DE102022114816A1

DE102022114816A1 - Brennkraftmaschine mit Stellglied zum Thermomanagement

Info

Publication number: DE102022114816A1
Application number: DE102022114816.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Malischewski; Roy Zakrzewski
Original assignee: MAN Truck and Bus SE
Current assignee: MAN Truck and Bus SE
Priority date: 2022-06-13
Filing date: 2022-06-13
Publication date: 2023-12-14

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft u. a. eine Brennkraftmaschine (10) aufweisend ein Stellglied (20), das in Fluidverbindung zwischen mindestens einem Zylinder (12), einer Abgasturbine (14) und einer Bypassleitung (16, 18) angeordnet ist. Das Stellglied (20) ist innerhalb eines ersten Stellbereichs (I) und innerhalb eines zweiten Stellbereichs (II) verstellbar. In dem ersten Stellbereich (I) sind ein Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine (14) veränderbar und ein Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung (16, 18) unveränderbar. In dem zweiten Stellbereich (II) sind der Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine (14) unveränderbar und der Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung (16, 18) veränderbar.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine.
Für das Erreichen der immer strengeren Emissionsanforderung sind zusätzliche und immer komplexere Steuer- und Regelungssysteme bei modernen Dieselmotoren notwendig. Dies führt zu einem stetig steigenden Applikationsaufwand und zusätzlichen Produktkosten. Um die Emissionsrichtwerte (z. B. EU6-Emmisionsrichtwerte) zu erreichen, werden moderne Dieselmotoren mit einem hocheffizienten Abgasreinigungssystem kombiniert, um die bei der innermotorischen Verbrennung entstehenden Stickoxidemission (NOx) zu reduzieren. Hierzu wird im Allgemeinen ein SCR-Katalysator im Abgasstrang genutzt, der mit Hilfe von wässriger Harnstofflösung die NOx-Emissionen in Stickstoff und Wasser umwandelt. Die chemischen Reaktionen im SCR-Katalysator benötigen jedoch Temperaturen ab ca. 180°C und weisen ihr höchstes Konvertierungspotential bei Temperaturen von 270 bis 400°C auf.
Daher ist ein wichtiges Ziel der Motorbetriebsstrategie zur maximalen Reduktion der Stickoxidemissionen, den SCR-Katalysator möglichst schnell nach Motorstart auf Betriebstemperatur zu bringen und während des Fahrbetriebs die Temperatur des SCR-Katalysators im Bereich der maximalen Konvertierung zu halten. Hierzu gibt es die verschiedensten Hilfsmittel, die zu unterschiedlichen Thermomanagement-Maßnahmen kombiniert werden können.
Insbesondere im niedrigen Lastbereich des Motors kann die Abgastemperatur deutlich unter den Arbeitsbereich des SCR-Katalysators fallen und eine effiziente Abgasreinigung ohne zusätzliche Thermomanagement-Maßnahmen unmöglich machen. Moderne Dieselmotoren können verschiedenste Möglichkeiten für das Thermomanagement im Betrieb nutzen, wie z. B. eine Ladeluft-Drosselklappe, eine Abgasstauklappe, eine Abgasrückführung und einen Turbolader-Bypass. Diese Steller dienen für sich und kombiniert untereinander u.a. dazu, die Abgastemperaturen und den -massenstrom zu beeinflussen.
DE 10 2018 122 342 A1 betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine. Das Verfahren weist ein Erzeugen eines Druckpulses in einem Abgasstrang der Brennkraftmaschine auf. Das Verfahren weist ein Zuführen von Abgas aus einer Verbrennungskammer eines Zylinders während eines Auslasstaktes des Zylinders in einen Einlasskanal des Zylinders durch eine Ausbreitung des Druckpulses aus dem Abgasstrang in die Verbrennungskammer des Zylinders auf. Das Verfahren weist ein Zuführen des Abgases aus dem Einlasskanal des Zylinders in die Verbrennungskammer des Zylinders während eines Einlasstaktes des Zylinders auf. Das Verfahren ermöglicht mittels interner Restgassteuerung (Rest-Abgassteuerung) die Abgastemperatur in der Schwachlast anzuheben, ohne die Volllastperformance der Brennkraftmaschine negativ zu beeinflussen.
Die WO 2011/047949 A1 betrifft eine Turbine für einen Abgasturbolader, mit einer Turbinenklappe, welche eine die Turbine durchströmenden Abgasmenge steuert, mit einem Wastegate-Ventil, welches Abgas an der Turbine vorbeileitet, und mit einer Wastegate-Klappe, welche eine das Wastegate-Ventil durchströmende Abgasmenge steuert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Technik zu entwickeln, die mit einem einfachen und kostengünstigen Konzept ein Thermomanagement ermöglicht, insbesondere im Schwachlastbereich.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
Ein Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft eine Brennkraftmaschine (z. B. Dieselbrennkraftmaschine), vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug. Die Brennkraftmaschine weist mindestens einen Zylinder, eine (z. B. starre bzw. Festgeometrie-) Abgasturbine, eine Bypassleitung, die die Abgasturbine umgeht, und ein Stellglied auf. Das Stellglied ist in Fluidverbindung zwischen dem mindestens einen Zylinder, der Abgasturbine und der Bypassleitung angeordnet. Das Stellglied ist innerhalb eines ersten Stellbereichs und innerhalb eines zweiten Stellbereichs verstellbar. In dem ersten Stellbereich ist ein Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine veränderbar, und ein Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung ist unveränderbar, vorzugsweise im Wesentlichen minimal. In dem zweiten Stellbereich ist der Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine unveränderbar, vorzugsweise im Wesentlichen maximal, und der Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung ist veränderbar.
Vorteilhaft kann das Stellglied die Funktionen von mehreren Aktuatoren, nämlich Turbolader-Bypassventil, Ladeluft-Drosselklappe, Abgasstauklappe und AGR-Regelventil, in sich integrieren bzw. zusammenfassen. Mittels des Stellglieds kann damit vorzugweise im Wesentlichen die gesamte Motorbetriebsstrategie zur maximalen Reduktion der Stickoxidemissionen abgebildet werden. Mittels des Stellglieds kann ein Ein-Steller-Prinzip realisiert werden. Über den Stellbereich bzw. den Verstellweg des Stellglieds sind unterschiedliche Modulationen von Abgasgegendruck und -massentrom über und um Abgasturbine, auch in Kombination, darstellbar. In dem ersten Stellbereich kann der Abgasgegendruck geregelt werden. Damit kann vorteilhaft bei niedriger Last der Brennkraftmaschine aktives Thermomanagement betrieben werden, wobei durch Anpassung des Abgasgegendrucks bspw. eine interne Abgasrückführrate anpassbar sein kann. Vorzugsweise kann hierdurch mittels interner Restgassteuerung (Rest-Abgassteuerung) die Abgastemperatur in der Schwachlast angehoben werden, ohne die Volllastperformance der Brennkraftmaschine negativ zu beeinflussen. In dem zweiten Stellbereich kann die Bypassleitung um die Abgasturbine geöffnet werden, um gezielt die Turboladerdrehzahl zu steuern, z. B. für einen Volllastbetrieb der Brennkraftmaschine. In der Grundstellung kann die Bypassleitung geschlossen und der Strömungsquerschnitt zur Abgasturbine maximal sein.
In einem Ausführungsbeispiel grenzen der erste Stellbereich und der zweite Stellbereich direkt aneinander. Alternativ oder zusätzlich kann an einem Übergang zwischen dem ersten Stellbereich und dem zweiten Stellbereich der Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine im Wesentlichen maximal sein und/oder der Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung im Wesentlichen minimal sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel bewirkt eine Verstellung des Stellglieds innerhalb des ersten Stellbereichs in einer Richtung zu dem zweiten Stellbereich eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine, vorzugsweise von im Wesentlichen minimal zu im Wesentlichen maximal. Alternativ oder zusätzlich kann eine Verstellung des Stellglieds innerhalb des zweiten Stellbereichs in einer Richtung weg von dem ersten Stellbereich eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts hin zu der Bypassleitung bewirken, vorzugsweise von im Wesentlichen minimal zu im Wesentlichen maximal.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Stellglied zusätzlich innerhalb eines dritten Stellbereichs verstellbar sein, der vorzugsweise direkt an den zweiten Stellbereich angrenzt. Bevorzugt können in dem dritten Stellbereich der Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine, vorzugsweise von im Wesentlichen maximal zu im Wesentlichen minimal, und der Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung, vorzugsweise von im Wesentlichen maximal zu im Wesentlichen minimal, gemeinsam veränderbar sein. Vorteilhaft können damit im dritten Stellbereich beide Strömungsquerschnitt gleichzeitig verändert werden.
In einer Ausführungsform ist an einem Übergang zwischen dem zweiten Stellbereich und dem dritten Stellbereich der Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine im Wesentlichen maximal und/oder der Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung im Wesentlichen maximal.
In einer weiteren Ausführungsform ist das Stellglied als ein Drehschieber (z. B. Walzendrehschieber) ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann das Stellglied einen ersten Abschnitt zum Anpassen des Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine und einen zweiten Abschnitt zum Anpassen des Strömungsquerschnitts hin zu der Bypassleitung aufweisen, wobei der erste Abschnitt und der zweite Abschnitt zum gemeinsamen Bewegen starr miteinander gekoppelt sind. Vorteilhaft kann damit das Stellglied konstruktiv einfach ausgeführt sein.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Brennkraftmaschine frei von einer Einlassdrosselvorrichtung stromauf des mindestens einen Zylinders. Alternativ kann die Brennkraftmaschine frei von einer Abgasdrosselvorrichtung stromab der Abgasturbine sein. Vorteilhaft kann das Stellglied die Funktionen der genannten Komponenten in sich integrieren. Vorteilhaft kann damit eine Konstruktion und ein Betrieb der Brennkraftmaschine wesentlich vereinfacht werden.
In einer Ausführungsvariante weist die Brennkraftmaschine ferner mindestens ein Einlassventil je Zylinder zum Einlassen von Luft in den jeweiligen Zylinder auf. Die Brennkraftmaschine kann ferner einen Ventiltrieb aufweisen, der in Wirkverbindung mit dem mindestens einen Einlassventil und dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Einlassventil je Zylinder während eines Auslasstaktes des jeweiligen Zylinders zum Bereitstellen einer inneren Abgasrückführung während des Auslasstaktes zu öffnen, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 100°KW nach UT im Auslasstakt und 150° KW nach UT im Auslasstakt. Vorteilhaft kann das Stellglied in Kombination mit einer Öffnung des mindestens einen Einlassventils im Auslasstakt eine interne Restgassteuerung (Rest-Abgassteuerung) ermöglichen, mit der die Abgastemperatur in der Schwachlast angehoben werden kann, ohne die Volllastperformance der Brennkraftmaschine negativ zu beeinflussen. Hierdurch können die möglichen Stickoxidumsatzraten eines SCR-Katalysators steigen. Eine Erhöhung des Abgasgegendrucks im ersten Stellbereich kann genutzt werden, um Restgas aus der Verbrennungskammer des Zylinders in einen Einlasstrakt der Brennkraftmaschine zu fördern. Das Restgas wird dann im Einlasstakt zurück in die Verbrennungskammer des Zylinders gespült, wodurch sich die Frischluftmasse in der Verbrennungskammer des Zylinders um die Masse des Restgases verringert. Durch den reduzierten Luft- und somit auch Abgasmassenstrom steigt bei gleichbleibendem Motormoment die Abgastemperatur an, ohne die Ladungswechselarbeit der Brennkraftmaschine negativ zu beeinflussen.
In einer weiteren Ausführungsvariante ist der Ventiltrieb starr und/oder nicht-schaltbar. Alternativ oder zusätzlich kann der Ventiltrieb eine Nockenwelle mit mindestens einem starren und/oder nicht-schaltbaren Nocken (z. B. Mehrfachhubnocken, vorzugsweise Doppelhubnocken) zum Betätigen des mindestens einen Einlassventils je Zylinder aufweisen. Vorteilhaft kann damit eine einfache und kostengünstige Konstruktion des Ventiltriebs ermöglicht werden.
In einem Ausführungsbeispiel ist ein Maximalhub des mindestens einen Einlassventils je Zylinder während des Auslasstaktes des jeweiligen Zylinders kleiner als ein Maximalhub des mindestens einen Einlassventils je Zylinder während eines Einlasstaktes des jeweiligen Zylinders. Alternativ oder zusätzlich kann ein Maximalhub des mindestens einen Einlassventils je Zylinder während des Auslasstaktes des jeweiligen Zylinders kleiner als 1/3 oder kleiner als 1/4 eines Maximalhubs des mindestens einen Einlassventils je Zylinder während eines Einlasstaktes des jeweiligen Zylinders sein. Alternativ oder zusätzlich kann ein Maximalhub des mindestens einen Einlassventils je Zylinder während des Auslasstaktes des jeweiligen Zylinders kleiner als 3 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 2 mm, sein. Durch die vorteilhafte Auslegung des Zusatzhubs des Einlassventils im Auslasstakt wird erreicht, dass der Zusatzhub sowohl unter Teillast als auch unter Volllast durchgeführt werden kann, ohne sich signifikant negativ unter Volllast auszuwirken. Damit muss kein schaltbares System zum wahlweisen Zuschalten des Zusatzhubs des Einlassventils vorgesehen sein. Es reicht stattdessen ein starrer, nicht-schaltbarer Ventiltrieb.
In einem Ausführungsbeispiel weist die Brennkraftmaschine ferner eine Steuereinrichtung auf, die dazu konfiguriert ist:

- in einem Schwachlastbereich, vorzugsweise bis 30 %, bis 35 % oder bis 40 % einer Nominalast, und/oder in einem Niedrigdrehzahlbereich, vorzugsweise zwischen 800 U/min und 1400 U/min, der Brennkraftmaschine das Stellglied innerhalb des ersten Stellbereichs zum Anpassen eines Abgasgegendrucks zu verstellen, vorzugsweise zum Anpassen einer inneren Abgasrückführrate der Brennkraftmaschine; und/oder
- in einem Volllastbereich der Brennkraftmaschine das Stellglied innerhalb des zweiten Stellbereichs zum Anpassen eines Ladedrucks der Brennkraftmaschine zu verstellen, vorzugsweise zum Anpassen einer Abgastemperatur der Brennkraftmaschine.

Vorzugsweise kann sich der Begriff „Steuereinrichtung“ auf eine Elektronik (z. B. mit Mikroprozessor(en) und Datenspeicher) und/oder eine mechanische, pneumatische und/oder hydraulische Steuerung beziehen, die je nach Ausbildung Steuerungsaufgaben und/oder Regelungsaufgaben und/oder Verarbeitungsaufgaben übernehmen kann. Auch wenn hierin der Begriff „Steuern“ verwendet wird, kann damit gleichsam zweckmäßig auch „Regeln“ bzw. „Steuern mit Rückkopplung“ und/oder „Verarbeiten“ umfasst bzw. gemeint sein.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Steuereinrichtung ferner dazu konfiguriert, in einem Mittellastbereich, vorzugsweise oberhalb des Schwachlastbereichs und/oder bis 60 %, 70 % oder 80 % einer Nominallast, der Brennkraftmaschine das Stellglied innerhalb des dritten Stellbereichs zum Anpassen eines Abgasgegendrucks und eines Ladedrucks der Brennkraftmaschine zu verstellen.
In einer Ausführungsform weist die Brennkraftmaschine ferner eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung, vorzugsweise aufweisend eine SCR-Katalysatorvorrichtung, auf, wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung stromabwärts von der Abgasturbine und der Bypassleitung angeordnet ist.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Kraftfahrzeug, vorzugsweise ein Nutzfahrzeug, besonders bevorzugt Lastkraftwagen oder Omnibus, aufweisend eine Brennkraftmaschine wie hierin offenbart.
Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Offenbarung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine wie hierin offenbart. Das Verfahren weist ein Erhöhen einer Abgastemperatur in einem Schwachlastbereich der Brennkraftmaschine durch Verstellen des Stellglieds innerhalb des ersten Stellbereichs zum Verringern des Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine zum Erhöhen einer inneren Abgasrückführungsrate auf.
Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Offenbarung;
2 ein Diagramm, das Ventilsteuerkurven über einen Kurbelwellenwinkel einer Brennkraftmaschine gemäß der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 ein Diagramm, das in Abhängigkeit von einem Verstellweg eines Stellglieds der Brennkraftmaschine einen Strömungsquerschnitt zur Abgasturbine, einen Strömungsquerschnitt zu einer Bypassleitung und einen so bewirkten Abgasgegendruck zeigt;
4 eine schematische Darstellung eines Motorkennfelds; und
5 eine schematische Darstellung eines Stellglieds der beispielhaften Brennkraftmaschine.

Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
Die 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 10. Vorzugsweise ist die Brennkraftmaschine 10 als Viertakt-Brennkraftmaschine ausgebildet. Vorzugsweise kann die Brennkraftmaschine 10 als eine Diesel-Brennkraftmaschine ausgebildet sein.
Bevorzugt kann die Brennkraftmaschine 10 in einem Kraftfahrzeug, vorzugsweise einem Nutzfahrzeug, zum Antreiben des Kraftfahrzeugs umfasst sein. Das Nutzfahrzeug kann beispielsweise als ein Lastkraftwagen oder Omnibus ausgeführt sein.
Die Brennkraftmaschine 10 weist mindestens einen Zylinder 12, eine Abgasturbine 14, mindestens eine Bypassleitung 16, 18 und ein Stellglied 20 auf.
Die Brennkraftmaschine 10 ist bevorzugt als eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern 12 ausgeführt, vorzugsweise als Sechszylinder-Reihenmotor. Die Brennkraftmaschine 10 kann allerdings auch mehr oder weniger Zylinder 12 und/oder eine andere Anordnung der Zylinder 12 aufweisen.
Die Zylinder 12 können jeweils mindestens einen Einlasskanal 22, mindestens ein Einlassventil 24, eine Verbrennungskammer 26, mindestens einen Auslasskanal 28 und mindestens ein Auslassventil 30 aufweisen.
Die Einlasskanäle 22 und die Auslasskanäle 28 können beispielsweise in einem oder mehreren Zylinderköpfen der Brennkraftmaschine 10 angeordnet sein. Über die Einlasskanäle 22 kann Ladeluft zu den Verbrennungskammern 26 zugeführt werden. Die Einlasskanäle 22 können stromabwärts von einem Einlassluftsystem 42 angeordnet sein. Über die Auslasskanäle 28 kann Abgas aus den Verbrennungskammern 26 abgeführt werden. Die Auslasskanäle 28 können stromaufwärts von mindestens einer Abgassammelleitung 38, 40 angeordnet sein.
Mittels des mindestens einen Einlassventils 24 je Zylinder 12 kann eine Fluidverbindung zwischen dem mindestens einen Einlasskanal 22 und der Verbrennungskammer 26 des jeweiligen Zylinders 12 hergestellt werden. Mittels des mindestens einen Auslassventils 30 kann eine Fluidverbindung zwischen dem mindestens einen Auslasskanal 28 und der Verbrennungskammer 26 des jeweiligen Zylinders 12 hergestellt werden. Die Einlassventile 24 und Auslassventile 30 können in einem oder mehreren Zylinderköpfen der Brennkraftmaschine 10 angeordnet sein. Beispielsweise können die Einlassventile 24 und die Auslassventile 30 als Tellerventile ausgebildet sein. Vorzugsweise weist jeder Zylinder 12 jeweils zwei Einlassventile 24 und zwei Auslassventile 28 auf.
Das mindestens eine Einlassventil 24 und/oder das mindestens eine Auslassventil 30 kann von einem Ventiltrieb 32 betätigt werden, wie rein schematisch in 1 dargestellt ist. Der Ventiltrieb 32 kann in Wirkverbindung mit dem mindestens einen Einlassventil 24 und/oder Auslassventil 30 sein.
Bevorzugt kann der Ventiltrieb 32 ein starrer bzw. nicht-schaltbarer Ventiltrieb sein. Besonders bevorzugt kann der Ventiltrieb 32 mindestens eine Einlass-Nockenwelle 34 mit mindestens einem starren bzw. nicht-schaltbaren Nocken zum Betätigen des mindestens einen Einlassventils 24 aufweisen. Alternativ oder zusätzlich kann der Ventiltrieb 32 bspw. mindestens eine Auslass-Nockenwelle 36 mit mindestens einem starren bzw. nicht-schaltbaren Nocken zum Betätigen des mindestens einen Auslassventils 30 aufweisen.
Die 2 zeigt eine Ventilsteuerkurve A eines Auslassventils 30 eines der mehreren Zylinder 12 und eine Ventilsteuerkurve B eines Einlassventils 24 desselben Zylinders 12. Die Ventilsteuerkurve A und/oder B kann von dem Ventiltrieb 32 vorgegeben sein, bevorzugt unveränderbar.
Die Ventilsteuerkurve A zeigt, dass das Auslassventil 30 während des Auslasstaktes bzw. Ausschiebetaktes geöffnet sein kann. Bevorzugt ist das Auslassventil 30 im Wesentlichen nur während des Auslasstaktes geöffnet, z. B. mit geringfügiger Überdeckung in den Expansionstakt/Arbeitstakt und/oder in den Einlasstakt.
Die Ventilsteuerkurve B zeigt, dass das Einlassventil 24 einen Mehrfachhub, bevorzugt einen Doppelhub, ausführen kann. Das Einlassventil 24 kann im Auslasstakt öffnen. Das Einlassventil 24 kann ebenso - wie üblich - im Einlasstakt bzw. Ansaugtakt öffnen.
Durch die Öffnung des Einlassventils 24 im Auslasstakt kann eine innere Abgasrückführung erreicht werden. Durch das geöffnete Einlassventil 24 kann Restgas aus der Verbrennungskammer 26 des jeweiligen Zylinders 12 und/oder dem Auslasskanal 28 des jeweiligen Zylinders 12 in den Einlasskanal 22 des jeweiligen Zylinders 12 zurückströmen.
Das Einlassventil 24 kann dann bevorzugt vor einem Ende des Auslasstaktes schließen. Das Einlassventil 24 kann dann wieder normal im Einlasstakt öffnen. Aus dem Einlasskanal 22 kann im Einlasstakt das Restgas wieder zurück in die Verbrennungskammer 26 des jeweiligen Zylinders 12 gespült werden. Gleichzeitig reduziert sich die Frischluftmasse in der Verbrennungskammer 26 um die Masse des Restgases. Durch den reduzierten Luft- und somit auch Abgasmassenstrom steigt bei gleichbleibendem Motormoment die Abgastemperatur an, ohne die Ladungswechselarbeit der Brennkraftmaschine 10 negativ zu beeinflussen. Die Restgasspülung kann dazu verwendet werden, eine Abgastemperaturerhöhung unter Schwachlast der Brennkraftmaschine 10 zu bewirken.
Die in den Einlasskanal 22 strömende Restgasmenge kann von mehreren Parametern abhängen. Sie kann von einer Hublänge und Hubhöhe des Einlassventils 24 während des Auslasstaktes abhängig sein. Sie kann ferner von einem Abgasgegendruck im Auslasskanal 28 abhängig sein. Der Abgasgegendruck kann von dem Stellglied 20 anpassbar sein, wie noch ausführlicher hierin beschrieben ist.
Es ist möglich, dass sich der Zusatzhub des Einlassventils 24 im Auslasstakt auf die maximal mögliche Nennleistung der Brennkraftmaschine 10 auswirkt. Serienmotoren haben in der Regel in der Nennleistung ein deutlich negatives Spülgefälle, d. h., der Abgasgegendruck ist deutlich höher als der Ladedruck. Dies führt auch in der Nennleistung zu erhöhten Restgasraten. Daher sollte die Hubgröße und Hublänge des Zusatzhubs des Einlassventils 24 richtig ausgelegt werden, um die Nennleistung nicht zu reduzieren.
Bezüglich der Hublänge wird vorgeschlagen, dass das Einlassventil 24 in einem Bereich zwischen 100°KW nach UT im Auslasstakt des jeweiligen Zylinders 12 und 150° KW nach UT im Auslasstakt des jeweiligen Zylinders 12 offen ist.
Bezüglich eines Maximalhubs des Einlassventils 24 wird vorgeschlagen, dass dieser während des Auslasstaktes des jeweiligen Zylinders 12 kleiner als 1/3 oder kleiner als 1/4 eines Maximalhubs des Einlassventils 24 des jeweiligen Zylinders 12 während eines Einlasstaktes des jeweiligen Zylinders 12 ist, z. B. rund 1 mm bis 2 mm, wie dargestellt ist.
Damit kann eine Lage, Länge und Höhe des Zusatzhubes des Einlassventils 24 so gelegt sein, dass im Schwachlastbereich möglichst viel Restgas in den Einlasskanal 22 gespült werden kann. Eine Anpassbarkeit kann ferner durch das Stellglied 20 ermöglicht werden. Bei höheren Motorlasten im Hauptfahrbereich erfolgt vorzugsweise nur eine geringe Veränderung zu „normalen“ Steuerzeiten.
Durch die vorteilhafte Auslegung des Zusatzhubs des Einlassventils 24 im Auslasstakt wird erreicht, dass der Zusatzhub sowohl unter Teillast als auch unter Volllast durchgeführt werden kann, ohne sich signifikant negativ unter Volllast auszuwirken. Damit muss kein schaltbares System zum wahlweisen Zuschalten des Zusatzhubs des mindestens einen Einlassventils 24 vorgesehen sein. Stattdessen reicht es, wenn das mindestens eine Einlassventil 24 von einem robusten, starren, nicht-schaltbaren Nocken der Nockenwelle 34 oder allgemein über einen starren, nicht-schaltbaren Ventiltrieb 32 betätigt ist, der die gleiche Ventilsteuerkurve B für sämtliche Lastbereiche bewirkt. Somit kann die Ventilsteuerkurve B des Einlassventils 24 unter Schwachlast der Brennkraftmaschine 10 identisch wie unter Mittellast und unter Volllast der Brennkraftmaschine 10 sein.
Zur weiteren Erläuterung der Brennkraftmaschine 10 ist nachfolgend erneut auf 1 Bezug genommen. Die Abgasturbine 14 kann stromabwärts von dem Stellglied 20 angeordnet sein. Die Abgasturbine 14 kann stromabwärts des mindestens einen Auslasskanals 28 angeordnet sein. Die Abgasturbine 14 kann aus einem oder mehreren Abgasfluten Abgas aus den mindestens einen Auslasskanal 28 empfangen. Beispielsweise kann eine erste Abgassammelleitung 38 und eine zweite Abgassammelleitung 40 umfasst sein. Die erste Abgassammelleitung 38 kann stromabwärts von mehreren Zylindern 12 angeordnet sein. Die zweite Abgassammelleitung 40 kann stromabwärts von mehreren weiteren Zylindern 12 angeordnet sein. Die Abgasturbine 14 kann stromabwärts von der ersten und zweiten Abgassammelleitung 38, 40 angeordnet sein. Es ist auch möglich, dass bspw. nur eine Abgassammelleitung umfasst ist, die Abgas von den Zylindern 12 empfängt.
Bevorzugt kann die Abgasturbine 14 eine starre bzw. Nicht-VTG-Abgasturbine sein. Die Abgasturbine 14 kann mindestens eine Abgasflut aufweisen, z. B. zwei Abgasfluten, wie in 1 dargestellt ist.
Die Abgasturbine 14 kann Teil eines Abgasturboladers sein. Der Abgasturbolader kann einstufig oder mehrstufig sein. Der Abgasturbolader kann einen Verdichter zum Verdichten von Einlassluft aufweisen. Der Verdichter kann in dem Einlassluftsystem 42 umfasst sein. Die Abgasturbine 14 kann den Verdichter antreiben.
Stromabwärts der Abgasturbine 14 kann eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung 44 angeordnet sein. Die Abgasnachbehandlungsvorrichtung 44 kann vorzugsweise eine Vorrichtung zur selektiven katalytischen Reduktion von Stickoxiden im Abgas bzw. eine SCR-Katalysatorvorrichtung (engl. SCR = selective catalytic reduction) 46 aufweisen. Eine Stickoxidumsetzungsrate der SCR-Katalysatorvorrichtung 46 kann temperaturabhängig sein.
Die Bypassleitung 16 kann die Abgasturbine 14 umgehen. Die Bypassleitung 16 kann stromabwärts von dem Stellglied 20 angeordnet sein. Die Bypassleitung 16 kann in eine Abgasleitung stromabwärts von der Abgasturbine 14 münden. Die Bypassleitung 16 kann als ein Wastegate der Abgasturbine 14 ausgeführt sein. Die Bypassleitung 16 kann bevorzugt als ein Wastegate für eine erste Abgasflut der Abgasturbine 14 ausgeführt sein.
Die optionale Bypassleitung 18 kann die Abgasturbine 14 umgehen. Die Bypassleitung 18 kann stromabwärts von dem Stellglied 20 angeordnet sein. Die Bypassleitung 18 kann in eine Abgasleitung stromabwärts von der Abgasturbine 14 münden. Die Bypassleitung 18 kann als ein weiteres Wastegate der Abgasturbine 14 ausgeführt sein. Die Bypassleitung 18 kann bevorzugt als ein Wastegate für eine zweite Abgasflut der Abgasturbine 14 ausgeführt sein.
Das Stellglied 20 ist in Fluidverbindung zwischen dem mindestens einen Zylinder 12 einerseits und der Abgasturbine 14 und der mindestens einen Bypassleitung 16, 18 andererseits angeordnet ist. Das Stellglied 20 kann stromabwärts von den Auslasskanälen 28 und der mindestens einen Abgassammelleitung 38, 40 angeordnet sein. Das Stellglied 20 kann stromaufwärts von der Abgasturbine 14 und der mindestens einen Bypassleitung 16, 18 angeordnet sein.
Mittels des Stellglieds 20 kann ein Strömungsquerschnitt hin zur Abgasturbine 14 und hin zu mindestens einer Bypassleitung 16 und/oder 18 verstellbar sein. Das Stellglied 20 kann mittels einer Steuereinrichtung 48 der Brennkraftmaschine 10 verstellbar sein. Bevorzugt kann die Steuereinrichtung 48 das Stellglied 20 in Abhängigkeit von einer Last der Brennkraftmaschine 10 und/oder einer Abgastemperatur der Brennkraftmaschine 10 verstellen.
Die 3 zeigt beispielhaft ein Diagramm zur Erläuterung der Verstellbarkeit des Stellglieds 20. Die Abszisse stellt einen Verstellweg des Stellglieds 20 dar, z. B. einen Ausschnitt aus einem Verstellwinkelbereich von 360°. Die Ordinaten beziehen sich auf die Strömungsquerschnitte und den erzielten Abgasgegendruck. Die Kurve C zeigt eine Veränderung eines Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine 14 in Abhängigkeit von dem Verstellweg des Stellglieds 20. Die Kurve D zeigt eine Veränderung eines Strömungsquerschnitts hin zu der Bypassleitung 16 und/oder 18 in Abhängigkeit von dem Verstellweg des Stellglieds 20. Die Kurve E zeigt einen von dem Stellglied 20 bewirkten Abgasgegendruck in Abhängigkeit von dem Verstellweg des Stellglieds 20 bzw. den dadurch eingestellten Strömungsquerschnitten hin zu der Abgasturbine 14 (siehe Kurve C) und der Bypassleitung 16 und/oder 18 (siehe Kurve D)
Das Stellglied 20 ist innerhalb eines ersten Stellbereichs I und innerhalb eines zweiten Stellbereichs II verstellbar. Optional kann das Stellglied 20 ferner innerhalb eines dritten Stellbereichs III verstellbar sein.
In dem ersten Stellbereich I ist der Strömungsquerschnitt hin zur Abgasturbine 14 veränderbar bzw. verstellbar, wie anhand der Kurve C dargestellt ist. Vorzugsweise kann innerhalb des ersten Stellbereichs I der Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine 14 zwischen im Wesentlichen minimal, z. B. zwischen 0 % und 5 % eines maximalen Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine 14, und im Wesentlichen maximal (= maximaler Strömungsquerschnitt) verstellt werden. Vorzugsweise kann eine Verstellung des Stellglieds 20 innerhalb des ersten Stellbereichs I in einer Richtung zu dem zweiten Stellbereich II eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine 14 bewirken.
In dem ersten Stellbereich I ist der Strömungsquerschnitt hin zur Bypassleitung 16 und/oder 18 unveränderbar, wie anhand der Kurve D dargestellt ist. Vorzugsweise ist der Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung 16 und/oder 18 in dem ersten Stellbereich I minimal, z. B. Null oder annähernd Null.
Die Kurve E für den bewirkten Abgasgegendruck zeigt, dass innerhalb des ersten Stellbereichs I der Abgasgegendruck verändert werden kann. Bevorzugt kann der Abgasgegendruck mit Zunahme des Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine 14 abnehmen.
In dem zweiten Stellbereich II ist der Strömungsquerschnitt hin zur Abgasturbine 14 unveränderbar, wie anhand der Kurve C dargestellt ist. Vorzugsweise ist der Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine 14 in dem zweiten Stellbereich II maximal.
In dem zweiten Stellbereich II ist der Strömungsquerschnitt hin zur Bypassleitung 16 und/oder 18 veränderbar bzw. verstellbar, wie anhand der Kurve D dargestellt ist. Vorzugsweise kann innerhalb des zweiten Stellbereichs II der Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung 16 und/oder 18 zwischen im Wesentlichen minimal, z. B. zwischen 0 % und 5 % eines maximalen Strömungsquerschnitts hin zu der Bypassleitung 16 und/oder 18, und im Wesentlichen maximal (= maximaler Strömungsquerschnitt) verstellt werden. Vorzugsweise kann eine Verstellung des Stellglieds 20 innerhalb des zweiten Stellbereichs II in einer Richtung weg von dem ersten Stellbereich I eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts hin zu der Bypassleitung 16 und/oder 18 bewirken.
Besonders bevorzugt grenzen der erste Stellbereich I und der zweite Stellbereich II direkt aneinander an. An einem Übergang zwischen dem ersten Stellbereich I und dem zweiten Stellbereich II kann der Strömungsquerschnitt hin zur Abgasturbine 14 im Wesentlichen maximal sein und/oder der Strömungsquerschnitt hin zur Bypassleitung 16 und/oder 18 kann im Wesentlichen minimal sein, wie in 3 dargestellt ist.
Die Kurve E für den bewirkten Abgasgegendruck zeigt, dass innerhalb des zweiten Stellbereichs II der Abgasgegendruck kaum veränderbar ist. Bevorzugt kann der Abgasgegendruck mit Zunahme des Strömungsquerschnitts hin zu der Bypassleitung 16 und/oder 18 abnehmen.
In dem optionalen dritten Stellbereich III kann der Strömungsquerschnitt hin zur Abgasturbine 14 veränderbar bzw. verstellbar sein, wie anhand der Kurve C dargestellt ist. Vorzugsweise kann innerhalb des dritten Stellbereichs III der Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine 14 zwischen im Wesentlichen minimal, z. B. zwischen 0 % und 5 % eines maximalen Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine 14, und im Wesentlichen maximal (= maximaler Strömungsquerschnitt) verstellt werden. Vorzugsweise kann eine Verstellung des Stellglieds 20 innerhalb des dritten Stellbereichs III in einer Richtung weg von dem zweiten Stellbereich II eine Verringerung des Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine 14 bewirken.
In dem optionalen dritten Stellbereich III kann der Strömungsquerschnitt hin zur Bypassleitung 16 und/oder 18 veränderbar bzw. verstellbar sein, wie anhand der Kurve D dargestellt ist. Vorzugsweise kann innerhalb des dritten Stellbereichs III der Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung 16 und/oder 18 zwischen im Wesentlichen minimal, z. B. Null oder annähernd Null, und im Wesentlichen maximal (= maximaler Strömungsquerschnitt) verstellt werden. Vorzugsweise kann eine Verstellung des Stellglieds 20 innerhalb des dritten Stellbereichs III in einer Richtung weg von dem zweiten Stellbereich II eine Verringerung des Strömungsquerschnitts hin zu der Bypassleitung 16 und/oder 18 bewirken.
Bevorzugt bewirkt eine Verstellung des Stellglieds 20 innerhalb des dritten Stellbereichs III eine gleichzeitige Verstellung der Strömungsquerschnitte hin zu der Abgasturbine 14 (Kurve C) und zur Bypassleitung 16 und/oder 18 (Kurve D). Der optionale dritte Stellbereich III kann vorzugsweise direkt an den zweiten Stellbereich II angrenzen.
Die Kurve E für den bewirkten Abgasgegendruck zeigt, dass innerhalb des dritten Stellbereichs III der Abgasgegendruck veränderbar ist. Bevorzugt kann der Abgasgegendruck mit Verringerung des Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine (Kurve C) und des Strömungsquerschnitts hin zu der Bypassleitung 16 und/oder 18 (Kurve D) zunehmen.
Die 4 zeigt ein beispielhaftes Motorkennfeld der Brennkraftmaschine 10.
Das Stellglied 20 kann in einem Schwachlastbereich der Brennkraftmaschine 10 vorzugsweise innerhalb des ersten Stellbereichs I verstellt werden. Vorzugsweise kann dadurch ein Abgasgegendruck und damit eine innere Abgasrückführmenge angepasst werden. Bevorzugt kann damit eine Mindestabgastemperatur für die SCR-Katalysatorvorrichtung 46 im Schwachlastbereich erreicht werden.
Der Schwachlastbereich geht vorzugsweise bis maximal 30 %, 35 % oder 40 % einer Nominalast bzw. Nennlast der Brennkraftmaschine 10. Vorzugsweise liegt der erste Stellbereich I ebenfalls in einem Niedrigdrehzahlbereich, vorzugsweise zwischen 800 U/min und 1400 U/min, der Brennkraftmaschine 10.
Das Stellglied 20 kann in einem Volllastbereich der Brennkraftmaschine 10 innerhalb des zweiten Stellbereichs II verstellt werden. Vorzugsweise kann dadurch ein Ladedruck der Brennkraftmaschine 10 angepasst werden. Vorzugsweise kann damit eine Abgastemperatur angepasst werden.
Das Stellglied 20 kann in einem Mittellastbereich der Brennkraftmaschine 10 innerhalb des dritten Stellbereichs III verstellt werden. Vorzugsweise können dadurch ein Abgasgegendruck und ein Ladedruck der Brennkraftmaschine 10 verstellt werden. Der Mittellastbereich kann oberhalb des Schwachlastbereichs liegen, z. B. bis 60 %, 70 % oder 80 % einer Nominallast der Brennkraftmaschine 10.
Die 5 zeigt eine rein beispielhafte Konstruktion des Stellglieds 20 für einen einflutigen Abgasstrang. Es versteht sich, dass das gezeigte Konzept ebenfalls für mehrflutige Abgasstränge, wie bspw. in 1 dargestellt, erweitert werden kann.
Das bewegbare Stellglied 20 kann bevorzugt einen ersten Abschnitt 50 und einen zweiten Abschnitt 52 aufweisen.
Mittels des ersten Abschnitts 50 kann der Strömungsquerschnitt hin zur Abgasturbine 14 angepasst werden. Je nach Drehstellung des ersten Abschnitts 50 kann ein Einlass in einen Kanal hin zu der Abgasturbine 14 unterschiedlich stark von dem ersten Abschnitt 50 abgedeckt sein. Mittels des zweiten Abschnitts 52 kann der Strömungsquerschnitt hin zur Bypassleitung 16 angepasst werden. Je nach Drehstellung des zweiten Abschnitts 52 kann ein Einlass in die Bypassleitung 16 unterschiedlich stark von dem zweiten Abschnitt 52 abgedeckt sein.
Bevorzugt sind der erste Abschnitt 50 und der zweite Abschnitt 52 zum gemeinsamen Bewegen starr miteinander gekoppelt. Bspw. können der erste Abschnitt 50 und der zweite Abschnitt 52 direkt aneinander oder über ein Zwischenglied, z. B. eine Welle 54, aneinander angebracht sein. Die Abschnitte 50, 52 können gemeinsam verschwenkbar bzw. drehbar sein. Alternativ ist es beispielsweise möglich, dass die Abschnitte 50, 52 zum gemeinsamen Verschieben miteinander gekoppelt sind (nicht dargestellt).
Eine Größe und Form des ersten Abschnitts 50 und des zweiten Abschnitts 52 sowie eine Relativanordnung (z. B. Drehwinkel) zwischen dem ersten Abschnitt 50 und dem zweiten Abschnitt 52 kann derart angepasst sein, dass die gewünschten Strömungsquerschnitte gemäß den Kurven C und D in 3 erreicht werden.
Es ist auch möglich, das Stellglied 20 bspw. als einen Drehschieber oder in einem gänzlich anderen Konstruktionsprinzip auszuführen (nicht in den Figuren dargestellt). Der Drehschieber kann bspw. als ein Walzendrehschieber ausgeführt sein. Einer von dem ersten Abschnitt 50 und dem zweiten Abschnitt 52 kann bspw. einen Zylindermantelabschnitt des Drehschiebers bilden. Der andere von dem ersten Abschnitt 50 und dem zweiten Abschnitt 52 kann einen Bodenflächenabschnitt bzw. Deckflächenabschnitt des Drehschiebers bilden.
Die Erfindung ist nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen. Insbesondere beansprucht die Erfindung auch Schutz für den Gegenstand und die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von den in Bezug genommenen Ansprüchen. Insbesondere sind die einzelnen Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 jeweils unabhängig voneinander offenbart. Zusätzlich sind auch die Merkmale der Unteransprüche unabhängig von sämtlichen Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 und beispielsweise unabhängig von den Merkmalen bezüglich des mindestens einen Zylinders, der Abgasturbine, der Bypassleitung und des Stellglieds des unabhängigen Anspruchs 1 offenbart. Alle Bereichsangaben hierin sind derart offenbart zu verstehen, dass gleichsam alle in den jeweiligen Bereich fallenden Werte einzeln offenbart sind, z. B. auch als jeweils bevorzugte engere Außengrenzen des jeweiligen Bereichs.
Bezugszeichenliste

10: Brennkraftmaschine
12: Zylinder
14: Abgasturbine
16: Bypassleitung
18: Bypassleitung
20: Stellglied
22: Einlasskanal
24: Einlassventil
26: Verbrennungskammer
28: Auslasskanal
30: Auslassventil
32: Ventiltrieb
34: Nockenwelle
36: Nockenwelle
38: Abgassammelleitung
40: Abgassammelleitung
42: Einlassluftsystem
44: Abgasnachbehandlungsvorrichtung
46: SCR-Katalysatorvorrichtung
48: Steuereinrichtung
50: Erster Abschnitt
52: Zweiter Abschnitt
54: Welle
A: Auslassventilsteuerkurve
B: Einlassventilsteuerkurve
C: Strömungsquerschnitt hin zur Abgasturbine
D: Strömungsquerschnitt hin zur Bypassleitung
E: Abgasgegendruck
I: Erster Stellbereich
II: Zweiter Stellbereich
III: Dritter Stellbereich

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102018122342 A1 [0005]
WO 2011047949 A1 [0006]

Claims

Brennkraftmaschine (10), vorzugsweise für ein Kraftfahrzeug, aufweisend: mindestens einen Zylinder (12); eine Abgasturbine (14); eine Bypassleitung (16, 18), die die Abgasturbine (14) umgeht; und ein Stellglied (20), das in Fluidverbindung zwischen dem mindestens einen Zylinder (12), der Abgasturbine (14) und der Bypassleitung (16, 18) angeordnet ist, wobei: das Stellglied (20) innerhalb eines ersten Stellbereichs (I) und innerhalb eines zweiten Stellbereichs (II) verstellbar ist, in dem ersten Stellbereich (I) ein Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine (14) veränderbar und ein Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung (16, 18) unveränderbar, vorzugsweise im Wesentlichen minimal, ist; und in dem zweiten Stellbereich (II) der Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine (14) unveränderbar, vorzugsweise im Wesentlichen maximal, ist und der Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung (16, 18) veränderbar ist.
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 1, wobei: der erste Stellbereich (I) und der zweite Stellbereich (II) direkt aneinander angrenzen; und/oder an einem Übergang zwischen dem ersten Stellbereich (I) und dem zweiten Stellbereich (II) der Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine (14) im Wesentlichen maximal ist und der Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung (16, 18) im Wesentlichen minimal ist.
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei: eine Verstellung des Stellglieds (20) innerhalb des ersten Stellbereichs (I) in einer Richtung zu dem zweiten Stellbereich (II) eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine (14) bewirkt, vorzugsweise von im Wesentlichen minimal zu im Wesentlichen maximal; und/oder eine Verstellung des Stellglieds (20) innerhalb des zweiten Stellbereichs (II) in einer Richtung weg von dem ersten Stellbereich (I) eine Vergrößerung des Strömungsquerschnitts hin zu der Bypassleitung (16, 18) bewirkt, vorzugsweise von im Wesentlichen minimal zu im Wesentlichen maximal.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das Stellglied (20) zusätzlich innerhalb eines dritten Stellbereichs (III) verstellbar ist, der vorzugsweise direkt an den zweiten Stellbereich (II) angrenzt; und in dem dritten Stellbereich (III) der Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine (14), vorzugsweise von im Wesentlichen maximal zu im Wesentlichen minimal, und der Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung (16, 18), vorzugsweise von im Wesentlichen maximal zu im Wesentlichen minimal, gemeinsam veränderbar sind.
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 4, wobei: an einem Übergang zwischen dem zweiten Stellbereich (II) und dem dritten Stellbereich (III) der Strömungsquerschnitt hin zu der Abgasturbine (14) im Wesentlichen maximal ist und der Strömungsquerschnitt hin zu der Bypassleitung (16, 18) im Wesentlichen maximal ist.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: das Stellglied (20) als ein Drehschieber ausgeführt ist; und/oder das Stellglied (20) einen ersten Abschnitt (50) zum Anpassen des Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine (14) und einen zweiten Abschnitt (52) zum Anpassen des Strömungsquerschnitts hin zu der Bypassleitung (16, 18) aufweist, wobei der erste Abschnitt (50) und der zweite Abschnitt (52) zum gemeinsamen Bewegen starr miteinander gekoppelt sind.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei: die Brennkraftmaschine (10) frei von einer Einlassdrosselvorrichtung stromauf des mindestens einen Zylinders (12) ist; und/oder die Brennkraftmaschine (10) frei von einer Abgasdrosselvorrichtung stromab der Abgasturbine (14) ist.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: mindestens ein Einlassventil (24) je Zylinder (12) zum Einlassen von Luft in den jeweiligen Zylinder (12); und einen Ventiltrieb (32), der in Wirkverbindung mit dem mindestens einen Einlassventil (24) und dazu ausgebildet ist, das mindestens eine Einlassventil (24) je Zylinder (12) während eines Auslasstaktes des jeweiligen Zylinders (12) zum Bereitstellen einer inneren Abgasrückführung während des Auslasstaktes zu öffnen, vorzugsweise in einem Bereich zwischen 100°KW nach UT im Auslasstakt und 150° KW nach UT im Auslasstakt.
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 8, wobei: der Ventiltrieb (32) starr und/oder nicht-schaltbar ist; und/oder der Ventiltrieb (32) eine Nockenwelle (34) mit mindestens einem starren und/oder nicht-schaltbaren Nocken zum Betätigen des mindestens einen Einlassventils (24) je Zylinder (12) aufweist.
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, wobei: ein Maximalhub des mindestens einen Einlassventils (24) je Zylinder (12) während des Auslasstaktes des jeweiligen Zylinders (12) kleiner als ein Maximalhub des mindestens einen Einlassventils (24) je Zylinder (12) während eines Einlasstaktes des jeweiligen Zylinders (12) ist; und/oder ein Maximalhub des mindestens einen Einlassventils (24) je Zylinder (12) während des Auslasstaktes des jeweiligen Zylinders (12) kleiner als 1/3 oder kleiner als 1/4 eines Maximalhubs des mindestens einen Einlassventils (24) je Zylinders (12) während eines Einlasstaktes des jeweiligen Zylinders (12) ist; und/oder ein Maximalhub des mindestens einen Einlassventils (24) je Zylinder (12) während des Auslasstaktes des jeweiligen Zylinders (12) kleiner als 3 mm, vorzugsweise zwischen 1 mm und 2 mm, ist.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: eine Steuereinrichtung (48), die dazu konfiguriert ist: - in einem Schwachlastbereich, vorzugsweise bis 30 %, bis 35 % oder bis 40 % einer Nominalast, und/oder in einem Niedrigdrehzahlbereich, vorzugsweise zwischen 800 U/min und 1400 U/min, der Brennkraftmaschine (10) das Stellglied (20) innerhalb des ersten Stellbereichs (I) zum Anpassen eines Abgasgegendrucks zu verstellen, vorzugsweise zum Anpassen einer inneren Abgasrückführrate der Brennkraftmaschine (10); und/oder - in einem Volllastbereich der Brennkraftmaschine (10) das Stellglied (20) innerhalb des zweiten Stellbereichs (II) zum Anpassen eines Ladedrucks der Brennkraftmaschine (10) zu verstellen, vorzugsweise zum Anpassen einer Abgastemperatur der Brennkraftmaschine (10).
Brennkraftmaschine (10) nach Anspruch 11, wobei: die Steuereinrichtung (48) ferner dazu konfiguriert ist, in einem Mittellastbereich, vorzugsweise oberhalb des Schwachlastbereichs und/oder bis 60 %, 70 % oder 80 % einer Nominallast, der Brennkraftmaschine (10) das Stellglied (20) innerhalb des dritten Stellbereichs (III) zum Anpassen eines Abgasgegendrucks und eines Ladedrucks der Brennkraftmaschine (10) zu verstellen.
Brennkraftmaschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner aufweisend: eine Abgasnachbehandlungsvorrichtung (44), vorzugsweise aufweisend eine SCR-Katalysatorvorrichtung (46), wobei die Abgasnachbehandlungsvorrichtung (44) stromabwärts von der Abgasturbine (14) und der Bypassleitung (16, 18) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug, vorzugsweise Nutzfahrzeug, besonders bevorzugt Lastkraftwagen oder Omnibus, aufweisend: eine Brennkraftmaschine (10) nach einem der vorherigen Ansprüche.
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 13, aufweisend: Erhöhen einer Abgastemperatur in einem Schwachlastbereich der Brennkraftmaschine (10) durch Verstellen des Stellglieds (20) innerhalb des ersten Stellbereichs (I) zum Verringern des Strömungsquerschnitts hin zu der Abgasturbine (14) zum Erhöhen einer inneren Abgasrückführungsrate.