DE102019135834A1

DE102019135834A1 - Einen spülabgaskrümmer, der an die zweite auslassöffnung von jedem zylinder und einem einlasskanal verbunden ist

Info

Publication number: DE102019135834A1
Application number: DE102019135834.5A
Authority: DE
Inventors: Gregory Patrick McConville; John Cornell; Joseph Norman Ulrey
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2018-12-31
Filing date: 2019-12-27
Publication date: 2020-07-02
Also published as: CN111379641A; US10787949B2; US20200208561A1

Abstract

Es werden Systeme und Verfahren für ein Motorsystem bereitgestellt, das ein geteiltes Abgassystem aufweist. In einem Beispiel kann ein System Folgendes beinhalten: einen Motor, der eine Vielzahl von Zylindern aufweist, wobei jeder von den Zylindern eine erste und eine zweite Auslassöffnung beinhaltet, wobei die erste und die zweite Auslassöffnung in einem nichtabwechselndem Muster über die Vielzahl von Zylindern und entlang eines Zylinderkopfes angeordnet sind; einen Ablassabgaskrümmer, der an die ersten Auslassöffnungen und einen Auslasskanal gekoppelt ist; und einen Spülabgaskrümmer, der an die zweiten Auslassöffnungen und einen Einlasskanal gekopptel ist. Auf diese Weise können die erste und die zweite Auslassöffnung angeordnet werden, um die Leistungseigenschaften des Turboladers zu verbessern.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Beschreibung betrifft im Allgemeinen Systeme und Verfahren für eine Verbrennungsmotor, der ein geteiltes Abgassystem aufweist.
Stand der Technik
Motoren können Aufladevorrichtungen, wie etwa Turbolader, verwenden, um die Motorleistungsdichte zu erhöhen. Allerdings kann aufgrund erhöhter Verbrennungstemperaturen Motorklopfen auftreten. Klopfen ist besonders unter aufgeladenen Bedingungen aufgrund hoher Ladungstemperaturen problematisch. Die Erfinder haben in dieser Schrift erkannt, dass ein geteiltes Abgassystem, bei dem ein erster Abgaskrümmer Abgas zu einer Turbine des Turboladers in einem Abgas des Motors leitet und ein zweiter Abgaskrümmer Abgasrückführung (AGR) zu einem Einlass des Motors vor einem Verdichter des Turboladers leitet, Motorklopfen senken und den Motorwirkungsgrad erhöhen kann. In einem derartigen Motorsystem kann jeder Zylinder zwei Einlassventile und zwei Auslassventile beinhalten, bei denen ein erster Satz von Zylinderauslassventilen (z. B. Ablassauslassventile) ausschließlich über einen ersten Satz von Auslassöffnungen an den ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist und ein zweiter Satz von Zylinderauslassventilen (z. B. Spülauslassventile) ausschließlich über einen zweiten Satz von Auslassöffnungen an den zweiten Abgaskrümmer gekoppelt ist. Der erste Satz von Zylinderauslassventilen kann mit einem anderen Takt als der zweite Satz von Zylinderauslassventilen betrieben werden, wodurch ein Ablassabschnitt und ein Spülabschnitt von Abgasen isoliert werden. Der Takt des zweiten Satzes von Zylinderauslassventilen kann außerdem mit einem Takt der Zylindereinlassventile abgestimmt werden, um einen positiven Ventilüberschneidungszeitraum zu erzeugen, bei dem frische Ansaugluft (oder ein Gemisch von frischer Ansaugluft und AGR), auch als Durchblasung bezeichnet, durch die Zylinder und zurück zum Einlass vor dem Verdichter über einen AGR-Kanal, der an den ersten Abgaskrümmer gekoppelt ist, strömen kann. Durchblasluft kann restliche Abgase aus innerhalb der Zylinder entfernen (auch als Spülen bezeichnet). Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben erkannt, dass die Verbrennungstemperaturen durch Strömen eines ersten Teils des Abgases (z.B. Abgas mit höherem Druck) durch die Turbine und einen Abgaskanal für höheren Druck und durch Strömen eines zweiten Teils des Abgases (z.B. Abgas mit niedrigerem Druck) und Durchblasluft zum Verdichtereinlass reduziert werden können, während die Arbeitseffizienz der Turbine erhöht wird und das Motordrehmoment erhöht wird.
Ein Beispielsystem wird von Ulrey et al. in der US-Patentschrift 10,024,255 B2 gezeigt. Darin wird ein geteiltes Abgasmotorsystem bereitgestellt, das Abgas an einen Abgaskanal und eine Turboladerturbine über eine erste Auslassöffnung und einen ersten Abgaskrümmer und Durchblasluft und Abgasrückführung an einen Einlasskanal über eine zweite Auslassöffnung und einen zweiten Abgaskrümmer abgibt. Insbesondere beinhaltet das System die erste und zweite Auslassöffnung, die in einem abwechselnden Muster über alle Motorzylinder hinweg angeordnet sind, so dass eine Position der ersten Auslassöffnung in Bezug auf die zweite Auslassöffnung an jedem Zylinder an jedem Zylinder dieselbe ist.
Die Erfinder haben erkannt, dass eine weitere Steigerung der Turbinenleistung durch das Ändern der Anordnung der ersten und zweiten Auslassöffnung erreicht werden kann. Als ein Beispiel nimmt eine zum Antreiben der Turbine verfügbare Leistungsmenge zu, wenn ein Druck an einem Einlass der Turbine zunimmt. Der Druck am Turbineneinlass steht in umgekehrter Beziehung zu einem Volumen der Abgaskanäle, die der Turbine Abgas zuführen. Daher erhöht das Verringern des Volumens der Abgaskanäle die zum Antreiben der Turbine verfügbare Leistung. Indem jedoch eine Auslassöffnungskonfiguration beinhaltet ist, welche die erste und zweite Auslassöffnung an einem Reihenmotor abwechselt, kann das Volumen der Abgaskanäle größer als ein minimal mögliches Volumen sein, wodurch die zum Antreiben der Turbine verfügbare Leistungsmenge verringert wird. Darüber hinaus führt die abwechselnde Konfiguration zu Volumenunterschieden (und damit zu Druckunterschieden) in den Abgaskanälen, die Abgas von verschiedenen Zylindern oder Zylindergruppen zuführen, was zu Geräuschen und Vibrationen erster Ordnung an der Turbine führen kann.
Kurzdarstellung
In einem Beispiel können die oben beschriebenen Probleme durch ein System angegangen werden, das Folgendes umfasst: einen Motor, der eine Vielzahl von Zylindern aufweist, die jeweils eine erste und eine zweite Auslassöffnung beinhalten, wobei die erste und die zweite Auslassöffnung in einem nichtabwechselndem Muster über die Vielzahl von Zylindern und entlang eines Zylinderkopfes angeordnet sind; einen Abgaskrümmer zum Ablassen, der mit der ersten Auslassöffnung jedes Zylinders und einem Auslasskanal verbunden ist; und einen Spülabgaskrümmer, der mit der zweiten Auslassöffnung jedes Zylinders und einem Einlasskanal verbunden ist. Auf diese Weise können die erste und die zweite Auslassöffnung angeordnet werden, um die Leistungseigenschaften des Turboladers zu verbessern.
Das System kann ferner eine Turboladerturbine beinhalten, die im Auslasskanal vor dem Ablassabgaskrümmer mit einem Einlass zur Turboladerturbine gekoppelt ist, die entlang einer Mittelachse des Zylinderkopfs zentriert ist. Als ein Beispiel ist die erste Auslassöffnung jedes der mehreren Zylinder näher an der Mittelachse angeordnet als die zweite Auslassöffnung des entsprechenden Zylinders. In einem derartigen Beispiel kann ein Ablassvolumen, das der Turboladerturbine durch jede erste Auslassöffnung und den Ablasskrümmer bereitgestellt wird, verglichen mit dem Fall verringert werden, bei dem die erste und die zweite Auslassöffnung über den Zylinderkopf gewechselt werden, wodurch eine zum Antreiben der Turboladerturbine verfügbare Leistungsmenge erhöht wird. Als ein weiteres Beispiel beinhalten die mehreren Zylinder zwei Innenzylinder und zwei Außenzylinder, und die erste Auslassöffnung von jedem der zwei Außenzylinder ist benachbart zur ersten Auslassöffnung von einem der zwei Innenzylinder angeordnet. In einem derartigen Beispiel kann ein Unterschied des Ablassvolumens, das der Turboladerturbine durch die ersten Auslassöffnungen der zwei inneren Zylinder bereitgestellt wird, und des Ablassvolumens, das der Turboladerturbine durch die ersten Auslassöffnungen der zwei äußeren Zylinder bereitgestellt wird, im Vergleich dazu verringert werden, wenn der erste und der zweite Auslasskanal über den Zylinderkopf gewechselt werden, wodurch das Turbinengleichgewicht erhöht und das Geräusch und die Vibration erster Ordnung an der Turbine verringert werden. Insgesamt kann durch Anordnung der ersten und zweiten Auslassöffnung in einem nichtabwechselnden Muster über den Zylinderkopf eine Gesamtleistung des Turboladers, der im Motor des geteilten Abgassystems beinhaltet ist, erhöht werden, indem die Arbeitseffizienz der Turbine und/oder das Turbinengleichgewicht weiter erhöht wird.
Es versteht sich, dass die vorstehende Kurzdarstellung bereitgestellt wird, um in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten vorzustellen, die in der detaillierten Beschreibung genauer beschrieben werden. Sie ist nicht dazu gedacht, wichtige oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Umfang einzig durch die Patentansprüche im Anschluss an die detaillierte Beschreibung definiert ist. Des Weiteren ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Umsetzungen beschränkt, die beliebige der vorstehend oder in einem beliebigen Teil dieser Offenbarung angeführten Nachteile überwinden.
Figurenliste

1A zeigt eine schematische Darstellung eines turboaufgeladenen Motorsystems, das ein erstes Beispiel eines geteilten Abgassystems beinhaltet.
1B zeigt eine detaillierte Ansicht einer ersten beispielhaften Auslassöffnungsanordnung des geteilten Abgassystems aus 1A.
1C zeigt eine detaillierte Ansicht einer zweiten beispielhaften Auslassöffnungsanordnung des geteilten Abgassystems aus 1A.
2A zeigt eine schematische Darstellung eines turboaufgeladenen Motorsystems, das ein zweites Beispiel eines geteilten Abgassystems beinhaltet.
2B zeigt eine erste detaillierte Ansicht einer beispielhaften Auslassöffnungsanordnung des geteilten Abgassystems aus 2A.
2C zeigt eine zweite detaillierte Ansicht einer beispielhaften Auslassöffnungsanordnung des geteilten Abgassystems aus 2A.
3 zeigt eine Ausführungsform eines Zylinders des Motomsystems aus 1A oder 2A.
4 zeigt beispielhafte Zylindereinlassventil- und -auslassventiltakte für einen Motorzylinder eines geteilten Abgasmotorsystems
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren zum Strömen von Abgas und Durchblasluft durch ein geteiltes Abgassystem.

1B

1C

2B

2C

Detaillierte Beschreibung
Die folgende Beschreibung bezieht sich auf Systeme und Verfahren für einen geteilten Abgasmotor, wie etwa das in 1A oder 2A schematisch gezeigte Motorsystem. Wie in den 1A und 2A gezeigt, beinhaltet der geteilte Abgasmotor einen zweiten Abgaskrümmer (in dieser Schrift als ein Ablassabgaskrümmer bezeichnet), der ausschließlich an ein Ablassauslassventil jedes Zylinders gekoppelt ist. Der Ablasskrümmer ist an einen Abgaskanal des Motors gekoppelt, wobei der Abgaskanal eine Turboladerturbine und eine oder mehrere Emissionssteuervorrichtungen (die eine oder mehrere Katalysatoren beinhalten können) beinhaltet. Ferner beinhaltet der geteilte Abgasmotor einen Spülkrümmer, der ausschließlich mit einem Spülauslassventil und einer zweiten Auslassöffnung jedes Zylinders verbunden ist. Der Spülkrümmer ist über einen ersten AGR-Kanal, der ein erstes AGR-Ventil (in dieser Schrift als BTCC-Ventil bezeichnet) beinhaltet, an den Einlasskanal vor einem Verdichter des Turboladers gekoppelt. Zusätzlich kann in einigen Beispielen das geteilte Abgasmotorsystem verschiedene Ventilbetätigungsmechanismen beinhalten und kann in einem Hybridfahrzeug eingebaut sein, wie in 3 gezeigt. Die Spülauslassventile und Ablassauslassventile für jeden Zylinder können sich zu unterschiedlichen Zeitpunkten in einem Motorzyklus öffnen und schließen, um Spül- und Ablassabschnitte von verbrannten Abgasen zu isolieren und diese Abschnitte getrennt zum ersten und zweiten Spülkrümmer und Ablasskrümmer zu leiten, wie in 4 gezeigt. In einem Beispiel beinhaltet der geteilte Abgasmotor eine Auslassöffnungskonfiguration zum Verringern eines Ablassvolumens, das von jedem Motorzylinder an die Turboladerturbine geliefert wird, wie die in den 1A-1C gezeigten Systeme. In einem anderen Beispiel beinhaltet der geteilte Abgasmotor eine andere Auslassöffnungskonfiguration zum Ausgleichen eines Ablassvolumens, das von jedem Motorzylinder an die Turboladerturbine geliefert wird, wie die in den 2A-2C gezeigten Systeme. Ein beispielhaftes Verfahren zum Betreiben des geteilten Abgasmotors zum Strömen des Ablassabgases zum Ablasskrümmer (und zur Turboladerturbine) über die ersten Auslassöffnungen und zum Strömen des Spülabgases zum Spülkrümmer über die zweiten Auslassöffnungen ist in 5 gezeigt.
Unter Bezugnahme auf die Figuren zeigt 1A eine schematische Darstellung einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine 10, die in einem Antriebssystem eines Kraftfahrzeugs beinhaltet sein kann. Der Motor 10 beinhaltet eine Vielzahl von Brennkammern (z. B. Zylindern), die auf der Oberseite von einem Zylinderkopf 68 abgedeckt sein können. In dem in 1A gezeigten Beispiel beinhaltet der Motor 10 Zylinder 13, 14, 15 und 18, die in einer 4er-Reihenkonfiguration angeordnet sind. Es versteht sich jedoch, dass, obwohl 1A vier Zylinder zeigt, der Motor 10 eine beliebige Anzahl von Zylindern in einer beliebigen Konfiguration, z. B. V-6, 1-6, V-12, gegenüberliegende 4 etc. beinhalten kann. Außerdem können die in 1A gezeigten Zylinder eine Zylinderkonfiguration aufweisen, wie etwa die in 3 gezeigte Zylinderkonfiguration, wie weiter unten beschrieben
Der Zylinderkopf 68 beinhaltet eine Mittelachse (z. B. Mittellinie) 101. 1A zeigt die Zylinder, die symmetrisch zu beiden Seiten der Mittelachse 101 angeordnet sind (z. B. sind die Zylinder 13 und 14 symmetrisch zu den Zylindern 15 und 18 angeordnet). Die Zylinder 14 und 15 werden in dieser Schrift als innere (oder Innen-) Zylinder bezeichnet, da die Zylinder 14 und 15 der Mittelachse 101 am nächsten liegen, die zwischen den Zylindern 14 und 15 positioniert ist. Die Zylinder 13 und 18 werden in dieser Schrift als äußere (oder Außen-) Zylinder bezeichnet, da die Zylinder 13 und 18 die Zylinder sind, die von der Mittelachse 101 am weitesten entfernt liegen, und in Bezug auf die Mittelachse 101 außerhalb der inneren Zylinder 14 und 15 angeordnet sind. Jeder der Zylinder 13, 14, 15 und 18 beinhaltet zwei Einlassventile, die ein erstes Einlassventil 2 und ein zweites Einlassventil 4 beinhalten, und zwei Auslassventile, die ein erstes Auslassventil (in dieser Schrift als ein Ablassauslassventil oder Ablassventil bezeichnet) 8 und ein zweites Auslassventil (in dieser Schrift als ein Spülauslassventil oder Spülventil bezeichnet) 6 beinhalten. Die Einlassventile und Auslassventile können in dieser Schrift als Zylindereinlassventile bzw. Zylinderauslassventile bezeichnet sein. Wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 erläutert, kann ein Takt (z. B. Öffnungstakt, Schließtakt, Öffnungsdauer etc.) von jedem der Einlassventile über unterschiedliche Nockenwellenzeitsteuerungssysteme gesteuert werden. In einem Beispiel können sowohl die ersten Einlassventile 2 als auch die zweiten Einlassventile 4 derartig auf einen gleichen Ventiltakt gesteuert werden, dass sie sich im Motorzyklus zum gleichen Zeitpunkt öffnen und schließen. In einem alternativen Beispiel können die ersten Einlassventile 2 und die zweiten Einlassventile 4 zu einem anderen Ventiltakt gesteuert werden. Ferner können die ersten Auslassventile 8 derartig zu einem anderen Ventiltakt als die zweiten Auslassventile 6 gesteuert werden, dass sich das erste Auslassventil und das zweite Auslassventil eines selben Zylinders zu anderen Zeitpunkten als das andere und die Einlassventile öffnen und schließen, wie nachfolgend ausführlicher erörtert.
Jeder Zylinder nimmt Ansaugluft (oder ein Gemisch aus Ansaugluft und zurückgeführtem Abgas, wie nachfolgend ausgeführt) von einem Ansaugkrümmer 44 über einen Luftansaugkanal 28 auf. Der Ansaugkrümmer 44 ist über Einlassöffnungen (z. B. Leitungen) an die Zylinder gekoppelt. Zum Beispiel ist der Ansaugkrümmer 44 an jedes erste Einlassventil 2 jedes Zylinders über eine erste Ansaugöffnung 20 gekoppelt gezeigt. Ferner ist der Ansaugkrümmer 44 an jedes zweite Einlassventil 4 jedes Zylinders über eine zweite Ansaugöffnung 22 gekoppelt. Auf diese Weise kann jede Zylindereinlassöffnung selektiv mit dem Zylinder, an den sie über eines des ersten Einlassventils 2 oder des zweiten Einlassventils 4 gekoppelt ist, kommunizieren. Jede Einlassöffnung kann dem Zylinder, an den sie gekoppelt ist, Luft, rückgeführtes Abgas und/oder Kraftstoff für die Verbrennung zuführen. In diesem Beispiel wechseln sich die Einlassöffnung und die Ventilanordnung zwischen der ersten Einlassöffnung und der zweiten Einlassöffnung ab. In einigen Ausführungsformen wechseln sich die Einlassöffnungen und Ventile möglicherweise nicht ab und können angeordnet sein, um mit der Auslassöffnungsanordnung übereinzustimmen. Für die Einlassventile und - öffnungen kann vorgesehen sein, dass das erste Einlassventil 2 eines jeden Zylinders dem ersten Auslassventil 8 eines jeden Zylinders direkt gegenüberliegt.
Ein oder mehrere der Einlassöffnungen können eine Ladungsbewegungssteuervorrichtung, wie etwa ein Ladungsbewegungssteuerventil (charge motion control valve - CMCV), beinhalten. Wie in 1A gezeigt, beinhaltet jede erste Einlassöffnung 20 jedes Zylinders ein CMCV 24. CMCVs 24 können auch als Wirbelsteuerventile oder Tumble-Steuerventil bezeichnet werden. Die CMCVs 24 können den Luftstrom, der über die ersten Einlassventile 2 in die Zylinder eintritt, einschränken. Im Beispiel aus 1A kann jedes CMCV 24 eine Ventilplatte beinhalten; andere Konfigurationen des Ventils sind jedoch möglich. Für die Zwecke dieser Offenbarung ist zu beachten, dass sich das CMCV 24 in der „geschlossenen“ (z. B. einer vollständig geschlossenen) Stellung befindet, wenn es vollständig eingeschaltet ist, und die Ventilplatte ist vollständig in die entsprechende erste Einlassöffnung 20 geneigt, was zu einem maximalen Luftladungsstromhindernis führt. Alternativ befindet sich das CMCV 24 in der „geöffneten“ Stellung, wenn es abgeschaltet ist, und die Ventilplatte ist vollständig gedreht, um im Wesentlichen parallel zum Luftstrom zu liegen, wodurch das Luftstromladungshindernis erheblich minimiert oder beseitigt ist. Die CMCVs können grundsätzlich in ihrer „geöffneten“ Stellung gehalten werden und können nur „geschlossen“ eingeschaltet werden, wenn Wirbelbedingungen gewünscht sind. Wie in 1A gezeigt, beinhaltet nur eine Einlassöffnung jedes Zylinders das CMCV 24. Es können jedoch beide Einlassöffnungen jedes Zylinders in anderen Beispielen ein CMCV 24 beinhalten. Eine Steuerung 12 kann die CMCVs 24 betätigen (z. B. über einen Ventilaktor, der an eine rotierende Welle gekoppelt sein kann, die direkt an jedes CMCV 24 gekoppelt ist), um die CMCVs als Reaktion auf Motorbetriebsbedingungen (wie etwa Motordrehzahl/-last und/oder wenn die Durchblasung über die zweiten Auslassventile 6 eingeschaltet ist) in die geöffnete oder geschlossene Stellung oder eine Vielzahl von Stellungen zwischen der geöffneten und geschlossenen Stellung zu bewegen. Wie in dieser Schrift bezeichnet, kann sich Durchblasluft oder Durchblasverbrennungskühlung (blowthrough combustion cooling - BTCC) auf Ansaugluft beziehen, die während eines Ventilöffnungsüberschneidungszeitraums zwischen den Einlassventilen und den zweiten Auslassventilen 6 (z.B. eines Zeitraums, wenn sowohl die Einlassventile als auch die Auslassventile 6 zur gleichen Zeit geöffnet sind) von einem oder mehreren Einlassventilen jedes Zylinders zu den zweiten Auslassventilen 6 strömt.
Ein doppelstufiges Hochdruck-Kraftstoffsystem (wie etwa das in 3 gezeigte Kraftstoffsystem) kann verwendet werden, um Kraftstoffdrücke an den Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66 zu erzeugen,die an jeden Zylinder gekoppelt sind. Somit kann Kraftstoff über die Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66 direkt in die Zylinder eingespritzt werden. Ein Krümmerloses Zündsystem 88 stellt den Zylindern 13, 14, 15 und 18 als Reaktion auf ein Signal von der Steuerung 12 über Zündkerzen 92 einen Zündfunken bereit, um die Verbrennung einzuleiten.
Die Zylinder 13, 14, 15 und 18 sind jeweils an zwei Auslassöffnungen zum separaten Leiten der Ablass- und Spülabschnitte der Verbrennungsgase über ein geteiltes Abgassystem 100 gekoppelt. Insbesondere lassen, wie in 1A gezeigt, die Zylinder 14 und 15 einen ersten, Ablassabschnitt der Verbrennungsgase zu einem ersten Krümmerabschnitt 81 eines ersten Abgaskrümmers (in dieser Schrift auch als ein Ablasskrümmer bezeichnet) 84 über erste Auslassöffnungen (z.B. Leitungen) 86 und einen zweiten, Spülabschnitt der Verbrennungsgase zu einem zweiten Abgaskrümmer (in dieser Schrift auch als ein Spülkrümmer bezeichnet) 80 über zweite Auslassöffnungen (z.B. Leitungen) 82 ab. Die Zylinder 13 und 18 lassen den ersten, Ablassabschnitt der Verbrennungsgase über erste Auslassöffnungen 87 an einen zweiten Krümmerabschnitt 85 des ersten Abgaskrümmers 84 und den zweiten, Spülabschnitt über zweite Auslassöffnungen 82 an den zweiten Abgaskrümmer 80 ab. Das heißt, dass sich die ersten Auslassöffnungen 87 der Zylinder 13 und 18 von den Zylindern 13 und 18 zum zweiten Krümmerabschnitt 85 des ersten Abgaskrümmers 84 erstrecken, während sich die ersten Auslassöffnungen 86 der Zylinder 14 und 15 von den Zylindern 14 und 15 zum ersten Krümmerabschnitt 81 des ersten Abgaskrümmers 84 (Abschnitte des zweiten Krümmerabschnitts 85, die durch den ersten Krümmerabschnitt 81 verdeckt sind, sind der Klarheit halber durch gestrichelte Linien gezeigt) erstrecken. Die zweiten Auslassöffnungen 82 erstrecken sich von den Zylindern 13, 14, 15 und 18 zum zweiten Abgaskrümmer 80.
Jeder Auslassöffnung kann selektiv mit dem Zylinder, an den sie gekoppelt ist, über ein Auslassventil in Verbindung stehen. Zum Beispiel stehen die zweiten Auslassöffnungen 82 über die zweiten Auslassventile 6 mit ihren jeweiligen Zylindern in Verbindung, und die ersten Auslassöffnungen 86 und 87 stehen über die ersten Auslassventile 8 mit ihren jeweiligen Zylindern in Verbindung. Die zweiten Auslassöffnungen 82 sind von den ersten Auslassöffnungen 86 und 87 getrennt, wenn sich mindestens ein Auslassventil jedes Zylinders sich in einer geschlossenen Stellung befindet. Abgase strömen möglicherweise nicht direkt zwischen den zweiten Auslassöffnungen 82 und den ersten Auslassöffnungen 86 und 87. Das vorstehend beschriebene Abgassystem kann in dieser Schrift als ein geteiltes Abgassystem bezeichnet werden, wobei ein erster Teil der Abgase aus jedem Zylinder zum ersten Abgaskrümmer 84 abgegeben wird und ein zweiter Teil der Abgase aus jedem Zylinder zum zweiten Abgaskrümmer 80 abgegeben wird und wobei der erste und der zweite Abgaskrümmer nicht direkt miteinander in Verbindung stehen (z. B. kein Kanal koppelt die zwei Abgaskrümmer direkt aneinander und somit vermischen sich der erste und der zweite Teil der Abgase innerhalb des ersten und des zweiten Abgaskrümmers nicht miteinander).
Der Motor 10 ist einen Turbolader 164 aufweisend gezeigt, der eine Turbine 165 und einen Einlassventilverdichter 162 beinhaltet, die an eine gemeinsame Welle (nicht gezeigt) gekoppelt sind. In einigen Beispielen kann die Turbine 165 eine Doppelschneckenturbine (oder Doppelspiralturbine) sein. In derartigen Beispielen kann eine erste Schnecke der Doppelschneckenturbine derartig an den ersten Krümmerabschnitt 81 gekoppelt sein, und eine zweite Schnecke der Doppelschneckenturbine kann derartig an den zweiten Krümmerabschnitt 85 gekoppelt sein, dass der erste Krümmerabschnitt 81 und der zweite Krümmerabschnitt 85 bis zum Turbinenrad getrennt bleiben. Ferner kann sich die erste Schnecke weiter um das Turbinenrad wickeln als die zweite Schnecke, wodurch sie ein größeres Volumen als die zweite Schnecke einnimmt. Zum Beispiel können die zwei Schnecken jeweils Gas um den gesamten Umfang des Rades einbringen, jedoch an unterschiedlichen axialen Positionen. Alternativ können die zwei Schnecken jeweils Gas über einen Teil des Umfangs in die Turbine einbringen, wie etwa ungefähr 180 Grad. In einem weiteren Beispiel kann der Motor 10 eine Einzelschneckenturbine beinhalten. In einigen Beispielen der Einzelschneckenturbine können sich der erste Krümmerabschnitt 81 und der zweite Krümmerabschnitt 85 verbinden, bevor sie das Turbinenrad erreichen. Die Doppelschneckenkonfiguration kann dem Turbinenrad eine größere Leistung bereitstellen als die Einzelschneckenkonfiguration, indem ein minimales Volumen (z. B. Ausblasabgas von zwei Zylindern und ein kleineres Krümmervolumen) von einem bestimmten Ausblasereignis bereitgestellt wird. Die Einzelschneckenkonfiguration beinhaltet ein größeres Volumen für jedes Ausblasereignis (z. B. Ausblasabgas von vier Zylindern und ein größeres Krümmervolumen), ermöglicht jedoch, dass kostengünstigere Turbinen, die höhere Temperaturtoleranzen aufweisen, verwendet werden. Ferner können in einigen Beispielen der Einzelschneckenkonfiguration die ersten Auslassöffnungen 86 und 87 von jedem der Zylinder 13, 14, 15 und 18 im Zylinderkopf 68 derartig miteinander verbunden sein, dass Ausblasabgas von jedem der Zylinder den Zylinderkopf 68 durch eine einzelne Passage verlässt, wie nachfolgend ausführlicher mit Bezug auf 1C beschrieben werden wird.
Die Drehun der Turbine 165 treibt die Drehung des Verdichters 162 an, der innerhalb des Ansaugkanals 28 angeordnet ist. Somit wird die Ansaugluft am Verdichter 162 verstärkt (z. B. unter Druck gesetzt) und bewegt sich stromabwärts zum Einlasskrümmer 44. Die Abgase verlassen die Turbine 165 in einen Auslasskanal 74. Ein Wastegate kann an die Turbine 165 gekoppelt sein. Insbesondere kann das Wastegateventil 76 in einer Umgehung 78 enthalten sein, die zwischen jedem des ersten Krümmerabschnitts 81 und des zweiten Krümmerabschnitts 85 vor einem Einlass 163 zur Turbine 165 und dem Auslasskanal 74 hinter einem Auslass der Turbine 165 gekoppelt ist. Das Wastegateventil 76 kann eine Abgasmenge steuern, die durch die Umgehung 78 und zum Auslass der Turbine 165 strömt. Wenn zum Beispiel eine Öffnung des Wastegatebventils 76 zunimmt, kann eine Abgasmenge zunehmen, die durch die Umgehung 78 und nicht durch die Turbine 165 strömt, wodurch eine zum Antreiben der Turbine 165 und des Verdichters 162 verfügbare Leistungsmenge gesenkt wird. Wenn als weiteres Beispiel eine Öffnung des Wastegatebventils abnimmt, nimmt die Abgasmenge abnehmen, die durch die Umgehung 78 strömt, wodurch die zum Antreiben der Turbine 165 und des Verdichters 162 verfügbare Leistungsmenge erhöht wird. Auf diese Weise steuert eine Stellung des Wastegateventils 76 einen Betrag der Verstärkung, die vom Turbolader 164 bereitgestellt wird.
Das geteilte Abgassystem 100 beinhaltet eine gespiegelte (z. B. eine Spiegelsymmetrie um die Mittelachse 101 aufweisende) Auslassöffnung und eine Krümmeranordnung zur optimierten Energierückgewinnung an der Turbine 165. Die gespiegelte Auslassöffnung und die Krümmeranordnung des geteilten Auslasssystems 100 erhöhen die Energierückgewinnung an der Turbine 165 durch das Minimieren eines Abstands (z. B. eines Volumens) zwischen (ersten) Ablassauslassventilen 8 und dem Turbineneinlass 163. Insbesondere weisen die ersten Auslassöffnungen 86 und 87 und die zweiten Auslassöffnungen 82 ein nichtabwechselndes Muster entlang der Zylinder 13, 14, 15 und 18 und entlang des Zylinderkopfes 68 auf. Im Beispiel aus 1A ist der Einlass 163 der Turbine 165 entlang der Mittelachse 101 zwischen den Innenzylindern 14 und 15 zentriert, und die Auslassöffnung, die der Mittelachse 101 an jedem Zylinder (und daher dem Turbineneinlass 163) am nächsten ist, ist die erste Auslassöffnung 86 oder 87. Zum Beispiel bildet die Mittelachse 101 eine Symmetrieebene (z. B. Spiegelsymmetrie) zwischen der ersten Auslassöffnung 86 des Zylinders 14 und der ersten Auslassöffnung 86 des Zylinders 15. Daher ist eine Anordnung der ersten Auslassöffnung 87 und der zweiten Auslassöffnung 82 am Zylinder 13 ein nichtdeckungsgleiches Spiegelbild einer Anordnung der ersten Auslassöffnung 87 und der zweiten Auslassöffnung 82 am Zylinder 18, und eine Anordnung der ersten Auslassöffnung 86 und der zweiten Auslassöffnung 82 am Zylinder 14 ist ein nichtdeckungsgleiches Spiegelbild einer Anordnung der ersten Auslassöffnung 86 und der zweiten Auslassöffnung 82 am Zylinder 15. Wenn sich im Gegensatz dazu die Auslassöffnungen in einem abwechselnden Muster befänden, wäre die relative Anordnung der ersten und zweiten Auslassöffnungen an jedem der Zylinder 13, 14, 15 und 18 die gleiche, ohne Symmetrieebene an der Mittelachse 101 oder an anderer Stelle im Zylinderkopf 68 für das Auslassöffnungsmuster. Wie in 1A gezeigt, verringert diese Positionierung der Auslassöffnungen und die Zentrierung des Turbineneinlasses 163 einen Abstand von jeder der ersten Auslassöffnungen 86 und 87 zu dem Turbineneinlass 163, wodurch ein Fluidvolumen von jeder der ersten Auslassöffnungen 86 und 87 gesenkt wird. In anderen Beispielen ist der Turbineneinlass 163 möglicherweise nicht entlang der Mittelachse 101 zentriert. Das Nichtzentrieren des Turbineneinlasses 163 kann jedoch den Abstand von mindestens einer Teilmenge der ersten Auslassöffnungen 86 und 87 zum Turbineneinlass 163 erhöhen.
In dem in 1A gezeigten Beispiel beinhaltet das geteilte Abgassystem 100 eine erste beispielhafte Auslassöffnungs- und Krümmeranordnung 110. Insbesondere kann die Auslassöffnungs- und Krümmeranordnung 110 beinhaltet sein, wenn die Turbine 165 eine Doppelschneckenturbine ist, um Ablassimpulse von den Innenzylindern 14 und 15 zu einer ersten Schnecke der Doppelschneckenturbine (z. B. über die ersten Auslassöffnungen 86 und den ersten Krümmerabschnitt 81) zu liefern und Ablassimpulse von den Außenzylindern 13 und 18 zu einer zweiten Schnecke der Doppelschneckenturbine (z. B. über die ersten Auslassöffnungen 87 und den zweiten Krümmerabschnitt 85) zu liefern.
Unter kurzer Bezugnahme auf 1B ist eine dreidimensionale perspektivische Teilansicht der ersten beispielhaften Auslassöffnungs- und Krümmeranordnung 110 gezeigt. Somit sind gleiche Komponenten der 1A und 1B gleich nummeriert und werden möglicherweise nicht noch einmal vorgestellt. Es sind Bezugsachsen 199 zur relativen räumlichen Orientierung bereitgestellt. Ähnlich zu 1A zeigt 1B die erste Auslassöffnung 86 des Zylinders 14, die benachbart (z. B. in der x-Richtung der Bezugsachsen 199) zur ersten Auslaßöffnung 86 des Zylinders 15 angeordnet ist, ohne irgendeine andere dazwischenpositionierte Auslassöffnung. Ferner ist die zweite Auslassöffnung 82 des Zylinders 14 benachbart zur ersten Auslassöffnung 87 des Zylinders 13 (z. B. in der x-Richtung) angeordnet, und die zweite Auslassöffnung 82 des Zylinders 15 ist benachbart zur ersten Auslassöffnung 87 des Zylinders 18 (z. B. in der x-Richtung) angeordnet . Zusätzlich können, wie in 1B gezeigt, die ersten Auslassöffnungen 86 und 87 aus dem Zylinderkopf (in 1B nicht gezeigt) senkrecht über (z. B. in einer positiven z-Richtung, gemäß den Bezugsachsen 199) den zweiten Auslassöffnungen 82 austreten. Die speziellen Formen der Auslassöffnungen und die Positionen, an denen sich die ersten Auslassöffnungen 86 miteinander verbunden und sich die ersten Auslassöffnungen 87 miteinander verbinden, können optimiert werden, um ein Ablassvolumen für jede Schnecke der Doppelschneckenturbine 165 (in 1B nicht gezeigt) zu minimieren.
In dem in 1B gezeigten Beispiel tritt jede der ersten Auslassöffnungen 86 und 87 getrennt aus dem Zylinderkopf (nicht gezeigt) aus. In anderen Beispielen, wie nachfolgend mit Bezug auf 1C beschrieben, können sich die ersten Auslassöffnungen 86 vor dem Austreten aus dem Zylinderkopf verbinden und/oder die ersten Auslassöffnungen 87 können sich vor dem Austreten aus dem Zylinderkopf verbinden. In jedem Beispiel können jedoch die ersten Auslassöffnungen 86 Abgas nur zum ersten Krümmerabschnitt 81 leiten, und die ersten Auslassöffnungen 87 können Abgas nur zum zweiten Krümmerabschnitt 85 leiten. Somit verbinden sich die ersten Auslassöffnungen 86 nicht mit den ersten Auslassöffnungen 87 vor dem Austreten aus dem Zylinderkopf oder nach dem Austreten aus dem Zylinderkopf. Umgekehrt können sich in Beispielen, bei denen die Turbine 165 eine Einzelschneckenturbine ist, einige oder alle der ersten Auslassöffnungen 86 und der ersten Auslassöffnungen 87 vor dem Austreten aus dem Zylinderkopf oder nach dem Austreten aus dem Zylinderkopf verbinden.
Unter Bezugnahme auf 1C ist nun eine dreidimensionale perspektivische Teilansicht einer zweiten beispielhaften Auslassöffnungs- und Krümmeranordnung 150 gezeigt. Die zweite beispielhafte Auslassöffnungs- und Krümmeranordnung 150 kann zum Beispiel in einem geteilten Abgassystem 100 aus 1A beinhaltet sein. Daher sind gleiche Komponenten der 1C und der 1A-1B gleich nummeriert und werden möglicherweise nicht noch einmal vorgestellt. Ähnlich zu den 1A und 1B zeigt 1C die erste Auslassöffnung 86 des Zylinders 14, die benachbart (z. B. in der x-Richtung der Bezugsachsen 199) zur ersten Auslassöffnung 86 des Zylinders 15 angeordnet ist, ohne irgendeine andere dazwischenpositionierte Auslassöffnung. Ferner ist die zweite Auslassöffnung 82 des Zylinders 14 benachbart zur ersten Auslassöffnung 87 des Zylinders 13 (z. B. in der x-Richtung) angeordnet, und die zweite Auslassöffnung 82 des Zylinders 15 ist benachbart zur ersten Auslassöffnung 87 des Zylinders 18 (z. B. in der x-Richtung) angeordnet . In dem in 1C gezeigten Beispiel verbinden sich die zweiten Auslassöffnungen 82 der Zylinder 13 und 14 vor dem Austreten aus dem Zylinderkopf (nicht gezeigt) und die zweiten Auslassöffnungen 82 der Zylinder 15 und 18 verbinden sich vor dem Austreten aus dem Zylinderkopf. Zum Beispiel verbinden sich die zweiten Auslassöffnungen 82 der Zylinder 13 und 14 zu einem einzigen Kanal, um aus dem Zylinderkopf an einem ersten Befestigungsflansch 190 auszutreten, der die verbundenen zweiten Auslassöffnungen 82 der Zylinder 13 und 14 an den zweiten Abgaskrümmer 80 koppelt, und die zweiten Auslassöffnungen 82 der Zylinder 15 und 18 verbinden sich zu einem einzigen Kanal, um aus dem Zylinderkopf an einem zweiten Befestigungsflansch 191 auszutreten, der die verbundenen zweiten Auslassöffnungen 82 der Zylinder 15 und 18 an den zweiten Abgaskrümmer 80 koppelt. Ferner verbinden sich die ersten Auslassöffnungen 86 an einem dritten Befestigungsflansch 192, der die ersten Auslassöffnungen 86 an den ersten Krümmerabschnitt 81 (in 1C nicht gezeigt) koppeln und Abgas von den ersten Auslassöffnungen 86 über einen einzelnen, verbundenen Auslass 193 zum ersten Krümmerabschnitt 81 leiten kann. In dem in 1C gezeigten Beispiel koppelt der dritte Befestigungsflansch 192 auch die ersten Auslassöffnungen 87 an den zweiten Krümmerabschnitt 85 (in 1C nicht gezeigt). Die ersten Auslassöffnungen 87 leiten jedoch Abgas über getrennte Auslässe im dargestellten Beispiel zum zweiten Krümmerabschnitt 85. Zum Beispiel strömt Abgas von der ersten Auslassöffnung 87 des Zylinders 13 über einen Auslass 194 im Befestigungsflansch 192 zum zweiten Krümmerabschnitt 85 und Abgas strömt von der ersten Auslassöffnung 87 des Zylinders 18 über einen Auslass 195 in Befestigungsflansch 192 zum zweiten Krümmerabschnitt 85, der vom Auslass 194 getrennt ist (und vom verbundenen Auslass 193 getrennt ist). In anderen Beispielen können sich die ersten Auslassöffnungen 87 am dritten Befestigungsflansch 192 verbinden und Abgas kann über einen einzelnen verbundenen Auslass von den ersten Auslassöffnungen 87 zum zweiten Krümmerabschnitt 85 strömen. In noch anderen Beispielen, bei denen die Turbine 165 (in 1C nicht gezeigt) eine Einzelschneckenturbine ist, kann ein einzelner Abgaskanal Abgas vom dritten Befestigungsflansch 192 zur Turbine leiten. Zum Beispiel können sich die erste Auslassöffnung 87 des Zylinders 13, die erste Auslassöffnung 86 des Zylinders 14, die erste Auslassöffnung 86 des Zylinders 15 und die erste Auslassöffnung 87 des Zylinders 18 alle innerhalb des Zylinderkopfs verbinden und der Abgasstrom von jedem der ersten Auslassöffnungen 87 und 86 kann den Zylinderkopf über einen einzelnen verbundenen Auslass im Befestigungsflansch 192 verlassen.
In dem in 1C gezeigten Beispiel krümmt sich die erste Auslassöffnung 87 des Zylinders 13 senkrecht über (z. B. in einer positiveren z-Richtung) die zweite Auslassöffnung 82 des Zylinders 14 und in Richtung der Mittelachse 101 des Zylinderkopfs (in 1A gezeigt), um den dritten Befestigungsflansch 192 zu erreichen. Gleichermaßen krümmt sich die erste Auslassöffnung 87 des Zylinders 18 senkrecht über die zweite Auslassöffnung 82 des Zylinders 15 in Richtung der Mittelachse 101, um den dritten Befestigungsflansch 192 zu erreichen. Die ersten Auslassöffnungen 87 sind an den dritten Befestigungsflansch 192 senkrecht unter den ersten Auslassöffnungen 86 gekoppelt. Zum Beispiel kann aufgrund des größeren horizontalen Abstands (z. B. in der x-Richtung) der ersten Auslassöffnungen 87 von der Mittelachse das Koppeln der ersten Auslassöffnungen 87 an den Befestigungsflansch 192 senkrecht unter die ersten Auslassöffnungen 86 ein Volumen der ersten Auslassöffnungen 87 verglichen mit dem Koppeln der ersten Auslassöffnungen 87 an den Befestigungsflansch 192 senkrecht über die ersten Auslassöffnungen 86 verringern. Die speziellen Formen der Auslassöffnungen und die Positionen, an denen sie verbunden werden, können optimiert werden, um das Ablassvolumen zu minimieren.
Unter erneuter Bezugnahme auf 1A verringert das spezielle nichtabwechselnde Muster der Auslassöffnungen des geteilten Abgassystems 100 einen Abstand (und somit ein Volumen) zwischen jedem Ablassauslassventil 8 und der Turbine 165. Wenn sich stattdessen die erste und die zweite Auslassöffnung entlang des Zylinderkopfs 68 abwechseln, kann der Abstand (und somit das Volumen) zwischen den Ablassauslassventilen 8 und dem Turbineneinlass 163 vergrößert werden. Wenn zum Beispiel die erste Auslassöffnung 87 des Zylinders 13 und die erste Auslassöffnung 86 des Zylinders 14 links von den zweiten Auslassöffnungen 82 angeordnet wären (in der in 1A gezeigten Ansicht), würde der Abstand zwischen dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 13 und dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 14 zur Turbine 165 erhöht werden. Durch das Zentrieren des Turbineneinlasses 163 zwischen den inneren Zylindern 14 und 15 wird ein erster Abstand zwischen dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 14 und dem Turbineneinlass 163 mit einem zweiten Abstand zwischen dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 15 und dem Turbineneinlass 163 ausgeglichen und ein dritter Abstand zwischen dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 13 wird mit einem vierten Abstand zwischen dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 18 und dem Turbineneinlass 163 ausgeglichen.
Nach dem Verlassen der Turbine 165 strömen Abgase im Abgaskanal 74 stromabwärts zu einer ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und einer zweiten Emissionssteuervorrichtung 72, wobei die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 stromabwärts im Abgaskanal 74 von der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 angeordnet ist. Die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 können in einem Beispiel einen oder mehrere Katalysatorbausteine beinhalten. In einigen Beispielen können die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 Dreiwegekatalysatoren sein. In anderen Beispielen können die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 einen oder eine Vielzahl eines Dieseloxidationskatalysators (Diesel Oxidation Catalyst - DOC) und eines selektiven katalytischen Reduktionskatalysators (Selective Catalytic Reduction Catalyst - SCR) beinhalten. In einem weiteren Beispiel kann die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 einen Benzinpartikelfilter (BPF) beinhalten. In einem Beispiel kann die erste Emissionssteuervorrichtung 70 einen Katalysator beinhalten und die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 kann einen BPF beinhalten. Nach dem Strömen durch die Emissionssteuervorrichtungen 70 und 72 können die Abgase hinaus zu einem Endrohr geleitet werden.
Der Abgaskanal 74 beinhaltet ferner eine Vielzahl von Abgassensoren in elektronischer Verbindung mit der Steuerung 12, die in einem Steuersystems 17 beinhaltet ist, wie nachfolgend ausführlicher beschrieben werden wird. Wie in 1A gezeigt, beinhaltet der Abgaskanal 74 eine erste Lambdasonde 90, die zwischen der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 angeordnet ist. Die erste Lambdasonde 90 kann dazu konfiguriert sein, einen Sauerstoffgehalt von Abgas zu messen, das in die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 gelangt. Der Abgaskanal 74 kann eine oder mehrere zusätzliche Lambdasonden beinhalten, die entlang des Abgaskanals 74 positioniert sind, wie etwa die zweite Lambdasonde 91, die zwischen der Turbine 165 und der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 positioniert ist, und/oder die dritte Lambdasonde 93, die stromabwärts der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 positioniert ist. Somit kann die zweite Lambdasonde 91 dazu konfiguriert sein, den Sauerstoffgehalt des Abgases, das in die erste Emissionssteuervorrichtung 70 gelangt, zu messen, und die dritte Lambdasonde 93 kann dazu konfiguriert sein, den Sauerstoffgehalt des Abgases, das die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 verlässt, zu messen. In einem Beispiel können eine oder mehrere von der Lambdasonde 90, der Lambdasonde 91 und der Lambdasonde 93 Breitbandlambda-(Universal Exhaust Gas Oxygen - UEGO-)sonden sein. Alternativ dazu können die Lambdasonden 90, 91 und 93 durch eine binäre Abgaslambdasonde ersetzt werden. Der Abgaskanal 74 kann verschiedene andere Sensoren beinhalten, wie etwa einen oder mehrere Temperatur- und/oder Drucksensoren. Zum Beispiel ist, wie in 1A gezeigt, ein Drucksensor 96 innerhalb des Abgaskanals 74 zwischen der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 positioniert. Somit kann der Drucksensor 96 dazu konfiguriert sein, den Druck von Abgas, das in die zweite Emissionssteuervorrichtung 72 gelangt, zu messen.
Sowohl der Drucksensor 96 als auch die Lambdasonde 90 sind innerhalb des Abgaskanals 74 an einem Punkt angeordnet, wo ein Strömungskanal 98 an den Abgaskanal 74 gekoppelt ist. Der Strömungskanal 98 kann in dieser Schrift als ein Spülkrümmerumgehungskanal (scavenge manifold bypass passage - SMBP) 98 bezeichnet sein. Der Spülkrümmerumgehungskanal 98 ist direkt an den zweiten Abgas-(z. B. Spül)krümmer 80 und den Abgaskanal 74 und zwischen diese gekoppelt. Ein Ventil 97 (in dieser Schrift als ein Spülkrümmerumgehungsventil, scavenge manifold bypass valve - SMBV, bezeichnet) ist innerhalb des Spülkrümmerumgehungskanals 98 angeordnet und kann von der Steuerung 12 betätigt werden, um einen Betrag von Abgasstrom aus dem zweiten Abgaskrümmer 80 zum Abgaskanal 74 an einer Position zwischen der ersten Emissionssteuervorrichtung 70 und der zweiten Emissionssteuervorrichtung 72 anzupassen.
Der zweite Abgaskrümmer 80 ist direkt an einen ersten Abgasrückführungs-(AGR-)kanal 50 gekoppelt. Der erste AGR-Kanal 50 ist direkt zwischen den zweiten Abgaskrümmer 80 und den Ansaugkanal 28 vor dem 162 gekoppelt (und somit kann der erste AGR-Kanal 50 als ein Niederdruck-AGR-Kanal bezeichnet sein). Daher werden Abgase (oder Durchblasluft, wie nachfolgend ausführlicher erläutert) vom zweiten Abgaskrümmer 80 zum Ansaugkanal 28 vor dem Verdichter 162 über den ersten AGR-Kanal 50 geleitet. Wie in 1A gezeigt, kann der erste AGR-Kanal 50 einen AGR-Kühler 52 beinhalten, der dazu konfiguriert ist, Abgase zu kühlen, die vom zweiten Abgaskrümmer 80 zum Einlasskanal 28 strömen, und kann ferner ein erstes AGR-Ventil 54 beinhalten (welches in dieser Schrift als ein BTCC-Ventil bezeichnet sein kann) behinhalten, das darin angeordnet ist. Die Steuerung 12 ist dazu konfiguriert, eine Stellung des BTCC-Ventils 54 zu betätigen und anzupassen, um einen Strömungsgeschwindigkeit und/oder -betrag durch den ersten AGR-Kanal 50 zu steuern. Wenn sich das BTCC-Ventil 54 in einer geschlossenen (z. B. einer vollständig geschlossenen) Stellung befindet, können keine Abgase oder Ansaugluft vom zweiten Abgaskrümmer 80 zum Ansaugkanal 28 vor dem Verdichter 162 strömen. Wenn sich außerdem das BTCC-Ventil 54 in einer geöffneten Stellung befindet, können Abgase und/oder Durchblasluft vom zweiten Abgaskrümmer 80 zum Ansaugkanal 28 vor dem Verdichter 162 strömen. Die Steuerung 12 kann zusätzlich das BTCC-Ventil 54 in eine Vielzahl von Stellungen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen stellen. In anderen Beispielen kann die Steuerung 12 das BTCC-Ventil 54 nur so einstellen, dass es entweder vollständig geöffnet oder vollständig geschlossen ist.
Eine erste Ausstoßeinrichtung 56 ist an einem Auslass des AGR-Kanals 50 innerhalb des Ansaugkanals 28 positioniert. Die erste Ausstoßeinrichtung 56 kann eine Verengung oder einen Luftrichter beinhalten, die/das eine Druckerhöhung am Einlass des Verdichters 162 bereitstellt. Infolgedessen kann AGR aus dem AGR-Kanal 50 mit frischer Luft gemischt werden, die durch den Ansaugkanal 28 zum Verdichter 162 strömt. Somit kann AGR aus dem AGR-Kanal 50 als die Bewegungsströmung an der ersten Ausstoßeinrichtung 56 wirken. In einem alternativen Beispiel ist möglicherweise keine Ausstoßeinrichtung am Auslass des AGR-Kanals 50 positioniert. Stattdessen kann ein Auslass des Verdichters 162 als eine Ausstoßeinrichtung geformt sein, die den Gasdruck senkt, um beim AGR-Strom zu unterstützen (und somit ist Luft in diesem Beispiel die Bewegungsströmung und AGR ist die Sekundärströmung). In noch einem weiteren Beispiel kann AGR aus dem AGR-Kanal 50 an einer Hinterkante einer Schaufel des Verdichters 162 eingebracht werden, wodurch ermöglicht wird, dass Durchblasluft dem Ansaugkanal 28 über den AGR-Kanal 50 zugeführt wird.
Ein zweiter AGR-Kanal 58 ist zwischen den ersten AGR-Kanal 50 und den Ansaugkanal 28 gekoppelt. Konkret ist, wie in 1A gezeigt, der zweite AGR-Kanal 58 an den ersten AGR-Kanal 50 zwischen dem BTCC-Ventil 54 und dem AGR-Kühler 52 gekoppelt. In anderen Beispielen beinhaltet das System, wenn der zweite AGR-Kanal 58 im Motorsystem beinhaltet ist, möglicherweise keinen AGR-Kühler 52. Zusätzlich ist der zweite AGR-Kanal 58 direkt an den Ansaugkanal 28 hinter dem Verdichter 162 gekoppelt. Außerdem ist, wie in 1A gezeigt, der zweite AGR-Kanal 58 an den Ansaugkanal 28 vor einen Ladeluftkühler (charge air cooler - CAC) 40 gekoppelt. Der CAC 40 ist dazu konfiguriert, Ansaugluft (was ein Gemisch aus frischer Ansaugluft von außerhalb des Motorsystems und rückgeführten Abgasen sein kann) zu kühlen, wenn sie durch den CAC 40 gelangt. Somit können rückgeführte Abgase aus dem ersten AGR-Kanal 50 und/oder dem zweiten AGR-Kanal 58 über den CAC 40 gekühlt werden, bevor sie in den Ansaugkrümmer 44 gelangen. In einem alternativen Beispiel kann der zweite AGR-Kanal 58 an den Ansaugkanal 28 hinter dem CAC 40 gekoppelt sein. In einem derartigen Beispiel ist möglicherweise kein AGR-Kühler 52 innerhalb des ersten AGR-Kanals 50 angeordnet. Ferner kann, wie in 1A gezeigt, eine zweite Ausstoßeinrichtung 57 innerhalb des Ansaugkanals 28 an einem Auslass des zweiten AGR-Kanals 58 positioniert sein.
Ein zweites (z. B. Mitteldruck-)AGR-Ventil 59 ist innerhalb des zweiten AGR-Kanals 58 angeordnet. Das zweite AGR-Ventil 59 ist dazu konfiguriert, einen Betrag von Gasstrom (z.B. Durchblasluft und/oder Abgas) durch den zweiten AGR-Kühler 58 anzupassen. Wie nachfolgend ausführlicher beschrieben, kann die Steuerung 12 das AGR-Ventil 59 in eine geöffnete (z. B. vollständig geöffnet) Stellung (wodurch minimal eingeschränkter Strom durch den zweiten AGR-Kanal 58 ermöglicht wird), eine geschlossene (z. B. vollständig geschlossen) Stellung (wodurch der Strom durch den AGR-Kanal 58 blockiert wird) oder eine Vielzahl von Stellungen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen auf Grundlage von (z.B. in Abhängigkeit von) Motorbetriebsbedingungen betätigen. Zum Beispiel kann das Betätigen des AGR-Ventils 59 beinhalten, dass die Steuerung 12 ein elektronisches Signal an einen Aktor des AGR-Ventils 59 sendet, um eine Ventilplatte des AGR-Ventils 59 in die geöffnete Stellung, geschlossene Stellung oder eine Stellung zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen zu bewegen. Auf Grundlage von Systemdrücken und Stellungen unterschiedlicher anderer Ventile im Motorsystem, kann Luft entweder zum Ansaugkanal 28 innerhalb des zweiten AGR-Kanals 58 oder zum zweiten Abgaskrümmer 80 innerhalb des zweiten AGR-Kanals 58 strömen.
Der Ansaugkanal 28 beinhaltet ferner eine Ansaugdrossel 62. Wie in 1A gezeigt, ist die Ansaugdrossel 62 hinter dem CAC 40 positioniert. Eine Stellung einer Drosselplatte 64 der Drossel 62 kann von einer Steuerung 12 über einen Drosselaktor (nicht gezeigt) angepasst werden, der kommunikativ an die Steuerung 12 gekoppelt ist. Durch das Modulieren der Ansaugdrossel 62 während des Betreibens des Verdichters 162 kann eine gewünschte Menge von Frischluft und/oder rückgeführter Abgase vom CAC 40 gekühlt und über den Ansaugkrümmer 44 den Motorzylindern bei einem verstärkten Druck zugeführt werden.
Um das Verdichterpumpen zu verringern, kann mindestens ein Teil der durch den Verdichter162 verdichteten Luftfüllung zum Verdichtereinlass rückgeführt werden. Ein Verdichterrückführungskanal 41 kann zum Rückführen von Druckluft vom Verdichterauslass vor dem CAC 40 zum Verdichtereinlass bereitgestellt werden. Ein Verdichterrückführungsventil (compressor recirculation valve - CRV) 42 kann zum Anpassen einer Menge von Rückführungsstrom bereitgestellt werden, der zum Verdichtereinlass rückgeführt wird. In einem Beispiel kann das CRV 42 über einen Befehl von der Steuerung 12 als Reaktion auf tatsächliche oder erwartete Verdichterpumpbedingungen zum Öffnen betätigt werden.
Ein dritter Strömungskanal 30 (der in dieser Schrift als ein heißes Rohr bezeichnet sein kann) ist zwischen den zweiten Abgaskrümmer 80 und den Ansaugkanal 28 gekoppelt. Konkret ist ein erstes Ende des dritten Strömungskanals 30 direkt an den zweiten Abgaskrümmer 80 gekoppelt und ein zweites Ende des dritten Strömungskanals 30 ist direkt an den Ansaugkanal 28 hinter der Ansaugdrossel 62 und vor den Ansaugkrümmer 44 gekoppelt. Ein drittes Ventil 32 (z.B. ein Ventil des heißen Rohrs) ist innerhalb des dritten Strömungskanals 30 angeordnet und dazu konfiguriert, eine Menge von Luftstrom durch den dritten Strömungskanal 30 anzupassen. Das dritte Ventil 32 kann als Reaktion auf ein Betätigungssignal, das von der Steuerung 12 an einen Aktor des dritten Ventils 32 gesendet wird, in eine vollständig geöffnete Stellung, eine vollständig geschlossene Stellung oder eine Vielzahl von Stellungen zwischen vollständig geöffnet und vollständig geschlossen betätigt werden.
Der zweite Abgaskrümmer 80 und/oder die zweiten Abgasleitungen 82 können einen oder mehrere Sensoren (wie etwa Druck-, Temperatursensoren und/oder Lambdasonden) beinhalten, die darin angeordnet sind. Zum Beispiel beinhaltet, wie in 1A gezeigt, der zweite Abgaskrümmer 80 einen Drucksensor 34 und eine Lambdasonde 36, die darin angeordnet und dazu konfiguriert sind, einen Druck bzw. Sauerstoffgehalt von Abgasen und Durchblas(z.B. Ansaug)-luft zu messen, die aus den zweiten Auslassventilen 6 austritt und in den zweiten Abgaskrümmer 80 gelangt. Zusätzlich oder alternativ zur Lambdasonde 36 kann jede zweite Abgasleitung 82 eine individuelle Lambdasonde 38 beinhalten, die darin angeordnet ist. Daher kann ein Sauerstoffgehalt von Abgasen und/oder Durchblasluft, die jeden Zylinder über zweite Auslassventile 6 verlassen, auf Grundlage einer Ausgabe von Lambdasonden 38 und/oder Lambdasonden 36 bestimmt werden.
In einigen Beispielen kann, wie in 1A gezeigt, der Ansaugkanal 28 einen elektrischen Verdichter 60 beinhalten. Der elektrische Verdichter 60 ist in einem Umgehungskanal 61 angeordnet, der an den Ansaugkanal 28 vor und hinter einem elektrischen Verdichterventil 63 gekoppelt ist. Konkret ist ein Einlass zum Umgehungskanal 61 an den Ansaugkanal 28 vor dem elektrischen Verdichterventil 63 gekoppelt und ein Auslass zum Umgehungskanal 61 ist an den Ansaugkanal 28 hinter dem elektrischen Verdichterventil 63 und vor der Position gekoppelt, bei welcher der erste AGR-Kanal 50 an den Ansaugkanal 28 gekoppelt ist. Ferner ist der Auslass des Umgehungskanals 61 im Ansaugkanal 28 vor den Turboladerverdichter 162 gekoppelt. Der elektrische Verdichter 60 kann elektrisch von einem Elektromotor unter Verwendung von Energie angetrieben werden, die in einer Energiespeichervorrichtung gespeichert ist. In einem Beispiel kann der Elektromotor Teil des elektrischen Verdichters 60 sein, wie in 1A gezeigt. Wenn zusätzliche Verstärkung (z. B. erhöhter Druck der Ansaugluft über Atmosphärendruck) über einer Menge angefordert wird, die vom Verdichter 162 bereitgestellt wird, kann die Steuerung 12 den elektrischen Verdichter 60 derartig einschalten, dass er sich dreht und einen Druck von Ansaugluft erhöht, die durch den Umgehungskanal 61 strömt. Ferner kann die Steuerung 12 das elektrische Verdichterventil 63 in eine geschlossene oder teilweise geschlossene Stellung betätigen, um eine erhöhte Menge von Ansaugluft durch den Umgehungskanal 61 und den elektrischen Verdichter 60 zu leiten.
Der Ansaugkanal 28 kann einen oder mehrere zusätzliche Sensoren beinhalten (wie etwa zusätzliche Druck-, Temperatur-, Strömungsratensensoren und/oder Lambdasonden). Zum Beispiel beinhaltet, wie in 1A gezeigt, der Ansaugkanal 28 einen Luftmassenstrom-(mass air flow - MAF-)sensor 48, der vor dem elektrischen Verdichterventil 63 im Ansaugkanal 28 angeordnet ist. Ein Ansaugdrucksensor 31 und ein Ansaugtemperatursensor 33 sind im Ansaugkanal 28 vor dem Verdichter 162 und hinter der Position positioniert, bei welcher der erste AGR-Kanal 50 an den Ansaugkanal 28 gekoppelt ist. Eine Ansauglambdasonde 35 kann sich im Ansaugkanal 28 hinter dem Verdichter 162 und vor dem CAC 40 befinden. Ein zusätzlicher Ansaugdrucksensor 37 kann im Ansaugkanal 28 hinter dem CAC 40 und vor der Drossel 62 positioniert sein. In einigen Beispielen kann, wie in 1A gezeigt, eine zusätzliche Ansauglambdasonde 39 im Ansaugkanal 28 zwischen dem CAC 40 und der Drossel 62 positioniert sein. Ferner sind ein Ansaugkrümmerdruck-(z.B. MAP-)sensor 122 und ein Ansaugkrümmertemperatursensor 123 innerhalb des Ansaugkrümmers 44 vor den Motorzylindern positioniert.
In einigen Beispielen kann der Motor 10 an ein Elektromotor-/Batteriesystem (wie in 3 gezeigt) in einem Hybridfahrzeug gekoppelt sein. Das Hybridfahrzeug kann eine Parallelauslegung, Serienauslegung oder eine Abwandlung oder Kombinationen daraus aufweisen. Ferner können in einigen Beispielen andere Motorkonfigurationen eingesetzt sein, zum Beispiel ein Dieselmotor.
Der Motor 10 kann mindestens teilweise durch das Steuersystem 17, das die Steuerung 12 beinhaltet, und durch eine Eingabe von einem Fahrzeugführer über eine Eingabevorrichtung (in 1A nicht gezeigt) gesteuert werden. Das Steuersystem 17 ist Informationen von einer Vielzahl von Sensoren 16 (für die in dieser Schrift verschiedene Beispiele beschrieben sind) empfangend und Steuersignale an eine Vielzahl von Betätigungselementen 83 sendend gezeigt. Als ein Beispiel können die Sensoren 16 Druck-, Temperatursensoren und Lambdasonden beinhalten, die sich innerhalb des Ansaugkanals 28, des Ansaugkrümmers 44, des Abgaskanals 74 und des zweiten Abgaskrümmers 80 befinden, die vorstehend beschrieben sind. Andere Sensoren können einen Drosseleinlasstemperatursensor zum Schätzen einer Drossellufttemperatur (throttle air temperature - TCT) beinhalten, der hinter der Drossel 62 im Ansaugkanal gekoppelt ist. Zusätzliche Systemsensoren und -aktoren werden nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 erläutert. Als ein weiteres Beispiel können die Aktuatoren 83 Kraftstoffeinspritzvorrichtungen 66, Ventile 63, 42, 54, 59, 32, 97, 76 und eine Drossel 62 beinhalten. Die Aktoren 83 können ferner unterschiedliche Nockenwellentaktaktoren beinhalten, die an die Zylindereinlass- und -auslassventile gekoppelt sind (wie nachfolgend unter Bezugnahme auf 3 beschrieben). Die Steuerung 12 kann Eingangsdaten von den verschiedenen Sensoren empfangen, die Eingangsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangsdaten auf Grundlage der Anweisung oder des in einem Speicher der Steuerung 12 programmierten Codes einer oder mehreren Programme entsprechend auslösen. Ein beispielhaftes Steuerprogramm (z. B. ein Verfahren) ist in dieser Schrift in 5 beschrieben. Zum Beispiel kann der Betrieb des ersten Auslassventils 8, des zweiten Auslassventils 6 und der Einlassventile 2 und 4 für einen gewünschten Gasstrom durch jede Zylinderöffnung zeitlich gesteuert werden.
Es versteht sich, dass, während 1A den Motor 10 zeigt, der jeden des ersten AGR-Kanals 50, zweiten AGR-Kanals 58, Strömungskanals 98 und Strömungskanals 30 beinhaltet, der Motor 10 in anderen Beispielen nur einen Abschnitt dieser Kanäle beinhalten kann. Zum Beispiel kann der Motor 10 nur den ersten AGR-Kanal 50 und den Strömungskanal 98 und nicht den zweiten AGR-Kanal 58 und den Strömungskanal 30 beinhalten. In einem anderen Beispiel kann der Motor 10 den ersten AGR-Kanal 50, den zweiten AGR-Kanal 58 und den Strömungskanal 98, aber nicht den Strömungskanal 30 beinhalten. In noch einem weiteren Beispiel kann der Motor 10 den ersten AGR-Kanal 50, den Strömungskanal30 und den Strömungskanal 98, aber nicht den zweiten AGR-Kanal 58 beinhalten. In einigen Beispielen beinhaltet der Motor 10 möglicherweise nicht den elektrischen Verdichter 60. In noch weiteren Beispielen kann der Motor 10 alle oder nur einen Teil der in 1A gezeigten Sensoren beinhalten.
Während das geteilte Abgassystem 100 dazu konfiguriert sein kann, die Energierückgewinnung an der Turbine 165 zu optimieren, können alternative Konfigurationen verwendet werden, um andere Leistungseigenschaften der Turbine zu optimieren. Zum Beispiel zeigt 2A schematisch ein Motorsystem (das den des Motors 10 beinhaltet), das ein geteiltes Abgassystem 200 beinhaltet, das für das Turbinengleichgewicht optimiert ist. Somit werden Komponenten, die vorher in 1A eingeführt wurden, mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt und nicht erneut vorgestellt. Zum Beispiel ist das in 2A gezeigte Motorsystem im Wesentlichen zu dem in 1A eingeführten Motorsystem abgesehen von den nachfolgend beschriebenen Unterschieden identisch.
Ähnlich dem geteilten Abgassystem 100 aus 1A beinhaltet das geteilte Abgassystem 200 aus 2A eine gespiegelte (z. B. Spiegelsymmetrie um die Mittelachse 101 aufweisende) Auslassöffnungs- und Krümmerkonfiguration, aber anders als das geteilte Abgassystem 100 aus 1A ist das geteilte Abgassystem 200 dazu konfiguriert, einen gleichbleibenden Abstand (z. B. Volumen) zwischen (ersten) Durchblasauslassventilen 8 und dem Turbineneinlass 163 zu erreichen. Die Auslassöffnung, die von der Mittelachse 101 (und dem Turbineneinlass 163) an den Innenzylindern 14 und 15 am weitesten entfernt ist, ist die erste Auslassöffnung 86, und die Auslassöffnung, die der Mittelachse 101 (und dem Turbineneinlass 163) an den Außenzylindern 13 und 18 am nächsten liegt, ist die erste Auslassöffnung 87. Zum Beispiel ist die Mittelachse 101 zwischen der zweiten Auslassöffnung 82 des Zylinders 14 und der zweiten Auslassöffnung 82 des Zylinders 15 zentriert und bildet eine Symmetrieebene zwischen der zweiten Auslassöffnung 82 des Zylinders 14 und der zweiten Auslassöffnung 82 des Zylinders 15. Daher ist eine Anordnung der ersten Auslassöffnung 87 und der zweiten Auslassöffnung 82 am Zylinder 13 ein nichtdeckungsgleiches Spiegelbild einer Anordnung der ersten Auslassöffnung 87 und der zweiten Auslassöffnung 82 am Zylinder 18, und eine Anordnung der ersten Auslassöffnung 86 und der zweiten Auslassöffnung 82 am Zylinder 14 ist ein nichtdeckungsgleiches Spiegelbild einer Anordnung der ersten Auslassöffnung 86 und der zweiten Auslassöffnung 82 am Zylinder 15.
In dem in 2A gezeigten Beispiel beinhaltet das geteilte Abgassystem 200 eine beispielhafte Auslassöffnungs- und Krümmeranordnung 210. Insbesondere kann die Auslassöffnungs- und Krümmeranordnung 210 beinhaltet sein, wenn die Turbine 165 eine Doppelschneckenturbine ist, um Ablassimpulse von den Innenzylindern 14 und 15 zu einer ersten Schnecke der Doppelschneckenturbine (z. B. über die ersten Auslassöffnungen 86 und den ersten Krümmerabschnitt 81) zu liefern und Ablassimpulse von den Außenzylindern 13 und 18 zu einer zweiten Schnecke der Doppelschneckenturbine (z. B. über die ersten Auslassöffnungen 87 und den zweiten Krümmerabschnitt 85) zu liefern.
Unter kurzer Bezugnahme auf die 2B-2C sind dreidimensionale perspektivische Teilansichten der Auslassöffnungs- und Krümmeranordnung 210 gezeigt. Somit sind gleiche Komponenten der 2B und 2C, welche dieselben wie die Komponenten aus 2A sind, gleich nummeriert und werden möglicherweise nicht noch einmal vorgestellt. Es sind Bezugsachsen 299 zur relativen räumlichen Orientierung bereitgestellt. Ähnlich zur 2A zeigen die 2B und 2C die zweite Auslassöffnung 82 des Zylinders 14, die benachbart (z. B. in der x-Richtung der Bezugsachsen 199) zur zweiten Auslassöffnung 82 des Zylinders 15 angeordnet ist, ohne irgendeine andere dazwischenpositionierte Auslassöffnung. Ferner ist die erste Auslassöffnung 87 des Zylinders 13 benachbart zur ersten Auslassöffnung 86 des Zylinders 14 (z. B. in der x-Richtung) angeordnet, und die erste Auslassöffnung 87 des Zylinders 18 ist benachbart zur ersten Auslassöffnung 86 des Zylinders 15 (z. B. in der x-Richtung) angeordnet. Zusätzlich können, wie in den 2B und 2C gezeigt, die ersten Auslassöffnungen 86 und 87 aus dem Zylinderkopf senkrecht unter (z. B. in einer negativen z-Richtung, wie durch die Bezugsachsen 299 gezeigt) den zweiten Auslassöffnungen 82 austreten. Die speziellen Formen der Auslassöffnungen und die Positionen, an denen sich die ersten Auslassöffnungen 86 miteinander verbunden und sich die ersten Auslassöffnungen 87 miteinander verbinden, können optimiert werden, um ein Ablassvolumen für jede Schnecke der Doppelschneckenturbine 165 (in 2B nicht gezeigt) auszugleichen.
In dem in den 2B und 2C gezeigten Beispiel tritt jede der ersten Auslassöffnungen 86 und 87 getrennt aus dem Zylinderkopf (nicht gezeigt) an einem Befestigungsflansch 292 aus. Zum Beispiel ist die erste Auslassöffnung 87 des Zylinders 13 an fluidisch an den zweiten Krümmerabschnitt 85 an einem ersten Auslass im Befestigungsflansch 292 gekoppelt, die erste Auslassöffnung 86 des Zylinders 14 ist fluidisch an den ersten Krümmerabschnitt 81 an einem zweiten Auslass im Befestigungsflansch 292 gekoppelt, der vom ersten Auslass getrennt ist, die erste Auslassöffnung 86 des Zylinders 15 ist fluidisch an den ersten Krümmerabschnitt 81 an einem dritten Auslass im Befestigungsflansch 292, der getrennt von jedem vom ersten und zweiten Auslass ist, und die erste Auslassöffnung 87 des Zylinders 18 ist fluidisch an den zweiten Krümmerabschnitt 85 über einen vierten Auslass im Befestigungsflansch 292 gekoppelt, der getrennt von jedem vom ersten, zweiten und dritten Auslass ist. In anderen Beispielen können sich die ersten Auslassöffnungen 86 vor dem Koppeln mit dem Befestigungsflansch 292 verbinden und/oder die ersten Auslassöffnungen 87 können sich vor dem Koppeln mit dem Befestigungsflansch 292 verbinden. In jedem Beispiel können jedoch die ersten Auslassöffnungen 86 Abgas nur zum ersten Krümmerabschnitt 81 leiten, und die ersten Auslassöffnungen 87 können Abgas nur zum zweiten Krümmerabschnitt 85 leiten, und die ersten Auslassöffnungen 86 können sich nicht mit den ersten Auslassöffnungen 87 verbinden. Umgekehrt können sich in Beispielen, bei denen die Turbine 165 eine Einzelschneckenturbine ist, einige oder alle der ersten Auslassöffnungen 86 und der ersten Auslassöffnungen 87 vor dem Koppeln an den Befestigungsflansch 292 verbinden. Zum Beipsiel verbinden sich die zweiten Auslassöffnungen 82 jedes Zylinders zu einem einzigen Durchgang, bevor sie an einen Befestigungsflansch 290 gekoppelt werden, der die zweiten Auslassöffnungen 82 fluidisch mit dem Spülkrümmer 80 (in den 2B und 2C nicht gezeigt) koppeln kann. Die ersten Auslassöffnungen 86 und 87 können sich in analoger Weise zu einem einzigen Durchgang verbinden.
Wenn sich unter Bezugnahme auf 2A die erste und die zweite Auslassöffnung am Zylinderkopfs des Motors 10 abgewechselt haben, anstatt das gespiegelte geteilte Abgassystem 200 aufzuweisen, kann der Abstand (und somit das Volumen) zwischen den Ablassauslassventilen 8 und dem Turbineneinlass 163 ungleichmäßig sein. Wenn zum Beispiel die erste Auslassöffnung 87 des Zylinders 13 und die erste Auslassöffnung 86 des Zylinders 15 links von den zweiten Auslassöffnungen 82 angeordnet wären (in der in 2A gezeigten Ansicht), würde der Abstand vom Ablassauslassventil 8 des Zylinders 13 zur Turbine 165 größer als der Abstand zwischen dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 18 sein. Ferner wäre der Abstand zwischen dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 14 und der Turbine 165 größer als der Abstand zwischen dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 15 und der Turbine 165.
Durch das Zentrieren des Turbineneinlasses 163 zwischen den Innenzylindern 14 und 15 wird ein erster Abstand zwischen dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 14 und dem Turbineneinlass 163 mit einem zweiten Abstand zwischen dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 15 und dem Turbineneinlass 163 ausgeglichen und ein dritter Abstand zwischen dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 13 wird mit einem vierten Abstand zwischen dem Ablassauslassventil 8 des Zylinders 18 und dem Turbineneinlass 163 ausgeglichen. Noch ferner ist durch das Anordnen der ersten Auslassöffnungen 86 benachbart zu den ersten Auslassöffnungen 87 der Abstand zwischen den Auslassventilen 8 des inneren Zylinders 14 und 15 dem Abstand zwischen den Auslassventilen 8 der äußeren Zylinder 13 und 18 ähnlicher, als wenn die ersten Auslassöffnungen 86 nicht zu den ersten Auslassöffnungen 87 benachbart sind. Der erste Krümmerabschnitt 81 und der zweite Krümmerabschnitt 85 können geformt sein, um Unterschiede im Abstand zwischen den Ablassauslassventilen 8 der inneren und des äußeren Zylinder derartig auszugleichen, dass ein Volumen der ersten Auslassöffnungen 86 und des ersten Krümmerabschnitts 81 einem Volumen der ersten Auslassöffnungen 87 und des zweiten Krümmerabschnitts 85 entspricht. Wenn sich die beiden Volumina entsprechen, kann ein durch jeden Ablassimpuls entwickelter Druck gleich sein und an der Turbine 165 treten keine Geräusche oder Vibrationen erster Ordnung auf. Infolgedessen kann die Störung der Fahrzeuginsassen verringert werden, was wiederum die Zufriedenheit der Fahrzeuginsassen erhöhen kann.
Obwohl das in 2A gezeigte Beispiel den Turbineneinlass 163 an der Mittelachse 101 zentriert beinhaltet, ist der Turbineneinlass 163 in anderen Beispielen möglicherweise nicht an der Mittelachse 101 zentriert, da der erste Krümmerabschnitt 81 und der zweite Krümmerabschnitt 85 geformt sein können, um Volumenunterschiede auszugleichen. Noch ferner kann es noch mehr Variabilität für die Positionierung des Turbineneinlasses 163 geben, wenn die Turbine 165 eine Einzelschneckenturbine ist. Wenn sich zum Beispiel die ersten Auslassöffnungen 86 und 87 im Zylinderkopf verbinden und den Zylinderkopf zu einem einzelnen verbundenen „blockförmigen“ Abgaskrümmer 84 zum Verbinden mit der Turbine verlassen, wäre das Volumen ähnlich, egal wo die Turbine auf dem Krümmer positioniert (z. B. die Mitte oder eines der Enden des „Blocks“). Der Turbineneinlass 165 kann von der Mittelachse 101 entfernt positioniert sein, um eine Katalysatorverbauung aufzunehmen und/oder aufgrund von Einschränkungen in Bezug auf den Einlass des Kompressors 162.
Unter Bezugnahme auf 3 ist nun eine Teilansicht eines einzelnen Zylinders der Brennkraftmaschine 10 gezeigt. Somit werden Komponenten, die vorher in 1A eingeführt wurden, mit den gleichen Bezugszeichen dargestellt und nicht erneut vorgestellt. Der Motor 10 ist mit einer Brennkammer (Zylinder) 130 dargestellt, die einen beliebigen der Zylinder 13, 14, 15 und 18 aus 1A darstellen kann. Die Brennkammer 130 beinhaltet eine Kühlhülse 114 und Zylinderwände 132, wobei ein Kolben 136 darin positioniert und mit einer Kurbelwelle 140 verbunden ist. Die Brennkammer 130 ist mit über das Einlassventil 4 bzw. das erste Auslassventil 8 mit dem Ansaugkrümmer 44 und der ersten Auslassöffnung 86 in Verbindung stehend gezeigt. Wie zuvor in 1A beschrieben, kann jeder Zylinder des Motors 10 Verbrennungsprodukte entlang zweier Leitungen ausstoßen, und lediglich die erste Auslassöffnung (z. B. Leitung ) gezeigt, die vom Zylinder zur Turbine führt, ist in 3 gezeigt, während die zweite Auslassöffnung (z. B. die zweite Auslassöffnung 82) in dieser Ansicht nicht sichtbar ist. Alternativ kann die erste Auslassöffnung die erste Auslassöffnung 87 sein, der in den 1A-2B gezeigt ist.
Wie in 1A ebenfalls bereits ausgeführt, kann jeder Zylinder des Motors 10 zwei Einlassventile und zwei Auslassventile beinhalten. In der dargestellten Ansicht sind lediglich ein Einlassventil (z. B. Einlassventil 4) und ein erstes Auslassventil 8 gezeigt. Das Einlassventil 4 und das erste Auslassventil 8 befinden sich in einem oberen Bereich der Brennkammer 130. Das Einlassventil 4 und das Auslassventil 8 können unter Verwendung entsprechender Nockenbetätigungssysteme, die eine oder mehrere Nocken beinhalten, durch die Steuerung 12 gesteuert werden. Die Nockenbetätigungssysteme können ein oder mehrere der Folgenden nutzen: Nockenprofilverstellungs- (CPS), variable Nakentakt- (VCT), variable Ventiltakt- (VVT) und/oder variable Ventilhubsysteme (VVL), um den Ventilbetrieb zu variieren. Im dargestellten Beispiel wird jedes Einlassventil 4 durch einen Einlassnocken 151 gesteuert und jedes Auslassventil, was das erste Auslassventil 8 beinhaltet, wird durch einen Auslassnocken 153 gesteuert. Der Einlassnocken 151 kann über einen Einlassventiltaktaktor 105 betätigt werden und der Auslassnocken 153 kann über einen Auslassventiltaktaktor 103 gemäß den eingestellten Einlass- bzw. Auslassventiltakten betätigt werden. In einigen Beispielen können die Einlassventile und Auslassventile über den Einlassventiltaktaktor 105 bzw. Auslassventiltaktaktor 103 abgeschaltet werden. Zum Beispiel kann die Steuerung ein Signal an den Auslassventiltaktaktor 103 senden, um derartig das erste Auslassventil 8 abzuschalten, dass es geschlossen bleibt und sich beim eingestellten Takt nicht öffnet. Die Stellung der Einlassnockenwelle 151 und der Auslassnockenwelle 153 kann durch die Nockenwellenstellungssensoren 155 bzw. 157 bestimmt werden. Wie vorstehend vorgestellt, können in einem Beispiel alle Auslassventile jedes Zylinders auf einer gleichen Auslassnockenwelle gesteuert werden. Somit kann ein Takt sowohl des (zweiten) Spülauslassventils als auch des (ersten) Ablassauslassventils zusammen über eine Nockenwelle angepasst werden, aber sie können in Bezug auf einander jeweils unterschiedliche Takte aufweisen. In einem anderen Beispiel kann das Ablassauslassventil jedes Zylinders über eine erste Auslassnockenwelle gesteuert werden und ein Spülauslassventil jedes Zylinders kann über eine andere, zweite Auslassnockenwelle gesteuert werden. Auf diese Weise kann der Ventiltakt der Spülventile und der Ablassventile getrennt voneinander angepasst werden. In alternativen Beispielen kann/können das/die Nocken- oder Ventiltaktsystem(e) der Spül- und/oder Ablassauslassventile ein Nocken-in-Nocken-System, ein elektro-hydraulisches System auf den Spülventilen und/oder eine elektromechanische Ventilhubsteuerung auf den Spülventilen einsetzen.
In einigen Beispielen kann das Einlass- und/oder Auslassventil durch elektrische Ventilbetätigung gesteuert werden. Zum Beispiel kann der Zylinder 130 alternativ ein Einlassventil, das über eine elektrische Ventilbetätigung gesteuert wird, und ein Auslassventil beinhalten, das über Nockenbetätigung gesteuert wird, die CPS- und/oder VCT-Systeme beinhaltet. In noch anderen Beispielen können das Einlass- und das Auslassventil durch einen gemeinsamen Ventilaktor oder ein gemeinsames Betätigungssystem oder einen Aktor (oder ein Betätigungssystem) zur variablen Ventiltaktung gesteuert werden.
In einem Beispiel beinhaltet der Einlassnocken 151 getrennte und verschiedene Nockenerhebungen, die verschiedene Ventilprofile (z. B. Ventiltakt, Ventilhub, Dauer etc.) für jedes der beiden Einlassventile der Brennkammer 130 bereitstellen. Gleichermaßen kann der Auslassnocken 153 getrennte und verschiedene Nockenerhebungen beinhalten, die verschiedene Ventilprofile (z. B. Ventiltakt, Ventilhub, Dauer etc.) für jedes der beiden Auslassventile der Brennkammer 130 bereitstellen. In einem weiteren Beispiel kann der Ansaugnocken 151 eine gemeinsame Erhebung oder ähnliche Erhebungen beinhalten, welche jedem der beiden Ansaugventile ein im Wesentlichen ähnliches Ventilprofil bereitstellen.
Zusätzlich können verschiedene Nockenprofile für die verschiedenen Auslassventile verwendet werden, um Abgase, welche bei niedrigen Zylinderdrücken abgeführt werden, von Abgasen zu trennen, welche bei hohen Zylinderdrücken abgeführt werden. Zum Beispiel kann ein erstes Auslassnockenprofil das erste Auslassventil (z. B. Ablassventil) kurz vor dem unteren Totpunkt (UT ) des Arbeitstaktes der Brennkammer 130 von einer geschlossenen Stellung öffnen und dasselbe Auslassventil lange vor dem oberen Totpunkt (OT) schließen, um Abblasgase aus der Brennkammer selektiv abzuführen. Ferner kann ein zweites Auslassnockenprofil verwendet sein, um das zweite Auslassventil (z. B. Spülventil) vor einem Mittelpunkt des Ausstoßtaktes von einer geschlossen Stellung zu öffnen und dieses nach dem OT zu schließen, um den Spülteil der Abgase selektiv abzuführen. Beispielhafte Ventiltakte werden nachstehend unter Bezugnahme auf 4 beschrieben werden.
Somit kann der Takt des ersten Auslassventils und des zweiten Auslassventils Zylinderabblasgase aus dem Spülteil der Abgase isolieren, während jegliche restlichen Abgase im Totraum des Zylinders mit frischer Ansaugluftdurchblasung während der positiven Ventilüberschneidung zwischen dem Einlassventil und den Spülauslassventilen gereinigt werden. Durch das Strömen eines ersten Teils des Abgases, der die Zylinder verlässt (z. B. Abgas mit höherem Druck), zur Turbine (z. B. Turbine 165, die in 1A vorgestellt wurde) und einem Auslasskanal für höheren Druck und das Strömen eines späteren, zweiten Teils des Abgases (z. B. Abgas mit niedrigerem Druck) und Durchblasluft zum Verdichtereinlass (z. B. einem Einlass des Verdichters 162, der in 1A vorgestellt wurde) kann der Motorsystemwirkungsgrad erhöht werden.
Der Zylinder 130 kann ein Verdichtungsverhältnis aufweisen, welches ein Verhältnis des Volumens, wenn sich der Kolben 136 am unteren Totpunkt befindet, im Vergleich zum Volumen ist, wenn sich derselbe am oberen Totpunkt befindet. Normalerweise liegt das Verdichtungsverhältnis im Bereich von 9:1 bis 10:1. In einigen Beispielen, bei denen unterschiedliche Kraftstoffe verwendet werden, kann das Verdichtungsverhältnis jedoch erhöht sein. Hierzu kann es zum Beispiel kommen, wenn Kraftstoffe mit einer höheren Oktanzahl oder Kraftstoffe mit einer höheren latenten Verdampfungsenthalpie verwendet werden. Das Verdichtungsverhältnis kann auch erhöht sein, wenn wegen ihrer Auswirkung auf das Motorklopfen Direkteinspritzung verwendet wird.
In einigen Beispielen kann jeder Zylinder des Motors 10 eine Zündkerze 92 beinhalten, um die Verbrennung auszulösen. Das Zündsystem 88 kann der Brennkammer 130 unter ausgewählten Betriebsmodi über die Zündkerze 92 einen Zündfunken als Reaktion auf ein Vorzündungssignal SA von der Steuerung 12 bereitstellen. In einigen Beispielen kann die Zündkerze 92 jedoch weggelassen werden, wie etwa, wenn der Motor 10 die Verbrennung durch eine Selbstzündung oder durch das Einspritzen von Kraftstoff auslösen kann, wie etwa, wenn der Motor 10 ein Dieselmotor ist.
Als ein nichteinschränkendes Beispiel ist der Zylinder 130 eine Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 beinhaltend gezeigt. Die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 ist direkt an die Brennkammer 130 gekoppelt gezeigt, um Kraftstoff proportional zu einer Impulsbreite eines Kraftstoffimpulsbreitensignals direkt in diese einzuspritzen, welches von der Steuerung 12 über einen elektronischen Treiber 168 empfangen wird. Auf diese Weise stellt die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66 eine sogenannte Direkteinspritzung (im Folgenden auch als „DI“ bezeichnet) von Kraftstoff in den Zylinder 130 bereit. Obwohl 3 die Einspritzvorrichtung 66 als seitliche Einspritzvorrichtung zeigt, kann sie sich jedoch auch über dem Kolben befinden, wie etwa nahe der Position der Zündkerze 92. Eine derartige Position kann die Mischung und Verbrennung verbessern, wenn der Motor mit einem Kraftstoff auf Alkoholbasis betrieben wird, da einige Kraftstoffe auf Alkoholbasis eine niedrigere Flüchtigkeit aufweisen. Alternativ dazu kann sich die Einspritzvorrichtung über und nahe dem Einlassventil befinden, um das Mischen zu verbessern. In einem weiteren Beispiel kann die Einspritzvorrichtung 66 eine Einlasskanaleinspritzvorrichtung sein, die der Einlassöffnung vor dem Zylinder 130 Kraftstoff bereitstellt.
Der Kraftstoff zur Einspritzvorrichtung 66 von einem Hochdruckkraftstoffsystem 180 zugeführt werden, das eine(n) oder mehrere Kraftstofftanks, Kraftstoffpumpen und ein Kraftstoffverteiler beinhaltet. Alternativ kann Kraftstoff durch eine einstufige Kraftstoffpumpe bei einem niedrigeren Druck zugeführt werden. Ferner können, obwohl sie nicht gezeigt sind, Kraftstofftanks einen Druckwandler beinhalten, welcher der Steuerung 12 ein Signal bereitstellt. Kraftstofftanks im Kraftstoffsystem 180 können Kraftstoff mit unterschiedlichen Eigenschaften enthalten, wie etwa verschiedene Kraftstoffzusammensetzungen. Diese Unterschieden können verschiedene Alkoholgehalte, eine verschiedene Oktanzahl, verschiedene Verdampfungstemperaturen, verschiedene Kraftstoffgemische und/oder Kombinationen daraus etc. sein. In einigen Beispielen kann das Kraftstoffsystem 180 an ein Kraftstoffdampfrückgewinnungssystem gekoppelt sein, das einen Behälter zum Speichern von Auftank- und tageszyklischen Kraftstoffdämpfen beinhaltet. Die Kraftstoffdämpfe können während des Motorbetriebs aus dem Behälter in die Motorzylinder gespült werden, wenn die Spülbedingungen erfüllt sind.
Der Motor 10 kann mindestens teilweise durch die Steuerung 12 und durch Eingabe von einem Fahrzeugführer 113 über ein Gaspedal 116 und einen Gaspedalstellungssensor 118 und über ein Bremspedal 117 und einen Bremspedalstellungssensor 119 gesteuert werden. Der Gaspedalstellungssensor 118 kann ein Pedalstellungs-(pedal position - PP-)signal an die Steuerung 12 senden, das einer Stellung des Gaspedals 116 entspricht, und der Bremspedalstellungssensor 119 kann ein Bremspedalstellungs-(brake pedal position BPP-)signal an die Steuerung 12 senden, das einer Stellung des Bremspedals 117 entspricht. Die Steuerung 12 ist in 3 als ein Mikrocomputer gezeigt, der Folgendes umfasst: eine Mikroprozessoreinheit 102, Eingangs-/Ausgangsanschlüsse 104, ein elektronisches Speichermedium für ausführbare Programme und Kalibrierungswerte, die in diesem konkreten Beispiel als ein Nurlesespeicher 106 gezeigt sind, einen Direktzugriffsspeicher 108, einen Keep-Alive-Speicher 111 und einen Datenbus. Der Datenträger-Nurlesespeicher 106 kann mit computerlesbaren Daten programmiert werden, die Anweisungen darstellen, die von dem Mikroprozessor 102 zum Ausführen der Verfahren, die nachfolgend beschrieben sind, ausgeführt werden können, sowie andere Varianten, die vorweggenommen aber nicht konkret aufgelistet sind. Die Steuerungl2 kann zusätzlich zu den zuvor erörterten Signalen unterschiedliche Steuerungssignale von an den Motor 10 gekoppelten Sensoren empfangen, welche die Messung der Folgenden beinhalten: des eingeleiteten Luftmassenstroms (Mass Air Flow - MAF) vom Luftmassenstromsensor 48; Motor; einer Motorkühlmitteltemperatur (Engine Coolant Temperature - ECT) von einem Temperatursensor 112, der an eine Kühlhülse 114 gekoppelt ist; eines Profilzündungsaufnahmesignals (Profile Ignition Pickup - PIP) von einem Hall-Effekt-Sensor 120 (oder einer anderen Art), der an die Kurbelwelle 140 gekoppelt ist; einer Drosselstellung (Throttle Position - TP) von einem Drosselstellungssensor, der an die Drossel 62 gekoppelt ist; und eines Absolutkrümmerdrucksignals (Absolute Manifold Pressure- MAP) von einem MAP-Sensor 122. Ein Motordrehzahlsignal, U/min, kann durch die Steuerung 12 anhand des Signals PIP erzeugt werden. Das Krümmerdrucksignal MAP vom Krümmerdrucksensor kann verwendet werden, um eine Anzeige des Vakuums oder Drucks im Ansaugkrümmer bereitzustellen.
Die Steuerung 12 kann auf Grundlage von Eingängen von einem oder mehreren der vorstehend erwähnten Sensoren einen oder mehrere Aktoren anpassen, wie etwa die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, die Drossel 62, die Zündkerze 92, die Einlass-/Auslassventile und Nocken etc. Die Steuerung kann Eingangsdaten von den unterschiedlichen Sensoren empfangen, die Beitragsdaten verarbeiten und die Aktoren als Reaktion auf die verarbeiteten Eingangssdaten auf Grundlage von Anweisungen oder darin programmierten Codes auslösen, die einem oder mehreren Programmen entsprechen, wovon ein Beispiel unter Bezugnahme auf 5 beschrieben ist.
In einigen Beispielen kann das Fahrzeug ein Hybridfahrzeug mit mehreren Drehmomentquellen sein, die einem oder mehreren Fahrzeugrädern 160 zur Verfügung stehen. In anderen Beispielen ist das Fahrzeug ein herkömmliches Fahrzeug mit lediglich einem Motor. In dem in 3 gezeigten Beispiel beinhaltet das Fahrzeug einen Motor 10 und eine elektrische Maschine 161. Die elektrische Maschine 161 kann ein Motor oder ein Motor/Generator sein und kann in dieser Schrift somit ebenfalls als ein Elektromotor bezeichnet werden. Die elektrische Maschine 161 nimmt elektrische Leistung von einer Antriebsbatterie 170 auf, um den Fahrzeugrädern 160 Drehmoment bereitzustellen. Die elektrische Maschine 161 kann auch als Generator betrieben werden, um zum Beispiel während eines Bremsbetriebs elektrische Leistung zum Aufladen der Batterie 170 bereitzustellen.
Die Kurbelwelle 140 des Motors 10 und die elektrische Maschine 161 sind über ein Getriebe 167 mit den Fahrzeugrädern 160 verbunden, wenn eine oder mehrere Kupplungen 166 in Eingriff gebracht sind. Im dargestellten Beispiel ist eine erste Kupplung 166 zwischen der Kurbelwelle 140 und der elektrischen Maschine 161 bereitgestellt und eine zweite Kupplung 166 ist zwischen der elektrischen Maschine 161 und dem Getriebe 167 bereitgestellt. Die Steuerung 12 kann ein Signal an einen Aktor jeder Kupplung 166 senden, um die Kupplung in Eingriff zu bringen oder außer Eingriff zu bringen, um so die Kurbelwelle 140 mit der elektrischen Maschine 161 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder sie von diesen von zu trennen und/oder um die elektrische Maschine 161 mit dem Getriebe 167 und den damit verbundenen Komponenten zu verbinden oder sie von diesen zu trennen. Das Getriebe 167 kann ein Schaltgetriebe, ein Planetenradsystem oder eine andere Getriebeart sein. Der Antriebsstrang kann auf unterschiedliche Weisen konfiguriert sein, die ein paralleles, serielles oder seriell-paralleles Hybridfahrzeug beinhalten.
Unter Bezugnahme auf 4 stellt das Diagramm 400 beispielhafte Ventiltakte in Bezug auf eine Kolbenstellung für einen Motorzylinder dar, der vier Ventile umfasst: zwei Einlassventile und zwei Auslassventile, wie etwa vorstehend unter Bezugnahme auf die 1A-3 beschrieben. Der Zylinder ist dazu konfiguriert, Ansaugluft über zwei Einlassventile (z. B. die Einlassventile 2 und 4, die in 1A vorgestellt wurden) zu empfangen, einen ersten Ablassteil über ein erstes Auslassventil (z. B. das erste oder Ablassauslassventil 8, das in 1A vorgestellt wurde) zu einem Turbineneinlass abzugeben, einen zweiten Spülteil Abgas über ein zweites Auslassventil (z. B. das zweite oder Spülauslassventil 6, dass in 1A vorgestellt wurde) zu einem Ansaugkanal abzugeben und nichtverbrannte Durchblasluft über das zweite Auslassventil zum Ansaugkanal abzugeben. Durch das Anpassen des Taktes des Öffnens und/oder Schließens des zweiten Auslassventils mit dem der zwei Einlassventile können restliche Abgase im Zylindertotraum ausgespült und zusammen mit frischer Ansaugdurchblasluft als AGR rückgeführt werden.
Das Diagramm 400 veranschaulicht eine Motorstellung entlang der waagerechten Achse in Kurbelwinkelgrad (crank angle degrees - CAD). Im Beispiel aus 4 lassen sich relative Unterschiede der Takte anhand der Abmessungen der Zeichnungen abschätzen. Auf Wunsch können jedoch auch andere relative Takte verwendet werden. Der Verlauf 402 zeigt die Kolbenstellung (entlang der senkrechten Achse) in Bezug auf den oberen Totpunkt (OT), den unteren Totpunkt (UT) und die vier Takte eines Motorzyklus (Ansaugen, Verdichten, Arbeit und Ausstoßen). Während des Ansaugtakts schließen sich im Allgemeinen die Auslassventile, und die Einlassventile öffnen sich. Luft wird über den Ansaugkrümmer und die entsprechenden Einlassöffnungen in den Zylinder eingebracht und der Kolben bewegt sich zum Boden des Zylinders, um das Volumen innerhalb des Zylinders zu vergrößern. Die Stellung, bei der sich der Kolben an der untersten Stellung im Zylinder und am Ende seines Taktes befindet (z. B., wenn die Brennkammer ihr größtes Volumen aufweist), wird typischerweise als UT bezeichnet. Während des Verdichtungstakts sind die Einlassventile und die Auslassventile geschlossen. Der Kolben bewegt sich in Richtung des Zylinderkopfes, um die Luft im Zylinder zu verdichten. Der Punkt, bei dem sich der Kolben am Ende seines Taktes und dem Zylinderkopf am nächsten befindet (z. B., wenn die Brennkammer ihr geringstes Volumen aufweist), wird typischerweise als OT bezeichnet. In einem in dieser Schrift als Einspritzung bezeichneten Prozess wird Kraftstoff in die Brennkammer eingeleitet. In einem Prozess, der in dieser Schrift als Zündung bezeichnet wird, wird der eingespritzte Kraftstoff entzündet, wie etwa über eine Zündkerze, was zur Verbrennung führt. Während des Arbeitstakts drücken die sich ausdehnenden Gase den Kolben zurück nach unten zum UT. Eine Kurbelwelle (z. B. die Kurbelwelle 140, die in 3 gezeigt ist) wandelt diese Kolbenbewegung in ein Drehmoment der Drehachse um. Während des Ausstoßtakts werden die Auslassventile geöffnet, um das verbrannte Luft-Kraftstoff-Gemisch in die entsprechenden Auslasskanäle freizugeben, und der Kolben kehrt zum OT zurück. In dieser Beschreibung können die zweiten Auslass-(Spül-)ventile nach dem Beginn des Ausstoßtakts geöffnet werden und können nach dem Ende des Ausstoßtakts geöffnet bleiben, während die ersten Auslass-(Ablass-)ventile geschlossen bleiben und die Einlassventile geöffnet werden, um restliche Abgase mit Durchblasluft auszuspülen.
Der Verlauf 404 stellt eine/n Einlassventiltakt, -hub und -dauer für ein erstes Einlassventil (Int_1) dar, während der Verlauf 406 eine/n Einlassventiltakt, -hub und -dauer für ein zweites Einlassventil (INT_2) darstellt, wobei beide Einlassventile an den Ansaugkanal des Motorzylinders gekoppelt sind. Der Verlauf 408 zeigt einen beispielhaften Auslassventiltakt, einen beispielhaften Hub und eine beispielhafte Dauer für ein erstes Auslassventil (Exh_1), welches dem ersten (z. B. Ablass-)Auslassventil 8 entsprechen kann, das in 1A vorgestellt wurde, das an einen ersten Abgaskrümmer (z. B. den Abblasabgaskrümmer 84, der in den 1A und 2A gezeigt ist) über eine erste Auslassöffnung (z. B. die erste Auslassöffnung 86 oder 87 aus den 1A und 2A) gekoppelt ist. Der Verlauf 410 zeigt einen beispielhaften Auslassventiltakt, einen beispielhaften Hub und eine beispielhafte Dauer für ein zweites Auslassventil (Exh_2), welches dem zweiten (z. B. Spül-)Auslassventil 6 entsprechen kann, das in den 1A und 2A gezeigt ist, das an einen Spülkrümmer (z. B. den Spülkrümmer 80, der in den 1A und 2A gezeigt ist) über eine zweite Auslassöffnung (z. B. die zweite Auslassöffnung 82 aus den 1A und 2A) gekoppelt ist. Wie bereits ausgeführt, verbindet der erste Abgaskrümmer das erste Auslassventil mit dem Einlass einer Turboladerturbine (z. B. der Turbine 165 aus den 1A und 2A), und der zweite Spülkrümmer verbindet das zweite Auslassventil über einen AGR-Kanal (z. B. der erste AGR-Kanal 50, der in den 1A und 2A gezeigt ist) mit einem Ansaugkanal. Der erste Abgaskrümmer kann vom Spülkrümmer getrennt sein, wie vorstehend erläutert.
Im dargestellten Beispiel werden das erste und zweite Einlassventil aus einer geschlossenen Stellung (z. B. einem Ventilhub von null) bei einem gemeinsamen Takt (Verläufe 404 und 406) vollständig geöffnet, wobei nahe am Ansaugtakt-OT, kurz nach CAD2 (z. B. bei oder kurz nach dem Ansaugtakt-OT) begonnen wird, und geschlossen, nachdem ein nachfolgender Verdichtungstakt nach CAD3 (z. B. nach UT) begonnen hat. Zusätzlich können, wenn sie vollständig geöffnet sind, die zwei Einlassventile mit dem gleichen Betrag an Ventilhub L1 für die gleiche Dauer D1 geöffnet werden. In anderen Beispielen können die zwei Einlassventile mit einem anderen Takt betrieben werden, indem Phasenlage, Hub oder Dauer angepasst werden. Im Gegensatz zum gemeinsamen Takt des ersten und des zweiten Einlassventils kann der Takt des Öffnens und Schließens des ersten Auslassventils in Bezug auf das Öffnen und Schließen des zweiten Auslassventils versetzt sein. Konkret wird das erste Auslassventil (Verlauf 408) bei einem ersten Takt, der früher im Motorzyklus erfolgt als der Takt, bei dem das zweite Auslassventil (Verlauf 410) aus einer geschlossenen Stellung heraus geöffnet wird. Konkret liegt der erste Takt zum Öffnen des ersten Auslassventils zwischen dem OT und dem UT des Arbeitstaktes vor CAD1 (z. B. vor dem Ausstoßtakt-UT), während der Takt zum Öffnen des zweiten Auslassventils kurz nach dem Ausstoßtakt-UT nach CAD1, aber vor CAD2 erfolgt. Das erste Auslassventil (Verlauf 408) wird vor dem Ende des Ausstoßtaktes geschlossen und das zweite Auslassventil (Verlauf 410) wird nach dem Ende des Ausstoßtaktes geschlossen. Somit bleibt das zweite Auslassventil offen, um sich etwas mit dem Öffnen der Einlassventile zu überschneiden.
Genauer gesagt, kann das erste Auslassventil (Verlauf 408) vor dem Start eines Ausstoßtakts (z. B. zwischen 90 und 40 Grad vor UT) vollständig aus der geschlossenen Stellung heraus geöffnet sein, während eines ersten Teils des Ausstoßtakts vollständig geöffnet bleiben, und, bevor der Ausstoßtakt endet (z. B. zwischen 50 und 0 Grad vor OT), vollständig geschlossen sein, um den Ablassteil des Abgasimpulses zu erfassen. Das zweite Auslassventil (Verlauf 410) kann kurz nach dem Beginn des Ausstoßtakts (z. B. zwischen 40 und 90 Grad nach UT) aus einer geschlossenen Stellung heraus vollständig geöffnet sein, in einem zweiten Teil des Ausstoßtakts offen gehalten werden und, nachdem der Ansaugtakt beginnt (z. B. zwischen 20 und 70 Grad nach OT), vollständig geschlossen sein, um den Spülteil des Abgases abzugeben. Zusätzlich können das zweite Auslassventil und die Einlassventile, wie in 4 gezeigt, eine positive Überschneidungsphase (z. B. von zwischen 20 Grad vor OT und 40 Grad nach OT bis zwischen 40 und 90 Grad nach OT) aufweisen, um die Durchblasung mit AGR zu ermöglichen. Dieser Zyklus, wobei alle vier Ventile betriebsfähig sind, kann sich selbst auf Grundlage von Betriebsbedingungen des Motors wiederholen.
Zusätzlich kann das erste Auslassventil (Verlauf 408) bei einem ersten Takt mit einem ersten Betrag des Ventilhubs L2 geöffnet werden, während das zweite Auslassventil (Verlauf 410) mit einem zweiten Betrag des Ventilhubs L3 geöffnet werden kann, wobei L3 kleiner ist als L2. Noch ferner kann das erste Auslassventil beim ersten Takt für eine Dauer D2 geöffnet werden, während das zweite Auslassventil für eine Dauer D3 geöffnet werden kann, wobei D3 kleiner ist als D2. Es versteht sich, dass die zwei Auslassventile in anderen Beispielen den gleichen Betrag von Ventilhub und/oder die gleiche Dauer der Öffnung aufweisen können, während das Öffnen zu unterschiedlich gestaffelten Takten erfolgt.
Auf diese Weise können Motorwirkungsgrad und -leistung unter Verwendung von gestaffelten Ventiltakten durch das Trennen von Abgasen, die bei höherem Druck freigesetzt werden (z. B. das Ausdehnen von Ablassabgasen in einem Zylinder), von restlichen Abgasen, die bei niedrigem Druck freigesetzt werden (z. B. Abgase, die nach dem Ablassen im Zylinder bleiben), in die verschiedenen Kanäle erhöht werden. Indem die Ablassabgase über die ersten Auslassöffnungen zur Turbine befördert werden, wenn die ersten Auslassöffnungen in der in den 1A-1C gezeigten gespiegelten Konfiguration angeordnet sind, kann die Energierückgewinnung an der Turbine erhöht werden. Indem die Ablassabgase über die ersten Auslassöffnungen zur Turbine befördert werden, wenn die ersten Auslassöffnungen in der in den 2A-2C gezeigten gespiegelten Konfiguration angeordnet sind, können Geräusche und Vibrationen erster Ordnung verringert werden. Ferner können durch das Befördern restlicher Niederdruckabgase als AGR zusammen mit Durchblasluft zum Verdichtereinlass (über den ersten AGR-Kanal und den Spülkrümmer) die Brennkammertemperaturen gesenkt werden, wodurch ein Auftreten von Klopfen und ein Betrag von Spätzündung vom maximalen Drehmomenttakt verringert werden. Ferner können, da die Abgase am Ende des Ausstoßtakts entweder stromabwärts von der Turbine oder stromaufwärts vom Verdichter geleitet werden, die beide niedrigere Drücke aufweisen, können Abgaspumpverluste minimiert werden, um den Motorwirkungsgrad zu erhöhen.
Somit können Abgase wirksamer verwendet werden, als einfach das gesamte Abgas eines Zylinders durch eine einzelne gemeinsame Abgasöffnung zur Turboladerturbine zu leiten. Somit lassen sich mehrere Vorteile erzielen. Zum Beispiel kann der durchschnittliche Abgasdruck, der dem Turbolader zugeführt wird, erhöht werden, indem der Abblasimpuls getrennt und in den Turbineneinlass geleitet wird, um die Turboladerausgabe zu erhöhen. Zusätzlich kann die Kraftstoffeffizienz erhöht werden, da Durchblasluft nicht zum Katalysator geleitet wird, die stattdessen zum Verdichtereinlass geleitet wird, und dadurch kann überschüssiger Kraftstoff nicht in die Abgase eingespritzt werden, um ein stöchiometrisches Luft-Kraftstoff-Verhältnis vor dem Katalysator aufrechtzuerhalten.
5 zeigt ein beispielhaftes Verfahren 500 zum Betreiben eines Motorsystems, das ein geteiltes Abgassystem mit einer gespiegelten Auslassöffnungskonfiguration aufweist, wie etwa das in 1A gezeigte geteilten Abgassystem 100 oder das geteilte Abgassystem 200 aus 2A. Anweisungen zum Ausführen des Verfahrens 500 und des Restes der in dieser Schrift beinhalteten Verfahren können von einer Steuerung (z. B. der Steuerung 12 aus den 1A, 2A und 3) auf der Grundlage von Anweisungen ausgeführt werden, die in einem Speicher der Steuerung und in Verbindung mit Signalen gespeichert sind, die von Sensoren des Motorsystems empfangen wurden, wie etwa die vorstehend unter Bezugnahme auf die 1A und 3 beschriebenen Sensoren. Die Steuerung kann Motoraktoren des Motorsystems (z. B. die Kraftstoffeinspritzvorrichtung 66, die Zündkerze 92, die Einlassventile 2 und 4, das Ablassauslassventil 8 und das Spülauslassventil 6, die in den 1A und 2A gezeigt sind) einsetzen und passen den Motorbetrieb gemäß den nachfolgend beschriebenen Verfahren an.
Bei 502 beinhaltet das Verfahren 500 das Verbrennen eines Luft-Kraftstoff-Gemischs in Zylindern des Motorsystems. Zum Beispiel kann Ansaugluft (und in einigen Beispielen rückgeführtes Abgas) durch einen Einlasskanal (z. B. den Einlasskanal 28 der 1A und 2A) zu einem Ansaugkrümmer des Motors (z. B. dem Ansaugkrümmer 44 aus den 1A und 2A) angesaugt werden. Jeder der Motorzylinder kann die Ansaugluft über eine oder mehrere Einlassöffnungen beim Öffnen eines oder mehrerer entsprechender Einlassventile (z. B. Einlassventile 2 und 4 aus den 1A und 2A) empfangen. Die Steuerung kann die Einlassventile zum Beispiel unter Verwendung des in 4 gezeigten beispielhaften Ventilprofils (z. B. Ventiltakt, Hub und Dauer) betreiben. Die Steuerung kann eine bestimmte Kraftstoffmenge mit einem bestimmten Takt über die Einspritzdüsen in jeden Zylinder einspritzen (z. B. um einen gewünschtes Luft-Kraftstoff-Verhältnis zu erzielen), wobei sich der Kraftstoff mit der Ansaugluft mischt, um das das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu erzeugen, und dann das Luft-Kraftstoff-Gemisch entzünden (z. B. über die Zündkerzen), um das Luft-Kraftstoff-Gemisch zu verbrennen und Abgas zu erzeugen.
Bei 504 beinhaltet das Verfahren 500 das Strömenlassen von Ablassabgas von den Motorzylindern über erste (Ablass-)Auslassventile, erste Auslassöffnungen und einen Ablasskrümmer zu einer Turboladerturbine (z. B. Turbine 165 des in den 1A und 2A gezeigten Turboladers 164). Zum Beispiel kann die Steuerung das erste Auslassventil jedes Zylinders (z. B. das erste Auslassventil 8 aus den 1A und 2A) unter Verwendung des in 4 gezeigten beispielhaften Ventilprofils öffnen, um das Ablassabgas, das ein Teil des Abgases mit höherem Druck ist, das durch Verbrennen des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugt wird, aus dem entsprechenden Zylinder und zum Ablasskrümmer (z. B. Ablasskrümmer 84) über die entsprechende erste Auslassöffnung (z. B. die erste Auslassöffnung 86 oder 87, die in den 1A-2C gezeigt sind) zu leiten. Der Ablasskrümmer kann das Ablassabgas zu einem Einlass der Turboladerturbine transportieren. Insbesondere, wenn die Turbine eine Doppelschneckenturbine ist, kann der Ablasskrümmer zwei Krümmerabschnitte (z. B. den ersten Krümmerabschnitt 81 und den zweiten Krümmerabschnitt 85, die in den 1A und 2A gezeigt sind) beinhalten, so dass das Ablassabgas aus einer ersten Gruppe der Motorzylinder ausschließlich zu einer ersten Schnecke der Doppelschneckenturbine geleitet wird und das Ablassabgas aus einer zweiten Gruppe der Motorzylinder ausschließlich zu einer zweiten Schnecke der Doppelschneckenturbine geleitet wird. Als ein Beispiel können, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 1A-1C beschrieben, die ersten Auslassöffnungen über einen Zylinderkopf angeordnet sein, der die Motorzylinder in einer ersten Konfiguration abdeckt, die ein Volumen zum Einlass der Turboladerturbine minimiert, wodurch ein Druck des der Turbine zugeführten Ablassabgases maximiert wird, um die Energierückgewinnung an der Turbine zu erhöhen und eine Menge an Leistung zu erhöhen, die verfügbar ist, um einen Verdichter des Turboladers für eine gleiche Menge an Ablassabgasstrom anzutreiben. Als weiteres Beispiel können, wie vorstehend unter Bezugnahme auf die 2A-2C beschreiben, die ersten Auslassöffnungen über den Zylinderkopf in einer zweiten Konfiguration angeordnet sein, die sich von der ersten Konfiguration verschieden ist und ein Volumen zum Einlass der Turboladerturbine von jedem Zylinder ausgleicht, wodurch Druckunterschiede von jedem Ablassimpuls und Geräusche und Vibration erster Ordnung an der Turbine verringert werden.
Bei 506 beinhaltet das Verfahren 500 das Strömenlassen von Spülabgas and/or Durchblasluft von den Motorzylindern zu einem Spülkrümmer über zweite (Spül-)Auslassventile und zweite Auslassöffnungen. Zum Beispiel kann die Steuerung das zweite Auslassventil jedes Zylinders (z. B. das zweite Auslassventil 6 aus den 1A und 2A) unter Verwendung des in 4 gezeigten beispielhaften Ventilprofils öffnen, um das Spülabgas, das ein Teil des Abgases mit niedrigerem Druck ist, das durch Verbrennen des Luft-Kraftstoff-Gemischs erzeugt wird, aus dem entsprechenden Zylinder und zum Spülkrümmer (z. B. Spülkrümmer 80) über die entsprechende zweite Auslassöffnung (z. B. die zweite Auslassöffnung 82, die in den 1A-2C gezeigt sind) zu leiten. Ferner kann sich in einigen Beispielen eine Öffnungsdauer des einen oder der mehreren Einlassventile mit einer Öffnungsdauer des zweiten Auslassventils überschneiden, so dass Durchblasluft durch den Zylinder und zum Spülkrümmer strömt. Noch ferner kann der Spülkrümmer das Spülabgas und/oder die Durchblasluft zum Einlasskanal über einen oder mehrere AGR-Kanäle strömen lassen, wie etwa dadurch, dass die Steuerung ein oder mehrere AGR-Ventile mindestens teilweise öffnet. Das Verfahren 500 kann dann enden.
Auf diese Weise kann durch das Beinhalten der ersten und zweiten Auslassöffnungen in einer sich nichtabwechselnden symmetrsichen Anordnung die Turboladerturbinenleistung verbessert werden. Als ein Beispiel können die erste und die zweite Auslassöffnung angeordnet sein, um einen Abstand zwischen jeder ersten Auslassöffnung und der Turbine zu verringern. Infolgedessen kann ein der Turbine von jedem Zylinder zugeführtes Ablassabgasvolumen verringert werden, wodurch der Druck des Ablassabgases erhöht wird, um einen Wirkungsgrad der Energierückgewinnung an der Turbine zu erhöhen. Als ein weiteres Beispiel können die erste und die zweite Auslassöffnung angeordnet sein, um einen Unterschied im Volumen des Ablassabgases zu verringern, das der Turbine von jedem Zylinder zugeführt wird. Infolgedessen kann von der Turbine ein gleichbleibendes Volumen und ein gleichbleibender Druck des Ablassabgases von jedem Zylinder aufgenommen werden, wodurch das Turbinengleichgewicht erhöht und das Geräusch und die Vibration erster Ordnung an der Turbine verringert werden.
Die technische Auswirkung des Strömenlassens von Ablassabgas zu einer Turboladerturbine über erste Auslasskanäle eines geteilten Abgassystems, wobei die ersten Auslasskanäle in Bezug auf die zweiten Auslasskanäle in einem sich nichtabwechselnden gespiegelten Muster angeordnet sind, ist, dass Leistungseigenschaften der Turboladerturbine erhöht sein können.
Die 1B-1C und 2B-2C zeigen beispielhafte Konfigurationen mit einer relativen Positionierung der unterschiedlichen Komponenten. Wenn sie als einander direkt berührend oder direkt gekoppelt gezeigt sind, können derartige Elemente in mindestens einem Beispiel als einander direkt berührend bzw. direkt gekoppelt bezeichnet werden. Gleichermaßen können Elemente, die laut Darstellung aneinander anliegen oder angrenzen, wenigstens in einem Beispiel aneinander anliegen bzw. angrenzen. Als ein Beispiel können Komponenten, die in flächenteilendem Kontakt zueinander liegen, als in flächenteilendem Kontakt bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel können Elemente, die mit nur einer Lücke und keinen anderen Komponenten dazwischen voneinander getrennt angeordnet sind, in wenigstens einem Beispiel als solche bezeichnet werden. In einem anderen Beispiel können Elemente, die laut Darstellung über-/untereinander, an gegenüberliegenden Seiten voneinander oder links/rechts voneinander angeordnet sind, in Relation zueinander als solche bezeichnet werden. Zudem kann, wie in den Figuren gezeigt, ein oberstes Element oder ein oberster Punkt eines Elementes in wenigstens einem Beispiel als „Oberteil“ der Komponente und kann ein unterstes Element oder ein unterster Punkt des Elementes als „Unterteil“ der Komponente bezeichnet werden. Im vorliegenden Zusammenhang kann sich Oberteil/Unterteil, obere(r/s)/untere(r/s), über/unter auf eine vertikale Achse der Figuren beziehen und verwendet werden, um die Anordnung von Elementen der Figuren in Relation zueinander zu beschreiben. Somit sind in einem Beispiel Elemente, die sich laut Darstellung über anderen Elementen befinden, vertikal über den anderen Elementen angeordnet. In einem anderen Beispiel können Formen der Elemente, die in den Figuren abgebildet sind, als diese Formen (z. B. kreisförmig, gerade, eben, gekrümmt, abgerundet, abgeschrägt, abgewinkelt oder dergleichen) aufweisend bezeichnet werden. Zudem können Elemente, die sich laut Darstellung schneiden, wenigstens in einem Beispiel als sich schneidende Elemente oder sich schneidend bezeichnet werden. Noch ferner kann ein Element, das innerhalb eines anderen Elements oder außerhalb eines anderen Elements gezeigt ist, in einem Beispiel als derartiges bezeichnet sein.
Als ein Beispiel umfasst ein System Folgendes: einen Motor, der eine Vielzahl von Zylindern aufweist, die entlang eines Zylinderkopfes angeordnet sind, die jeweils eine erste und eine zweite Auslassöffnung beinhalten, wobei die erste und die zweite Auslassöffnung in einem nichtabwechselnden Muster über den Zylinderkopf angeordnet sind; einen Abgaskrümmer zum Ablassen, der mit der ersten Auslassöffnung jedes Zylinders und einem Auslasskanal verbunden ist; und einen Spülabgaskrümmer, der mit der zweiten Auslassöffnung jedes Zylinders und einem Einlasskanal verbunden ist. In dem vorhergehenden Beispiel umfasst das System zusätzlich oder optional ferner eine Turbine, die im Abgaskanal gekoppelt und dazu konfiguriert ist, einen Abgasstrom vom Ablassabgaskrümmer aufzunehmen. In einem oder beiden der vorhergehenden Beispiele ist zusätzlich oder optional ein Einlass zur Turbine entlang einer Mittelachse des Zylinderkopfs zentriert. In einem oder allen vorhergehenden Beispielen beinhaltet die Vielzahl von Zylindern zusätzlich oder optional zwei innerste Zylinder und zwei äußerste Zylinder in Bezug zu einer Mittelachse des Zylinderkopfes, wobei die Vielzahl von Zylindern in einer Reihenkonfiguration angeordnet ist und das nichtabwechselnde Muster eine Symmetrieebene beinhaltet, die an der Mittelachse angeordnet ist. In einem oder allen vorhergehenden Beispielen ist die erste Auslassöffnung von jedem der Vielzahl von Zylindern, zusätzlich oder optional, näher an der Mittelachse als die zweite Auslassöffnung des entsprechenden Zylinders angeordnet. In einem oder allen vorhergehenden Beispielen ist die erste Auslassöffnung von jedem der zwei äußersten Zylindern, zusätzlich oder optional, benachbart zur ersten Auslassöffnung von einem der zwei innersten Zylinder angeordnet. In einem oder allen vorhergehenden Beispielen ist die Turbine, zusätzlich oder optional, eine Doppelschneckenturbine und die ersten Auslassöffnungen der beiden innersten Zylinder sind fluidisch an einen ersten Abschnitt des Ausblaskrümmers gekoppelt, wobei der erste Abschnitt dazu konfiguriert ist, Abgas zu einer ersten Schnecke der Doppelschneckenturbine strömenzulassen, und die ersten Auslassöffnungen der beiden äußersten Zylinder sind fluidisch an einen zweiten Abschnitt des Ablassabgaskrümmers gekoppelt, wobei der zweite Abschnitt dazu konfiguriert ist, Abgas zu einer zweiten Schnecke der Doppelschneckenturbine strömenzulassen. In einem oder allen vorhergehenden Beispielen können sich, zusätzlich oder optional, die ersten Auslassöffnungen der äußersten Zylinder innerhalb des Zylinderkopfes verbinden. In einem oder allen vorhergehenden Beispielen können sich, zusätzlich oder optional, die ersten Auslassöffnungen von jedem Zylinder innerhalb des Zylinderkopfes getrennt bleiben.
Als ein weiteres Beispiel umfasst ein Verfahren: das Verbrennen eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff in einer Vielzahl von Motorzylindern, die zwei innere Zylinder und zwei äußere Zylinder beinhalten, wobei jeder Motorzylinder eine erste Auslassöffnung und eine zweite Auslassöffnung beinhaltet, die in einem Zylinderkopf angeordnet sind; das Strömenlassen eines ersten Teils des Abgases, das über die Verbrennung erzeugt wird, durch die erste Auslassöffnung von jedem Motorzylinder und zu einem ersten Abgaskrümmer, wobei die erste Auslassöffnung jedes inneren Zylinders näher an einer Mittellinie des Zylinderkopfs angeordnet ist als die zweite Auslassöffnung von jedem inneren Zylinder; und das Strömenlassen eines zweiten Teils des Abgases durch die zweite Auslassöffnung von jedem Motorzylinder und zu einem zweiten Abgaskrümmer. Im vorhergehenden Beispiel ist, zusätzlich oder optional, die erste Auslassöffnung jedes äußeren Zylinders näher an der Mittellinie des Zylinderkopfs angeordnet als die zweite Auslassöffnung jedes äußeren Zylinders, wobei der erste Abgaskrümmer fluidisch an eine Turboladerturbine gekoppelt ist, und der zweite Abgaskrümmer fluidisch an einen Abgasrückführkanal gekoppelt ist. In einem oder beiden der vorhergehenden Beispiele ist, zusätzlich oder optional, der erste Teil des Abgases ein Ablassteil des Abgases mit höherem Druck und das Strömenlassen des ersten Teils des Abgases durch die erste Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zum ersten Abgaskrümmer beinhaltet das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck durch die erste Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zur Turboladerturbine über den ersten Abgaskrümmer. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, zusätzlich oder optional, das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck durch die erste Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zur Turboladerturbine über den ersten Abgaskrümmer das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck über einen kürzesten Strömungsweg zwischen jedem Motorzylinder und einem Einlass zur Turboladerturbine. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele ist, zusätzlich oder optional, die zweite Auslassöffnung jedes äußeren Zylinders näher an der Mittellinie des Zylinderkopfs angeordnet als die erste Auslassöffnung jedes äußeren Zylinders, wobei der zweite Abgaskrümmer fluidisch an eine Turboladerturbine gekoppelt ist, und der erste Abgaskrümmer fluidisch an einen Abgasrückführkanal gekoppelt ist. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele ist, zusätzlich oder optional, der zweite Teil des Abgases ein Ablassteil des Abgases mit höherem Druck und das Strömenlassen des zweiten Teils des Abgases durch die zweite Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zum zweiten Abgaskrümmer beinhaltet das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck durch die zweite Auslassöffnung von jedem Zylinder zur Turboladerturbine über den zweiten Abgaskrümmer. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet, zusätzlich oder optional, das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck durch die zweite Auslassöffnung von jedem Zylinder zur Turboladerturbine über den zweiten Abgaskrümmer das Strömenlassen des gleichen Volumens des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck von der zweiten Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zur Turboladerturbine.
Als ein weiteres Beispiel umfasst ein System: einen Motor, der eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet, wobei jeder der Vielzahl von Zylindern erste und zweite Auslassöffnungen beinhaltet, wobei die ersten und zweiten Auslassöffnungen eine symmetrische Anordnung über eine Mittelachse des Zylinderkopfs aufweisen; einen ersten Abgaskrümmer, der an die erste Auslassöffnung jedes Zylinders und einen Auslasskanal des Motors gekoppelt ist; einen zweiten Abgaskrümmer, der an die zweite Auslassöffnung jedes Zylinders und einen Abgasrückführungskanal gekoppelt ist, wobei der Abgasrückführungskanal an einen Einlasskanal des Motors gekoppelt ist; und eine Turboladerturbine, die im Auslasskanal angeordnet und dazu konfiguriert ist, verbranntes Abgas vom Motor über die ersten Auslassöffnungen und den ersten Abgaskrümmer aufzunehmen. Im vorhergehenden Beispiel beinhaltet die symmetrische Anordnung, zusätzlich oder optional, die ersten Auslassöffnungen von jedem Zylinder, die in Bezug auf die zweiten Auslassöffnungen von jedem Zylinders näher an der Mittelachse angeordnet sind, und der Einlasskanal beinhaltet einen Turboladerverdichter, der vor der Position angeordnet ist, wo der Abgasrückführkanal an den Einlasskanal gekoppelt ist. In einem oder beiden der vorhergehenden Beispiele beinhaltet die Vielzahl von Zylindern, zusätzlich oder optional, zwei innere Zylinder und zwei äußere Zylinder, wobei die Mittelachse zwischen den beiden inneren Zylindern positioniert ist, und die symmetrische Anordnung beinhaltet die ersten Auslassöffnungen der beiden inneren Zylinder, die weiter vom der Mittelachse in Bezug auf die zweiten Auslassöffnungen der beiden inneren Zylinder angeordnet sind. In einem oder allen der vorhergehenden Beispiele beinhaltet die symmetrische Anordnung ferner, zusätzlich oder optional, die ersten Auslassöffnungen der beiden äußeren Zylinder, die näher an der Mittelachse in Bezug auf die zweiten Auslassöffnungen der beiden äußeren Zylinder angeordnet sind.
In einer weiteren Darstellung umfasst ein Verfahren: das Verbrennen eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff in einer Vielzahl von Motorzylindern, wobei jeder Motorzylinder eine erste Auslassöffnung und eine zweite Auslassöffnung beinhaltet, die in einem gespiegelten Muster in einem Zylinderkopf angeordnet sind, wobei das gespiegelte Muster an einer Mittelachse des Zylinderkopfes gespiegelt ist; das Strömenlassen eines ersten Teils des Abgases, das über die Verbrennung erzeugt wird, durch die erste Auslassöffnung von jedem Motorzylinder und zu einem ersten Abgaskrümmer, der an eine Turboladerturbine gekoppelt ist; und das Strömenlassen eines zweiten Teils des Abgases durch die zweite Auslassöffnung von jedem Motorzylinder und zu einem zweiten Abgaskrümmer, der an einen Turboladerverdichtereinlass gekoppelt ist. Im vorhergehenden Beispiel umfasst das gespiegelte Muster, zusätzlich oder optional, die erste Auslassöffnung von jedem Zylinder, die näher an der Mittelachse als die zweite Auslassöffnung positioniert ist. In einem oder beiden der vorhergehenden Beispiele beinhaltet die Vielzahl von Motorzylindern, zusätzlich oder optional, zwei innerste Zylinder und zwei äußerste Zylinder, und das gespiegelte Muster beinhaltet die erste Auslassöffnung von jedem äußeren Zylinder, die näher an der Mittelachse als die zweite Auslassöffnung von jedem äußeren Zylinder positioniert ist, und die erste Auslassöffnung von jedem inneren Zylinder, die weiter von der Mittelachse als die zweite Auslassöffnung von jedem inneren Zylinder entfernt ist.
Es ist zu beachten, dass die in dieser Schrift beinhalteten beispielhaften Steuer- und Schätzprogramme mit verschiedenen Motor- und/oder Fahrzeugsystemkonfigurationen verwendet werden können. Die in der vorliegenden Schrift offenbarten Steuerverfahren und -programme können als ausführbare Anweisungen in nichttransitorischem Speicher gespeichert sein und durch das Steuersystem, das die Steuerung beinhaltet, in Kombination mit den verschiedenen Sensoren, Aktoren und anderer Motorhardware ausgeführt werden. Die konkreten in der vorliegenden Schrift beschriebenen Programme können eine oder mehrere einer beliebigen Anzahl von Verarbeitungsstrategien darstellen, wie etwa ereignisgesteuert, unterbrechungsgesteuert, Multitasking, Multithreading und dergleichen Demnach können verschiedene veranschaulichte Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen in der veranschaulichten Abfolge oder parallel durchgeführt oder in einigen Fällen weggelassen werden. Ebenso ist die Verarbeitungsreihenfolge nicht zwangsläufig erforderlich, um die Merkmale und Vorteile der in der vorliegenden Schrift beschriebenen Ausführungsformen zu erreichen, sondern wird zur Erleichterung der Veranschaulichung und Beschreibung bereitgestellt. Ein(e) oder mehrere der veranschaulichten Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen kann bzw. können in Abhängigkeit von der konkret verwendeten Strategie wiederholt durchgeführt werden. Ferner können die beschriebenen Handlungen, Vorgänge und/oder Funktionen graphisch für Code stehen, der in nichttransitorischen Speicher des computerlesbaren Speichermediums in dem Motorsteuersystem einprogrammiert wird, wobei die beschriebenen Handlungen durch Ausführen der Anweisungen in einem System, das die verschiedenen Motorhardwarekomponenten in Kombination mit der elektronischen Steuerung beinhaltet, ausgeführt werden.
Es versteht sich, dass die in der vorliegenden Schrift offenbarten Konfigurationen und Routinen beispielhafter Natur sind und dass diese konkreten Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinn aufzufassen sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Zum Beispiel kann die vorstehende Technologie auf V6-, 14-, I6-, V12-, 4-Zylinder-Boxer- und andere Motortypen angewendet werden. Der Gegenstand der vorliegenden Offenbarung beinhaltet alle neuartigen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen Systeme und Konfigurationen und andere Merkmale, Funktionen und/oder Eigenschaften, die in der vorliegenden Schrift offenbart sind.
Im in der vorliegenden Schrift verwendeten Sinne ist der Begriff „ungefähr“ so auszulegen, dass er plus oder minus fünf Prozent der Spanne bedeutet, es sei denn, es ist etwas anderes vorgegeben.
Die folgenden Patentansprüche legen insbesondere gewisse Kombinationen und Unterkombinationen dar, die als neuartig und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Patentansprüche können sich auf „ein“ Element oder „ein erstes“ Element oder das Äquivalent davon beziehen. Derartige Patentansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer derartiger Elemente einschließen und zwei oder mehr derartige Elemente weder erfordern noch ausschließen. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offenbarten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Patentansprüche oder durch Vorlage neuer Patentansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Derartige Patentansprüche werden unabhängig davon, ob sie einen weiteren, engeren, gleichen oder unterschiedlichen Umfang im Vergleich zu den ursprünglichen Patentansprüchen aufweisen, darüber hinaus als im Gegenstand der vorliegenden Offenbarung eingeschlossen betrachtet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein System bereitgestellt, das Folgendes umfasst: einen Motor, der eine Vielzahl von Zylindern aufweist, die entlang eines Zylinderkopfes angeordnet sind, die jeweils eine erste und eine zweite Auslassöffnung beinhalten, wobei die erste und die zweite Auslassöffnung in einem nichtabwechselnden Muster über den Zylinderkopf angeordnet sind; einen Abgaskrümmer zum Ablassen, der mit der ersten Auslassöffnung jedes Zylinders und einem Auslasskanal verbunden ist; und einen Spülabgaskrümmer, der mit der zweiten Auslassöffnung jedes Zylinders und einem Einlasskanal verbunden ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Erfindung ferner durch eine Turbine gekennzeichnet, die in den Abgaskanal gekoppelt und dazu konfiguriert ist, einen Abgasstrom vom Ablassabgaskrümmer aufzunehmen.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein Einlass zur Turbine entlang einer Mittelachse des Zylinderkopfs zentriert.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Vielzahl von Zylindern zwei innerste Zylinder und zwei äußerste Zylinder in Bezug auf eine Mittelachse des Zylinderkopfes, wobei die Vielzahl von Zylindern in einer Reihenkonfiguration angeordnet ist und das nichtabwechselnde Muster eine Symmetrieebene beinhaltet, die an der Mittelachse angeordnet ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Auslassöffnung von jedem der Vielzahl von Zylindern näher an der Mittelachse als die zweite Auslassöffnung des entsprechenden Zylinders angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Auslassöffnung von jedem der zwei äußersten Zylindern benachbart zur ersten Auslassöffnung von einem der zwei innersten Zylinder angeordnet.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Turbine eine Doppelschneckenturbine und die ersten Auslassöffnungen der beiden innersten Zylinder sind fluidisch an einen ersten Abschnitt des Ausblaskrümmers gekoppelt, wobei der erste Abschnitt dazu konfiguriert ist, Abgas zu einer ersten Schnecke der Doppelschneckenturbine strömenzulassen, und die ersten Auslassöffnungen der beiden äußersten Zylinder sind fluidisch an einen zweiten Abschnitt des Ablassabgaskrümmers gekoppelt, wobei der zweite Abschnitt dazu konfiguriert ist, Abgas zu einer zweiten Schnecke der Doppelschneckenturbine strömenzulassen.
Gemäß einer Ausführungsform verbinden sich die ersten Auslassöffnungen der äußersten Zylinder innerhalb des Zylinderkopfs.
Gemäß einer Ausführungsform bleiben die ersten Auslassöffnungen von jedem Zylinder innerhalb des Zylinderkopfs getrennt.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet ein Verfahren: das Verbrennen eines Gemisches aus Luft und Kraftstoff in einer Vielzahl von Motorzylindern, die zwei innere Zylinder und zwei äußere Zylinder beinhalten, wobei jeder Motorzylinder eine erste Auslassöffnung und eine zweite Auslassöffnung beinhaltet, die in einem Zylinderkopf angeordnet sind; das Strömenlassen eines ersten Teils des Abgases, das über die Verbrennung erzeugt wird, durch die erste Auslassöffnung von jedem Motorzylinder und zu einem ersten Abgaskrümmer, wobei die erste Auslassöffnung jedes inneren Zylinders näher an einer Mittellinie des Zylinderkopfs angeordnet ist als die zweite Auslassöffnung von jedem inneren Zylinder; und das Strömenlassen eines zweiten Teils des Abgases durch die zweite Auslassöffnung von jedem Motorzylinder und zu einem zweiten Abgaskrümmer.
Gemäß einer Ausführungsform ist die erste Auslassöffnung jedes äußeren Zylinders näher an der Mittellinie des Zylinderkopfs angeordnet als die zweite Auslassöffnung jedes äußeren Zylinders, wobei der erste Abgaskrümmer fluidisch an eine Turboladerturbine gekoppelt ist, und der zweite Abgaskrümmer fluidisch an einen Abgasrückführkanal gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der erste Teil des Abgases ein Ablassteil des Abgases mit höherem Druck und das Strömenlassen des ersten Teils des Abgases durch die erste Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zum ersten Abgaskrümmer beinhaltet das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck durch die erste Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zur Turboladerturbine über den ersten Abgaskrümmer.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck durch die erste Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zur Turboladerturbine über den ersten Abgaskrümmer das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck über einen kürzesten Strömungsweg zwischen jedem Motorzylinder und einem Einlass zur Turboladerturbine.
Gemäß einer Ausführungsform ist die zweite Auslassöffnung jedes äußeren Zylinders näher an der Mittellinie des Zylinderkopfs angeordnet als die erste Auslassöffnung jedes äußeren Zylinders, wobei der zweite Abgaskrümmer fluidisch an eine Turboladerturbine gekoppelt ist, und der erste Abgaskrümmer fluidisch an einen Abgasrückführkanal gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform ist der zweite Teil des Abgases ein Ablassteil des Abgases mit höherem Druck und das Strömenlassen des zweiten Teils des Abgases durch die zweite Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zum zweiten Abgaskrümmer beinhaltet das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck durch die zweite Auslassöffnung von jedem Zylinder zur Turboladerturbine über den zweiten Abgaskrümmer.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck durch die zweite Auslassöffnung von jedem Zylinder zur Turboladerturbine über den zweiten Abgaskrümmer das Strömenlassen des gleichen Volumens des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck von der zweiten Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zur Turboladerturbine.
Gemäß einer Ausführungsform ist ein System bereitgestellt, das Folgendes aufweist: einen Motor, der eine Vielzahl von Zylindern beinhaltet, wobei jeder der Vielzahl von Zylindern erste und zweite Auslassöffnungen beinhaltet, wobei die ersten und zweiten Auslassöffnungen eine symmetrische Anordnung über eine Mittelachse des Zylinderkopfs aufweisen; einen ersten Abgaskrümmer, der an die erste Auslassöffnung jedes Zylinders und einen Auslasskanal des Motors gekoppelt ist; einen zweiten Abgaskrümmer, der an die zweite Auslassöffnung jedes Zylinders und einen Abgasrückführungskanal gekoppelt ist, wobei der Abgasrückführungskanal an einen Einlasskanal des Motors gekoppelt ist; und eine Turboladerturbine, die im Auslasskanal angeordnet und dazu konfiguriert ist, verbranntes Abgas vom Motor über die ersten Auslassöffnungen und den ersten Abgaskrümmer aufzunehmen.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die symmetrische Anordnung die ersten Auslassöffnungen von jedem Zylinder, die in Bezug auf die zweiten Auslassöffnungen von jedem Zylinders näher an der Mittelachse angeordnet sind, und der Einlasskanal beinhaltet einen Turboladerverdichter, der vor der Position angeordnet ist, wo der Abgasrückführkanal an den Einlasskanal gekoppelt ist.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die Vielzahl von Zylindern zwei innere Zylinder und zwei äußere Zylinder, wobei die Mittelachse zwischen den beiden inneren Zylindern positioniert ist, und die symmetrische Anordnung beinhaltet die ersten Auslassöffnungen der beiden inneren Zylinder, die weiter vom der Mittelachse in Bezug auf die zweiten Auslassöffnungen der beiden inneren Zylinder angeordnet sind.
Gemäß einer Ausführungsform beinhaltet die symmetrische Anordnung ferner die ersten Auslassöffnungen der beiden äußeren Zylinder, die näher an der Mittelachse in Bezug auf die zweiten Auslassöffnungen der beiden äußeren Zylinder angeordnet sind.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 10024255 B2 [0003]

Claims

System, umfassend: einen Motor, der eine Vielzahl von Zylindern aufweist, die entlang eines Zylinderkopfs angeordnet sind, wobei jeder eine erste und eine zweite Auslassöffnung aufweist, wobei die erste und die zweite Auslassöffnung in einem nichtabwechselnden Muster über den Zylinderkopf angeordnet sind; einen Ablassabgaskrümmer, der an die erste Auslassöffnung von jedem Zylinder und einen Auslasskanal gekoppelt ist; und einen Spülabgaskrümmer, der an die zweite Auslassöffnung von jedem Zylinders und einen Einlasskanal gekoppelt ist.
System nach Anspruch 1, ferner umfassend eine Turbine, die im Abgaskanal gekoppelt und dazu konfiguriert ist, einen Abgasstrom vom Ablassabgaskrümmer aufzunehmen.
System nach Anspruch 2, wobei ein Einlass zur Turbine entlang einer Mittelachse des Zylinderkopfs zentriert ist.
System nach Anspruch 2, wobei die Vielzahl von Zylindern zwei innerste Zylinder und zwei äußerste Zylinder in Bezug auf eine Mittelachse des Zylinderkopfes beinhaltet, wobei die Vielzahl von Zylindern in einer Reihenkonfiguration angeordnet ist und das nichtabwechselnde Muster eine Symmetrieebene beinhaltet, die an der Mittelachse angeordnet ist.
System nach Anspruch 4, wobei die erste Auslassöffnung von jedem der mehreren Zylinder näher an der Mittelachse angeordnet ist als die zweite Auslassöffnung des entsprechenden Zylinders.
System nach Anspruch 4, wobei die erste Auslassöffnung von jedem der zwei äußersten Zylindern benachbart zur ersten Auslassöffnung von einem der zwei innersten Zylinder angeordnet ist.
System nach Anspruch 4, wobei die Turbine eine Doppelschneckenturbine ist und die ersten Auslassöffnungen der beiden innersten Zylinder fluidisch an einen ersten Abschnitt des Ausblaskrümmers gekoppelt sind, wobei der erste Abschnitt dazu konfiguriert ist, Abgas zu einer ersten Schnecke der Doppelschneckenturbine strömenzulassen, und die ersten Auslassöffnungen der beiden äußersten Zylinder sind fluidisch an einen zweiten Abschnitt des Ablassabgaskrümmers gekoppelt, wobei der zweite Abschnitt dazu konfiguriert ist, Abgas zu einer zweiten Schnecke der Doppelschneckenturbine strömenzulassen.
System nach Anspruch 4, wobei sich die ersten Auslassöffnungen der äußersten Zylinder innerhalb des Zylinderkopfs verbinden.
Verfahren, umfassend: das Verbrennen eines Gemischs aus Luft und Kraftstoff in einer Vielzahl von Motorzylindern, die zwei innere Zlinder und zwei äußere Zylinder beinhalten, wobei jeder Motorzylinder eine erste Auslassöffnung und eine zweite Auslassöffnung aufweist, die in einem Zylinderkopf angeordnet sind; das Strömenlassen eines ersten Teils des Abgases, das über die Verbrennung erzeugt wird, durch die erste Auslassöffnung jedes Motorzylinders und zu einem ersten Abgaskrümmer, wobei die erste Auslassöffnung jedes inneren Zylinders näher an einer Mittellinie des Zylinderkopfs angeordnet ist als die zweite Auslassöffnung von jedem inneren Zylinder; und das Strömenlassen eines zweiten Teils des Abgases durch die zweite Auslassöffnung von jedem Motorzylinder und zu einem zweiten Abgaskrümmer.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erste Auslassöffnung jedes äußeren Zylinders näher an der Mittellinie des Zylinderkopfs angeordnet ist als die zweite Auslassöffnung jedes äußeren Zylinders, wobei der erste Abgaskrümmer fluidisch an eine Turboladerturbine gekoppelt ist, und der zweite Abgaskrümmer fluidisch an einen Abgasrückführkanal gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 10, wobei der erste Teil des Abgases ein Ablassteil des Abgases mit höherem Druck ist und das Strömenlassen des ersten Teils des Abgases durch die erste Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zum ersten Abgaskrümmer das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck durch die erste Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zur Turboladerturbine über den ersten Abgaskrümmer beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck durch die erste Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zur Turboladerturbine über den ersten Abgaskrümmer das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck über einen kürzesten Strömungsweg zwischen jedem Motorzylinder und einem Einlass zur Turboladerturbine beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 9, wobei die zweite Auslassöffnung jedes äußeren Zylinders näher an der Mittellinie des Zylinderkopfs angeordnet ist als die erste Auslassöffnung jedes äußeren Zylinders, wobei der zweite Abgaskrümmer fluidisch an eine Turboladerturbine gekoppelt ist, und der erste Abgaskrümmer fluidisch an einen Abgasrückführkanal gekoppelt ist.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der zweite Teil des Abgases ein Ablassteil des Abgases mit höherem Druck ist und das Strömenlassen des zweiten Teils des Abgases durch die zweite Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zum zweiten Abgaskrümmer das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck durch die zweite Auslassöffnung von jedem Zylinder zur Turboladerturbine über den zweiten Abgaskrümmer beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Strömenlassen des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck durch die zweite Auslassöffnung von jedem Zylinder zur Turboladerturbine über den zweiten Abgaskrümmer das Strömenlassen des gleichen Volumens des Ablassteils des Abgases mit höherem Druck von der zweiten Auslassöffnung von jedem Motorzylinder zur Turboladerturbine beinhaltet.