DE102016010267A1

DE102016010267A1 - Auslassvorrichtung für einen Motor

Info

Publication number: DE102016010267A1
Application number: DE102016010267.5A
Authority: DE
Inventors: Shuhei Tsujita; Junji UMEMURA; Makoto Mihara; Einosuke Suekuni; Kouji Hadama; Tomoaki Fujiyama; Hiroyuki Hamada; Masahiro Ikeda
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2016-08-22
Publication date: 2017-03-02
Anticipated expiration: 2036-08-23
Also published as: US10196969B2; DE102016010267B4; CN106481427A; CN106481427B; US20170058763A1; JP2017044077A; JP6402693B2

Abstract

Eine Auslassvorrichtung für einen Motor, die zwischen einem Motorkörper und einem Turbolader angeordnet ist, deren Antrieb über einen Druck des Abgases erfolgt, der vom Motorkörper ausgestoßen wird, beinhaltet einen ersten Auslasskanal und einen zweiten Auslasskanal, die dem Turbolader Abgas zuführen; eine Trennwand, die zwischen dem ersten Auslasskanal und dem zweiten Auslasskanal vorgesehen wird und so konfiguriert ist, dass sie den ersten Auslasskanal und den zweiten Auslasskanal voneinander abtrennt; und ein Ventil, das innerhalb des zweiten Auslasskanals angeordnet wird und so konfiguriert ist, dass der Durchsatz des Abgases, das durch den zweiten Abgaskanal strömt, eingestellt wird. Die Trennwand beinhaltet einen Verbindungsabschnitt zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem ersten Auslasskanal und dem zweiten Auslasskanal.

Description

Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich auf eine Auslassvorrichtung für einen Motor.
Allgemeiner Stand der Technik
Bei einem Fahrzeug, das mit einem Turbolader ausgestattet ist, wird konventionell eine Studie über die Verbesserung der Aufladungsleistung eines Turboladers durchgeführt. Die ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Nr. 2014-84757 legt zum Beispiel einen Motor offen, bei dem der Durchsatz des Abgases, das einen Turbolader zugeführt werden soll, durch die Änderung des Durchflussbereichs des Abgases innerhalb eines Auslasskanals gemäß einem Bewegungszustand eines Fahrzeugs kontrolliert wird, um die Aufladungsleistung eines Turboladers zu verbessern.
Insbesondere verfügt der in der Veröffentlichung beschriebene Turbomotor über einen Motorkörper, ein Auslassventil, das mit einer Auslassöffnung des Motorkörpers verbunden ist, und über einen Turbolader, der mit dem unteren Ende des Auslassventils verbunden ist. Das Auslassventil verfügt über einen Ventilkörper; der drei Auslasskanäle für den niedertourigen Bereich aufweist, die in Richtung der Zylinder angeordnet sind, sowie über drei Auslasskanäle für den hochtourigen Bereich, die in Richtung der Zylinder angeordnet sind; und ein variables Auslassventil, das in jedem der drei Auslasskanäle für den hochtourigen Bereich vorgesehen ist, um den Durchsatz des Abgases, das durch jeden der Auslasskanäle für den hochtourigen Bereich strömt, einzustellen. Der Ventilkörper besteht aus einer Metallgussvorrichtung. Die Auslasskanäle für den niedertourigen Bereich und die Auslasskanäle für den hochtourigen Bereich werden über eine Trennwand, die entlang der Strömungsrichtung des Abgases verläuft, in zwei obere und untere Abschnitte unterteilt.
Das variable Auslassventil der Veröffentlichung wird geschlossen, wenn sich ein Fahrzeug in einem niedertourigen Betriebsbereich befindet. Das Schließen des variablen Auslassventils ermöglicht die Erhöhung des Durchsatzes des Abgases durch die Konzentration einer geringen Menge an Abgas in den Auslasskanälen für den niedertourigen Bereich. Dadurch kann die Antriebskraft einer Turbine im Turbolader und somit auch der Ansaugdruck erhöht werden. Andererseits wird das variable Auslassventil geöffnet, wenn sich das Fahrzeug in einem hochtourigen Betriebsbereich befindet. Durch das Öffnen des variablen Auslassventils wird es möglich, dem Turbolader Abgas über die Auslasskanäle für den niedertourigen Bereich und die Auslasskanäle für den hochtourigen Bereich zuzuführen. Dadurch kann der Turbolader aktiviert und der Ansaugdruck erhöht werden und gleichzeitig lässt sich verhindern, dass das variable Auslassventil einen Auslasswiderstand darstellt.
Bei dem in der Veröffentlichung beschriebenen Turbolader kann eine plattenförmige Trennwand, die sich zwischen den Auslasskanälen für den niedertourigen Bereich und den Auslasskanälen für den hochtourigen Bereich befindet, aufgrund von Wärmebeanspruchung verformt sein. Wenn die Verformung groß ist, kann es zu Rissen an der Trennwand kommen.
Insbesondere und vor allem wenn sich ein Fahrzeug in einem hochtourigen Betriebsbereich befindet, strömt Abgas sowohl durch die Auslasskanäle für den niedertourigen Bereich als auch durch die Auslasskanäle für den hochtourigen Bereich, und über den vorgenannten Zustand hinaus kommt die Trennwand mit keiner Außenluft in Berührung. Aus diesem Grund kann die Trennwand sowohl durch das Abgas ihrer oberen Flächen als auch durch das Abgas ihrer unteren Flächen erwärmt werden, und es kann zu einer großen Wärmeausdehnung an der Trennwand kommen. Andererseits verfügt ein Abschnitt des Motorkörpers an der Peripherie der Trennwand über eine größere Dicke als die Trennwand, ist sehr starr, und der Bereich des Peripherieabschnitts, der mit der Außenluft in Berührung kommt, ist sehr groß. Aus diesem Grund ist die Wärmeausdehnung des Peripherieabschnitts im Vergleich zur Trennwand gering. Infolge dessen kann es aufgrund einer Differenz bei der Intensität der Wärmeausdehnung zu einer großen Verformung zwischen der Trennwand und dem Peripherieabschnitt kommen und es können Risse in der Nähe einer Abgrenzung zwischen der Trennwand und dem Peripherieabschnitt entstehen.
Wenn sich das variable Auslassventil in einem geschlossenen Zustand bedingt durch die thermische Verformung der Trennwand und des Peripherieabschnitts oder dergleichen nicht mehr bewegen kann, können die folgenden Beeinträchtigungen auftreten. Insbesondere wenn sich das Fahrzeug in einem hochtourigen Betriebsbereich befindet, kann Abgas, das durch die Auslasskanäle für den hochtourigen Bereich strömen sollte, gegen das variable Auslassventil stoßen und die Strömung des Abgases dadurch ins Stocken bringen. Dadurch kann das Abgas gegebenenfalls nicht ungehindert aus der Auslassöffnung des Motorkörpers ausgestoßen werden und eine Verbrennungskammer des Motors kann eine Verbrennungsstörung verursachen. Dadurch wird möglicherweise die Fahrleistung im hochtourigen Betriebsbereich verschlechtert.
Kurzfassung der Erfindung
Angesichts der vorgenannten Ausführungen besteht ein Ziel dieser Erfindung darin, eine Auslassvorrichtung für einen Motor in einem Fahrzeug, das mit einem Kompressormotor ausgestattet ist, vorzusehen, die es verhindert, dass ein Auslassventil zur Regulierung des Durchsatzes des Abgases, das einem Kompressor zugeführt wird, aufgrund einer Wärmebeanspruchung bricht oder beschädigt wird, und es ermöglicht, die Beeinträchtigung der Fahrleistung in einem hochtourigen Betriebsbereich zu unterbinden, wenn es zu einer Betriebsstörung im Auslassventil kommt.
Zur Lösung des vorgenannten Nachteils richtet sich ein Aspekt dieser Erfindung an eine Auslassvorrichtung für einen Motor, die zwischen einem Motorkörper und einem Kompressor installiert wird und über den Druck des Abgases angetrieben werden soll, das von einem Motorkörper ausgestoßen wird. Die Auslassvorrichtung beinhaltet einen ersten Auslasskanal und einen zweiten Auslasskanal, die dem Kompressor jeweils Abgas zuführen; eine Trennwand, die zwischen dem ersten Auslasskanal und dem zweiten Auslasskanal vorgesehen wird und so konfiguriert ist, dass der erste Auslasskanal und der zweite Auslasskanal voneinander abgetrennt werden; sowie ein Ventil, das sich innerhalb des zweiten Auslasskanals befindet und so konfiguriert ist, dass es den Durchsatz des Abgases, das durch den zweiten Auslasskanal strömt, entsprechend reguliert. Die Trennwand beinhaltet einen Verbindungsabschnitt zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem ersten Auslasskanal und dem zweiten Auslasskanal.
Nach dieser Erfindung kann in einem Fahrzeug, in dem ein Kompressormotor installiert ist, verhindert werden, dass ein Auslassventil zur Regulierung des Durchsatzes des Abgases, das einem Kompressor zugeführt wird, aufgrund einer Wärmebeanspruchung bricht oder beschädigt wird, und darüber hinaus lässt sich die Beeinträchtigung der Fahrleistung in einem hochtourigen Betriebsbereich vermeiden, wenn es zu einer Betriebsstörung im Auslassventil kommt.
Diese und andere Ziele, Leistungsmerkmale und Vorteile dieser Erfindung werden nach dem Durchlesen der folgenden ausführlichen Beschreibung und der zugehörigen Zeichnungen offensichtlicher.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
1 ist ein Diagramm, das die Gesamtkonfiguration eines Motors nach einer Ausführungsform dieser Erfindung veranschaulicht;
2 ist ein Diagramm, das die Konfiguration eines Zylinderkopfes, eines Auslasskrümmers und eines Kompressorgehäuses des Motors veranschaulicht;
3 ist eine Pfeildarstellung (Schnittansicht) entlang der Linie III-III in 2;
4 ist eine Pfeildarstellung (Schnittansicht) entlang der Linie IV-IV in 3; und
5 ist eine Pfeildarstellung (Schnittansicht) entlang der Linie V-V in 3.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung
Im Folgenden wird eine Ausführungsform dieser Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 veranschaulicht die Gesamtkonfiguration eines Motors 1 nach der Ausführungsform. In der Ausführungsform werden die Begriffe ”oberhalb” und ”unterhalb” in Bezug auf eine Strömungsrichtung des Gases verwendet, das durch einen betreffenden Abschnitt strömt.
Bei dem Motor 1 handelt es sich um einen 4-Zylinder-4-Takt-Ottomotor, der in einem Fahrzeug als Antriebsquelle zum Fahren installiert wird. Der Motor 1 verfügt über einen Motorkörper 1A, einschließlich eines Zylinderblocks (wird nicht dargestellt) und eines Zylinderkopfes 2, der sich an einer oberen Fläche des Zylinderblocks befindet, bei denen es sich um die Hauptelemente handelt, einen Ansaugkanal 19, um Ansaugluft Wi zum Motorkörper 1A zu führen, einen Auslasskanal 33, um Abgas We vom Motorkörper 1A auszustoßen, und einen Turbolader 50, um Ansaugluft Wi zum Motorkörper 1A weiterzuleiten.
Der Turbolader 50 verfügt über eine bekannte Konstruktion. Der Turbolader 50 ist insbesondere so konfiguriert, dass eine Turbine 52, die sich im Auslasskanal 33 befindet, und ein Kompressor 53, der sich im Ansaugkanal 19 befindet, über eine Verbindungswelle 51 mit einander verbunden werden. Aus praktischen Gründen werden in 1 die Turbine 52 und der Kompressor 53 getrennt voneinander angeordnet gezeigt. Tatsächlich befindet sich jedoch die Turbine 52 an einem Ende der Verbindungswelle 51 und der Kompressor 53 befindet sich am anderen Ende der Verbindungswelle 51. Der Ansaugkanal 19 und der Auslasskanal 33 liegen nebeneinander in der Nähe der Installationsposition des Turboladers 50. Der Turbolader 50 befindet sich zwischen dem Ansaugkanal 19 und dem Auslasskanal 33.
Der Turbolader 50 ist an einer solchen Position installiert, dass seine Achsenrichtung mit der Zylinderfeldrichtung des Motors 1 zusammentrifft. Der Turbolader 50 ist in einem Kompressorgehäuse 30 untergebracht. Der Turbolader 50 treibt den Kompressor 53 an, wenn die Turbine 52 durch den Druck des Abgases We, um die Ansaugluft Wi zu verdichten und den Ansaugdruck (Kompressordruck) zu erhöhen, gedreht wird. Der Auslasskanal 33 verfügt über einen Abgaskanal 55, der die Turbine 52 im Turbolader 50 umgeht, sowie über einen Abgasschieber 56 zum Öffnen und Schließen des Abgaskanals 55.
Der Ansaugkanal 19 verfügt über ein Ansaugrohr 10, einen Ausgleichsbehälter 13, der unterhalb des Ansaugrohrs 10 liegt, sowie einen Ansaugkrümmer 14, der sich unterhalb des Ausgleichsbehälters 13 befindet und dessen unteres Ende mit der Oberfläche auf der Ansaugseite des Zylinderkopfes 2 verbunden ist. Der Kompressor 53 befindet sich im Ansaugrohr 10. Ein Zwischenkühler 11 zur Kühlung der Ansaugluft liegt unterhalb des Kompressors 53. Ein Drosselventil 12 zur Regulierung der Menge der Ansaugluft abhängig von einem bestimmten Betriebszustand des Motors befindet sich unterhalb des Zwischenkühlers 11. Der Ansaugkrümmer 14 verfügt über vier Abzweigrohre. Diese Abzweigrohre führen die Ansaugluft zu einem ersten Zylinder 4a, einem zweiten Zylinder 4b, einem dritten Zylinder 4c und einem vierten Zylinder 4d, die im weiteren Verlauf beschrieben werden.
Im Zylinderblock sind die vier Zylinder, d. h. der erste bis zum vierten Zylinder 4a, 4b, 4c und 4d (diese Zylinder werden als Zylinder 4 bezeichnet, wenn auf diese Zylinder ganz allgemein verwiesen wird), in einer Reihe so angeordnet, dass die Kolben 70 (siehe 2) in umgekehrter Richtung in die betreffenden Zylinder eingeführt werden. Eine Verbrennungskammer wird durch die Innenflächen der Zylinder 4, die oberen Flächen der Kolben 70 und eine untere Fläche des Zylinderkopfes 2 gebildet, die zu den oberen Flächen hinzeigen. Der Zylinderkopf 2 weist eine bekannte Konstruktion auf. Der Zylinderkopf 2 verfügt über mehrere Ansaugkanäle 5, um Ansaugluft Wi, die vom Ansaugkrümmer 14 zur Verbrennungskammer weitergeleitet werden soll, anzusaugen, mehrere Auslassöffnungen 6 (d. h. eine erste Auslassöffnung 6a, eine zweite Auslassöffnung 6b und eine dritte Auslassöffnung 6d) zum Ausstoß des Abgases We, das in der Verbrennungskammer erzeugt wird, zum Auslasskanal 33, die Ansaugventile 7 zum Öffnen und Schließen der Ansaugöffnungen 5 und über die Auslassventile 8 zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnungen 6. Die Zündkerzen 9 befinden sich im oberen Abschnitt der Verbrennungskammer. Die Kraftstoffeinspritzventile (werden nicht dargestellt) zum direkten Einspritzen des Kraftstoffes in die Verbrennungskammer sind an geeigneten Stellen angeordnet.
In der Ausführungsform wird jeder Zyklus, d. h. ein Ansaugzyklus, ein Verdichtungszyklus, ein Ausdehnungszyklus und ein Auslasszyklus, zu einer bestimmten Zeit jeweils um 180° CA versetzt in der Reihenfolge des ersten Zylinders 4a, des dritten Zylinders 4c, des vierten Zylinders 4d und des zweiten Zylinders 4b durchgeführt. In der Spezifikation bezeichnet ”° CA” einen Drehwinkel (Kurbelwinkel) einer Kurbelwelle (wird nicht dargestellt), bei der es sich um eine Antriebswelle des Motors 1 handelt.
Ein variabler Ventilsteuerungsmechanismus 15i auf der Ansaugseite und ein variabler Ventilsteuerungsmechanismus 15e auf der Auslassseite sind am Zylinderkopf 2 befestigt. Diese variablen Ventilsteuerungsmechanismen 15i und 15e ändern den Zeitpunkt für das Öffnen des Ventils und den Zeitpunkt für das Schließen des Ventils der Ansaugventile 7 und der Auslassventile 8 parallel und behalten die Ventilöffnungsdauer der Ansaugventile 7 und der Auslassventile 8 bei.
In der Ausführungsform und wenn sich der Motor 1 in einem vorbestimmten niedertourigen Betriebsbereich befindet (einem Betriebsbereich, in dem die Menge an Abgas, das auf die Turbine 52 wirkt, unter einer vorbestimmten Menge liegt), überlappen sich die Ventilöffnungsdauer des Ansaugventils 7 und die Ventilöffnungsdauer des Auslassventils 8 aller Zylinder 4 um eine vorbestimmte Überlappungsdauer, und das Auslassventil 8 aller Zylinder 4 beginnt mit dem Öffnen während der Überlappungsdauer des jeweils anderen Ventils der Zylinder 4, das sich direkt vor dem Zielzylinder 4 in Bezug auf die Auslassreihenfolge befindet.
Insbesondere das Auslassventil 8 des dritten Zylinders 4c wird während einer Überlappungsdauer des Ansaugventils 7 und des Auslassventils 8 des ersten Zylinders 4a geöffnet. Das Auslassventil 8 des vierten Zylinders 4d wird während einer Überlappungsdauer des Ansaugventils 7 und des Auslassventils 8 des dritten Zylinders 4c geöffnet. Das Auslassventil 8 des zweiten Zylinders 4b wird während einer Überlappungsdauer des Ansaugventils 7 und des Auslassventils 8 des vierten Zylinders 4d geöffnet. Das Auslassventil 8 des ersten Zylinders 4a wird während einer Überlappungsdauer des Ansaugventils 7 und des Auslassventils 8 des zweiten Zylinders 4b geöffnet.
Die erste Auslassöffnung 6a ist eine Auslassöffnung, die speziell für den ersten Zylinder 4a verwendet wird. Die erste Auslassöffnung 6a wird so gebildet, dass sie vom ersten Zylinder 4a zu der Oberfläche an der Auslassseite des Zylinders 2 verläuft und davon unabhängig ist. Die zweite Auslassöffnung 6bc ist eine Auslassöffnung, die normalerweise für den zweiten Zylinder 4b und den dritten Zylinder 4c verwendet wird, die in Bezug auf die Reihenfolge des Auslasses nicht hintereinander angeordnet sind. Die zweite Auslassöffnung 6bc verfügt über eine Abzweigöffnung 6b, die vom zweiten Zylinder 4b abzweigt, eine Abzweigöffnung 6c, die vom dritten Zylinder 4c abzweigt, und über eine Sammelöffnung, bei der es sich um einen Verbindungsabschnitt der unteren Enden der Abzweigöffnungen 6b und 6c handelt. Die Sammelöffnung ist zur Oberfläche der Auslassseite des Zylinderkopfes 2 hin offen. Die dritte Auslassöffnung 6d ist eine Auslassöffnung, die speziell für den vierten Zylinder 4d verwendet wird. Die dritte Auslassöffnung 6d wird so gebildet, dass sie vom vierten Zylinder 4d zur Oberfläche an der Auslassseite des Zylinders 2 verläuft und davon unabhängig ist.
Der Auslasskanal 33 wird mit einem blockförmigen Auslasskrümmer 20 versehen, der mit der Oberfläche der Auslassseite des Zylinders 2 verbunden ist, sowie mit einem Kompressorgehäuse 30, das mit einer unteren Fläche des Auslasskrümmers 20 verbunden ist.
Der Auslasskrümmer 20 besteht aus einem Kanal für den niedertourigen Bereich 21 (der einem ersten Auslasskanal dieser Erfindung entspricht) – wird in 2 und 3 gezeigt, und einem Kanal für den hochtourigen Bereich 22 (der einem zweiten Auslasskanal dieser Erfindung entspricht) – wird in 1 und 3 gezeigt. Der Kanal für den niedertourigen Bereich 21 und der Kanal für den hochtourigen Bereich 22 werden entsprechend gebildet, dass sie so durch den Auslasskrümmer 20 verlaufen, dass der Kanal für den niedertourigen Bereich 21 und der Kanal für den hochtourigen Bereich 22 in zwei obere und untere Abschnitte über die Trennwand 20a, die im weiteren Verlauf beschrieben wird, unterteilt werden.
Wie in 2 und in 3 gezeigt, beinhaltet der Kanal für den niedertourigen Bereich 21 einen ersten unabhängigen Kanal für den niedertourigen Bereich 21a, einen zweiten unabhängigen Kanal für den niedertourigen Bereich 21bc und einen dritten unabhängigen Kanal für den niedertourigen Bereich 21d. Die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d (die unabhängigen Kanälen dieser Erfindung entsprechen) werden in dieser Reihenfolge in Zylinderfeldrichtung angeordnet. Wie in 1 und 3 gezeigt, beinhaltet der Kanal für den hochtourigen Bereich 22 einen ersten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22a, einen zweiten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22bc und einen dritten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22d (die unabhängigen Kanälen dieser Erfindung entsprechen). Die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d werden in dieser Reihenfolge in Zylinderfeldrichtung angeordnet.
Wie in 3 und 4 gezeigt, beinhalt der Auslasskrümmer 20 einen Montageflansch 20g, der sich oberhalb des Krümmers befindet. Der Auslasskrümmer 20 ist mit dem Zylinderkopf 2 über den Montageflansch 20g und ein Befestigungselement V2 (ein Stehbolzen mit Mutter auf der Motorseite) verbunden. Im verbundenen Zustand sind die oberen Enden der ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d und die oberen Enden der ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d jeweils mit den unteren Enden der ersten bis dritten Auslassöffnungen 6a, 6bc und 6d verbunden.
Insbesondere werden das obere Ende des ersten unabhängigen Kanals für den niedertourigen Bereich 21a und das obere Ende des ersten unabhängigen Kanals für den hochtourigen Bereich 22a miteinander verbunden, und der Verbindungsabschnitt wird mit dem unteren Ende der ersten Auslassöffnung 6a für den ersten Zylinder 4a verbunden. Darüber hinaus werden das obere Ende des zweiten unabhängigen Kanals für den niedertourigen Bereich 21b und das obere Ende des zweiten unabhängigen Kanals für den hochtourigen Bereich 22bc miteinander verbunden, und der Verbindungsabschnitt wird mit dem unteren Ende der zweiten Auslassöffnung 6bc für die zweiten und dritten Zylinder 4b und 4c verbunden. Außerdem werden das obere Ende des dritten unabhängigen Kanals für den niedertourigen Bereich 21d und das obere Ende des dritten unabhängigen Kanals für den hochtourigen Bereich 22d miteinander verbunden, und der Verbindungsabschnitt wird mit dem unteren Ende der dritten Auslassöffnung 6d für den vierten Zylinder 4d verbunden
Die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d und die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc, und 22d werden über die Trennwand 20a (siehe 3 bis 5), die entlang der Strömungsrichtung des Abgases We verläuft, voneinander abgetrennt (aufgeteilt), so dass zwei obere und untere Abschnitte entstehen. Wie in 3 gezeigt, wird der Strömungsbereich des Abgases in den ersten bis dritten unabhängigen Kanälen für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 2d im oberen Abschnitt auf einen niedrigen Wert eingestellt, im Gegensatz zu den ersten bis dritten unabhängigen Kanälen für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d im unteren Abschnitt. Die Trennwand 20a entspricht einem Bereich von einem Abschnitt zwischen dem ersten unabhängigen Kanal für den niedertourigen Bereich 21a und dem ersten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22a bis zu einem Abschnitt zwischen dem dritten unabhängigen Kanal für den niedertourigen Bereich 21d und dem dritten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22d in Zylinderfeldrichtung.
Die Trennwand 20a trennt den ersten unabhängigen Kanal für den niedertourigen Bereich 21a und den ersten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22a voneinander ab, trennt den zweiten unabhängigen Kanal für den niedertourigen Bereich 21bc und den zweiten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22bc voneinander ab und trennt den dritten unabhängigen Kanal für den niedertourigen Bereich 21d und den dritten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22d voneinander ab. In der folgenden Beschreibung wird ein Abschnitt der Trennwand 20a, der den ersten unabhängigen Kanal für den niedertourigen Bereich 21a und den ersten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22a voneinander abtrennt, als linker Abschnitt der Trennwand 20a bezeichnet, ein Abschnitt der Trennwand 20a, der den zweiten unabhängige Kanal für den niedertourigen Bereich 21bc und den zweiten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22bc voneinander abtrennt, wird als mittlerer Abschnitt der Trennwand 20a bezeichnet, und ein Abschnitt der Trennwand 20a, der den dritten unabhängigen Kanal für den niedertourigen Bereich 21d und den dritten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22d voneinander abtrennt, wird als rechter Abschnitt der Trennwand 20a bezeichnet.
Wie in 3 gezeigt, beinhaltet der linke Abschnitt der Trennwand 20a einen Schlitz 20h zur Schaffung einer Verbindung zwischen dem ersten unabhängigen Kanal für den niedertourigen Bereich 21a und dem ersten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22a, und der rechte Abschnitt der Trennwand 20a beinhaltet einen Schlitz 20h zur Schaffung einer Verbindung zwischen dem dritten unabhängigen Kanal für den niedertourigen Bereich 21d und dem dritten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22d. In der folgenden Beschreibung wir der erstgenannte Schlitz 20h ebenfalls als linker Schlitz 20h und der zweitgenannte Schlitz 20h ebenfalls als rechter Schlitz 20h bezeichnet. In dem in 3 gezeigten Beispiel verfügt der mittlere Abschnitt der Trennwand 20a über keinen Schlitz 20h. Der Schlitz 20h ist ein Beispiel für einen Ausschnittbereich dieser Erfindung.
4 ist ein Querschnitt entlang der Linie IV-IV, die durch den Schlitz 20h in 3 verläuft. Der Schlitz 20h ist ein Ausschnittbereich, der in Strömungsrichtung des Abgases We (nach rechts in 4 gerichtet) vom oberen Ende der Trennwand 20a in Strömungsrichtung verläuft. In dem in 4 gezeigten Beispiel wird der Schlitz 20h über die Trennwand 20a in Strömungsrichtung des Abgases We gebildet, d. h. vom oberen Ende der Trennwand 20a zu ihrem unteren Ende, und wird über die Trennwand 20a von oben nach unten gebildet. Anders ausgedrückt, bedeutet dies, dass der linke Abschnitt der Trennwand 20a in Zylinderfeldrichtung und in Strömungsrichtung des Abgases We (in die Richtung, in der die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22c angeordnet sind, oder in die Richtung, in der die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d angeordnet sind) durch den linken Schlitz 20h abgetrennt wird; und der rechte Abschnitt der Trennwand 20a wird in Zylinderfeldrichtung und in Strömungsrichtung des Abgases We durch den rechten Schlitz 20h abgetrennt. Die Schlitze 20h werden in einer Grundrissdarstellung linear in Strömungsrichtung des Abgases We gebildet.
Wie in 2 gezeigt, werden die unteren Enden der ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d in einer konischen Form so gebildet, dass der Strömungsbereich des Abgases zur unteren Seite allmählich abnimmt. Andererseits und wie in 1 gezeigt, werden die unteren Enden der ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d nicht konisch ausgeformt.
Wie in 2 dargestellt, verlaufen die unteren Enden der ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d so nahe beieinander, dass die Enden ihrer Spitzen zur Mitte des Auslasskrümmers 20 in Zylinderfeldrichtung verbunden werden. In ähnlicher Form und ebenfalls in 1 gezeigt, verlaufen die unteren Enden der ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d so nahe beieinander, dass die Enden ihrer Spitzen zur Mitte des Auslasskrümmers 20 in Zylinderfeldrichtung verbunden werden.
Wie in 1, 3 und 4 gezeigt, befindet sich ein variables Auslassventil 123 (das einem Ventil dieser Erfindung entspricht) an den ersten bis dritten unabhängigen Kanälen für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d. Das variable Auslassventil 123 stellt den Durchsatz des Abgases We, das durch die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d strömt, ein. Insbesondere wird das variable Auslassventil 123 so angetrieben, dass die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d in einem Betriebsbereich, in dem die Menge des Abgases, das auf die Turbine 52 wirkt, einer vorbestimmten Menge entspricht oder größer als diese Menge ist, geöffnet werden (Steuerung zur Öffnung des variablen Auslassventils 123), und wird außerdem so angetrieben, dass die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d in einem Betriebsbereich, in dem die Menge des Abgases, das auf die Turbine 52 wirkt, unter einer vorbestimmte Menge liegt, geschlossen werden (Steuerung zur Schließung des variablen Auslassventils 123; siehe 4 und 5). 5 entspricht einem Querschnitt entlang der Linie V-V, die nicht den Schlitz 20h in 3 passiert. Die Konstruktion des variablen Auslassventils 123 wird im weiteren Verlauf beschrieben.
Wie in 1, 2 und 4 dargestellt, wird das obere Ende eines Abgaszuleitungskanals für den niedertourigen Bereich 31 (siehe 2 und 4) mit den unteren Enden der ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 211d und das obere Ende eines Abgaszuleitungskanals für den hochtourigen Bereich 32 (siehe 1 und 4) wird mit den unteren Enden der ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d verbunden. Der Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 sammelt das Abgas We, das von den ersten bis dritten unabhängigen Kanälen für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d ausgestoßen werden soll, und der Abgaszuleitungskanal für den hochtourigen Bereich 32 sammelt das Abgas We, das über die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d ausgestoßen werden soll. Anders ausgedrückt, bedeutet dies, dass der Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 ein gemeinsamer Kanal ist, der mit den unteren Enden der ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d eine Verbindung hat, und der Abgaszuleitungskanal für den hochtourigen Bereich 32 ist ein gemeinsamer Kanal, der mit den unteren Enden der ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d eine Verbindung hat.
Wie in 4 und 5 gezeigt, beinhaltet das Kompressorgehäuse 30 einen Montageflansch 30f auf seiner oberen Fläche. Das Kompressorgehäuse 30 wird mit der unteren Fläche des Auslasskrümmers 20 (Montageflansch 20f) über den Montageflansch 30f und ein Befestigungselement V9 (ein Stehbolzen mit Mutter auf der Kompressorseite) verbunden.
Das Kompressorgehäuse 30 besteht aus dem in 2 und 5 gezeigten Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 und dem in 1 und 4 gezeigten Abgaszuleitungskanal für den hochtourigen Bereich 32.
Der Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 und der Abgaszuleitungskanal für den hochtourigen Bereich 32 werden über eine Trennwand 30a (siehe 4 und 5), die entlang der Strömungsrichtung des Abgases We verläuft, voneinander getrennt (aufgeteilt), so dass zwei obere und untere Abschnitte entstehen. Der Strömungsbereich des Abgases im Abgaszuleitungskanal für den hochtourigen Bereich 31 im oberen Abschnitt wird im Gegensatz zum Abgaszuleitungskanal für den hochtourigen Bereich 32 im unteren Abschnitt auf einen kleinen Wert eingestellt.
Der Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 und der Abgaszuleitungskanal für den hochtourigen Bereich 32 sind beides Kanäle für die Zuleitung des Abgases We von der Seite des Motorkörpers 1A zur Turbine 52 im Turbolader 50. Ein Abschnitt jeweils des Abgaszuleitungskanals für den niedertourigen Bereich 31 und des Abgaszuleitungskanals für den hochtourigen Bereich 32 auf der Seite des Motorkörpers 1A wird in Zylinderfeldrichtung verbreitert.
Wie in 4 und 5 gezeigt, wird Abgas We der Turbine 52 über die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d und über den Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 zugeführt, wenn das variable Auslassventil 123 geschlossen wird. Wenn das variable Auslassventil 123 geöffnet wird, kommt es zu einer Zuführung von Abgas We in die Turbine 52 über die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d und über den Abgaszuleitungskanal für den hochtourigen Bereich 32 sowie über die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d und über den Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31. Anders ausgedrückt, bedeutet dies, dass es sich bei den ersten bis dritten unabhängigen Kanälen für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d und dem Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 um Kanäle handelt, durch die das Abgas We konstant unabhängig davon durchströmen darf, ob die Motorgeschwindigkeit hoch oder niedrig ist; und die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d sowie der Abgaszuleitungskanal für den hochtourigen Bereich 32 sind Kanäle, durch die das Abgas We nur dann strömen darf, wenn die Menge des Abgases, das auf die Turbine 52 wirkt, einer vorbestimmten Menge entspricht oder größer als diese Menge ist.
Nach der vorgenannten Konfiguration ist der Strömungsbereich des Abgases in den ersten bis dritten unabhängigen Kanälen für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d und im Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 relativ klein, um dadurch das Schließen das variablen Auslassventils 123 zu veranlassen, wenn sich der Motor 1 in einem niedertourigen Betriebsbereich befindet, in dem die Menge an Abgas, das auf die Turbine 52 wirkt, unter der vorbestimmten Menge liegt. Aus diesem Grund nimmt der Durchsatz des Abgases We in den ersten bis dritten unabhängigen Kanälen für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d und im Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 zu und der Durchsatz des Abgases We, das auf die Turbine 52 wirkt, nimmt ebenfalls zu. Anders ausgedrückt, bedeutet dies, dass ein dynamischer Kompressoreffekt durch ein dynamisches Kompressorsystem verbessert wird. Dadurch nimmt ein Kompressordruck in einem niedertourigen Betriebsbereich zu.
Andererseits nimmt die Menge an Abgas We, das der Turbine 52 zugeführt werden soll zu, wenn sich der Motor 1 in einem hochtourigen Betriebsbereich befindet, in dem die Menge des Abgases, das auf die Turbine 52 wirkt, der vorbestimmten Menge entspricht oder größer als diese Menge ist.
In der Ausführungsform und wenn die Menge des Abgases, das auf die 52 wirkt, unter einer vorbestimmten Menge liegt, oder anders ausgedrückt, wenn sich der Motor 1 in einem niedertourigen Betriebsbereich befindet, in dem das variable Auslassventil 123 durch eine Ventilsteuerung geschlossen wird, wie dies oben beschrieben wurde, überlappen sich die Ventilöffnungsdauer des Ansaugventils 7 und des Auslassventils 8 aller Zylinder 4, und das Auslassventil 8 aller Zylinder 4 wird während der Überlappungsdauer des jeweils anderen Zylinders der Zylinder 4 geöffnet, das sich unmittelbar vor dem Zielzylinder 4 in Bezug auf die Auslassreihenfolge befindet.
Nach der vorgenannten Konfiguration wird die Reinigung durch einen sogenannten Ausstoßeffekt in einem niedertourigen Betriebsbereich, in dem die Menge des Abgases, das auf die Turbine 52 wirkt, unter einer vorbestimmten Menge liegt, unterstützt. Insbesondere wenn sich der Motor 1 in einem niedertourigen Betriebsbereich befindet, werden nur die ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d, deren Strömungsbereich des Abgases relativ gering ist, durch die Steuerung zur Schließung des variablen Auslassventils 123 geöffnet. Aus diesem Grund nimmt der Durchsatz des Abgases We (Abschlämmungsgas) in den ersten bis dritten unabhängigen Kanälen für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d, das unverzüglich nach Öffnen des Auslassventils 8 ausgestoßen werden soll, zu. Darüber hinaus haben die unteren Enden der ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d eine konische Form. Aus diesem Grund nimmt die Geschwindigkeit des Abgases We, das aus den unteren Enden der ersten bis dritten unabhängigen Kanäle für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d in den Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 als Sammelkanal ausgestoßen werden soll, zu. Wie oben beschrieben, wird ein starker Unterdruck durch einen Ausstoßeffekt in der Peripherie des Abschlämmungsgases, das mit hoher Geschwindigkeit in den Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 ausgestoßen wird, erzeugt. Wenn ein starker Unterdruck im Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 durch das Abschlämmungsgas von einem bestimmten Zylinder 4 erzeugt wird, befinden sich das Ansaugventil 7 und das Auslassventil 8 am anderen Zylinder der Zylinder 4 (vorhergehender Zylinder 4), der unmittelbar vor dem bestimmten Zylinder 4 in Bezug auf die Auslassreihenfolge liegt, in einer Überlappungsphase. Aus diesem Grund wird das Restgas im vorhergehenden Zylinder 4 durch den Unterdruck des Ausstoßeffekts zur Auslassseite angesaugt. Dadurch wird die Reinigung des Restgases unterstützt. Anders ausgedrückt, bedeutet dies, dass ein Ausstoßeffekt durch ein dynamisches Auslasssystem verbessert wird. Infolge dessen nimmt die Ansaugluftmenge des vorhergehenden Zylinders 4 zu (dynamischer Auslasseffekt).
Darüber hinaus wird Abgas We, das vom vorhergehenden Zylinder 4 durch den Ausstoßeffekt angesagt wird, hinzugefügt. Aus diesem Grund nimmt der Durchsatz des Abgases We, das auf die Turbine 52 wirkt, zu. Dis unterstützt ebenfalls den dynamischen Aufladungseffekt (Erhöhung einer Antriebskraft der Turbine 52) und die Erhöhung des Aufladungsdrucks in einem niedertourigen Betriebsbereich.
Die vorgenannte Konfiguration wird im weiteren Verlauf ausführlich beschrieben. Insbesondere wird kein Ausstoßeffekt erzielt, wenn das variable Auslassventil 123 vollständig geöffnet wird. In diesem Zustand strömt Ausschlämmungsgas, das von den ersten bis dritten unabhängigen Kanälen im niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d und von den ersten bis dritten unabhängigen Kanälen im hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d ausgestoßen werden soll, über den Abgaszuleitungskanal für den niedertourigen Bereich 31 und über den Abgaszuleitungskanal für den hochtourigen Bereich 32 (zurück) zu einem anderen Kanal. Dadurch entsteht derselbe Effekt wie bei der Erhöhung des Volumens des Auslasskanals 33. Wenn andererseits ein Ausstoßeffekt durch die Steuerung zur Schließung des variablen Auslassventils 123 erzielt wird, saugt Ausschlämmungsgas, das von den ersten bis dritten unabhängigen Kanälen für den niedertourigen Bereich 21a, 21bc und 21d ausgestoßen werden soll, Abgas We von einem anderen Kanal an und es kommt nicht zu dem oben beschriebenen Rückfluss. Dadurch entsteht derselbe Effekt wie bei der Verringerung des Volumens des Auslasskanals 33 in einem dynamischen Aufladungssystem. Wenn sich der Motor 1 in einem niedertourigen Betriebsbereich befindet, ermöglicht es die Ventilsteuerung des variablen Auslassventils 123 in einem dynamischen Aufladungssystem deshalb, einen dynamischen Aufladungseffekt durch die Reduzierung des Volumens des Auslasskanals 33 zu erzielen und den vorgenannten dynamischen Aufladungseffekt durch einen Ausstoßeffekt eines dynamischen Auslasssystems zu unterstützen.
In 1 und 2 bezeichnet die Referenznummer 60 einen Abgasumwälzungskanal, der eine Verbindung zwischen dem Auslasskanal 33 und dem Ansaugkanal 19 herstellt, um eine Abgasumwälzung (EGR) durchzuführen, bei der ein Teil des Abgases We, das durch den Auslasskanal 33 strömt, zum Ansaugkanal 19 umgewälzt wird. Ein Einlassabschnitt 60a des Abgasumwälzungskanals 60 auf der Seite des Auslasskanals 33 wird zur unteren Seite des variablen Auslassventils 123 im Abgaszuleitungskanal für den hochtourigen Bereich 32 hin geöffnet. Ein Auslassabschnitt 60b des Abgasumwälzungskanals 60 auf der Seite des Ansaugkanals 19 wird zwischen dem Drosselventil 12 und dem Ausgleichsbehälter 13 geöffnet. Der Abgasumwälzungskanal 60 wir mit einem Abgasumwälzungskühler 61 zur Abkühlung des Gases, das durch den Abgasumwälzungskanal 60 strömt, sowie ein Abgasumwälzungsventil 62 zum Öffnen und Schließen des Abgasumwälzungskanals 60 vorgesehen. In der Ausführungsform wird ein oberer Abschnitt des Abgasumwälzungskanals 60 im Auslasskrümmer 20 und im Zylinderkopf 2 gebildet.
Wie oben beschrieben, wird in der Ausführungsform das variable Auslassventil 123 für ein dynamisches Auslasssystem und ein dynamisches Aufladungssystem, die im Auslasskanal 33 des Motors 1 vorhanden sind, verwendet. Als nächstes wird eine Konstruktion des variablen Auslassventils 123 unter Bezugnahme auf 3 beschrieben.
Das variable Auslassventil 123 verfügt über einen Ventilkörper 23, ein Paar erste und zweite röhrenförmige Buchsenelemente 25a und 25b und ein säulenförmiges Wellenelement 24. Der Ventilkörper 23 verfügt über eine erste Drosselklappe 23a, eine zweite Drosselklappe 23bc und eine dritte Drosselklappe 23d; sowie über einen ersten Schaftabschnitt 23x zur Herstellung einer Verbindung zwischen den ersten und zweiten Drosselklappen 23a und 23bc und einen zweiten Schaftabschnitt 23y zur Herstellung einer Verbindung zwischen den zweiten und dritten Drosselklappen 23bc und 23d. Die ersten und zweiten Buchsenelemente 25a und 25b werden jeweils an einem ersten Seitenwandabschnitt 20A des Auslasskrümmers 20 auf einer Seite in Zylinderfeldrichtung und an einem zweiten Seitenwandabschnitt 20B des Auslasskrümmers 20 auf der anderen Seite in Zylinderfeldrichtung befestigt. Darüber hinaus stützten die ersten und zweiten Buchsenelemente 25a und 25b drehbar den Ventilkörper 23 an beiden Enden des Ventilkörpers 23 in dessen Achsenrichtung (in einer Richtung orthogonal zu einer Richtung, in der der Kanal für den niedertourigen Bereich 21 und der Kanal für den hochtourigen Bereich 22 angeordnet sind, d. h. in Zylinderfeldrichtung). Das Wellenelement 24 verläuft durch das erste Buchsenelement 25a und durch den ersten Seitenwandabschnitt 20A in Achsenrichtung. Darüber hinaus steht das erste Wellenelement 24 vom ersten Buchsenelement 25a über einen Abschnitt des Ventilkörpers 23 auf der Seite der ersten Drosselklappe 23a um eine vorbestimmte Länge vor. Das Wellenelement 24 ist mit dem Ventilkörper 23 am vorstehenden Abschnitt des Wellenelements 24 so verbunden, dass die relative Drehung des Wellenelements 24 in Bezug auf den Ventilköper 23 unterbunden wird. Ein Abschnitt des Wellenelements 24, der vom ersten Seitenwandabschnitt 20A nach außen vorsteht (zur linken Seite in 3), greift in ein nicht dargestelltes Stellglied ein. Das Wellenelement 24 wird durch die Aktivierung des Stellglieds gedreht. Der Ventilkörper 23 wird geöffnet und geschlossen, wenn das Wellenelement 24 gedreht wird.
Der erste und zweite hohle gerundete Vorsprung 23e und 24f werden in einem Stück an beiden Enden des Ventilkörpers 23 zur Aufnahme der ersten und zweiten Buchsenelemente 25a und 25b angeformt. Die ersten und zweiten hohlen runden Vorsprünge 23e und 23f werden jeweils drehend an den Buchsenelementen 25a und 25b gehalten.
Das variable Auslassventil 123 wird unter der Trennwand 20a auf der oberen Seite eines gemeinsamen Oberflächenabschnitts M zwischen der oberen Seite des Auslasskrümmers 20 und der unteren Seite des Kompressorgehäuses 30, das den Auslasskanal 33 des Motors 1 bildet, angeordnet (siehe 4 und 5). Das variable Auslassventil 123 wird um das Wellenelement 24 gedreht, so dass es sich zusammen mit diesem Wellenelement 24 dreht. Wenn sich das variable Auslassventil 123 in einem geschlossenen Zustand befindet, erfolgt die Anordnung des variablen Auslassventils 123 geneigt in einer solchen Form, dass sich ein Ende des variablen Auslassventils 123 auf der Seite des Kanals für den niedertourigen Bereich 21 (auf der oberen Seite in 4 und 5) auf der unteren Seite in Strömungsrichtung des Abgases We (auf der rechten Seite in 4 und 5) unter einem Ende des variablen Auslassventils 123 auf der Seite gegenüber dem Kanal für den niedertourigen Bereich 21 befindet (auf der unteren Seite in 4 und 5).
Der erste Schaftabschnitt 23x des Ventilkörpers 23 wird in das Schaftaufnahmeloch 20x eingeführt, das durch eine Trennwand eines Kanals für den hochtourigen Bereich 20C1 verläuft, die zwischen dem ersten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22a und dem zweiten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22bc des Auslasskrümmers 20 gebildet wird und die ersten und zweiten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a und 22bc voneinander abtrennt. Der zweite Schaftabschnitt 23y des Ventilkörpers 23 wird in das Schaftaufnahmeloch 20y eingeführt, das durch eine Trennwand eines Kanals für den hochtourigen Bereich 20C2 verläuft, die zwischen dem zweiten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22bc und dem dritten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22d des Auslasskrümmers 20 gebildet wird und die zweiten und dritten unabhängigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22bc und 22d voneinander abtrennt (siehe 3).
Insbesondere wird der Ventilkörper 23 aus hitzebeständigem Stahl angeformt. Die erste Drosselklappe 23a im ersten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22a des Auslasskrümmers 20, der röhrenförmige erste Schaftabschnitt 23x, die zweite Drosselklappe 23bc im zweiten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22bc, der röhrenförmige zweite Schaftabschnitt 23y und die dritte Drosselklappe 23d im dritten unabhängigen Kanal für den hochtourigen Bereich 22g sind in dieser Reihenfolge von einem Ende des Ventilkörpers 23 (ausgehend von der linken Seite in 3) in Achsenrichtung angeordnet. Die ersten und zweiten Schaftabschnitte 23x und 23y werden koaxial am Ventilkörper 23 geformt. Die ersten bis dritten Drosselklappen 23a, 23bc und 23d werden so geformt, dass ein axialer mittlerer Abschnitt des Ventilkörpers 23 über eine große Dicke verfügt. Die Oberflächen der ersten und zweiten Schaftabschnitte 23x und 23y und die Oberflächen der ersten bis dritten Drosselklappen 23a, 23bc und 23d gehen fortlaufend ineinander über. Der erste gerundete Vorsprung 23e wird auf einem seitlichen Abschnitt der ersten Drosselklappe 23a angeformt und bildet ein Ende des Ventilkörpers 23. Der zweite gerundete Vorsprung 23f wird auf einem seitlichen Abschnitt der dritten Drosselklappe 23d angeformt und stellt das andere Ende des Ventilkörpers 23 dar.
(Positive Auswirkungen der Ausführungsform)
Nach der Ausführungsform werden die Schlitze 20h in der Trennwand 20a gebildet. Aus diesem Grund wird eine Wärmebeanspruchung aufgrund der Wärmeausdehnung von den Schlitzen 20h absorbiert, wenn es zu einer Wärmeausdehnung in der Trennwand 20a kommt. Dadurch kann verhindert werden, dass die Trennwand 20a durch Wärmebeanspruchung kaputt geht oder beschädigt wird. Darüber hinaus ist es möglich, eine Beeinträchtigung der Fahrleistung in einem hochtourigen Betriebsbereich zu unterbinden, selbst wenn sich der Ventilkörper 23 im geschlossenen Zustand aufgrund der thermischen Verformung der Trennwand 20a oder eines Peripherieabschnitts dieser Trennwand nicht mehr bewegen kann.
Insbesondere kann Abgas We, das in die Nähe des Ventilkörpers 23 über den Motorkörper 1A gelangt ist, zum Kanal für den niedertourigen Bereich 21 (in 4 wird nur der zweite unabhängige Kanal für der niedertourigen Bereich 21bc dargestellt) durch die Schlitze 20h strömen, wenn sich das Fahrzeug in einem hochtourigen Betriebsbereich befindet und sich der Ventilkörper 23 im geschlossenen Zustand nicht mehr bewegen kann. Aus diesem Grund kommt es nur in Ausnahmefällen zu einem Stocken des Abgases We auf der oberen Seite des Ventilkörpers 23. Entsprechend besteht die Möglichkeit, eine Verbrennungsstörung in einer Verbrennungskammer des Motorkörpers 1A zu verhindern. Dadurch wird es möglich, eine Verschlechterung der Fahrleistung im hochtourigen Betriebsbereich zu vermeiden, während gleichzeitig die Fahrleistung im niedertourigen Betriebsbereich aufrechterhalten wird.
Darüber hinaus werden die Schlitze 20h so gebildet, dass sie vom oberen Ende der Trennwand 20a zum unteren Ende in Strömungsrichtung des Abgases We verlaufen. Dadurch kann die Wärmebeanspruchung an der Trennwand 20a durch die Schlitze 20h besser absorbiert werden. Dies ist vorteilhaft, um zu vermeiden, dass die Trennwand 20a durch die Wärmebeanspruchung bricht oder beschädigt wird. Darüber hinaus lassen sich die Schlitze 20h problemlos im Rahmen eines Schneidverfahrens oder dergleichen ausbilden. Anders ausgedrückt, bedeutet dies, dass sich die positiven Auswirkungen bedingt durch die Vermeidung eines Bruchs oder Beschädigung der Trennwand 20a, wie oben beschrieben, durch eine vereinfachte Konfiguration, d. h. Bildung der Schlitze 20h, erzielen lassen.
Außerdem verfügen nach dieser Ausführungsform nur der linke Abschnitt der Trennwand 20a und der rechte Abschnitt der Trennwand 20a über einen Schlitz 20h. Aus diesem Grund ist es möglich, die Vermeidung eines Bruchs oder Beschädigung der Trennwand 20a durch eine geringere Anzahl von Schlitzen 20h zu erzielen. Anders ausgedrückt, bedeutet dies, dass es eher zu einer Wärmebeanspruchung an beiden Enden der Trennwand 20a in Zylinderfeldrichtung (in einer Richtung, in der die ersten bis dritten unabhängigen hochtourigen Kanäle für den hochtourigen Bereich 22a, 22bc und 22d angeordnet sind) kommt. Aus diesem Grund ist die Bildung der Schlitze 20h an beiden Enden der Trennwand 20a vorteilhaft, um einen Bruch oder eine Beschädigung der Trennwand 20a zu vermeiden.
Darüber hinaus werden nach dieser Ausführungsform die ersten bis dritten Drosselklappen 23a, 23bc und 23d in einer geneigten Form so angeordnet, dass sich ein Ende der ersten bis dritten Drosselklappen 23a, 23bc und 23d auf der Seite des Kanals für den niedertourigen Bereich 21 auf der unteren Seite in Strömungsrichtung des Abgases We unter einem Ende der ersten bis dritten Drosselklappen 23a, 23bc und 23d auf der Seite gegenüber des Kanals für den niedertourigen Bereich 21 (siehe 4) befindet. Aus diesem Grund wird Abgas We, das die ersten bis dritten Drosselklappen 23a, 23bc und 23d vom Motorkörper 1a aus erreicht, ungehindert zu den Schlitzen 20h durch die ersten bis dritten Drosselklappen 23a, 23bc und 23d (siehe 4) geleitet und zum Kanal für den niedertourigen Bereich 21 über die Schlitze 20h weitergeleitet. Dies ist vorteilhaft, um eine Beeinträchtigung der Fahrleistung im hochtourigen Betriebsbereich sicher zu vermeiden, wenn sich die ersten bis dritten Drosselklappen 23a, 23bc und 23d im geschlossenen Zustand nicht mehr bewegen können.
Bei der Ausführungsform werden drei Kanäle für den niedertourigen Bereich und drei Kanäle für den hochtourigen Bereich gebildet. Alternativ können auch vier oder mehr Kanäle für den niedertourigen Bereich und vier oder mehr Kanäle für den hochtourigen Bereich gebildet werden. In beiden Fällen können die Schlitze 20h an beiden Enden der Trennwand 20a in Zylinderfeldrichtung vorgesehen werden.
Darüber hinaus werden bei dieser Ausführungsform die Schlitze 20h nur an beiden Enden der Trennwand 20a in Zylinderfeldrichtung gebildet. Zusätzlich zu den oben gemachten Ausführungen wird ein Schlitz 20h im mittleren Abschnitt der Trennwand 20a gebildet.
Außerdem werden in dem in 4 dargestellten Beispiel die Schlitze 20h über die Trennwand 20a in Strömungsrichtung des Abgases We gebildet (vom oberen Ende der Trennwand 20a bis zu dessen unterem Ende). Die Trennwand 20a kann mit einem Verbindungsabschnitt zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem Kanal für den niedertourigen Bereich 21 und dem Kanal für den hochtourigen Bereich 22 ausgelegt werden. Dies bedeutet, ein Schlitz kann nur in einem Teil der Trennwand 20a in Strömungsrichtung des Abgases We anstelle der Schlitze 20h gebildet werden. Beispiele für den Schlitz sind ein Schlitz, der nur im oberen Abschnitt der Trennwand 20a in Strömungsrichtung des Abgases We gebildet wird, ein Schlitz, der nur im mittleren Abschnitt der Trennwand 20a in Strömungsrichtung gebildet wird, sowie ein Schlitz, der nur im unteren Abschnitt der Trennwand 20a in Strömungsrichtung gebildet wird.
Darüber hinaus kann der Verbindungsabschnitt in Form eines runden oder halbrunden Lochs in einer Grundrissdarstellung anstelle der Schlitze 20h ausgelegt sein.
<Kurzfassung der Ausführungsform>
Nachfolgend wird eine Kurzfassung der Leistungsmerkmale und positiven Auswirkungen der in der Ausführungsform offengelegten Auslassvorrichtung für einen Motor aufgeführt.
Die in der Ausführungsform offengelegte Auslassvorrichtung für einen Motor ist eine Auslassvorrichtung für einen Motor, die zwischen einem Motorkörper und einem Kompressor angeordnet wird, wobei der Antrieb über einen Druck des Abgases erfolgt, das vom Motorkörper ausgestoßen wird. Die Auslassvorrichtung beinhaltet einen ersten Auslasskanal und einen zweiten Auslasskanal, die dem Kompressor Abgas zuführen; eine Trennwand, die zwischen dem ersten Auslasskanal und dem zweiten Auslasskanal gebildet wird und so konfiguriert ist, dass der erste Auslasskanal und der zweite Auslasskanal voneinander abgetrennt werden; sowie ein Ventil, das sich innerhalb des zweiten Auslasskanals befindet und so konfiguriert ist, dass ein Durchsatz des Abgases, das durch den zweiten Auslasskanal strömt, eingestellt wird. Die Trennwand beinhaltet einen Verbindungsabschnitt zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem ersten Auslasskanal und dem zweiten Auslasskanal.
In der Auslassvorrichtung für einen Motor wird der Verbindungsabschnitt in der Trennwand gebildet. Dadurch besteht die Möglichkeit, die Wärmebeanspruchung aufgrund einer Wärmeausdehnung über den Verbindungsabschnitt auch dann zu absorbieren, wenn es zu einer Wärmeausdehnung in der Trennwand kommt. Dies ist vorteilhaft, um einen Bruch oder eine Beschädigung der Trennwand durch Wärmebeanspruchung zu vermeiden. Darüber hinaus besteht die Möglichkeit, eine Absenkung der Fahrleistung im hochtourigen Betriebsbereich auch dann zu unterbinden, wenn sich das Ventil im geschlossenen Zustand aufgrund einer thermischen Verformung der Trennwand oder einer Peripherieabschnitt der Trennwand nicht mehr bewegen kann. Insbesondere kann Abgas, das in die Nähe des Ventils vom Motorkörper aus gelangt ist, zum ersten Auslasskanal über den Verbindungsabschnitt strömen, wenn sich ein Fahrzeug im hochtourigen Betriebsbereich befindet und sich das Ventil im geschlossenen Zustand nicht mehr bewegen kann. Dadurch ist es weniger wahrscheinlich, dass das Abgas auf der oberen Seite des Ventils zum Stocken kommt. Entsprechend besteht die Möglichkeit, eine Verbrennungsstörung in einer Verbrennungskammer des Motorkörpers 1A zu verhindern. Dadurch wird es möglich, eine Verschlechterung der Fahrleistung im hochtourigen Betriebsbereich zu vermeiden, während gleichzeitig die Fahrleistung im niedertourigen Betriebsbereich aufrechterhalten wird.
In der Auslassvorrichtung für einen Motor kann es sich bei dem Verbindungsabschnitt um einen Ausschnitt handeln, der in Strömungsrichtung des Abgases von einem oberen Ende der Trennwand in Strömungsrichtung verläuft.
Der Ausschnitt dieser Erfindung ist ein Beispiel für einen Verbindungsabschnitt. Ein Beispiel für den Ausschnitt ist ein Schlitz. Nach der vorgenannten Konfiguration handelt es sich bei dem Verbindungsabschnitt um einen Ausschnitt, der am oberen Ende der Trennwand in Strömungsrichtung des Abgases zur unteren Seite gebildet wird. Dadurch kann die Wärmebeanspruchung an der Trennwand durch den Verbindungsabschnitt problemlos absorbiert werden. Dies ist vorteilhaft für die Vermeidung eines Bruch oder einer Beschädigung der Trennwand durch Wärmebeanspruchung.
Bei der Auslassvorrichtung für einen Motor kann der Ausschnitt vorzugsweise vom oberen Ende der Trennwand bis zu einem unteren Ende der Trennwand verlaufen.
Nach der vorgenannten Konfiguration wird Wärmebeanspruchung aufgrund einer Wärmeausdehnung der Trennwand darüber hinaus vorteilhaft vom Ausschnitt absorbiert. Dies bringt Vorteile bei der Erzielung der vorgenannten Auswirkungen, d. h. der Vermeidung eines Bruchs oder einer Beschädigung der Trennwand.
In der Auslassrichtung für einen Motor beinhaltet der Motorkörper vorzugsweise mehrere Zylinder und Kolben, die sich innerhalb der betreffenden Zylinder hin- und herbewegen. Alle ersten Auslasskanäle und alle zweiten Auslasskanäle können mehrere unabhängige Kanäle umfassen, die eine Verbindung mit den Zylindern aufweisen. Die verschiedenen unabhängigen Kanäle des ersten Auslasskanals und die verschiedenen unabhängigen Kanäle des zweiten Auslasskanals können jeweils in einer Reihe in Zylinderfeldrichtung angeordnet werden. Der Verbindungsabschnitt kann an beiden Enden der Trennwand zwischen dem ersten Auslasskanal und dem zweiten Auslasskanal in Zylinderfeldrichtung gebildet werden.
Bei der vorgenannten Konfiguration handelt es sich bei der Trennwand um einen Bereich von einem Abschnitt zwischen einem unabhängigen Kanal, der sich an einem Ende der verschiedenen unabhängigen Kanäle des ersten Auslasskanals befindet, und einem unabhängigen Kanal, der sich an einem Ende der verschiedenen unabhängigen Kanäle des zweiten Auslasskanals befindet, bis zu einem Abschnitt zwischen einem unabhängigen Kanal, der sich am anderen Ende der verschiedenen unabhängigen Kanäle des ersten Auslasskanals befindet, und einem unabhängigen Kanal, der sich am anderen Ende der verschiedenen unabhängigen Kanäle des zweiten Auslasskanals in Zylinderfeldrichtung befindet.
Nach der vorgenannten Konfiguration ist es möglich, wie vorstehend beschrieben, einen Bruch oder eine Beschädigung der Trennwand durch eine geringere Anzahl von Verbindungsabschnitten zu vermeiden. Anders ausgedrückt, bedeutet dies, dass es weniger wahrscheinlich ist, dass es zu einer Wärmebeanspruchung an der Trennwand an beiden Enden der Trennwand in Zylinderfeldrichtung kommt. Aus diesem Grund ist die Ausbildung des Verbindungsabschnitts an beiden Enden der Trennwand vorteilhaft, um einen Bruch oder eine Beschädigung der Trennwand zu vermeiden.
Bei der Auslassvorrichtung für einen Motor kann das Ventil vorzugsweise eine Drosselklappe sein, die sich um eine Achse der Vorrichtung dreht und in einer Richtung orthogonal zu einer Richtung verläuft, in der der erste Auslasskanal und der zweite Auslasskanal angeordnet sind. Die Drosselklappe kann in geneigter Form so vorgesehen werden, dass ein Ende der Drosselklappe auf einer Seite des ersten Auslasskanals auf einer unteren Seite in Strömungsrichtung des Abgases unter einem Ende der Drosselklappe auf einer gegenüberliegenden Seite des ersten Auslasskanals liegt.
Nach der vorgenannten Konfiguration ist die Drosselklappe so geneigt, dass sich das Ende der Drosselklappe auf der Seite des ersten Auslasskanals auf der unteren Seite in Strömungsrichtung des Abgases unter dem Ende der Drosselklappe auf der gegenüberliegenden Seite des ersten Auslasskanals befindet. Dadurch wird es möglich, das Abgas, das die Drosselklappe vom Ventilkörper aus erreicht hat, ungehindert zum Verbindungsabschnitt über die Drosselklappe zu leiten, und das Abgas zum ersten Auslasskanal über den Verbindungsabschnitt weiterzuleiten. Dies ist vorteilhaft, um eine Beeinträchtigung der Fahrleistung im hochtourigen Betriebsbereich sicher zu vermeiden, wenn sich das Ventil in einem geschlossenen Zustand nicht mehr bewegen kann.
Diese Anmeldung basiert auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2015-165008 , die am 24. August 2015 eingereicht wurde, auf deren Inhalt hiermit verwiesen wurde.
Obwohl diese Erfindung umfassend mittels Beispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, wird davon ausgegangen, dass verschiedene Änderungen und Anpassungen für Fachleute offensichtlich sind. Aus diesem Grund sollten diese so ausgelegt werden, dass sie Gegenstand dieser Erfindung sind, sofern solche Änderungen und Anpassungen nicht vom Schutzbereich der nachstehend festgelegten Erfindung abweichen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2014-84757 [0002]
JP 2015-165008 [0081]

Claims

Auslassvorrichtung für einen Motor, die zwischen einem Motorkörper (1a) und einem Kompressor (50) angeordnet ist, deren Antrieb über einen Druck des Abgases (We) erfolgt, das vom Motorkörper (1a) ausgestoßen wird, wobei die Auslassvorrichtung Folgendes umfasst: einen ersten Auslasskanal (21) und einen zweiten Auslasskanal (22), die dem Kompressor (50) Abgas zuführen; eine Trennwand (20a), die zwischen dem ersten Auslasskanal (21) und dem zweiten Auslasskanal (22) gebildet wird und so konfiguriert ist, dass der erste Auslasskanal (21) und der zweite Auslasskanal (22) voneinander abgetrennt werden; und ein Ventil (123), das innerhalb des zweiten Auslasskanals (22) vorgesehen wird und so konfiguriert ist, dass ein Durchsatz des Abgases (We), das durch den zweiten Auslasskanal (22) strömt, eingestellt wird, wobei die Trennwand (20a) über einen Verbindungsabschnitt (20h) zur Herstellung einer Verbindung zwischen dem ersten Auslasskanal (21) und dem zweiten Auslasskanal (22) verfügt.
Auslassvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 1, wobei der Verbindungsabschnitt (20h) ein Ausschnitt ist, der in Strömungsrichtung des Abgases (We) von einem oberen Ende der Trennwand (20h) in Strömungsrichtung verläuft.
Auslassvorrichtung für einen Motor nach Anspruch 2, wobei der Ausschnitt vom oberen Ende der Trennwand (20a) zu einem unteren Ende der Trennwand (20a) verläuft.
Auslassvorrichtung für einen Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Motorkörper (1A) mehrere Zylinder (4a; 4b; 4c; 4d) und Kolben (70) beinhaltet, die sich innerhalb der betreffenden Zylinder (4a; 4b; 4c; 4d) hin- und herbewegen, der erste Auslasskanal (21) und der zweite Auslasskanal (22) jeweils über mehrere unabhängige Kanäle (21a; 21bc; 21d, 22a; 22bc; 22d) verfügen, die mit mehreren Zylindern (4a; 4b, 4c, 4d) verbunden sind, mehrere unabhängige Kanäle (21a; 21bc; 21d) des ersten Auslasskanals (21) und mehrere unabhängige Kanäle (22a; 22bc; 22d) des zweiten Auslasskanals (22) jeweils in einer Reihe in Zylinderfeldrichtung angeordnet sind, und der Verbindungsabschnitt (20h) an beiden Enden der Trennwand (20a) zwischen dem ersten Auslasskanal (21) und dem zweiten Auslasskanal (22) in Zylinderfeldrichtung gebildet wird.
Auslassvorrichtung für einen Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei es sich bei den Ventilen (123) um eine Drosselklappe handelt, die sich um eine Achse dreht, die in einer Richtung orthogonal zu einer Richtung verläuft, in der der erste Auslasskanal (21) und der zweite Auslasskanal (22) angeordnet sind, und die Drosselklappe (123) im geneigten Zustand so angeordnet ist, dass sich ein Ende der Drosselklappe auf einer Seite des ersten Auslasskanals (21) auf einer unteren Seite in Strömungsrichtung des Abgases (We) unter einem Ende der Drosselklappe auf einer gegenüberliegenden Seite des ersten Abgaskanals (21) befindet.