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Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff vom Patentanspruch 1.
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Derartige Verbrennungskraftmaschinen für Kraftfahrzeuge, insbesondere für Kraftwagen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Die jeweilige Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens zwei Brennräume auf, deren jeweilige, zugehörige Auslasskanäle zu einem von Abgas aus den wenigstens zwei Brennräumen durchströmbaren Abgasrohr zusammengeführt sind. Des Weiteren weist die jeweilige Verbrennungskraftmaschine eine Turbine auf, welche ein von dem Abgas antreibbares Turbinenrad umfasst. Vorgesehen ist auch ein Umgehungskanal, über welchen das Turbinenrad zumindest von einem Teil des Abgases zu umgehen ist. Des Weiteren offenbart die
DE 197 31 622 A1 eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung. Der
EP 1 201 907 A1 ist ein Abgasrückführventil als bekannt zu entnehmen. Außerdem offenbart die
DE 10 2021 001 881 A1 eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftahrzeug. Des Weiteren ist der
DE 10 2021 002 863 A1 eine Verbrennungskraftmaschine als bekannt zu entnehmen. Des Weiteren offenbart die
DE 10 2012 001 059 A1 ein Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors mit mehreren Zylindern.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.
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Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art zu verbessern, insbesondere derart, dass eine Sekundärlufteinblasung auf besonders kosten-, gewichts- und bauraumgünstige Weise realisiert werden kann, ist erfindungsgemäß ein Absperrelement vorgesehen, welches translatorisch, insbesondere relativ zu dem Abgasrohr, zwischen einer Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung bewegbar ist. In der Schließstellung ist mittels des Absperrelements einer der Auslasskanäle von dem Abgasrohr fluidisch getrennt, während der andere Auslasskanal fluidisch mit dem Abgasrohr verbunden ist. Somit kann beispielsweise in der Schließstellung ein zumindest einen Teil des einen Auslasskanals durchströmendes oder in dem einen Auslasskanal aufgenommenes Gas nicht von dem einen Auslasskanal in das Abgasrohr strömen, da in der Schließstellung eine fluidische Verbindung zwischen dem einen Auslasskanal und dem Abgasrohr mittels des Absperrelements, insbesondere vollständig, unterbrochen oder getrennt ist. In der Schließstellung kann jedoch beispielsweise Abgas, welches den anderen Auslasskanal durchströmt, von dem anderen Auslasskanal in das Abgasrohr strömen und in der Folge das Abgasrohr durchströmen. In der Offenstellung jedoch sind beide Auslasskanäle, insbesondere gleichzeitig, fluidisch mit dem Abgasrohr verbunden, sodass in der Offenstellung sowohl Abgas, das durch den einen Auslasskanal strömt, als auch Abgas, welches durch den anderen Auslasskanal strömt, von den Auslasskanälen in das Abgasrohr strömen und in der Folge das Abgasrohr durchströmen kann.
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Des Weiteren umfasst die Verbrennungskraftmaschine erfindungsgemäß ein Verbindungselement, über welches in einem zur Sekundärlufteinblasung vorgesehenen beziehungsweise ausgebildeten Betriebszustand, in welchem sich das Absperrelement in der Schließstellung befindet und ein befeuerter beziehungsweise gefeuerter Betrieb des zu dem einen Auslasskanal gehörenden Brennraums unterbleibt, Luft an wenigstens einer stromauf des sich in der Schließstellung befindenden Absperrelements angeordneten Abzweigstelle aus dem einen Auslasskanal abzweigbar und in den anderen Auslasskanal einleitbar ist.
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Außerdem ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass in der Schließstellung das Absperrelement den Umgehungskanal freigibt, sodass zumindest ein Teil des Abgases aus dem anderen Brennraum in den Umgehungskanal einströmt und den Umgehungskanal durchströmen und dadurch das Turbinenrad umgehen kann, sodass das Turbinenrad nicht von dem den Umgehungskanal durchströmenden Abgas angetrieben wird, mithin von dem den Umgehungskanal durchströmenden Abgas umgangen wird. In der Offenstellung ist der Umgehungskanal mittels des Absperrelements versperrt, das heißt fluidisch verschlossen, sodass beispielsweise weder das den einen Auslasskanal noch das den anderen Auslasskanal durchströmende Abgas in den Umgehungskanal einströmt.
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Bei der Erfindung wird der zu dem einen Auslasskanal gehörende und auch als Arbeitsbrennraum bezeichnete Brennraum, welcher beispielsweise durch einen auch als Arbeitszylinder bezeichneten Zylinder der Verbrennungskraftmaschine begrenzt ist, in dem Betriebszustand als Luftpumpe genutzt. Mittels der Luftpumpe wir in dem genannten Betriebszustand Luft, insbesondere als das zuvor genannte Gas, aus dem zu dem einen Auslasskanal gehörenden Brennraum in den einen Auslasskanal und über den einen Auslasskanal in das Verbindungselement gefördert und durch das Verbindungselement hindurchgefördert und über das Verbindungselement in den anderen Auslasskanal gefördert, von welchem die Luft zu dem und in das Abgasrohr und/oder zu dem und in den Umgehungskanal strömen und durch das Abgasrohr und/oder den Umgebungskanal hindurchströmen kann. Hierdurch kann die Luft als Sekundärluft in das Abgasrohr und/oder dem Umgehungskanal und insbesondere in eine das Abgasrohr und beispielsweise auch den Umgehungskanal umfassende Abgasanlage eingeblasen werden. Das der zu dem einen Auslasskanal gehörende Brennraum als die beschriebene Luftpumpe verwendet wird, können zusätzliche kosten-, bauraum- und gewichtsintensive Luftpumpen und zusätzliche Ventile vermieden werden, sodass die Sekundärlufteinblasung auf besonders kosten-, gewichts- und bauraumgünstige Weise darstellbar ist.
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Des Weiteren kommt bei der Erfindung dem Absperrelement eine Doppelfunktion zu. Zum einen wird das Absperrelement genutzt, um den zu dem einen Auslasskanal gehörenden Brennraum in dem Betriebszustand als Luftpumpe, das heißt als Sekundärluftpumpe zu verwenden. Zum anderen wird das Absperrelement genutzt, um den Umgehungskanal wahlweise freizugeben oder zu versperren. Insbesondere kann dabei das Absperrelement als Umgehungsventil verwendet werden, welches auch als Wastegate oder Wastegate-Ventil bezeichnet wird. Insbesondere kann mittels des Absperrelements eine den Umgehungskanal durchströmende Menge des Abgases eingestellt werden, sodass beispielsweise auf ein zusätzliches Ventilelement zum Einstellen der den Umgehungskanal durchströmenden Menge des Abgases verzichtet werden kann. Beispielsweise kann durch Einstellen der den Umgehungskanal durchströmenden Menge des Abgases eine Leistung der Turbine eingestellt werden. Es ist erkennbar, dass das Absperrelement zum Verschließen des einen Auslasskanals bei gleichzeitigem Öffnen des Umgehungskanals genutzt wird, sodass die Teilanzahl und somit die Kosten, das Gewicht und der Bauraumbedarf in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden können. Insbesondere kann hierdurch die Anzahl an Aktoren gering gehalten werden.
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Vorgesehen ist beispielsweise eine Einbringung eines Ventilsitzrings oder einer Dichtstelle, insbesondere unmittelbar nach Zusammenführung der Auslasskanäle, insbesondere von jeweiligen Kanalschenkeln der Auslasskanäle. Dabei sitzt beispielsweise das auch als Ventilelement bezeichnete Absperrelement in seiner Schließstellung, insbesondere direkt, auf dem Ventilsitzring beziehungsweise auf der Dichtstelle auf. Beispielsweise ist das Absperrelement als linear betätigtes Tellerventil ausgebildet, welches bei seiner Aktivierung, das heißt bei seiner Bewegung aus der Offenstellung in die Schließstellung gleichzeitig den auch Turbinen-Umgehungskanal bezeichneten Umgehungskanal freigibt. Das Absperrelement ermöglicht das Verschließen beziehungsweise Drosseln des einen Auslasskanals, insbesondere an der Zusammenführung der als Einzelkanäle ausgebildeten Auslasskanäle bei gleichzeitigem Öffnen des Umgehungskanals. Beispielsweise ist durch Freigeben beziehungsweise Öffnen des Umgehungskanals eine Umgehung eines als Temperatursenke wirkenden Turbinengehäuses der Turbine denkbar. Insbesondere ist es denkbar, dass die Turbine das genannte Turbinengehäuse aufweist, in welchem das Turbinenrad drehbar aufgenommen ist. Beispielsweise ist auch das Turbinengehäuse von dem den Umgehungskanal durchströmenden Abgas umgehbar, sodass beispielsweise das den Umgehungskanal durchströmende Abgas nicht durch das Turbinengehäuse hindurchgeht, sondern das Turbinengehäuse umgeht. Dadurch kann beispielsweise ein übermäßiger Wärmeverlust des Abgases vermieden werden.
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Die Sekundärlufteinblasung ist ein wichtiger Vorgang bei einem Kaltstart von Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von hybridisierten Verbrennungskraftmaschinen, Im Rahmen der Sekundärlufteinblasung wird die genannte Luft als Sekundärluft vorzugsweise in großen Mengen in die Abgasanlage eingeblasen. Hierdurch kann ein Ansprechverhalten bzw. Ansprechzeit einer Abgasnachbehandlungseinrichtung der Abgasanlage besonders kurz gehalten werden. Mit anderen Worten ist es möglich, bereits kurze Zeit nach dem Kaltstart mittels der vorzugsweise stromab des sich in der Schließstellung befindenden Absperrelements angeordneten Abgasnachbehandlungseinrichtung das Abgas der auch als Verbrennungsmotor bezeichneten Verbrennungskraftmaschine besonders vorteilhaft nachzubehandeln, sodass ein besonders emissionsarmer Betrieb darstellbar ist. Insbesondere kann durch die Sekundärlufteinblasung eine Menge von kostenintensiven Edelmetallen in einem Katalysator der Abgasnachbehandlungseinrichtung gering gehalten werden, und eine Heizphase, in welcher beispielsweise der Katalysator elektrisch beheizt wird, kann vermieden oder besonders kurz gehalten werden. Dadurch können die Kosten von insbesondere hybridisierten Antriebssträngen besonders gering gehalten werden.
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Dadurch, dass das Absperrelement beispielsweise, insbesondere ausschließlich, translatorisch bewegbar ist, um das Absperrelement zwischen der Schließstellung und der Offenstellung zu verstellen, kann eine besonders kosten- und bauraumgünstige Bewegung des Absperrelements geschaffen werden. Insbesondere kann das Absperrelement als Tellerventil ausgebildet sein, welches dadurch, dass das Absperrelement, insbesondere rein, translatorisch zwischen der Schließstellung und Offenstellung bewegbar sein kann, insbesondere rein, linear betätigt oder bestätigbar ist.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.
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Die Zeichnung zeigt in:
- 1 ausschnittsweise eine schematische Darstellung einer Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug;
- 2 ausschnittsweise eine schematische Seitenansicht der Verbrennungskraftmaschine; und
- 3 jeweils ausschnittsweise schematische Schnittansichten der Verbrennungskraftmaschine.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elements mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ausschnittsweise in einer schematischen Darstellung eine auch als Verbrennungsmotor oder Brennkraftmaschine bezeichnete Verbrennungskraftmaschine 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen vorzugsweise als Personenkraftwagen ausgebildeten Kraftwagen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist vorliegend wenigstens oder genau drei in 1 jeweils ausschnittsweise erkennbare Zylinder 12 auf, welche vorliegend beispielsweise in Reihe angeordnet sind. Der jeweilige Zylinder 12 begrenzt teilweise einen jeweiligen Brennraum 14a-c, in welchem während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 Verbrennungsvorgänge ablaufen. Der befeuerte Betrieb wird auch als gefeuerter Betrieb bezeichnet. Insbesondere kann der jeweilige Brennraum 14a-c und somit der jeweilige Zylinder 12 in einem jeweiligen befeuerten beziehungsweise gefeuerten Betrieb betrieben werden, wobei während des jeweiligen, befeuerten Betriebs des jeweiligen Brennraums 14 a-c Verbrennungsvorgänge in dem jeweiligen Brennraum 14a-c ablaufen.
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Dem jeweiligen Brennraum 14a-c ist ein jeweiliger Auslasskanal 16a-c zugeordnet, sodass der Auslasskanal 16a zu dem Brennraum 14a, der Auslasskanal 16b zu dem Brennraum 14b und der Auslasskanal 16c zu dem Brennraum 14c gehört und umgekehrt. Während des jeweiligen befeuerten Betriebs des jeweiligen Brennraums 14a-c entsteht in dem jeweiligen Brennraum 14a-c ein Abgas, welches aus dem jeweiligen Brennraum 14a-c ausströmen und in den jeweils zugehörigen Auslasskanal 16a-c einströmen kann. Aus 1 ist erkennbar, dass die Auslasskanäle 16a-c zu einem den Auslasskanälen 16a-c gemeinsamen Abgasrohr 18 zusammengeführt sind, mithin in das den Auslasskanälen 16a-c gemeinsamen Abgasrohr 18 münden. Somit sind die Brennräume 14-c zu dem den Brennräumen 14a-c gemeinsamen Abgasrohr 18 zusammengeführt, sodass das Abgasrohr 18 von dem Abgas aus den drei Brennräumen 14a-c durchströmbar ist. Außerdem ist aus 1 erkennbar, dass der jeweilige Auslasskanal 16a-c zwei erste Längenbereiche L1, zwischen welchen eine jeweilige Trennwand angeordnet ist, und einem jeweiligen, zweiten Längenbereich L2 aufweist, in welchen die jeweiligen Längenbereiche L1 des jeweiligen Auslasskanals 16a-c münden, sodass die jeweiligen Längenbereiche L1 des jeweiligen Auslasskanals 16a-c zu dem den jeweiligen Längenbereichen L1 gemeinsamen, jeweiligen zweiten Längenbereich L2 des jeweiligen Auslasskanals 16a-c zusammengeführt sind. Somit strömt das jeweilige Abgas aus dem jeweiligen Brennraum 14a-c zunächst in den jeweiligen, ersten Längenbereich L1 ein, woraufhin das jeweilige Abgas den jeweiligen Längenbereich L1 durchströmt. Von den Längenbereichen L1 des jeweiligen Auslasskanals 16a-c strömt das Abgas in den jeweiligen, den jeweiligen Längenbereichen L1 des jeweiligen Auslasskanals 16a-c gemeinsamen, zweiten Längenbereich L2 des jeweiligen Auslasskanals 16a-c, woraufhin das Abgas aus den Längenbereichen L2 der Auslasskanäle 16a-c ausströmt und in das Abgasrohr 18 einströmt. Beispielsweise sind die Auslasskanäle 16a-c durch einen auch als Krümmer oder Abgaskrümmer bezeichneten Auslasskrümmer 22 der Verbrennungskraftmaschine 10 gebildet. Das Abgasrohr 18, insbesondere der Auslasskrümmer 22, ist beispielsweise Bestandteil einer Abgasanlage, welche auch eine in den Figuren nicht gezeigte Abgasnachbehandlungseinrichtung aufweist. Die Abgasnachbehandlungseinrichtung umfasst den wenigstens einen Katalysator und ist von dem Abgas aus den Brennräumen 14a-c durchströmbar.
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Die Verbrennungskraftmaschine weist auch eine in den Figuren nicht erkennbare Turbine auf, welche ein Turbinengehäuse und ein drehbar in dem Turbinengehäuse angeordnetes Turbinenrad umfasst. Das Turbinenrad ist beispielsweise von dem das Abgasrohr 18 durchströmende Abgas antreibbar und dadurch relativ zu dem Turbinengehäuse drehbar. Dem Turbinenrad, insbesondere dem Turbinengehäuse, ist ein Umgehungskanal zugeordnet, über welchen das Turbinenrad, insbesondere das Turbinengehäuse, zumindest von einem Teil des Abgases zu umgehen ist. Dies bedeutet, dass das Turbinenrad, insbesondere das Turbinengehäuse, umgehende Abgas das Turbinenrad nicht antreibt. insbesondere dann, wenn das den Umgehungskanal durchströmende Abgas das Turbinengehäuse umgeht, strömt das den Umgehungskanal durchströmende Abgas nicht durch das Turbinengehäuse hindurch, sondern umgeht das Turbinengehäuse. Der Umgehungskanal ist in 1 ausschnittsweise erkennbar und mit 23 bezeichnet.
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Um nun eine besonders vorteilhafte Sekundärlufteinblasung realisieren und somit die Abgasnachbehandlungseinrichtung insbesondere bei beziehungsweise nach einem Kaltstart der Verbrennungskraftmaschine 10 besonders schnell erwärmen und somit auf ihre auch als light-off-Temperatur bezeichnete, vorteilhafte Temperatur zu bringen, weist die Verbrennungskraftmaschine 10 ein dem Auslasskanal 16b zugeordnetes und auch als Absperrorgan oder Ventil oder Absperrventil oder Ventilelement bezeichnetes Absperrelement 24 auf.
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Das Absperrelement 24 ist, insbesondere relativ zu dem Abgasrohr 18 beziehungsweise relativ zu dem Auslasskrümmer 22, zwischen einer Schließstellung S und einer Offenstellung O translatorisch bewegbar. In der Schließstellung S ist mittels des Absperrelements 24 (Ventilelement) der Auslasskanal 16b von dem Abgasrohr 18 fluidisch getrennt, während die anderen Auslasskanäle 16a, c fluidisch mit dem Abgasrohr 18 verbunden sind. Somit ist in der Schließstellung S durch das Absperrelement 24 eine fluidische Verbindung zwischen dem Auslasskanal 16b und dem Abgasrohr 18 unterbrochen oder aufgehoben. In der Offenstellung O gibt das Absperrelement 24 die fluidische Verbindung zwischen dem Auslasskanal 16b und dem Abgasrohr 18 frei, sodass in der Offenstellung O die Auslasskanäle 16a-c fluidisch mit dem Abgasrohr 18 verbunden sind.
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In 1 ist durch Pfeile veranschaulicht, dass in der Schließstellung S des Absperrelements 24 Abgas aus den Auslasskanälen 16a, c in das Abgasrohr 18 einströmen und in der Folge das Abgasrohr 18 durchströmen kann, während beispielsweise dadurch, dass in der Schließstellung S mittels des Absperrelements 24 der Auslasskanal 16b von dem Abgasrohr 18 fluidisch getrennt ist, ein in den Auslasskanal 16b aufgenommenes und/oder zumindest einen Teil des Auslasskanals 16b durchströmendes Gas wie beispielsweise Luft nicht direkt von dem Auslasskanal 16b zu den beziehungsweise in das Abgasrohr 18 strömen kann.
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Des Weiteren ist es vorgesehen, dass in der Schließstellung S das Absperrelement 24 den Umgehungskanal 23 freigibt, sodass, wie in 1 durch die Pfeile veranschaulicht ist, zumindest ein Teil des die Auslasskanäle 16a-c durchströmenden Abgases den Umgehungskanal 23 durchströmen und somit das Turbinenrad umgehen kann. In der Offenstellung O jedoch ist der Umgehungskanal 23 mittels des Absperrelements 24 versperrt und somit von den Auslasskanälen 16a-c getrennt, sodass in der Schließstellung S das Abgas aus den Auslasskanälen 16a-c nicht in den Umgehungskanal 23 einstömt und nicht den Umgehungskanal 23 durchströmen kann.
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Besonders gut in Zusammenschau mit 2 ist erkennbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 außerdem eine auch als Verbindungsleitung bezeichnetes oder als Verbindungsleitung ausgebildetes Verbindungselement 28 aufweist. Das Verbindungselement 28 ist an wenigstens einer, vorliegend an wenigstens oder genau zwei, Abzweigstellen A fluidisch mit dem Auslasskanal 16b verbunden oder verbindbar, wobei die Abzweigstellen A in Strömungsrichtung des den Auslasskanal 16b durchströmenden Abgases beziehungsweise Gases stromauf des sich in der Schließstelllung S befindenden Absperrelements 24 und insbesondere stromab des Brennraums 14b angeordnet sind. An einer ersten der Abzweigstellen A ist das Verbindungselement 28 mit einem ersten der Längenbereiche L1 des Auslasskanals 16b fluidisch verbindbar oder verbunden, und an einer zweiten der Abzweigstellen A ist das Verbindungselement 28 mit einem zweiten der Längenbereiche L1 des Auslasskanals 16b fluidisch verbindbar oder verbunden.
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An jeweiligen Einheitsstellen E ist das Verbindungselement 28 mit den Auslasskanälen 16a, c insbesondere mit den Längenbereichen L1 der Auslasskanäle 16a, c, fluidisch verbindbar oder verbunden. Hierdurch kann eine besonders vorteilhafte Sekundärluft einblasen, insbesondere in die Abgasnachbehandlungseinrichtung, realisiert werden, wobei die Sekundärlufteinblasung im Folgenden beschrieben wird. Um die Sekundärlufteinblasung zu realisieren, wird die Verbrennungskraftmaschine 10 in einen Betriebszustand betrieben, sodass der Betriebszustand zur Sekundärlufteinblasung vorgesehen oder ausgebildet ist. In dem Betriebszustand befindet sich das Absperrelement 24 in einer Schließstellung S. Außerdem ist es vorgesehen, dass in dem Betriebszustand ein befeuerter Betrieb des Brennraums 14b unterbleibt, sodass in dem Betriebszustand zur Sekundärlufteinblasung keine Verbrennungsvorgänge in dem Brennraum 14b ablaufen. Beispielsweise befinden sich die Brennräume 14a, c in dem Betriebszustand in einem jeweiligen befeuerten Betrieb. Jedoch ist es vorzugsweise vorgesehen, dass in dem Betriebszustand Luft in den Brennraum 14b eingebracht, insbesondere eingeleitet, wird. Es ist denkbar, dass in dem Betriebszustand auch die Brennräume 14a und 14c unbefeuert betrieben werden, sodass vorzugsweise in dem Betriebszustand auch ein befeuerter Betrieb der Brennräume 14a und 14c unterbleibt. Insbesondere ist es denkbar, dass die Verbrennungskraftmaschine 10 wenigstens einen oder mehrere, weitere Brennräume aufweist, wobei es denkbar ist, dass die weiteren Brennräume beziehungsweise der weitere Brennraum der Verbrennungskraftmaschine 10 in dem Betriebszustand befeuert betrieben werden beziehungsweise wird, sodass in dem Betriebszustand Verbrennungsvorgänge in dem jeweiligen, weiteren Brennraum ablaufen. Dabei ist es insbesondere denkbar, dass Abgas aus dem jeweiligen, weiteren Brennraum durch die Abgasnachbehandlungseinrichtung hindurchströmen kann. Vorzugsweise ist es jedoch vorgesehen, dass in dem Betriebszustand die Brennräume 14a und 14c, das heißt die die Brennräume 14a und 14c teilweise begrenzenden Zylinder 12 befeuert, das heißt in ihrem befeuerten Betrieb betrieben werden.
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In dem jeweiligen Zylinder 12 ist ein jeweiliger Kolben translatorisch bewegbar aufgenommen. Dabei ist es vorzugsweise vorgesehen, dass sich in dem Betriebszustand der jeweilige Kolben translatorisch in dem jeweiligen Zylinder 12 bewegt. Dabei ist der jeweilige Brennraum 14a-c durch den jeweiligen, in dem jeweiligen Zylinder 12 angeordneten Kolben teilweise begrenzt.
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In dem Betriebszustand wird mittels des den Brennraum 14b teilweise begrenzenden Kolbens Luft, die in den Betriebszustand in den Brennraum 14b eingeleitete beziehungsweise den Brennraum 14b zugeführt wird, aus dem Brennraum 14b herausgefördert und hierdurch in den Auslasskanal 16b hineingefördert. Somit unterbleibt in dem Betriebszustand ein befeuerter Betrieb des zu dem Auslasskanal 16b gehörenden Brennraums 14b. Da der Auslasskanal 16b in dem Betriebszustand mittels des sich in dem Betriebszustand in der Schließstellung S befindenden Absperrelements 24 von dem Abgasrohr 18 fluidisch getrennt ist, strömt die aus dem Brennraum 14b stammende Luft, die beispielsweise mittels des den Brennraum 14b teilweise begrenzenden Kolbens aus dem Brennraum 14b herausgefördert wird, über den Auslasskanal 16b an den Abzweigstellen A aus dem Auslasskanal 16b heraus und in das Verbindungselement 28 hinein und wird mittels des den Brennraum 14b teilweise begrenzenden Kolbens durch das Verbindungselement 28 durchgefördert und an den Einwärtsstellen E aus dem Verbindungselement 28 herausgefördert und in die Auslasskanäle 16a, c hineingefördert. Somit ist über das Verbindungselement 28 die aus dem Brennraum 14b stammende Luft an den Abzweigstellen A aus dem Auslasskanal 16b abzweigbar und in die anderen Auslasskanäle 16a,c einleitbar. Die in die Auslasskanäle 16a, c eingeleitete Luft strömt durch die Auslasskanäle 16a, c und daraufhin durch das Abgasrohr 18 hindurch. Beispielsweise kann der Luft, wie es als Sekundärluft verwendet wird, ein Brennstoff, das heißt unverbrannte Kohlwasserstoffe, zugeführt werden, wobei der Brennstoff beziehungsweise die unverbrannten Kohlenwasserstoffe mit der Sekundärluft beziehungsweise mit in der Sekundärluft enthaltenem Sauerstoff verbrannt werden können. Hierdurch kann die Abgasbehandlungseinrichtung effektiv und effizient sowie besonders schnell erwärmt werden.
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Besonders gut aus 2 ist erkennbar, dass das Verbindungselement 28 an dem Abgaskrümmer 22 gehalten ist, welche die Auslasskanäle 16a-c begrenzt, die mittels des Auslasskrümmers 22 zu dem Abgasrohr 18 zusammengeführt sind.
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In einem von dem Betriebszustand unterschiedlichen Normalzustand der Verbrennungskraftmaschine 10 werden beispielweise die Verbrennräume 14a-c befeuert betrieben, wobei sich in dem Normalzustand das Absperrelement 24 in der Offenstellung O befindet. Dadurch kann das Abgas aus den Brennräumen 14a-c über die Auslasskanäle 16a-c über das Abgasrohr 18 strömen und daraufhin das Abgasrohr 18 durchströmen.
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Das Absperrelement 24 wird auch als Ventil bezeichnet und ist beispielsweise ein Tellerventil, welches in der Schließstellung auf einem korrespondierenden Ventilsitzring 30 sitzt und dadurch den Auslasskanal 16b vor dem Abgasrohr 18 fluidisch trennt. Ist das einfach auch als Ventil bezeichnete Absperrelement 24 aktiv, sperrt es den Auslasskanal 16b ab, das heißt trennt es den Auslasskanal 16b von dem Abgasrohr 18, und der Brennraum 14b wird nicht befeuert und arbeitet als Luftpumpe. In inaktiver Stellung des Ventils gibt das Ventil den Auslasskanal 16b frei, sodass der Auslasskanal 16b fluidisch mit dem Abgasrohr 18 verbunden ist, und der Brennraum 14b wird befeuert betrieben. Außerdem gibt beispielsweise das Absperrelement 24, wenn es aktiv ist, den Umgehungskanal 23 frei, und in inaktiver Stellung versperrt das Ventil den Umgehungskanal 23.
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Wird das Ventil aus der Offenstellung O in die Schließstellung S bewegt, so fährt es gegen den Ventilsitzring 30. Alternativ oder zusätzlich ist ein weiterer Ventilsitzring 32 vorgesehen, auf welchem beispielsweise das Ventil in der Offenstellung O sitzt, wodurch beispielsweise der Umgehungskanal 23 verschlossen ist. Wird somit beispielsweise das Ventil geöffnet, mithin aus der Schließstellung S in die Offenstellung O translatorisch bewegt, so fährt das Ventil gegen den Ventilsitzring 32.
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Ein beispielsweise das Ventil und/oder das Verbindungselement 28 umfassender Mechanismus kann beispielsweise verteilt auf einem Zylinderkopf und/oder einen Abgasturbolader und/oder den Auslasskrümmer 22 und/oder in einem die Turnbine umfassenden Abgasturbolader und/oder im Auslasskrümmer 22 angeordnet sein. Eine Ansteuerung des Absperrelements 24, das heißt eine Bewegung des Absperrelements 24 aus der Offenstellung O in die Schließstellung S und/oder aus der Schließstellung S in die Offenstellung O erfolgt beispielsweise über einen gängigen Aktor wie beispielsweise eine Unterdruckdose, einen elektrischen Steller etc. In dem Betriebszustand fördert die Luftpumpe über das Verbindungselement 28 und beispielsweise über einen durch das Verbindungselement 28, insbesondere direkt, begrenzten Kanal der Sekundärluft in die Auslasskanäle 16a, c der Brennräume 14a, c, welche in dem Betriebszustand befeuert betrieben werden. Die Längenbereiche L1 werden auch als Kanalschenkel bezeichnet, die zu dem Längenbereich L2 zusammengeführt sind. Aus 1 ist erkennbar, dass vorzugsweise der Ventilsitzring 30 unmittelbar nach der Zusammenführung der Kanalschenkel des Auslasskanals 16b angeordnet ist.
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Aus 2 ist ein Auslassventil 34 erkennbar, welches einen der Längenbereiche L1 des Auslasskanals 16b zugeordnet ist und in seiner Schließstellung den Längenbereich L1, den das Auslassventil 34 zugeordnet ist, verschließt. Dabei ist ein Ventilsitzring 36 erkennbar, auf welchem das Auslassventil 34 in dessen Schließstellung sitzt.
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3 zeigt das Absperrelement 24 in seiner Schließstellung S und in seiner Offenstellung O. Außerdem zeigt 3 eine Zwischenstellung Z des Absperrelements 24. In 3 ist durch einen Doppelpfeil 38 veranschaulicht, dass das Absperrelements 24 translatorisch und dabei insbesondere entlang einer Bewegungsrichtung zwischen der Schließstellung S und der Offenstellung O bewegbar ist. Dabei liegt die Zwischenstellung Z insbesondere entlang der Bewegungsrichtung betrachtet zwischen der Schließstellung S und der Offenstellung O. Es ist erkennbar, dass das Absperrelement 24 in der Zwischenstellung Z sowohl den Auslasskanal 16b als auch den Umgehungskanal 23 freigibt, sodass das Absperrelement 24 in der Zwischenstellung Z sowohl von dem Ventilsitzring 30 als auch von Ventilsitzring 32 abgehoben ist. Somit kann beispielsweise in der Zwischenstellung Z zumindest ein jeweiliger Teil des Abgases sowohl aus den Auslasskanälen 16a-c als auch aus dem Auslasskanal 16b in den Umgehungskanal 23 einströmen und den Umgehungskanal 23 durchströmen.
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Es ist erkennbar, dass das Ventil in seiner aktiven Stellung den Umgehungskanal 23 freigibt. Dieser einfach auch als Kanal bezeichneter Umgehungskanal 23 ist möglich nahe an einem Flansch, insbesondere des Auslasskrümmers 22, zu einem Zylinderkopf zu platzieren. Bei aktivem Ventil kann neben der Absperrfunktion Heißgas um das als Temperatursenke wirkende Turbinengehäuse geleitet und beispielsweise nach der Turbine möglichst nah am Katalysator wieder in die Abgasanlage eingeleitet werden. Dies bewirkt eine schnellere Aufheizung des Katalysators und somit eine Verkürzung der Totzeit bis zum Start der Konvertierung.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Verbrennungskraftmaschine
- 12
- Zylinder
- 14a-c
- Brennraum
- 16a-c
- Auslasskanal
- 18
- Abgasrohr
- 20
- Trennwand
- 22
- Auslasskrümmer
- 23
- Umgehungskanal
- 24
- Absperrelement
- 28
- Verbindungselement
- 30
- Ventilsitzring
- 32
- Ventilsitzring
- 34
- Auslassventil
- 36
- Ventilsitzring
- 38
- Doppelpfeil
- A
- Abzweigstelle
- E
- Einleitstelle
- L1
- Längenbereich
- L2
- Längenbereich
- O
- Offenstellung
- S
- Schließstellung
- Z
- Zwischenstellung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19731622 A1 [0002]
- EP 1201907 A1 [0002]
- DE 102021001881 A1 [0002]
- DE 102021002863 A1 [0002]
- DE 102012001059 A1 [0002]
