch Nachverbrennung, – gegebenenfalls unter Zufuhr von Frischluft in die aus dem Zylinder ausströmenden Abgase – wobei die Abgasströme aus je zwei Zylindern durch einen Abgaskrümmer in je ein Vorrohr geleitet werden, wobei je zwei Vorrohre eine gemeinsame Wand haben, wobei insbesondere eine gemeinsame, wärmeisolierende Umhüllung für je ein Paar von Vorrohren angeordnet ist. The DE 24 52 556 A1 relates to a device for detoxifying the exhaust gases of internal combustion engines in motor vehicles by afterburning, optionally with the supply of fresh air into the effluent from the cylinder exhaust gases - wherein the exhaust gas streams are passed from two cylinders through an exhaust manifold in each case a pre-pipe, each two Vorrohre a have common wall, in particular, a common, heat-insulating sheath for each pair of Vorrohren is arranged.

Die DE 39 30 243 A1 zeigt eine Brennkraftmaschine mit einem wärmeisoliert ausgeführten und aus einem korrosionsbeständigen Material hergestellten Abgasverteiler. The DE 39 30 243 A1 shows an internal combustion engine with a heat-insulated executed and made of a corrosion-resistant material exhaust manifold.

Die DE 39 15 988 A1 und die DE 27 44 734 A1 zeigen jeweils eine wärmeisolierte Auspuffleitung beziehungsweise einen wärmeisolierten Auslasskanal einer Brennkraftmaschine. The DE 39 15 988 A1 and the DE 27 44 734 A1 each show a heat-insulated exhaust pipe or a heat-insulated outlet duct of an internal combustion engine.

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:

1 einen teilweise dargestellten Verbrennungsmotor mit einer in einer Schnittansicht dargestellten Abgasführung; 1 a partially illustrated internal combustion engine with an exhaust passage shown in a sectional view;

2A und 2B jeweils unterschiedliche Ausführungsbeispiele eines Querschnitts der in 1 dargestellten Abgasführung entlang der Linie II-II; und 2A and 2 B each different embodiments of a cross section of in 1 illustrated exhaust system along the line II-II; and

3 ein schematisches Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern der in den 1 und 2 gezeigten Abgasführung. 3 a schematic flow diagram of a method for controlling the in the 1 and 2 shown exhaust system.

1 zeigt eine Abgasführung 1 zum Führen eines Abgasstroms 3 eines teilweise dargestellten Verbrennungsmotors 5. Der Verbrennungsmotor 5 ist Teil eines Kraftfahrzeugs 39 und dient insbesondere zum Antrieb desselben. Der Verbrennungsmotor 5 weist einen nicht näher dargestellten Brennraum auf, der in einem Zylinderkopf 45 des Verbrennungsmotors 5 eingebracht ist. In den nicht näher dargestellten Brennraum münden zwei Einlasskanäle, die über ein erstes Einlassventil 41 und ein zweites Einlassventil 43 steuerbar sind. Insbesondere sind die Einlassventile 41 und 43 variabel ansteuerbar. Über die Einlassventile 41 und 43 kann Luft und/oder ein zündfähiges Gemisch dem Brennraum des Verbrennungsmotors 5 zugeführt werden. Außerdem weist der Brennraum Auslässe auf, die über ein erstes Auslassventil 15 und ein zweites Auslassventil 17 steuerbar sind. Zumindest eines der Auslassventile, insbesondere das zweite Auslassventil 17, ist variabel ansteuerbar, insbesondere abschaltbar. Alternativ oder zusätzlich sind beide Auslassventile 15, 17 variabel ansteuerbar. Dazu weist die Abgasführung 1 eine Steuervorrichtung 19 auf, wobei die Steuervorrichtung 19 Steuerbefehle zum Ansteuern der Auslassventile 15, 17 erzeugt. In Abhängigkeit von der Steuervorrichtung 19 und der Auslassventile 15, 17 wird aus dem Brennraum des Verbrennungsmotors 5 der Abgasstrom 3 in einen ersten Fluidpfad 7 und/oder einen zweiten Fluidpfad 11 entlassen. Der erste Fluidpfad 7 ist dem ersten Auslassventil 15 und der zweite Fluidpfad 11 dem zweiten Auslassventil 17 nachgeschaltet. Abhängig von der Ansteuerung der Auslassventile 15, 17 ergibt sich in dem ersten Fluidpfad 7 ein erster Teilstrom 9 und in dem zweiten Fluidpfad 11 ein zweiter Teilstrom 13 des Abgasstroms 3. Insbesondere kann mittels der Steuervorrichtung 19 ein Verhältnis zwischen dem ersten Teilstrom 9 und dem zweiten Teilstrom 13 eingestellt werden. insbesondere kann dies in Abhängigkeit eines Betriebszustandes 63 des Verbrennungsmotors 5 erfolgen. 1 shows an exhaust system 1 for guiding an exhaust gas flow 3 a partially illustrated internal combustion engine 5 , The internal combustion engine 5 is part of a motor vehicle 39 and is used in particular for driving the same. The internal combustion engine 5 has a combustion chamber, not shown, in a cylinder head 45 of the internal combustion engine 5 is introduced. In the combustion chamber, not shown, open two inlet channels, which via a first inlet valve 41 and a second inlet valve 43 are controllable. In particular, the intake valves 41 and 43 variably controllable. About the intake valves 41 and 43 can air and / or an ignitable mixture the combustion chamber of the internal combustion engine 5 be supplied. In addition, the combustion chamber has outlets, which via a first exhaust valve 15 and a second exhaust valve 17 are controllable. At least one of the exhaust valves, in particular the second exhaust valve 17 , is variably controllable, in particular switched off. Alternatively or additionally, both exhaust valves 15 . 17 variably controllable. For this purpose, the exhaust system 1 a control device 19 on, the control device 19 Control commands for controlling the exhaust valves 15 . 17 generated. Depending on the control device 19 and the exhaust valves 15 . 17 gets out of the combustion chamber of the internal combustion engine 5 the exhaust gas flow 3 in a first fluid path 7 and / or a second fluid path 11 dismiss. The first fluid path 7 is the first exhaust valve 15 and the second fluid path 11 the second exhaust valve 17 downstream. Depending on the control of the exhaust valves 15 . 17 results in the first fluid path 7 a first partial flow 9 and in the second fluid path 11 a second partial flow 13 the exhaust stream 3 , In particular, by means of the control device 19 a ratio between the first partial flow 9 and the second partial flow 13 be set. in particular, this can be dependent on an operating condition 63 of the internal combustion engine 5 respectively.

Die Abgasführung 1 verläuft ausgehend von den Auslassventilen 15, 17 stromabwärts durch den Zylinderkopf 45 bis zu einem Zylinderkopfflansch 47. Von dort ausgehend, verläuft die Abgasführung 1 weiter zu einem stromabwärts der Auslassventile 15, 17 angeordneten Turbinenrad 49 eines nicht vollständig dargestellten Abgasturboladers. Zwischen den Auslassventilen 15, 17 und dem Turbinenrad 49 sind die Fluidpfade 7, 11 parallel geführt und dazu mittels einer Trennwand 21 voneinander abgetrennt. Die Trennwand 21 ist also gegebenenfalls beidseitig von dem Abgasstrom 3 beaufschlagt. Unmittelbar stromaufwärts des Turbinenrades 49 werden der erste Fluidpfad 7 und der zweite Fluidpfad 11 wieder zusammengeführt, so dass unabhängig von einem Weg durch den ersten Fluidpfad 7 oder zweiten Fluidpfad 11 das Turbinenrad 49 mittels des gesamten Abgasstroms 3 antreibbar ist. The exhaust system 1 runs from the exhaust valves 15 . 17 downstream through the cylinder head 45 up to a cylinder head flange 47 , Starting from there, the exhaust system runs 1 further to a downstream of the exhaust valves 15 . 17 arranged turbine wheel 49 a not fully shown exhaust gas turbocharger. Between the exhaust valves 15 . 17 and the turbine wheel 49 are the fluid paths 7 . 11 guided in parallel and to do so by means of a partition 21 separated from each other. The partition 21 is therefore possibly on both sides of the exhaust stream 3 applied. Immediately upstream of the turbine wheel 49 become the first fluid path 7 and the second fluid path 11 reunited, leaving no path through the first fluid path 7 or second fluid path 11 the turbine wheel 49 by means of the entire exhaust gas flow 3 is drivable.

Optional weist die Abgasführung 1 eine Wärmeisolierung 23 auf', die einen Wärmeübergang von dem Abgasstrom 3 in eine die Abgasführung 1 umgebende Umgebung 25 verringert. Die Abgasführung 1, insbesondere die Wärmeisolierung 23, weist an dem ersten Fluidpfad 7 einen ersten Wärmeübergangskoeffizienten 27 und an dem zweiten Fluidpfad 11 einen zweiten Wärmeübergangskoeffizienten 29 auf. Gemittelt über eine gesamte Oberfläche, die den ersten Fluidpfad 7 und den zweiten Fluidpfad 11 zu der Umgebung 25 hin abgrenzen, weist diese einen durchschnittlichen Wärmeübergangskoeffizienten 30 auf. Optionally, the exhaust system 1 a thermal insulation 23 on ', which is a heat transfer from the exhaust stream 3 in a the exhaust system 1 surrounding environment 25 reduced. The exhaust system 1 , especially the thermal insulation 23 , points to the first fluid path 7 a first heat transfer coefficient 27 and at the second fluid path 11 a second heat transfer coefficient 29 on. Averaged over an entire surface, the first fluid path 7 and the second fluid path 11 to the environment 25 demarcate, this has an average heat transfer coefficient 30 on.

Vorteilhaft kann dieser durchschnittliche Wärmeübergangskoeffizient 30 in Abhängigkeit des Betriebszustandes 63 eingestellt werden. Dazu kann die Steuervorrichtung 19 das Verhältnis der Teilströme 9 und 13 steuern, wobei vorteilhaft der mit einem geringeren Volumenstrom beaufschlagte Fluidpfad als zusätzliche Wärmeisolierung dient, wodurch sich der durchschnittliche Wärmeübergangskoeffizient 30 erniedrigt, also insgesamt eine bessere Wärmeisolierung der Abgasführung 1 möglich ist. Vorteilhaft kann dies in einem Schwachlastbetrieb ausgenutzt werden, wobei vorteilhaft dadurch der Abgasstrom 3 stromaufwärts des Turbinenrades 49 einen höheren Energiegehalt aufweist, so dass das Turbinenrad 49 eine höhere mechanische Energie abgeben kann. Insbesondere kann dies dadurch erreicht werden, dass in einem Schwachlastbetrieb das zweite Auslassventil 17 geschlossen bleibt. Für einen Starklastbetrieb kann zusätzlich das zweite Auslassventil 17 geöffnet werden, so dass der erste Fluidpfad 7 und der zweite Fluidpfad 11 komplett zum Führen des Abgasstroms 3 zur Verfügung stehen. Advantageously, this average heat transfer coefficient 30 depending on the operating condition 63 be set. For this purpose, the control device 19 the ratio of the partial flows 9 and 13 control, wherein advantageously the fluid path acted upon by a lower volume flow serves as additional heat insulation, whereby the average heat transfer coefficient 30 lowered, so a better overall Thermal insulation of the exhaust system 1 is possible. Advantageously, this can be exploited in a low-load operation, advantageously thereby the exhaust gas flow 3 upstream of the turbine wheel 49 has a higher energy content, so that the turbine wheel 49 can give off a higher mechanical energy. In particular, this can be achieved in that in a low-load operation, the second exhaust valve 17 remains closed. For a heavy load operation additionally the second exhaust valve 17 be opened so that the first fluid path 7 and the second fluid path 11 completely for guiding the exhaust gas flow 3 be available.

Bei einer besonders bevorzugten Alternative ist vorgesehen, dass der erste Wärmeübergangskoeffizient 27 kleiner ist als der zweite Wärmeübergangskoeffizient 39. Dadurch ist einerseits in einem Schwachlastbetrieb eine besonders gute Wärmeisolierung und einem Starklast- und/oder Volllastbetrieb, bei dem beide Fluidpfade 7 und 11 betrieben werden, eine besonders hohe Wärmeabführung des Abgasstroms 3 an die Umgebung 25 möglich. Vorteilhaft kann dadurch in dem Starklastbetrieb und/oder Volllastbetrieb eine Temperatur des Abgasstroms 3 abgesenkt werden, was insbesondere als Bauteilschutz für den Auslassventilen 15, 17 nachgeschaltete Komponenten, insbesondere die Abgasführung 1 selbst, den Zylinderkopf 45, die Fluidpfade 7 und 11 und/oder das Turbinenrad 49 dienen kann. Alternativ oder zusätzlich kann dem Turbinenrad 49 eine Abgasreinigungsvorrichtung nachgeschaltet werden, die ebenfalls vorteilhaft entweder vor einer Überhitzung geschützt werden kann oder durch den höheren Energiegehalt des Abgasstroms 3 in dem Schwachlastbetrieb ein besseres Ansprechverhalten aufweist, insbesondere während einer Startphase früher eine Light-off-Temperatur erreicht. In a particularly preferred alternative it is provided that the first heat transfer coefficient 27 smaller than the second heat transfer coefficient 39 , As a result, on the one hand in a low load operation, a particularly good thermal insulation and a heavy load and / or full load operation, in which both fluid paths 7 and 11 be operated, a particularly high heat dissipation of the exhaust stream 3 to the environment 25 possible. Advantageously, characterized in the high-load operation and / or full load operation, a temperature of the exhaust stream 3 be lowered, which in particular as component protection for the exhaust valves 15 . 17 Downstream components, in particular the exhaust system 1 itself, the cylinder head 45 , the fluid paths 7 and 11 and / or the turbine wheel 49 can serve. Alternatively or additionally, the turbine wheel 49 downstream of an exhaust gas purification device, which can also advantageously be protected either from overheating or by the higher energy content of the exhaust stream 3 in the low load operation has a better response, especially during a start phase earlier achieved a light-off temperature.

Die 2A und 2B zeigen jeweils einen Querschnitt durch die in 1 dargestellte Abgasführung 1 entlang der Linie II-II in verschiedenen Ausführungsbeispielen. The 2A and 2 B each show a cross section through the in 1 shown exhaust system 1 along the line II-II in various embodiments.

2A zeigt den ersten Fluidpfad 7 und den zweiten Fluidpfad 11 in einem jeweils ungefähr halbkreisförmigen Querschnitt, wobei diese durch die Trennwand 21 voneinander getrennt sind und im Übrigen halbkreisförmig zu der Umgebung 25 abgegrenzt sind. Dazu weist der erste Fluidpfad 7 eine erste Außenwand 35 und der zweite Fluidpfad 11 eine zweite Außenwand 37 auf. Der erste Fluidpfad 7 ist also von der ersten Außenwand 35 und der Trennwand 21 gegenüber der Umgebung 25 abgegrenzt. Der zweite Fluidpfad 11 ist mittels der zweiten Außenwand 37 und ebenfalls mittels der Trennwand 21 von der Umgebung 25 abgegrenzt. 2A shows the first fluid path 7 and the second fluid path 11 in a respective approximately semicircular cross-section, whereby these through the partition wall 21 are separated from each other and, moreover, semicircular to the environment 25 are delimited. For this purpose, the first fluid path 7 a first outer wall 35 and the second fluid path 11 a second outer wall 37 on. The first fluid path 7 So it's from the first outer wall 35 and the partition 21 opposite the environment 25 demarcated. The second fluid path 11 is by means of the second outer wall 37 and also by means of the partition 21 from the surroundings 25 demarcated.

Es ist zu erkennen, dass die Trennwand 21 beidseitig von dem Abgasstrom 3 beaufschlagt ist, sodass über diese bei einer gleichmäßigen Führung des Abgasstroms 3 durch den ersten Fluidpfad 7 und den zweiten Fluidpfad 11 kein Wärmeübergang stattfindet. Falls jedoch durch die Fluidpfade 7, 11 unterschiedlich starke Teilströme 9, 13 geführt werden, wird der jeweils schwächer beaufschlagte Fluidpfad 7, 11 als zusätzliche Wärmeisolierung wirksam beziehungsweise verwendet, wobei ein Wärmeübergang zunächst von dem stärker beaufschlagten Fluidpfad über die Trennwand 21 hin zu dem schwächer beaufschlagten Fluidpfad verläuft und dann erst über dessen Außenwand zu der Umgebung 25. It can be seen that the dividing wall 21 on both sides of the exhaust stream 3 is acted upon, so that this with a uniform guidance of the exhaust stream 3 through the first fluid path 7 and the second fluid path 11 no heat transfer takes place. However, if through the fluid paths 7 . 11 different strong partial flows 9 . 13 are guided, the respectively weaker acted upon fluid path 7 . 11 as an additional heat insulation effective or used, wherein a heat transfer first of the more pressurized fluid path over the partition 21 towards the weaker acted fluid path and then only over the outer wall to the environment 25 ,

2B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Querschnitts der Fluidpfade 7, 11. Wie der 2B zu entnehmen ist, verlaufen die Fluidpfade 7, 11 ringförmig konzentrisch ineinander, wobei der erste Fluidpfad 7 komplett innerhalb des zweiten Fluidpfads 11 geführt ist. Dabei hat der erste Fluidpfad 7 einen kreisförmigen und der zweite Fluidpfad 11 einen ringförmigen Querschnitt. In diesem Ausführungsbeispiel bildet die erste Außenwand 35 des ersten Fluidpfades 7 gleichzeitig auch die Trennwand 21, die nicht in einem direkten Wärmeaustausch mit der Umgebung 25 steht. 2 B shows a further embodiment of the cross section of the fluid paths 7 . 11 , Again 2 B can be seen, run the fluid paths 7 . 11 annularly concentric with each other, wherein the first fluid path 7 completely within the second fluid path 11 is guided. In this case, the first fluid path has 7 a circular and the second fluid path 11 an annular cross-section. In this embodiment, the first outer wall forms 35 of the first fluid path 7 at the same time the partition 21 not in direct heat exchange with the environment 25 stands.

Es ist denkbar, dass der erste Fluidpfad 7 einen ersten Strömungsquerschnitt 31 und der zweite Fluidpfad 11 einen davon abweichenden zweiten Strömungsquerschnitt 33 aufweist. Besonders vorteilhaft beträgt der erste Strömungsquerschnitt 31 ungefähr 50 % des zweiten Strömungsquerschnittes 33. Dadurch kann vorteilhaft der Wärmeübergang des ersten Fluidpfades 7 zu der Umgebung 25 hin zusätzlich minimiert werden. Außerdem kann der Wärmeübergang in einem Volllastfall von dem zweiten Fluidpfad 11 zur Umgebung 25 hin maximiert werden. It is conceivable that the first fluid path 7 a first flow cross-section 31 and the second fluid path 11 a different second flow cross-section 33 having. Particularly advantageous is the first flow cross-section 31 about 50% of the second flow area 33 , This can advantageously the heat transfer of the first fluid path 7 to the environment 25 additionally minimized. In addition, the heat transfer in a full load case of the second fluid path 11 to the environment 25 be maximized.

3 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Verfahrens zum Steuern der in den 1 und 2 gezeigten Abgasführung 1. Mittels einer Abfrage 51 wird ein Lastpunkt 53 des Betriebszustandes 63 des Verbrennungsmotors 5 abgeprüft. Für den Fall, dass ein Ist-Lastpunkt des Verbrennungsmotors 5 den Lastpunkt 53 unterschreitet, wird in einem ersten Schritt 55 das zweite Auslassventil 17 geschlossen und in einem zweiten Schritt 57 das erste Auslassventil 15 geöffnet. Der Abgasstrom 3 wird also überwiegend zu 100% durch den ersten Fluidpfad 7 geführt. Alternativ ist es denkbar, das zweite Auslassventil 17 nur teilweise zu schließen, also den zweiten Teilstrom 13 nur zu reduzieren. 3 shows a flowchart of a method for controlling the in the 1 and 2 shown exhaust system 1 , By means of a query 51 becomes a load point 53 of the operating state 63 of the internal combustion engine 5 checked. In the event that an actual load point of the internal combustion engine 5 the load point 53 falls short, is in a first step 55 the second exhaust valve 17 closed and in a second step 57 the first exhaust valve 15 open. The exhaust gas flow 3 Thus, it becomes predominantly 100% through the first fluid path 7 guided. Alternatively, it is conceivable, the second exhaust valve 17 only partially close, so the second partial flow 13 just to reduce.

Falls die Abfrage 51 ergibt, dass der Ist-Lastpunkt des Verbrennungsmotors 5 den Lastpunkt 53 überschreitet, wird in einen dritten Schritt 59 verzweigt, der das zweite Auslassventil 17 öffnet und in einen vierten Schritt 61, der auch das erste Auslassventil 15 öffnet. Der Abgasstrom 3 wird also durch den ersten Fluidpfad 7 und den zweiten Fluidpfad 11 wie vorab beschrieben geführt. Der Lastpunkt 53 beträgt insbesondere zwischen 10 % und 90 % einer Volllast des Verbrennungsmotors 5, insbesondere zwischen 20 % und 80 %, zwischen 30 % und 70 %, zwischen 35 % und 55 % oder ungefähr 40 %. Der Lastpunkt 53 kann von einer Auslegung der Abgasführung 1, des Verbrennungsmotors 5 und/oder des Kraftfahrzeugs 39, insbesondere eines Lastkollektivs, abhängen. If the query 51 shows that the actual load point of the internal combustion engine 5 the load point 53 exceeds, is in a third step 59 branches, which is the second exhaust valve 17 opens and in a fourth step 61 , which is also the first exhaust valve 15 opens. The exhaust gas flow 3 So it is through the first fluid path 7 and the second fluid path 11 as described above. The load point 53 is in particular between 10% and 90% of a full load of the internal combustion engine 5 , in particular between 20% and 80%, between 30% and 70%, between 35% and 55% or about 40%. The load point 53 may be due to a design of the exhaust system 1 , the internal combustion engine 5 and / or the motor vehicle 39 , in particular a load collective, depend.

Vorteilhaft weist die Abgasführung 1 optional die Wärmeisolierung 23 zwischen den Auslassventilen 15, 17 und dem Turbinenrad 49 auf. Advantageously, the exhaust system 1 optional the thermal insulation 23 between the exhaust valves 15 . 17 and the turbine wheel 49 on.

Vorteilhaft wird der Abgasstrom 3 durch die komplett getrennten Fluidpfade 7 und 11 zu dem Turbinenrad 49 geführt. The exhaust gas flow becomes advantageous 3 through the completely separate fluid paths 7 and 11 to the turbine wheel 49 guided.

Ein prozentualer Querschnittsanteil der Fluidpfade 7 und 11 kann vorteilhaft als ein Kompromiss aus einer geringen Drosselung und einer minimalen wärmeübertragenden Oberfläche zu der Umgebung 25 hin ausgelegt werden, insbesondere abhängig von einer Größe des Verbrennungsmotors 5 und/oder einer Kombination mit dem Kraftfahrzeug 39, insbesondere dem Lastkollektiv. A percentage cross-sectional portion of the fluid paths 7 and 11 may be advantageous as a compromise of low throttling and a minimum heat transfer surface to the environment 25 be designed towards, in particular depending on a size of the internal combustion engine 5 and / or a combination with the motor vehicle 39 , in particular the load collective.

Insbesondere weisen der erste Fluidpfad 7 und der zweite Fluidpfad 11 unterschiedliche Materialien, insbesondere unterschiedliche Wärmeisolierungen 23, auf, insbesondere zum Erzielen der unterschiedlichen Wärmeübergangskoeffizienten 27 und 29. insbesondere ist dabei der erste Fluidpfad 7 für einen Teillastbetrieb des Verbrennungsmotors 5 so gestaltete, dass sich der minimale durchschnittliche Wärmeübergangskoeffizient 30 ergibt. Außerdem ist der zweite Fluidpfad 11 vorzugsweise so gestaltet, weist insbesondere ein entsprechendes Material und eine entsprechende Außenkontur auf, dass in dem Starklastbetrieb und/oder dem Volllastbetrieb ein größerer durchschnittlicher Wärmeübergangskoeffizient 30, also eine maximale Wärmeabfuhr erzielbar ist, so dass ein Übertemperaturschutz für nachfolgende Bauteile, insbesondere das Turbinenrad 49 und/oder die Abgasreinigungsvorrichtung erzielbar ist. In particular, the first fluid path 7 and the second fluid path 11 different materials, in particular different thermal insulation 23 , in particular for achieving the different heat transfer coefficients 27 and 29 , in particular, the first fluid path is thereby 7 for a partial load operation of the internal combustion engine 5 designed so that the minimum average heat transfer coefficient 30 results. In addition, the second fluid path 11 Preferably designed in such a way, in particular has a corresponding material and a corresponding outer contour, that in the high-load operation and / or the full-load operation, a larger average heat transfer coefficient 30 , So a maximum heat dissipation can be achieved, so that an over-temperature protection for subsequent components, in particular the turbine wheel 49 and / or the exhaust gas purification device can be achieved.

Vorteilhaft kann eine Temperaturerhöhung vor der Abgasreinigungsvorrichtung, die insbesondere einen Oxidationskatalysator aufweist, eine erhöhte Strömungsgeschwindigkeit in dem Schwachlastbetrieb an dem Turbinenrad 49 und eine vergleichsweise geringe Oberfläche mit einem direkten Wärmeübergang zu der Umgebung 25 erzielt werden. Advantageously, a temperature increase before the exhaust gas purification device, which in particular has an oxidation catalyst, an increased flow velocity in the low load operation on the turbine wheel 49 and a comparatively small surface with direct heat transfer to the environment 25 be achieved.

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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Claims (14)

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) des Verbrennungsmotors (5), – einer zumindest einem der Fluidpfade (7, 11) vorgeschalteten Steuervorrichtung (19), mittels der zumindest einer der Teilströme (9, 13) des Abgasstroms (3) steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluidpfad (7) und der zweite Fluidpfad (11) eine gemeinsame Trennwand (21) aufweisen. Exhaust system ( 1 ) for guiding an exhaust gas flow ( 3 ) of an internal combustion engine ( 5 ), comprising: - a first fluid path ( 7 ) for guiding a first partial flow ( 9 ) of the exhaust gas stream ( 3 ), - a second fluid path ( 11 ) for guiding a second partial flow ( 13 ) of the exhaust gas stream ( 3 ), - a first fluid path ( 7 ) upstream first exhaust valve ( 15 ) of the internal combustion engine ( 5 ), - one the second fluid path ( 11 ) upstream second outlet valve ( 17 ) of the internal combustion engine ( 5 ), - at least one of the fluid paths ( 7 . 11 ) upstream control device ( 19 ), by means of at least one of the partial flows ( 9 . 13 ) of the exhaust gas stream ( 3 ), characterized in that the first fluid path ( 7 ) and the second fluid path ( 11 ) a common partition ( 21 ) exhibit. Abgasführung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Steuervorrichtung (19) zumindest eines der Auslassventile (15, 17) steuerbar ist. Exhaust duct according to the preceding claim, characterized in that by means of the control device ( 19 ) at least one of the exhaust valves ( 15 . 17 ) is controllable. Abgasführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest einer der Fluidpfade (7, 11) eine Wärmeisolierung (23) zu einer Umgebung (25) hin aufweist. Exhaust duct according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the fluid paths ( 7 . 11 ) a thermal insulation ( 23 ) to an environment ( 25 ). Abgasführung nach dem vorhergehenden Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluidpfad (7) einen ersten Wärmeübergangskoeffizienten (27) und der zweite Fluidpfad (11) einen zweiten Wärmeübergangskoeffizienten (29) zu der Umgebung (25) hin aufweist, wobei sich die Wärmeübergangskoeffizienten (27) und (29) voneinander unterscheiden, insbesondere um 10 %–500 %, 50 %–400 %, 100 %–300 %, 150 %–250 % oder ca. 300 %. Exhaust duct according to the preceding claim 3, characterized in that the first fluid path ( 7 ) a first heat transfer coefficient ( 27 ) and the second fluid path ( 11 ) a second heat transfer coefficient ( 29 ) to the environment ( 25 ), whereby the heat transfer coefficients ( 27 ) and ( 29 ), in particular by 10% -500%, 50% -400%, 100% -300%, 150% -250% or about 300%. Abgasführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluidpfad (7) einen ersten Strömungsquerschnitt (31) und der zweite Fluidpfad (11) einen zweiten Strömungsquerschnitt (33) aufweist, wobei sich die Strömungsquerschnitte (31, 33) voneinander unterscheiden. Exhaust duct according to one of the preceding claims, characterized in that the first fluid path ( 7 ) a first flow cross-section ( 31 ) and the second fluid path ( 11 ) has a second flow cross-section ( 33 ), wherein the flow cross sections ( 31 . 33 ) differ from each other. Abgasführung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Strömungsquerschnitt (31) ungefähr 50 % des zweiten Strömungsquerschnitts (33) beträgt, insbesondere zwischen 10 % und 80 %, 20 % und 70 %, 30 % und 65 %, 40 % und 60 % oder 10 % und 50 %. Exhaust duct according to the preceding claim, characterized in that the first flow cross-section ( 31 ) about 50% of the second flow cross section ( 33 ), in particular between 10% and 80%, 20% and 70%, 30% and 65%, 40% and 60% or 10% and 50%. Abgasführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluidpfad (7) vollständig innerhalb des zweiten Fluidpfads (11) verläuft. Exhaust duct according to one of the preceding claims, characterized in that the first fluid path ( 7 ) completely within the second fluid path ( 11 ) runs. Abgasführung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Fluidpfad (7) von einer ersten Außenwand (35) und der Trennwand (21) und der zweite Fluidpfad (11) von einer zweiten Außenwand (37) und der Trennwand (21) begrenzt sind. Exhaust duct according to one of the preceding claims, characterized in that the first fluid path ( 7 ) from a first outer wall ( 35 ) and the partition ( 21 ) and the second fluid path ( 11 ) from a second outer wall ( 37 ) and the partition ( 21 ) are limited. Verfahren zum Steuern einer Abgasführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend: – Überwiegendes Führen des Abgasstroms (3) durch den ersten Fluidpfad (7) in einem ersten Betriebszustand des Verbrennungsmotors (5). Method for controlling an exhaust system ( 1 ) according to one of the preceding claims, comprising: - predominantly guiding the exhaust gas flow ( 3 ) through the first fluid path ( 7 ) in a first operating state of the internal combustion engine ( 5 ). Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der erste Betriebszustand einen Teillastbetrieb des Verbrennungsmotors (5) aufweist. Method according to the preceding claim, wherein the first operating state is a partial load operation of the internal combustion engine ( 5 ) having. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 oder 10, umfassend: – zumindest teilweises Absperren des zweiten Fluidpfads (11) zum überwiegenden Führen des Abgasstroms (3) durch den ersten Fluidpfad (7). Method according to one of the preceding claims 9 or 10, comprising: - at least partially shutting off the second fluid path ( 11 ) for predominantly guiding the exhaust gas flow ( 3 ) through the first fluid path ( 7 ). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 11, umfassend: – Öffnen des ersten Auslassventils (15) und des zweiten Auslassventils (17) in einem zweiten Betriebszustand des Verbrennungsmotors (5). Method according to one of the preceding claims 9 to 11, comprising: - opening the first exhaust valve ( 15 ) and the second exhaust valve ( 17 ) in a second operating state of the internal combustion engine ( 5 ). Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch 12, wobei der zweite Betriebszustand einen Starklast- oder Volllastbetrieb des Verbrennungsmotors (5) aufweist. Method according to the preceding claim 12, wherein the second operating state of a heavy load or full load operation of the internal combustion engine ( 5 ) having. Kraftfahrzeug (39) mit einer Abgasführung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 und/oder eingerichtet, ausgelegt, konstruiert und/oder mit einer Software zum Durchführen eines Verfahrens nach einem der vorhergehenden Ansprüche 9 bis 13. Motor vehicle ( 39 ) with an exhaust system ( 1 ) according to one of the preceding claims 1 to 8 and / or set up, designed, constructed and / or with software for carrying out a method according to one of the preceding claims 9 to 13.
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