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QUERVERWEISAUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
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Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Anmeldung Nr. 61/908,338, die am 25. November 2013 eingereicht wurde und den Titel ”Asymmetrische zweiflutige Spirale” trägt; diese Anmeldung ist durch Verweis hierin aufgenommen.
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HINTERGRUND DER OFFENBARUNG
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Gebiet der Offenbarung
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Diese Offenbarung betrifft eine Turbinenspirale für den Turbolader eines Verbrennungsmotors. Insbesondere betrifft diese Offenbarung ein Turboladergehäuse mit einer asymmetrischen zweiflutigen Turbinenspirale mit einem Zylinderkopf mit integrierter Abgassammelleitung, das dazu ausgebildet ist, Turbinen halbaxialer, radialer und axialer Anströmung unterzubringen.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Ein Turbolader ist ein Typ von Aufladesystem, wie es mit Verbrennungsmotoren verwendet wird. Turbolader liefern verdichtete Luft an einen Motoreinlass, was ermöglicht, dass mehr Kraftstoff verbrannt werden kann, wodurch die PS-Leistung des Motors verstärkt werden kann, ohne dass das Motorgewicht signifikant erhöht wird. Somit erlauben Turbolader die Verwendung kleinerer Motoren, die dieselbe Menge an PS-Leistung erlauben wie größere normale Saugmotoren. Die Verwendung eines kleineren Motors in einem Fahrzeug zeigt den gewünschten Effekt der Verringerung der Fahrzeugmasse, der Leistungssteigerung und der Verbesserung der Kraftstoffökonomie. Darüber hinaus erlaubt die Verwendung von Turboladern eine vollständigere Verbrennung des an den Motor gelieferten Kraftstoffs, was einen Beitrag zu dem besonders wünschenswerten Ziel einer saubereren Umwelt leistet.
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Turbolader umfassen typischerweise ein Turbinengehäuse, das mit der Abgassammelleitung des Motors verbunden ist, ein Kompressorgehäuse, das mit der Einlasssammelleitung des Motors verbunden ist, sowie ein zentrales Lagergehäuse, das zwischen dem Turbinengehäuse und dem Kompressorgehäuse angeordnet ist und diese miteinander koppelt. Das Turbinengehäuse definiert eine im Wesentlichen ringförmige Kammer, die aus einer Schnecke oder Spirale besteht, die das Turbinenrad umgibt und Abgas von dem Motor erhält. Die Turbinenanordnung umfasst im Wesentlichen eine Düse, die von der Kammer in das Turbinenrad führt. Das Turbinenrad in dem Turbinengehäuse wird drehbar von einem eingehenden Abgasstrom angetrieben, der von der Abgassammelleitung zugeführt wird. Eine drehbar in dem Zentrallagergehäuse getragene Welle verbindet das Turbinenrad mit einem Kompressorlaufrad in dem Kompressorgehäuse, so dass die Drehung des Turbinenrads die Drehung des Kompressorlaufrades verursacht. Die Welle, die das Turbinenrad und das Kompressorlaufrad verbindet, definiert eine Linie, die der Drehachse entspricht. Abgas strömt von der Kammer, Schnecke oder Spirale durch die Kehle zu dem Turbinenrad, und das Turbinenrad wird von dem Abgas angetrieben. Die Turbine entzieht dem Abgas Leistung und treibt den Kompressor an. Der Kompressor nimmt durch einen Einlass des Kompressorgehäuses Umgebungsluft auf, und die Umgebungsluft wird durch das Kompressorrad verdichtet und von dem Kompressorgehäuse an den Motorlufteinlass abgegeben. Dreht sich das Kompressorlaufrad, erhöht dies die Rate des Luftmassendurchsatzes, die Luftdichte und den Luftdruck, die durch die Einlasssammelleitung an die Zylinder des Motors geliefert werden.
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Der von einem Zylinder über die Motorabgassammelleitung abgegebene Abgasstrom schließt eine Reihe von kurzen Abgasstößen oder -pulsen ein. In Motoren mit mehreren Zylindern ist es typisch, die Zylinder in zwei Zylindergruppen oder Zylinderbänke zu gruppieren. Die zu einer Zylinderbank gruppierten Zylinder geben das Abgas in eine Abgasauslassleitung ab, und die zu der anderen Zylinderbank gruppierten Zylinder geben das Abgas in eine weitere separate Abgasauslassleitung ab. Die zwei Auslassleitungen führen das Abgas dann dem Turbolader zu, so dass die durch die zwei Auslassleitungen bereitgestellten Abgasströme so lange wie möglich getrennt gehalten werden.
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Das Ausmaß an Arbeit, das über die Abgasturbine geleistet werden kann, wird durch die Druckdifferenz an dem Turbineneinlass und Turbinenauslass bestimmt. Je höher der Druck vor der Turbine (an dem Turbineneinlass) verglichen mit dem Druck nach der Turbine (an dem Turbinenauslass) ist, umso größer ist das Ausmaß an Arbeit, das über die Turbinen-/Kompressorwelle übertragen werden kann. Am Turbinenauslass liegt der Abgasausgang. Ein Motorauspuff ist ein System, das eingebaut wird, um die Emissionen und die Geräuschbildung durch Verwendung einer Reihe von Katalysatoren, Filtern und Schalldämpfern zu verringern. Diese Anordnung von Komponenten schafft eine Begrenzung der Strömung, und verursacht einen erhöhten Druck am Turbinenauslass relativ zur Atmosphäre. Die Turbine erzeugt dann eine zusätzliche Druckdifferenz, was den Turbineneinlassdruck über jenen am Turbinenauslass erhöht. Die Turbine verwendet die Druckdifferenz, um Turbinenleistung zu erzeugen. Obwohl die Turbine diese Druckdifferenz und die zusätzliche ungenützte Energie des heißen Abgases zurückgewinnen kann, kann der durch die Turbine verursachte erhöhte Rückdruck die Pumparbeit eines Motors erhöhen, was die Kraftstoffökonomie verringert. Es ist wünschenswert, die Druckdifferenz an dem Turbineneinlass und Auslass zu minimieren, ohne die Leistung zu beeinträchtigen, und dadurch den Rückdruck zu verringern und die Pumparbeit des Motors zu verringern. Außerdem kann, wenn die Druckdifferenz groß wird, der Druck am Zylinderkopfauslassanschluss die Auslassventilfeder überwinden, was verursacht, dass unerwünschte heiße Abgase vor der Zündung über das Auslassventil in den Zylinder eintreten, was eine Motorselbstzündung verursacht und in einigen Fällen zu vorzeitigem Versagen führt.
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ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
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Diese Offenbarung betrifft die Verringerung des Turboladerrückdrucks, das Ausgleichen der Druckdifferentiale an dem Turboladerauslass und dem Abgaseinlass, und das Erhöhen der Strömungskapazität der Turbine. Insbesondere betrifft diese Offenbarung eine asymmetrische zweiflutige Turbinenspirale kombiniert mit einem Zylinderkopf mit integrierter Abgassammelleitung, die konstruiert sein kann, um Turbinen mit halbaxialer, radialer und axialer Anströmung unterzubringen. Die Offenbarung umfasst eine Turbinenanordnung mit einem Turbinengehäuse, das einen Abgaseinlass zum Empfang von Abgas von einem Motor aufweist, und einen Zylinderkopf mit integrierter Abgassammelleitung, der Abgasanschlüsse zur Leitung eines Abgasstroms aus dem Motorzylinder umfasst. Die Abgasanschlüsse der integrierten Abgassammelleitung führen direkt in das Turbinengehäuse (nicht dargestellt), und somit ist keine separate Abgassammelleitung erforderlich. Das Turbinengehäuse umfasst eine asymmetrische zweiflutige Spirale, die dazu ausgebildet ist, Abgas in das Turbinenrad zu leiten.
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Die asymmetrische zweiflutige Konstruktion der Offenbarung umfasst eine erste Schnecke und eine zweite Schnecke, wobei die erste Schnecke nach Volumen und Strömungsparametern größer ist als die zweite Schnecke. Die größere Spirale erhöht die Strömungskapazität und wirkt dem Rückdruck entgegen, indem sie gleichmäßig ausgeglichene oder egalisierte Spitzendrücke und Pulse zwischen beiden Spiralen erzeugt, und die Gasströmung zwischen Zylinderbänken ausgleicht. Durch Ausgleichen der Spitzendrücke, Pulse und der Gasströmung zwischen Zylinderbänken kann die Motorselbstzündung in der Zylinderbank, die die größten Spitzendrücke und Pulse aufweisen würde, verhindert werden. Durch Erhöhen der Strömungskapazität der größeren Spirale und Ausgleichen der Gasströmung zwischen den Zylinderbänken wird die Turbinendruckdifferenz verringert und der Motor kann effizienter betrieben werden, was die Kraftstoffökonomie verbessert. Während die Verwendung einer integrierten Abgassammelleitung einige Differenzen beim Volumen schaffen kann, für die diese Offenbarung verwendet werden kann, ist diese Offenbarung auch ohne Verwendung einer integrierten Abgassammelleitung umsetzbar. Dies kann Fälle betreffen, wo das Volumen von Abgasdurchgängen vom Ventil zum Turbinenradeinlass von Zylinder zu Zylinder variiert.
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In einigen Aspekten umfasst ein Motorsystem eine asymmetrische Turbine kombiniert mit einer integrierten Abgassammelleitung, wobei das System eine Turbine mit einem Turbinengehäuse mit einem Turbineneinlass und einem Turbinenauslass sowie eine integrierte Abgassammelleitung umfasst, die einen an den Turbinenauslass gekoppelten Abgasflansch umfasst. Das Turbinengehäuse umfasst zumindest eine (erste) Spirale und zumindest eine weitere (zweite) Spirale, wobei dazwischen eine Wand angeordnet ist. Die zumindest eine (erste) Spirale und die zumindest eine weitere (zweite) Spirale haben jeweils eine Größe und eine Massendurchsatzkapazität. Die zumindest eine (erste) Spirale ist nach Größe und Massendurchsatzkapazität größer als die zumindest eine weitere (zweite) Spirale.
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Das System kann eines oder mehrere der folgenden Merkmale umfassen: Die Abgassammelleitung umfasst des Weiteren zumindest ein (erstes) Paar Anschlüsse, das mit der zumindest einen (ersten) Spirale und dem Turbineneinlass verbunden ist, und zumindest ein weiteres (zweites) Paar Anschlüsse, das mit der zumindest einen weiteren (zweiten) Spirale und dem Turbineneinlass verbunden ist. Das eine (erste) Paar Anschlüsse und das zumindest weitere (zweite) Paar Anschlüsse umfassen jeweils ein Anschlussvolumen; wobei das Anschlussvolumen des zumindest (ersten) Paars Anschlüsse geringer als das Anschlussvolumen des zumindest weiteren (zweiten) Paars Anschlüsse ist. Die Massendurchsatzkapazität in der zumindest einen (ersten) Spirale ist so festgelegt, dass die Volumenasymmetrie eines Motors, der mit der Abgassammelleitung verbunden ist, auf solche Weise einbezogen wird, dass die Spitzendrücke der Zylinderauslassanschlüsse des Motors unterhalb eines vorbestimmten Niveaus bleiben. Der gewünschte Druck ist geringer als eine Federkraft einer Schließfeder eines Zylinderauslassanschlussventils des Motors. Ein Abgasstrom durch die Turbine alterniert zwischen der zumindest (ersten) Spirale und der zumindest einen weiteren (zweiten) Spirale. Ein Ausmaß der Asymmetrie der zumindest einen (ersten) Spirale relativ zu der zumindest einen weiteren (zweiten) Spirale wird bestimmt auf der Grundlage a) einer Strömungskapazität, die für die Motorgröße erforderlich ist, um die Spitzendrücke der Zylinderauslassanschlüsse des Motors unterhalb eines vorbestimmten Niveaus zu halten, und b) eines Skalierungsfaktors, der auf Grundlage des Ausgangs eines eindimensionalen oder eines eindimensional/dreidimensionalen Motorsimulationswerkzeugs ausgewählt wird, das die Strömungskapazität einbezieht und die Motordimensionen und Pulse in den Simulationsberechnungen als Faktoren berücksichtigt.
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In einigen Aspekten wird ein Verfahren zur Bestimmung des Ausmaßes der Asymmetrie von Spiralen einer asymmetrischen zweiflutigen Turbine geschaffen, wobei das Ausmaß der Asymmetrie durch einen Skalierungsfaktor definiert wird. Das Verfahren umfasst das Bestimmen einer Strömungskapazität, die für die Motorgröße erforderlich ist, um die Spitzendrücke der Zylinderauslassanschlüsse des Motors unterhalb eines vorbestimmten Niveaus zu halten; und Einbeziehen der bestimmten Strömungskapazität in ein Motorsimulationswerkzeug, das die Motordimensionen und Pulse in den Simulationsberechnungen als Faktoren berücksichtigt, sowie Verwenden des Werkzeugs, um den Skalierungsfaktor zu bestimmen. In dem Verfahren ist das Motorsimulationswerkzeug ein eindimensionales oder ein eindimensional/dreidimensionales Motorsimulationswerkzeug, und die Ausgabe des Motorsimulationswerkzeugs wird verwendet, um den Skalierungsfaktor für die Spiralen zu berechnen.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen zweiflutigen Spiralenkonstruktion, die der asymmetrischen Spiralenkonstruktion der vorliegenden Offenbarung überlagert ist.
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2 ist ein schematisches Diagramm und veranschaulicht ein Motorsystem mit einer Turbine kombiniert mit einer integrierten Abgassammelleitung.
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3 ist eine Querschnittsansicht der offenbarten asymmetrischen Spiralenkonstruktion.
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4 ist eine schematische Ansicht eines beispielhaften Motors, der die integrierte Abgassammelleitung der vorliegenden Offenbarung umfasst.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER OFFENBARUNG
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1 zeigt im Detail eine herkömmliche zweiflutige Spiralenkonstruktion (mit schraffierten Linien dargestellt) mit Spiralen (B, D), die der asymmetrischen Spiralenkonstruktion der vorliegenden Offenbarung (schattiert dargestellt) mit den Spiralen (A, C) überlagert ist. Die herkömmliche “zweiflutige” Spirale hat in beiden Schnecken (B, D) dieselbe Strömungskapazität. Wie angegeben umfasst die asymmetrische Spiralenkonstruktion der vorliegenden Offenbarung (schattiert dargestellt) zumindest eine “Schnecke” oder eine Spirale (A), die nach Volumen und Strömungsparametern größer ist als die Spirale (B) der herkömmlichen “zweiflutigen” Spiralenkonstruktion (in schraffierten Linien dargestellt). Die Herstellung der Trennwand (E) zwischen den Spiralen (A, C) der vorliegenden Offenbarung führte zu einer geringfügigen Neuanordnung der Spirale (D) zur nunmehr neuen Spirale (C) der vorliegenden asymmetrischen Spiralenkonstruktion, wobei die Spirale (A) deutlich größer ist als die Spirale (C).
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Unter Bezugnahme auf 2 bis 4 umfasst ein Motorsystem 1 einen Abgasturbolader 5 kombiniert mit einem Zylinderkopf mit integrierter Abgassammelleitung 20 eines Motors 24. Der Turbolader 5 umfasst eine Turbine 10 mit einer zweiflutigen Konstruktion. Die zweiflutige Konstruktion umfasst eine erste Spirale 11 und eine zweite Spirale 12, die durch eine Wand 13 getrennt sind, die sich zu der Zylinderkopfauslassseitenfläche 22 erstreckt. Um den Fluss zu steuern, können auch ein Wastegate und ein Betätigungsmechanismus vorgesehen werden, sind aber nicht dargestellt. Die erste Spirale (oder eine Spirale) 11 ist größer als die zweite Spirale (oder die andere Spirale) 12.
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Der Zylinderkopf mit integrierter Abgassammelleitung 20 umfasst einen Abgasanschluss für jeden Zylinder des Motors 24. In der veranschaulichten Ausführungsform umfasst der Motor 24 vier Zylinder (C1–C4), und somit gibt es vier Abgasanschlüsse P1–P4. Die Abgasanschlüsse P1–P4 sind Durchgänge zwischen den Zylinderauslassventilen (nicht dargestellt) und der Zylinderkopfauslass-Seitenfläche 22, und führen durch den Turbineneinlassflansch F direkt in das Turbinengehäuse 10. Wie im Folgenden noch detailliert dargestellt wird, unterscheiden sich die Abgasanschlusslängen (L1a bis L1b), (L2a bis L2b), (L3a bis L3b) und (L4a bis L4b) von den Zylinderauslassventilen (nicht dargestellt) der Zylinder C1–C4 zu dem Turbineneinlassflansch F jeweils in Abhängigkeit davon, welcher Zylinder (d. h. Zylinder 1–4) betrachtet wird. In der illustrierten Ausführungsform sind die Abgasanschlusslängen (L2a bis L2b), (L3a bis L3b) der Zylinder zwei C2 und drei C3 kürzer als die Abgasanschlusslängen (L1a bis L1b), (L4a bis L4b) der Zylinder eins C1 und vier C4. Da die Abgasanschlüsse P1–P4 eine allgemein gleichmäßige Querschnittsfläche entlang ihrer Länge aufweisen, und da die zweiten und dritten Abgasanschlüsse P2, P3 entsprechend den Zylindern zwei C2 und drei C3 eine kürzere Länge aufweisen, führen die zweiten und dritten Abgasanschlüsse P2, P3 weniger Volumen durch die Abgassammelleitung 20 als die ersten und vierten Abgasanschlüsse P1, P4.
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In einer herkömmlichen symmetrischen Spiralen-Turbineanordnung können die Volumendifferenzen dieser Anschlussanordnung zu einem erhöhten Abgasrückdruck an dem Zylinderauslassventil (nicht dargestellt) in Zylinder (2) und (3) führen, die Abgasanschlüsse mit kleinerem Volumen (nicht dargestellt) aufweisen. Um die Schwankungen in den Abgasrückdrücken über die Zylinder C1–C4 anzusprechen, ist das System 1 so angeordnet, dass die Strömungslänge von den Zylindern C1–C4 innerhalb der Abgassammelleitung 20 zu dem Flansch/Turbineneinlassflansch (F) innerhalb der Abgasanschlüsse P1–P4, kombiniert mit der Verteilung der Strömung innerhalb der bezeichneten Spirale 11, 12, dazu ausgebildet ist, den Spitzenrückdruck zu verringern und die Massendurchsatzkapazität der Zylinderbank und der Spirale mit geringerem Volumen zu erhöhen, was zu verringerter Pumparbeit und erhöhter Kraftstoffökonomie mit nur minimalem Einfluss auf die transiente Ansprache führt.
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Unter Bezugnahme auf 2 und 4 basiert eine beispielhafte Zylinder-/Spiralen-Zufuhranordnung auf einer Vierzylinder-Motorkonstruktion. Insbesondere sind daher die zweiten und dritten Abgasanschlüsse P2, P3 entsprechend den Zylindern zwei C2 und drei C3, die eine kürzere Länge aufweisen und daher ein geringeres Volumen durch die Abgassammelleitung 20 tragen, mit der größeren oder ersten Spirale 11 verbunden, die in 2 dargestellt ist; während die ersten und vierten Abgasanschlüsse P1, P4 entsprechend den Zylindern eins C1 und vier C4, die einen größeren Hub aufweisen und ein größeres Volumen durch die Abgassammelleitung 20 tragen, mit der anderen oder zweiten Spirale 12 verbunden sind.
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Die vorstehend erwähnte Zylinder-/Spiralen-Zufuhranordnung ist nicht absolut und kann durch die Zündfolge beeinflusst werden, die strategisch für eine bestimmte Absicht und Effizienz konstruiert sein kann.
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In der illustrierten Ausführungsform ist die erste Spirale 11 mit einer relativ großen Größe mit den Zylinderabgasanschlüssen P2, P3 mit einem relativ kleinen Volumen verbunden, und die zweite Spirale mit einer relativ kleineren Größe ist mit den Zylinderabgasanschlüssen P1, P4 mit einem relativ größeren Volumen verbunden. So wie er hierin verwendet wird, bezieht sich der Begriff Spiralengröße auf das Verhältnis A/R. Der Größenunterschied zwischen den Spiralen 11, 12 erlaubt es, die Massendurchsatzkapazität durch die Turbine für die Abgasanschlüsse mit weniger Volumen zwischen den Zylinderauslassventilen (nicht dargestellt) und der Zylinderkopfauslass-Seitenfläche 22 zu erhöhen, und dadurch den Rückdruck an den Zylindern C2–C3 zu verringern.
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Die asymmetrischen zweiflutigen Turbinenspiralen 11, 12 können in Übereinstimmung mit der auf Grund der Motorgröße erforderlichen/notwendigen Strömungskapazität dimensioniert oder eingestellt werden. Ein Skalierungsfaktor zur Bestimmung der Spiralgrößen und der Veränderungen in den Spiralgrößen kann auf der Grundlage einer Motorsimulation ausgewählt werden, die die Motordimensionen und Pulse als Faktoren berücksichtigt. Zum Beispiel kann ein 1D-(eindimensionales) oder 1D-3D-(eindimensional/dreidimensionales)Motorsimulationswerkzeug verwendet werden, um das Ausmaß der Asymmetrie (Skalierungsfaktor) für eine gegebene Motorkonfiguration und/oder Strömungskapazität zu optimieren. Das Motorsimulationswerkzeug liefert den Skalierungsfaktor nicht direkt. Statt dessen werden die Simulationsergebnisse verwendet, um einen Skalierungsfaktor für die Spiralen in einem in gewisser Weise iterativen Verfahren zu berechnen. Die Zündfolgepulse alternieren zwischen den Spiralen. Liegt keine asymmetrische Spiralenkonstruktion vor, kann Überdruck in den Abgasanschlüssen mit kleinerem Volumen (P2–P3 in dem beispielhaften Fall) eine druckinduzierte Öffnungskraft auf das Auslassventil (nicht dargestellt) erzeugen, die die Ventilfederkraft in Verbindung mit der Öffnung/Schließung des Auslassventils (nicht dargestellt) überwinden kann, und dadurch dem Auslassventil (nicht dargestellt) ermöglichen, sich ungewollt oder vorzeitig während des Verbrennungszyklus zu öffnen, wenn das Auslassventil (nicht dargestellt) geschlossen sein sollte. Wenn sich das Abgasventil (nicht dargestellt) ungewollt oder vorzeitig während des Verbrennungszyklus öffnet, können heiße Abgase in den Zylinder zurückströmen, was zur Motorselbstzündung und schließlich Motorversagen führt. Die Erhöhung der Ventilfederrate ist ein Weg, um Motorversagen zu verhindern; der Nachteil ist jedoch, dass die Ventiltriebeffizienz verringert wird. Das hierin offenbarte Motorsystem 1, das eine asymmetrische zweiflutige Turbine mit dem Zylinderkopf mit integrierter Abgassammelleitung kombiniert, erlaubt es, die Spitzen-Abgasdruckwerte über alle vier Zylinder C1–C4 anzugleichen, was das oben beschriebene Selbstzündungsproblem verhindert, ohne die Ventilfeder-Steifigkeit zu vergrößern (oder durch Minimieren der Erhöhung der Steifigkeit). Dies stellt sicher, dass die Ventiltriebeffizienz und Motoreffizienz optimiert werden und damit die Kraftstoffökonomie maximiert wird.
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Im Betrieb passiert das Abgas von den Zylindern C1–C4 durch die Turbine 10 und veranlasst das Turbinenrad 7, sich zu drehen. Je mehr Abgas durch die Schaufeln des Turbinenrads 7 geht, desto rascher dreht sich das Turbinenrad 7. Abgas wird von den zwei Zylindern C2 und drei C3, die eine kürzere Länge aufweisen und ein geringeres Volumen durch die Abgassammelleitung 20 führen, zu der größeren oder ersten Spirale 11 zugeführt; während die Zylinder eins C1 und vier C4, die eine größere Länge aufweisen und ein größeres Volumen durch die Abgassammelleitung 20 liefern, zur anderen oder zweiten Spirale 12 führen. Die Zündfolgepulse alternieren zwischen den ersten und zweiten Spiralen 11, 12 und werden in Abhängigkeit von dem erforderlichen Zweck und der damit verbundenen gewünschten Effizienz vorgewählt. Die größere Massendurchsatzkapazität durch die größere Spirale 11 verringert den Überdruck, der sich im Allgemeinen in herkömmlichen zweiflutigen Spiralen gleicher Größe aufbauen kann; verringert die Kräfte, die auf die Auslassventilfeder wirken können; verhindert, dass sich das Auslassventil (nicht dargestellt) ungewollt oder vorzeitig zu Zeitpunkten während des Verbrennungszyklus öffnet; und hindert heiße Abgase daran, in den Zylinder zurückzuströmen, sich selbst zu entzünden und schließlich zu Motorversagen zu führen.
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In dem kombinierten System 1 aus Turbine und Zylinderkopf mit integrierter Abgassammelleitung wird die Massendurchsatzkapazität in der größeren Spirale 11 festgelegt, um die Volumenasymmetrie des Motors 24, der mit der integrierten Abgassammelleitung 20 verbunden ist, auf solche Weise einzubeziehen, dass die Spitzendrücke der Zylinderauslassanschlüsse P1–P4 des Motors 24 unterhalb eines vorbestimmten Niveaus bleiben. Insbesondere ist das vorbestimmte Niveau geringer als die Federkraft einer Schließfeder eines Zylinderauslassanschlussventils des Motors 24. Hier sei angemerkt, dass die Ventile und Ventilschließfedern für alle Zylinderauslassanschlüsse des Motors 24 dieselben sind.
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Obwohl das Motorsystem 1 hierin in Bezug auf die Verwendung in einem Vierzylinder-Motor 24 beschrieben wird, ist das System 1 mit einer asymmetrischen Turbine 10 kombiniert mit einer integrierten Abgassammelleitung 20 nicht auf die Verwendung in einem Vierzylinder-Motor begrenzt und kann in einem Motor mit einer größeren oder kleineren Anzahl von Zylindern implementiert werden.
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Obwohl die Turbine 10 eine asymmetrische zweiflutige Spiralenkonstruktion umfasst, in der die Spiralen A und 11, die hierin als näher an dem Turbinenauslass veranschaulicht sind als die Spiralen C und 12, als relativ größer beschrieben sind als die Spirale C und 12, ist die Turbine nicht auf diese Konfiguration beschränkt. Zum Beispiel kann die Turbine 10 alternativ eine asymmetrische zweiflutige Spiralenkonstruktion umfassen, in der die Spiralen A und 11 relativ kleiner als die Spiralen C und 12 sind.
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Aspekte der Offenbarung wurden hierin rein zur Veranschaulichung beschrieben, und es sollte klar sein, dass die verwendete Terminologie als beschreibender Wortlaut und keinesfalls als einschränkend verstanden werden sollte. Im Licht der oben angeführten Lehren sind zahlreiche Abwandlungen und Variationen der vorliegenden Offenbarung möglich. Daher sollte klar sein, dass die Offenbarung innerhalb des Umfangs der folgenden Ansprüche auf andere Weise praktisch umgesetzt werden kann, als dies in der Beschreibung angeführt wurde.
