DE112018004444T5 - Internal combustion engine with fast responding secondary exhaust valve and associated procedure - Google Patents

Internal combustion engine with fast responding secondary exhaust valve and associated procedure Download PDF

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Abstract

Hierin wird ein Verbrennungsmotor, ICE, (2), offenbart. Der ICE (2) umfasst ein zweites Ventil (40), das in einer Auslassleitung (6) angeordnet ist. Die Auslassleitung (6) erstreckt sich von einem Auslassventil (26) zu einem Einlass einer Turbine (8). Das zweite Ventil (40) ist dazu eingerichtet, die Auslassleitung (6) zu öffnen und zu schließen. Das zweite Ventil (40) wird geöffnet, nachdem das Auslassventil (26) damit begonnen hat, zu öffnen. Das zweite Ventil (40) weist eine höhere Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit auf als das Auslassventil (26). Innerhalb eines Bereichs von 10 bis 90 Grad Kurbelwellenwinkel nachdem das Auslassventil (26) damit begonnen hat, zu öffnen, beginnt das zweite Ventil (40) damit, zu öffnen.An internal combustion engine, ICE, (2) is disclosed herein. The ICE (2) comprises a second valve (40) which is arranged in an outlet line (6). The outlet line (6) extends from an outlet valve (26) to an inlet of a turbine (8). The second valve (40) is designed to open and close the outlet line (6). The second valve (40) is opened after the outlet valve (26) has started to open. The second valve (40) has a higher valve surface opening speed than the outlet valve (26). Within a range of 10 to 90 degrees of crankshaft angle after the exhaust valve (26) begins to open, the second valve (40) begins to open.

Description

Technisches GebietTechnical field

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor. Die vorliegende Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors. Gemäß weiterer Aspekte betrifft die Erfindung ein Computerprogramm zum Durchführen eines Verfahrens zum Steuern eines Verbrennungsmotors sowie ein Computerprogrammprodukt zum Durchführen eines Verfahrens zum Steuern eines Verbrennungsmotors.The present invention relates to an internal combustion engine. The present invention further relates to a method for controlling an internal combustion engine. According to further aspects, the invention relates to a computer program for performing a method for controlling an internal combustion engine and a computer program product for performing a method for controlling an internal combustion engine.

Hintergrundbackground

Ein Kolben eines Viertakt-Verbrennungsmotors (internal combustion engine), ICE, führt in einem Zylinder des ICE vier Takte aus, einen Einlasstakt, einen Verdichtungstakt, einen Arbeitstakt, und einen Ausstoßtakt. Ein herkömmlicher Viertakt-ICE weist dieselbe geometrische Verdichtungsrate und Ausdehnungsrate auf, d. h. der Verdichtungstakt weist dieselbe Länge auf wie der Arbeitstakt. Das Arbeitsmedium wird während des Kompressionstakts ausgehend vom unteren Totpunkt (bottom dead center), BDC, des Kolbens zum oberen Totpunkt (top dead center), TCD, komprimiert. Eine bestimmte Energiemenge wird um den TDC herum hinzugefügt, wenn das Arbeitsmedium verbrennt. Danach wird das Arbeitsmedium während des Arbeitstakts ausgedehnt. Da die Arbeitsweise des herkömmlichen ICE dieselbe geometrische Kompressionsrate und Ausdehnungsrate umfasst, verbleibt immer noch viel Leistung in dem Zylinder, wenn der Kolben den BDC erreicht. Dies ist eine inhärente Eigenschaft des konventionellen ICE. Die im Zylinder verbleibende Leistung entspricht bei großer Last etwa 30 % einer Nennleistung und kann theoretisch beispielsweise in einer Turbine entnommen werden, die mit einer Auslassanordnung des Zylinders verbunden ist. Die Nennleistung eines ICE ist die Leistung, die an einer Ausgangswelle/Kurbelwelle des ICE verfügbar ist.A piston of a four-stroke internal combustion engine (ICE) executes four strokes in an ICE cylinder, an intake stroke, a compression stroke, an operation stroke, and an exhaust stroke. A conventional four-stroke ICE has the same geometric compression rate and expansion rate, i.e. H. the compression cycle has the same length as the work cycle. The working medium is compressed during the compression stroke starting from bottom dead center (BDC), the piston to top dead center (TCD). A certain amount of energy is added around the TDC when the working medium burns. The working medium is then expanded during the work cycle. Because the operation of the conventional ICE includes the same geometric compression rate and expansion rate, there is still a lot of power left in the cylinder when the piston reaches the BDC. This is an inherent property of the conventional ICE. The power remaining in the cylinder corresponds to approximately 30% of a nominal power at high load and can theoretically be obtained, for example, in a turbine which is connected to an outlet arrangement of the cylinder. The nominal power of an ICE is the power that is available on an output shaft / crankshaft of the ICE.

Die Auslassanordnung eines ICE muss während des Arbeitstakts geöffnet werden, bevor der Kolben seinen BDC erreicht. Andernfalls, falls die Auslassanordnung später öffnen würde, beispielsweise wenn der Kolben den BDC erreicht, würde der interne Druck der Abgase (Arbeitsmedium) innerhalb des Zylinders die Bewegung des Kolbens auf den TDC zu während des Ausstoßtakts behindern. Folglich würde die verfügbare Motorleistung verringert werden.An ICE exhaust assembly must be opened during the work cycle before the piston reaches its BDC. Otherwise, if the exhaust arrangement opened later, for example when the piston reached the BDC, the internal pressure of the exhaust gases (working medium) within the cylinder would impede the movement of the piston towards the TDC during the exhaust stroke. As a result, the available engine power would be reduced.

Die Auslassanordnung eines herkömmlichen Viertakt-ICE umfasst zumindest ein Tellerventil. Ein Tellerventil ist eine zuverlässige und haltbare Lösung, und es ist in der Lage, einem Zylinderdruck von 25 MPa und einer Zylindergastemperatur von mehr als 2000 K standzuhalten, während es gasdicht bleibt. Ein Tellerventil, das von einer Nockenwelle gesteuert wird, hat jedoch einen Nachteil dahingehend, dass es sich in einer Ruheposition befindet, wenn es damit beginnt, zu öffnen, was eine niedrige anfängliche Öffnungsgeschwindigkeit des Tellerventils mit sich bringt. Daher drosselt das Tellerventil einen Ausfluss von Abgas durch die Auslassanordnung. Zumindest eine erste Menge von Abgas in dem Zylinder fließt durch das Tellerventil hindurch, während es öffnet, und wird gedrosselt, bevor das Tellerventil eine große Öffnung für ein Hindurchtreten des Abgases bereitstellt. Dies verringert die verfügbare Energie in dem Abgas in einem nichtreversiblen Prozess. Anders ausgedrückt, ein Tellerventil erzeugt einen großen Prozentsatz eines irreversiblen Druckverlusts aufgrund einer Drosselung des Abgases, während es durch das Tellerventil hindurchtritt.The outlet arrangement of a conventional four-stroke ICE comprises at least one poppet valve. A poppet valve is a reliable and durable solution, and is able to withstand a cylinder pressure of 25 MPa and a cylinder gas temperature of more than 2000 K while remaining gas-tight. However, a poppet valve controlled by a camshaft has a disadvantage in that when it starts to open, it is in a rest position, which results in a low initial poppet valve opening speed. Therefore, the poppet valve throttles outflow of exhaust gas through the exhaust assembly. At least a first amount of exhaust gas in the cylinder flows through the poppet valve as it opens and is throttled before the poppet valve provides a large opening for the exhaust gas to pass through. This reduces the available energy in the exhaust gas in a non-reversible process. In other words, a poppet valve creates a large percentage of irreversible pressure loss due to throttling of the exhaust gas as it passes through the poppet valve.

Wie oben angegeben wurde, kann ein ICE eine Turbine zur Nutzbarmachung eines Abgasdrucks zum Antreiben eines Turbinenrads der Turbine aufweisen. Aus der obigen Diskussion folgt, dass ein niedriger Abgasdruckverlust in einem Flusspfad von dem Zylinder zu der Turbine schwierig zu erzielen ist.As indicated above, an ICE may include a turbine to utilize exhaust pressure to drive a turbine wheel of the turbine. From the discussion above it follows that a low exhaust pressure drop in a flow path from the cylinder to the turbine is difficult to achieve.

US 3961484 offenbart einen ICE. Der ICE verwendet eine Leistungsrückgewinnungsturbine, die von den Abgasen der Motorzylinder betrieben wird, indem die Schächte, die die Auslassventilflächen mit der Turbine verbinden, derart bemessen werden, dass jeder Schacht eine Querschnittsflussfläche aufweist, die kleiner ist als die Querschnittsflussfläche des Auslassventils, wenn dieses vollständig geöffnet ist. Während sich hieraus eine geringfügige Erhöhung von Reibungsverlusten in dem Schacht und Pumpverlusten zu den Kolben ergibt, werden derartige Verluste angeblich durch eine Verringerung von Drosselverlusten durch die Auslassventilflussfläche hindurch während des Ventilöffnungsvorgangs ausgeglichen. US 3961484 discloses an ICE. The ICE uses a power recovery turbine that is powered by the exhaust gases from the engine cylinders by dimensioning the wells that connect the exhaust valve surfaces to the turbine such that each well has a cross-sectional flow area that is smaller than the cross-sectional flow area of the exhaust valve when it is complete is open. While this results in a slight increase in friction losses in the shaft and pump losses to the pistons, such losses are allegedly offset by a reduction in throttle losses through the exhaust valve flow area during the valve opening process.

Es bleibt jedoch nach wie vor das Drosselproblem bestehen, das damit zusammenhängt, dass das Tellerventil eine langsame Erhöhung einer Auslassventilflussfläche bereitstellt, was einem Tellerventil inhärent ist.However, the throttling problem remains that is related to the poppet valve providing a slow increase in exhaust valve flow area, which is inherent in a poppet valve.

US 4535592 offenbart einen Turbo-Verbund-ICE, der herkömmliche hin und her bewegbare Kolben, Zylinder, Verteiler, Kraftstoff-Sauerstoff-Zumischvorrichtung oder Kraftstoffeinspritzung, Zündungsvorrichtung oder Selbstzündung aufweist. Der ICE umfasst entsprechende Düsenmittel zum Befördern des Abgases von den entsprechenden Zylindern zu einer oder mehreren Turbinen. Einlass- und Auslassenden der Düsenmittel sind mit den entsprechenden Trennwandungen entsprechender Brennkammern oder Zylinder beziehungsweise mit dem Einlass zu einer Turbine verbunden. Ein schnell öffnendes Ventil lässt Abgas von den entsprechenden Zylindern zu den Düsenmitteln durch. Daher wird eine effiziente Nutzung von Abgas durch eine Turbine bereitgestellt, die mit dem Motor genutzt wird. Ein Tellerventil kann während eines Ausstoßtakts zu einem späteren Zeitpunkt öffnen, nachdem das meiste der nützlichen Abgasenergie durch das schnell öffnende Ventil und die Düse aufgewendet wurde. US 4535592 discloses a compound turbo-ICE having conventional reciprocating pistons, cylinders, manifolds, fuel-oxygen admixers or fuel injection, igniters, or auto-ignitions. The ICE comprises corresponding nozzle means for conveying the exhaust gas from the corresponding cylinders to one or more turbines. The inlet and outlet ends of the nozzle means are connected to the corresponding partition walls of corresponding combustion chambers or cylinders or to the inlet to a turbine. A quick opening valve releases exhaust gas from the corresponding Cylinders to the nozzle means. Therefore, an efficient use of exhaust gas is provided by a turbine that is used with the engine. A poppet valve may open later during an exhaust stroke after most of the useful exhaust energy has been expended through the quick opening valve and nozzle.

Ein Problem mit dem schnell öffnenden Ventil ist es, dass es schwierig ist, eine Dichtung mit dem schnell öffnenden Ventil bereitzustellen, wobei die Dichtung in der Lage ist, der hohen Temperatur und dem Druck innerhalb der entsprechenden Zylinder standzuhalten.One problem with the quick opening valve is that it is difficult to provide a seal with the quick opening valve, the seal being able to withstand the high temperature and pressure within the respective cylinders.

DE 102010008264 offenbart einen abgasturboaufgeladenen Verbrennungsmotor mit kleinem Hubraum. Die geringe Größe verringert einen Kraftstoffverbrauch, während eine Turboaufladung einer Verringerung der Leistung entgegenwirkt. In einem Verbrennungsmotor mit kleinem Hubraum ist insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, bei denen der Abgasfluss gering ist, lediglich eine geringe Energiemenge zum Antreiben des Turboladers verfügbar. Folglich stellt ein solcher Verbrennungsmotor bei niedrigen Drehzahlen ein geringes Drehmoment bereit. DE 102010008264 schlägt vor, dass die Abgasrohre über eine Abschaltvorrichtung zu der Abgasturbine des Turboladers führen. Die Abschaltvorrichtung wird derart gesteuert, dass ein entsprechendes Abgasrohr verschlossen wird, wenn das Auslassventil des entsprechenden Zylinders öffnet. Als Ergebnis des Verschließens des Abgasrohrs zuströmseitig der Abschaltvorrichtung wird ein Abgasdruck aufgebaut, beispielsweise bis zu 10 bar. Folglich wird ein Druckpuls zu der Abgasturbine geleitet, wenn die Abschaltvorrichtung öffnet. Der Druckpuls führt zu einem wirksamen Antrieb der Turbine und gestattet daher eine wirksame Aufladung. DE 102010008264 discloses an exhaust gas turbocharged internal combustion engine with a small cubic capacity. The small size reduces fuel consumption, while turbocharging counteracts a reduction in performance. In an internal combustion engine with a small cubic capacity, only a small amount of energy is available for driving the turbocharger, in particular at low speeds at which the exhaust gas flow is low. As a result, such an internal combustion engine provides low torque at low speeds. DE 102010008264 suggests that the exhaust pipes lead to the exhaust gas turbine of the turbocharger via a shutdown device. The shutdown device is controlled such that a corresponding exhaust pipe is closed when the outlet valve of the corresponding cylinder opens. As a result of the closing of the exhaust pipe on the inflow side of the shutdown device, an exhaust gas pressure is built up, for example up to 10 bar. As a result, a pressure pulse is directed to the exhaust gas turbine when the shutdown device opens. The pressure pulse leads to an effective drive of the turbine and therefore permits an effective supercharging.

Folglich wird ein höherer Ladedruck bei niedrigen Motordrehzahlen erzielt, was vorteilhaft sein kann für einen Verbrennungsmotor mit geringem Hubraum. Das Aufbauen eines hohen Drucks in dem Abgasrohr zuströmseitig der Abschaltvorrichtung hat jedoch seinen Preis. Anstatt dass sich der Kolben in der relevanten Zylinderbohrung mit einem offenen Auslassventil ungehindert nach oben bewegen kann, trifft der Kolben auf Widerstand von der geschlossenen Abschaltvorrichtung und dem sich ergebenden Druckaufbau. Daher wird mehr Energie benötigt, um den Kolben in der Zylinderbohrung nach oben zu bewegen.As a result, a higher boost pressure is achieved at low engine speeds, which can be advantageous for an internal combustion engine with a small cubic capacity. However, building up a high pressure in the exhaust pipe upstream of the shutdown device has its price. Instead of the piston in the relevant cylinder bore being able to move up freely with an open exhaust valve, the piston encounters resistance from the closed shutdown device and the resulting pressure build-up. Therefore, more energy is required to move the piston up in the cylinder bore.

ZusammenfassungSummary

Es wäre vorteilhaft, einen Verbrennungsmotor (internal combustion engine), ICE, zu erzielen, der zumindest einige der obengenannten Nachteile überwindet oder zumindest abschwächt. Es wäre insbesondere wünschenswert, geringe Drosselverluste in einem Fluss eines Abgases von einem Zylinder des ICE zu ermöglichen, um einen großen Anteil an verbleibender Energie in den Abgasen in einer Turbine nutzbar zu machen, die mit einer Auslassöffnung des ICE verbunden ist. Um einem oder mehreren dieser Belange Rechnung zu tragen, werden ein ICE, ein Fahrzeug und ein Verfahren zum Steuern eines ICE bereitgestellt, die die in den unabhängigen Ansprüchen definierten Merkmale aufweisen.It would be advantageous to achieve an internal combustion engine (ICE) that overcomes or at least mitigates some of the above disadvantages. It would be particularly desirable to enable low throttling losses in a flow of exhaust gas from a cylinder of the ICE to utilize a large amount of remaining energy in the exhaust gases in a turbine connected to an exhaust port of the ICE. In order to take one or more of these concerns into account, an ICE, a vehicle and a method for controlling an ICE are provided which have the features defined in the independent claims.

Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verbrennungsmotor, ICE, bereitgestellt, der eine Kurbelwelle, zumindest eine Zylinderanordnung und eine Turbine umfasst. Die zumindest eine Zylinderanordnung bildet eine Brennkammer aus, und umfasst eine Zylinderbohrung, einen Kolben, der dazu eingerichtet ist, sich in der Zylinderbohrung zwischen einem oberen Totpunkt (top dead center), TDC, und einem unteren Totpunkt (bottom dead center), BDC, hin und her zu bewegen, ein Auslassventil und eine Auslassöffnung, die an einer inneren begrenzenden Oberfläche der Brennkammer angeordnet ist, wobei das Auslassventil einen Ventilkopf umfasst, der dazu eingerichtet ist, gegen einen Ventilsitz der Auslassöffnung abzudichten. Eine Auslassleitung erstreckt sich von der Auslassöffnung zu einem Einlass der Turbine. Der Verbrennungsmotor umfasst ein zweites Ventil, das in der Auslassleitung angeordnet ist, wobei das zweite Ventil dazu eingerichtet ist, die Auslassleitung zu schließen und zu öffnen, wobei das zweite Ventil geöffnet wird, nachdem das Auslassventil damit begonnen hat, zu öffnen. Das zweite Ventil weist eine höhere Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit auf als das Auslassventil, wobei innerhalb eines Bereichs von 10 bis 90 Grad Kurbelwellenwinkel nachdem das Auslassventil damit begonnen hat, zu öffnen, das zweite Ventil damit beginnt, zu öffnen.According to one aspect of the invention, an internal combustion engine, ICE, is provided that includes a crankshaft, at least one cylinder arrangement, and a turbine. The at least one cylinder arrangement forms a combustion chamber and comprises a cylinder bore, a piston which is set up to move in the cylinder bore between a top dead center (TDC) and a bottom dead center (BDC). reciprocatingly, an exhaust valve and an exhaust port disposed on an inner delimiting surface of the combustion chamber, the exhaust valve including a valve head configured to seal against a valve seat of the exhaust port. An outlet line extends from the outlet opening to an inlet of the turbine. The internal combustion engine includes a second valve arranged in the exhaust line, the second valve being configured to close and open the exhaust line, the second valve being opened after the exhaust valve has started to open. The second valve has a higher valve area opening speed than the exhaust valve, and within a range of 10 to 90 degrees crankshaft angle after the exhaust valve begins to open, the second valve begins to open.

Da der ICE ein zweites Ventil umfasst, das in der Auslassleitung angeordnet ist, wobei das zweite Ventil dazu eingerichtet ist, die Auslassleistung zu schließen und zu öffnen, und innerhalb eines Bereichs von 10 bis 90 Grad Kurbelwellenwinkel nachdem das Auslassventil damit begonnen hat, zu öffnen, geöffnet wird, wird der Druck zwischen der Zylinderbohrung und der Auslassleitung zuströmseitig des zweiten Ventils ausgeglichen, zumindest zu einem bestimmten Grad, bevor das zweite Ventil öffnet. Ferner sind die Abgase einer geringeren Drosselung ausgesetzt, wenn sie durch das zweite Ventil zu der Turbine hindurchtreten, als wenn sie durch das Auslassventil hindurchtreten, da das zweite Ventil eine höhere Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit aufweist als das Auslassventil. Daher kann ein vergleichsweise großer Prozentsatz der verfügbaren Energie der Abgase in der Turbine rückgewonnen werden, die mit der Auslassleitung verbunden ist. Im Ergebnis wird die obengenannte Aufgabe gelöst.Because the ICE includes a second valve disposed in the exhaust line, the second valve configured to close and open the exhaust power and open within a range of 10 to 90 degrees crankshaft angle after the exhaust valve begins to open , is opened, the pressure between the cylinder bore and the outlet line upstream of the second valve is equalized, at least to a certain degree, before the second valve opens. Furthermore, the exhaust gases are subject to less throttling when they pass through the second valve to the turbine than when they pass through the exhaust valve because the second valve has a higher valve area opening speed than the exhaust valve. Therefore, a comparatively large percentage of the available energy of the exhaust gases can be recovered in the turbine connected to the exhaust pipe. As a result, the above object is achieved.

Genauer gesagt erhöht sich der Druck in einem ersten Abschnitt der Auslassleitung bis zu dem geschlossenen zweiten Ventil graduell, da das Auslassventil vor dem zweiten Ventil öffnet, vorzugsweise bis der Druck zwischen der Zylinderbohrung und dem ersten Abschnitt der Auslassleistung im Wesentlichen ausgeglichen wurde. Daher kann ein Abgasfluss durch das Auslassventil hindurch während einer anfänglichen Phase eines Öffnens des Auslassventils stattfinden, wenn die Turbine von einer Verbindung mit dem Auslassventil durch das zweite Ventil getrennt wird. Sobald das zweite Ventil damit beginnt, zu öffnen, wird das Auslassventil zu einem solchen Grad geöffnet worden sein, dass die Abgase im Wesentlichen ungehindert durch die Auslassöffnung hindurch fließen. Da das zweite Ventil eine höhere Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit aufweist als das Auslassventil, erreichen die Abgase die Turbine mit einer geringeren Drosselung, als für den Fall, dass kein zweites Ventil vorhanden wäre und die Auslassöffnung unmittelbar über die Auslassleistung mit der Turbine in Verbindung stünde. More specifically, the pressure in a first portion of the exhaust line gradually increases up to the closed second valve, since the exhaust valve opens before the second valve, preferably until the pressure between the cylinder bore and the first portion of the exhaust power has been substantially equalized. Therefore, exhaust gas flow through the exhaust valve may occur during an initial phase of opening the exhaust valve when the turbine is disconnected from the exhaust valve by the second valve. As soon as the second valve begins to open, the exhaust valve will have been opened to such an extent that the exhaust gases flow through the exhaust opening substantially unimpeded. Because the second valve has a higher valve area opening speed than the exhaust valve, the exhaust gases reach the turbine with less throttling than if there was no second valve and the exhaust port was in direct communication with the turbine via the exhaust power.

Daher kann das Auslassventil dazu eingerichtet sein, den hohen Drücken und Temperaturen während der Verbrennung innerhalb der Zylinderbohrung standzuhalten, während das zweite Ventil von den hohen Drücken und Temperaturen geschützt in der Auslassleitung angeordnet ist, und es daher nicht dazu eingerichtet sein muss, denselben hohen Drücken und Temperaturen standzuhalten. Stattdessen kann das zweite Ventil für ein schnellen Öffnen eingerichtet sein, um eine verlustarme Übertragung der Abgase zu der Turbine bereitzustellen.Therefore, the exhaust valve can be configured to withstand the high pressures and temperatures during combustion within the cylinder bore, while the second valve is located in the exhaust line, protected from the high pressures and temperatures, and therefore need not be configured to handle the same high pressures and withstand temperatures. Instead, the second valve can be set up for quick opening in order to provide low-loss transmission of the exhaust gases to the turbine.

Die Abgase, die in dem Zylinder am Ende des Arbeitstakts und am Anfang des Ausstoßtakts vorhanden sind, werden für eine Entnahme der darin verbleibenden Energie mit deutlich geringeren irreversiblen Verlusten verfügbar sein, als dies in Verbindung mit einem ICE möglich war, in dem die Abgase durch ein Auslassventil hindurch gedrosselt wurden, wenn sie direkt durch eine Auslassleitung zu einer Turbine hindurchtraten. Daher kann in einem ICE gemäß der vorliegenden Erfindung eine Rückgewinnung von Energie aus den Abgasen in der Turbine ermöglicht werden, die abströmseitig des Auslassventils angeordnet ist. Diese effiziente Übertragung der Abgase von dem Zylinder zu der Turbine wird durch das schnell öffnende zweite Ventil erzielt, das die irreversiblen Drosselungsverluste deutlich verringert, die üblicherweise durch das Auslassventil eines ICE hindurch auftreten, in dem die Auslassventile direkt mit der Turbine verbunden ist.The exhaust gases that are present in the cylinder at the end of the working stroke and at the beginning of the exhaust stroke will be available for a removal of the energy remaining therein with significantly less irreversible losses than was possible in connection with an ICE in which the exhaust gases through an exhaust valve was throttled if they passed directly through an exhaust pipe to a turbine. Therefore, in an ICE according to the present invention, recovery of energy from the exhaust gases can be made possible in the turbine arranged on the downstream side of the exhaust valve. This efficient transfer of exhaust gases from the cylinder to the turbine is achieved by the fast opening second valve, which significantly reduces the irreversible throttling losses that typically occur through the exhaust valve of an ICE in which the exhaust valve is directly connected to the turbine.

Folglich stellt die Erfindung eine erhöhte Nutzbarmachung der Energie bereit, die in dem Zylinder am Ende des Arbeitstakts verfügbar ist. Die Erfindung bringt die Möglichkeit mit sich, eine Rückgewinnung von Energie aus den Abgasen im Vergleich zu einem ICE zu erhöhen, die andernfalls in einem nichtreversiblen Drosselungsvorgang durch das Auslassventil hindurch verschwendet worden wäre.Thus, the invention provides increased utilization of the energy available in the cylinder at the end of the stroke. The invention provides the ability to increase energy recovery from the exhaust gases compared to an ICE that would otherwise have been wasted in a non-reversible throttling process through the exhaust valve.

Diese erhöhte rückgewonnene Energie kann dazu verwendet:

  • - die Arbeit zu erhöhen, die von der Turbine an einen Zentrifugalkompressor übertragen wird, um die positive Pumparbeit während einer Induktion zu verbessern, d. h. eine erhöhte Open-Cycle-Effizienz, OCE, oder um ein relatives Luft-/KraftstoffVerhältnis, A, zu erhöhen, d. h. eine erhöhte Closed-Cycle-Effizienz, CCE.
  • - eine bestimmte Turbine anzutreiben, die Leistung an eine Elektromotor/Generatoreinheit (electrical motor/generator unit), MGU, liefert, die mit einer Welle der Turbine verbunden ist, oder an die Kurbelwelle des ICE, d. h. Turboverbund (turbo compounding), oder an Hilfsvorrichtungen, beispielsweise eines relevanten Fahrzeugs.
This increased recovered energy can be used to:
  • - Increase the work transferred from the turbine to a centrifugal compressor to improve positive pumping work during induction, ie increased open cycle efficiency, OCE, or to increase relative air / fuel ratio, A , ie increased closed-cycle efficiency, CCE.
  • - Drive a particular turbine that provides power to an electrical motor / generator unit (MGU) connected to a shaft of the turbine, or to the crankshaft of the ICE, ie turbo compounding, or to Auxiliary devices, for example a relevant vehicle.

Mehrere der obengenannten Alternativen zur Nutzbarmachung der erhöhten rückgewonnene Energie können gleichzeitig verwendet werden, beispielsweise die Kombination einer Turboaufladung mit einem Turboverbund (elektrisch oder mechanisch), umgesetzt mit der Verwendung einer Turbine. Ferner wird die negative Kolbenpumparbeit während des Arbeitstakts beseitigt oder zumindest deutlich verringert werden, was zu einer erhöhten OCE führt. Zusammenfassend wird die vorliegende Erfindung zu einer Erhöhung der thermischen Nenneffizienz (Brake Thermal Efficiency), BTE, im Vergleich zu einem ICE führen, in dem Auslassventile direkt mit der Turbine über die Auslassleitung verbunden sind.Several of the above alternatives for harnessing the increased recovered energy can be used simultaneously, for example the combination of turbocharging with a turbo compound (electrical or mechanical) implemented with the use of a turbine. Furthermore, the negative piston pumping work during the work cycle will be eliminated or at least significantly reduced, which leads to an increased OCE. In summary, the present invention will result in an increase in Brake Thermal Efficiency, BTE, compared to an ICE in which exhaust valves are connected directly to the turbine via the exhaust pipe.

Der ICE kann ein Viertakt-ICE oder ein Zweitakt-ICE sein. Der ICE kann mehr als eine Zylinderanordnung umfassend, wobei jede Zylinderanordnung eine Brennkammer ausbildet und eine Zylinderbohrung, einen Kolben, der in der Zylinderbohrung angeordnet ist und sich hin und her bewegt, eine Pleuelstange, die den Kolben mit einer Kurbelwelle verbindet, und ein Auslassventil für einen Ausfluss von Abgas aus der Zylinderbohrung umfasst. Der ICE kann mehr als eine Turbine umfassen, wie beispielsweise zwei Turbinen, oder eine Turbine für jede Zylinderanordnung des ICE. In dem Fall zweier Turbinen können die Auslassventile einer Anzahl von Zylinderanordnungen mit einer Turbine verbunden sein, und die Auslassventile der verbleibenden Zylinderanordnungen können mit der anderen Turbine verbunden sein. Die Turbine kann zum Beispiel einen Teil eines Turboladers ausbilden, der ICE kann ein Turboverbundmotor sein, mit dem die Turbine über die Kurbelwelle verbunden ist, oder die Turbine kann einen elektrischen Generator antreiben.The ICE can be a four-stroke ICE or a two-stroke ICE. The ICE may include more than one cylinder assembly, each cylinder assembly forming a combustion chamber and a cylinder bore, a piston located in the cylinder bore and reciprocating, a connecting rod connecting the piston to a crankshaft, and an exhaust valve for includes an outflow of exhaust gas from the cylinder bore. The ICE may include more than one turbine, such as two turbines, or one turbine for each cylinder arrangement of the ICE. In the case of two turbines, the exhaust valves of a number of cylinder assemblies can be connected to one turbine and the exhaust valves of the remaining cylinder assemblies can be connected to the other turbine. For example, the turbine may form part of a turbocharger, the ICE may be a compound turbo engine to which the turbine is connected via the crankshaft, or the turbine may drive an electric generator.

Der Begriff Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit bezieht sich auf die Geschwindigkeit, mit der ein Ventil öffnet, d. h. die Änderung der Öffnungsfläche eines Ventils pro Zeiteinheit, zum Beispiel m2/Sekunde. Die Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit kann linear oder nichtlinear sein, zum Beispiel steigend. Dass das zweite Ventil eine höhere Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit aufweist als das Auslassventil bedeutet, dass das zweite Ventil eine höhere Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit zu dem Moment aufweist, wenn das zweite Ventil damit beginnt, zu öffnen, als die Öffnungsgeschwindigkeit des Auslassventils, wenn es damit beginnt, zu öffnen. Auf dieses Weise sind Drosselungsverluste durch das zweite Ventil hindurch geringen im Vergleich zu Drosselungsverlusten durch das Auslassventil hindurch, falls das Auslassventil direkt mit einer Turbine verbunden wäre, wie in einer ICE gemäß dem Stand der Technik. The term valve surface opening speed refers to the speed at which a valve opens, ie the change in the opening surface of a valve per unit time, for example m 2 / second. The valve surface opening speed can be linear or non-linear, for example increasing. That the second valve has a higher valve surface opening speed than the exhaust valve means that the second valve has a higher valve surface opening speed at the moment when the second valve starts opening than the opening speed of the exhaust valve when it starts opening. In this way, throttling losses through the second valve are less compared to throttling losses through the exhaust valve if the exhaust valve were directly connected to a turbine, as in a prior art ICE.

Die Brennkammer ist innerhalb der Zylinderanordnung angeordnet, oberhalb des Kolbens. Einlassluft tritt durch eine Einlassanordnung der Zylinderanordnung während des Einlasstakts des Kolbens in die Brennkammer ein. Die Einlassluft kann von einem Turbolader komprimiert sein. Der Verbrennungsmotor kann zum Beispiel ein Selbstzünder-(compression ignition, CI)-Motor, wie beispielsweise ein Dieselmotor, oder ein Zündfunkenmotor, wie beispielsweise ein Motor vom Otto-Type, sein, und er umfasst in letzterem Fall eine Zündkerze oder eine ähnliche Vorrichtung in der Zylinderanordnung. Kraftstoff kann in die Brennkammer hinein während eines Teils des Verdichtungstakts oder Einlasstakts des Kolbens eingespritzt werden, oder er kann von der Einlassluft mitgeführt sein. Der Kraftstoff kann nahe des TDC zwischen dem Verdichtungstakt und dem Arbeitstakt des Kolbens zünden.The combustion chamber is arranged inside the cylinder arrangement, above the piston. Intake air enters the combustion chamber through an intake assembly of the cylinder assembly during the intake stroke of the piston. The intake air can be compressed by a turbocharger. For example, the internal combustion engine may be a compression ignition (CI) engine, such as a diesel engine, or a spark engine, such as an Otto-type engine, and in the latter case it includes a spark plug or similar device in FIG the cylinder arrangement. Fuel may be injected into the combustion chamber during part of the compression stroke or intake stroke of the piston, or may be entrained in the intake air. The fuel can ignite near the TDC between the compression stroke and the piston stroke.

Gemäß Ausführungsformen bildet die zumindest eine Zylinderanordnung eine Brennkammer aus, wobei die Zylinderanordnung ein maximales Volumen, VMAX, zwischen einem unteren Totpunkt, BDC, des Kolbens und einer inneren begrenzenden Oberfläche der Brennkammer aufweist. Das zweite Ventil ist an einer Position in der Auslassleitung innerhalb eines Bereichs von 1 % bis 25 % des maximalen Volumens, VMAX, abströmseitig der Auslassöffnung angeordnet, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 1 % bis 15 % des maximalen Volumens, VMAX, abströmseitig der Auslassöffnung. Auf diese Weise kann ein Volumen eines ersten Abschnitts der Auslassleitung zwischen dem Auslassventil und dem zweiten Ventil ein Volumen aufweisen, das einen Druckausgleich, zumindest zu einem hohen Grad, zwischen der Brennkammer und dem ersten Abschnitt der Auslassleistung gestattet, bevor das zweite Ventil damit beginnt, zu öffnen. Dass das zweite Ventil an einer Position in der Auslassleitung angeordnet ist, ausgedrückt durch ein bestimmtes Volumen, bedeutet, dass das bestimmte Volumen, in diesem Fall definiert in Prozent des maximalen Volumens der Brennkammer, in der Auslassleistung zwischen der Auslassöffnung und dem zweiten Ventil bereitgestellt ist.According to embodiments, the at least one cylinder arrangement forms a combustion chamber, the cylinder arrangement having a maximum volume, V MAX , between a bottom dead center, BDC, of the piston and an inner delimiting surface of the combustion chamber. The second valve is arranged at a position in the outlet line within a range of 1% to 25% of the maximum volume, V MAX , downstream of the outlet opening, preferably within a range of 1% to 15% of the maximum volume, V MAX , downstream of the Outlet opening. In this way, a volume of a first portion of the exhaust line between the exhaust valve and the second valve can have a volume that allows pressure equalization, at least to a high degree, between the combustion chamber and the first portion of the exhaust power before the second valve begins to open. The fact that the second valve is arranged at a position in the exhaust line, expressed by a specific volume, means that the specific volume, in this case defined as a percentage of the maximum volume of the combustion chamber, is provided in the output power between the exhaust opening and the second valve .

Gemäß Ausführungsformen kann das zweite Ventil einen Ventilkörper umfassen, wobei der Ventilkörper einen flussdurchlässigen Abschnittsbereich, in dem ein Fluss eines Abgases durch das zweite Ventil hindurchtritt, und einen Null-Fluss-Abschnittsbereich umfassen kann, in dem die Auslassleitung bei dem zweiten Ventil geschlossen ist, und wobei der Ventilkörper dazu eingerichtet ist, in Bewegung versetzt zu werden, bevor der Ventilkörper den flussdurchlässigen Abschnittsbereich erreicht. Auf diese Weise kann das zweite Ventil eine hohe Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit bereitstellen. Im Vergleich zu einem Tellerventil, das aus einer Ruheposition heraus beschleunigt werden muss, wenn es geöffnet wird, kann der Ventilkörper, der sich in Bewegung befindet, eine höhere Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit bereitstellen.According to embodiments, the second valve can comprise a valve body, wherein the valve body can comprise a flow-permeable section area, in which a flow of an exhaust gas passes through the second valve, and a zero-flow section area, in which the outlet line in the second valve is closed, and wherein the valve body is configured to be set in motion before the valve body reaches the flow-permeable section area. In this way, the second valve can provide a high valve surface opening speed. Compared to a poppet valve that needs to be accelerated from a rest position when opened, the valve body that is in motion can provide a higher valve area opening speed.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Fahrzeug bereitgestellt, das einen Verbrennungsmotor gemäß einem der Aspekte und/oder gemäß einer der Ausführungsformen umfasst, die hierin beschrieben sind.According to another aspect of the invention, there is provided a vehicle that includes an internal combustion engine according to one of the aspects and / or according to one of the embodiments described herein.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Steuern eines Verbrennungsmotors bereitgestellt, wobei der Verbrennungsmotor zumindest eine Zylinderanordnung, eine Kurbelwelle und eine Turbine umfasst, wobei die zumindest eine Zylinderanordnung eine Brennkammer ausbildet und eine Zylinderbohrung, einen Kolben, der dazu eingerichtet ist, sich in der Zylinderbohrung zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin und her zu bewegen, eine Pleuelstange, die den Kolben mit der Kurbelwelle verbindet, ein Auslassventil und eine Auslassöffnung umfasst, die an einer inneren begrenzenden Oberfläche der Brennkammer angeordnet ist, wobei das Auslassventil einen Ventilkopf umfasst, der dazu eingerichtet ist, gegen einen Ventilsitz der Auslassöffnung abzudichten, wobei sich eine Auslassleitung von der Auslassöffnung zu einem Einlass der Turbine erstreckt, wobei der Verbrennungsmotor ein zweites Ventil umfasst, das in der Auslassleitung angeordnet ist, wobei das zweite Ventil dazu eingerichtet ist, die Auslassleitung zu schließen und zu öffnen. Das Verfahren umfasst in der angegebenen Reihenfolge die Schritte:

  • - Öffnen des Auslassventils,
  • - Drehen der Kurbelwelle um einen vorgegebenen Kurbelwellenwinkel innerhalb eines Bereichs von 10 bis 90 Grad, und danach
  • - Öffnen des zweiten Ventils bei einer höheren Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit als das Auslassventil.
According to a further aspect of the invention, a method for controlling an internal combustion engine is provided, the internal combustion engine comprising at least one cylinder arrangement, a crankshaft and a turbine, wherein the at least one cylinder arrangement forms a combustion chamber and a cylinder bore, a piston, which is set up there to reciprocate in the cylinder bore between a top dead center and a bottom dead center, a connecting rod connecting the piston to the crankshaft, an exhaust valve, and an exhaust port disposed on an inner delimiting surface of the combustion chamber, the exhaust valve one Valve head, which is configured to seal against a valve seat of the outlet opening, wherein an outlet line extends from the outlet opening to an inlet of the turbine, wherein the internal combustion engine comprises a second valve, which is arranged in the outlet line, the second Valve is set up to close and open the outlet line. The procedure includes the following steps in the order given:
  • - Opening the exhaust valve,
  • - Rotating the crankshaft by a predetermined crankshaft angle within a range of 10 to 90 degrees, and thereafter
  • - Opening the second valve at a higher valve surface opening speed than the outlet valve.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden sich ergeben, wenn die beigefügten Ansprüche sowie die folgende ausführliche Beschreibung betrachtet werden.Further features and advantages of the invention will appear when the appended claims and the following detailed description are considered.

FigurenlisteFigure list

Verschiedene Aspekte und/oder Ausführungsformen der Erfindung, einschließlich ihrer speziellen Merkmale und Vorteile, werden anhand der beispielhaften Ausführungsformen einfach verständlich sein, die in der folgenden ausführlichen Beschreibung und in den beigefügten Zeichnungen erläutert werden, in denen:

  • 1 stellt schematisch einen Verbrennungsmotor, ICE, gemäß Ausführungsformen dar,
  • 2 stellt schematisch eine Zylinderanordnung eines ICE 2 dar,
  • 3a bis 3c stellen schematisch Querschnitte durch ein zweites Ventil gemäß Ausführungsformen dar,
  • 4a bis 4e stellen alternative Ausführungsformen eines zweiten Ventils dar,
  • 5 und 6 stellen Ausführungsformen von ICEs mit mehr als einer Zylinderanordnung dar,
  • 7 zeigt ein schematisches Beispiel eines Turbinendiagramms einer Turbine dar, und
  • 8 stellt ein Verfahren zum Steuern eines ICE dar.
  • 9 stellt schematisch ein Öffnen und Schließen eines Auslassventils und eines zweiten Ventils dar.
Various aspects and / or embodiments of the invention, including its specific features and advantages, will be readily understood from the exemplary embodiments that are set forth in the following detailed description and in the accompanying drawings, in which:
  • 1 schematically illustrates an internal combustion engine, ICE, in accordance with embodiments,
  • 2nd schematically represents a cylinder arrangement of an ICE 2nd dar,
  • 3a to 3c schematically represent cross sections through a second valve according to embodiments,
  • 4a to 4e represent alternative embodiments of a second valve,
  • 5 and 6 represent embodiments of ICEs with more than one cylinder arrangement,
  • 7 FIG. 4 shows a schematic example of a turbine diagram of a turbine, and
  • 8th represents a method for controlling an ICE.
  • 9 schematically represents an opening and closing of an exhaust valve and a second valve.

Ausführliche BeschreibungDetailed description

Aspekte und/oder Ausführungsformen der Erfindung werden nur vollständiger beschrieben. Gleiche Bezugszeichen beziehen sich durchweg auf gleiche Elemente. Bekannte Funktionen und Konstruktionen werden aus Gründen der Kürze und/oder Klarheit nicht zwingend detailliert beschrieben.Aspects and / or embodiments of the invention are only described more fully. The same reference numerals refer to the same elements throughout. Known functions and designs are not necessarily described in detail for the sake of brevity and / or clarity.

1 stellt schematisch einen Verbrennungsmotor, ICE, 2 gemäß Ausführungsformen dar. In diesen Ausführungsformen ist der ICE 2 ein Viertakt-ICE. Der ICE 2 umfasst zumindest eine Zylinderanordnung 4, eine Kurbelwelle 20 und eine Turbine 8. 1 stellt auch ein Fahrzeug 1 schematisch dar, das einen Verbrennungsmotor 2 gemäß einem Aspekt und/oder einer Ausführungsform umfasst, wie sie hierin offenbart sind. Das Fahrzeug 1 kann zum Beispiel eine schweres Fahrzeug wie beispielsweise ein Lastwagen oder ein Bus sein. 1 schematically illustrates an internal combustion engine, ICE, 2 according to embodiments. In these embodiments, the ICE 2nd a four-stroke ICE. The ICE 2nd comprises at least one cylinder arrangement 4th , a crankshaft 20 and a turbine 8th . 1 also represents a vehicle 1 schematically represents an internal combustion engine 2nd according to an aspect and / or an embodiment as disclosed herein. The vehicle 1 can be, for example, a heavy vehicle such as a truck or a bus.

Die zumindest eine Zylinderanordnung 4 bildet eine Brennkammer 23 aus und umfasst eine Zylinderbohrung 12, einen Kolben 10, eine Auslassanordnung 14, eine Einlassanordnung 16 und eine Kraftstoffeinspritzanordnung 18 und/oder eine Zündungsvorrichtung. Der Kolben 10 ist dazu eingerichtet, sich in der Zylinderbohrung 12 zwischen einem oberen Totpunkt (top dead center), TDC, und einem unteren Totpunkt (bottom dead center), BDC, hin und her zu bewegen. In 1 ist der Kolben 10 mit durchgezogenen Linien am BDC dargestellt und mit gestrichelten Linien am TDC. Die Zylinderanordnung 4 weist ein maximales Volumen, VMAX, zwischen dem BDC des Kolbens 10 und einer oberen inneren begrenzenden Oberfläche 24 der Brennkammer 23 auf. Die Brennkammer 23 ist oberhalb des Kolbens 10 innerhalb der Zylinderanordnung 4 ausgebildet. Eine Pleuelstange 22 verbindet den Kolben 10 mit der Kurbelwelle.The at least one cylinder arrangement 4th forms a combustion chamber 23 and includes a cylinder bore 12th , a piston 10th , an outlet arrangement 14 , an inlet arrangement 16 and a fuel injection assembly 18th and / or an ignition device. The piston 10th is set up in the cylinder bore 12th to move back and forth between a top dead center (TDC) and a bottom dead center (BDC). In 1 is the piston 10th shown with solid lines on the BDC and with dashed lines on the TDC. The cylinder arrangement 4th has a maximum volume, V MAX , between the BDC of the piston 10th and an upper inner delimiting surface 24th the combustion chamber 23 on. The combustion chamber 23 is above the piston 10th within the cylinder assembly 4th educated. A connecting rod 22 connects the piston 10th with the crankshaft.

Die Zylinderanordnung 4 weist ein gesamtes überstrichenes Volumen , Vs, in der Zylinderbohrung 12 zwischen dem BDC und dem TDC des Kolbens 10 auf. Die Zylinderanordnung 4 weist ein Verdichtungsverhältnis, ε, auf. VMAX kann ausgedrückt werden als: V MAX = V S * ( ε / ( ε 1 ) ) .

Figure DE112018004444T5_0001
The cylinder arrangement 4th has a total swept volume, Vs, in the cylinder bore 12th between the BDC and the TDC of the piston 10th on. The cylinder arrangement 4th has a compression ratio, ε. V MAX can be expressed as: V MAX = V S * ( ε / ( ε - 1 ) ) .
Figure DE112018004444T5_0001

Die Auslassanordnung 14 umfasst ein Auslassventil und eine Auslassöffnung, wie unten mit Bezug auf 2 beschrieben wird. Die Auslassanordnung 14 ist zum Auslassen von Abgasen aus der Zylinderbohrung 12 zu der Turbine 8 eingerichtet. Eine Auslassleitung 6 erstreckt sich von der Auslassöffnung zu einem Einlass 29 der Turbine 8. Der ICE 2 umfasst ein zweites Ventil 40, das in der Auslassleitung 6 angeordnet ist. Die Auslassanordnung 14 ist dazu eingerichtet, eine Auslassflussfläche, ACYL, der Auslassöffnung während einer Auslasssequenz der Kolbenbewegung zu öffnen und zu schließen. Die Auslasssequenz kann beginnen, bevor der Kolben 10 seinen BDC während des Arbeitstakts erreicht, und endet etwa am TDC des Kolbens zwischen dem Arbeitstakt und dem Einlasstakt.The outlet arrangement 14 includes an exhaust valve and an exhaust port as below with reference to FIG 2nd is described. The outlet arrangement 14 is for exhaust gases from the cylinder bore 12th to the turbine 8th set up. An outlet pipe 6 extends from the outlet opening to an inlet 29 the turbine 8th . The ICE 2nd includes a second valve 40 that in the exhaust line 6 is arranged. The outlet arrangement 14 is configured to open and close an outlet flow area, A CYL , of the outlet opening during an outlet sequence of piston movement. The exhaust sequence can begin before the piston 10th reaches its BDC during the work stroke, and ends approximately at the TDC of the piston between the work stroke and the intake stroke.

Die Turbine 8 weist einen Einlass 29 auf und umfasst ein Turbinenrad 27.The turbine 8th has an inlet 29 and includes a turbine wheel 27 .

2 stellt schematisch die zumindest eine Zylinderanordnung 4 des ICE 2 der 1 dar. Insbesondere ist die Auslassanordnung 14 genauer dargestellt. Die Auslassanordnung 14 umfasst ein Auslassventil 26 und eine Auslassöffnung 28. Die Abgase verlassen die Brennkammer 23 durch die Auslassöffnung 28, sobald das Auslassventil 26 damit beginnt, zu öffnen. Die Auslassleitung 6 erstreckt sich von der Auslassöffnung 28 zu dem Einlass 29 der Turbine 8. Das Auslassventil 26 umfasst einen Ventilkopf 30, der dazu eingerichtet ist, gegen einen Ventilsitz 32 abzudichten, der sich um die Auslassöffnung 28 herum erstreckt. Der Ventilsitz 32 kann in der Zylinderanordnung 4 bereitgestellt sein, beispielsweise an der oberen inneren begrenzenden Oberfläche 24 der Brennkammer 23. Das Auslassventil 26 kann ein Tellerventil sein, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist. Auf diese Weise wird eine zuverlässige und haltbare Lösung bereitgestellt, die in der Lage ist, einem Zylinderdruck von bis zu 25 MPa und mehr und einer Zylindergastemperatur von mehr als 2000 K standzuhalten, während sie eine gasdichte Dichtung der Auslassöffnung 28 während des Verbrennungstakts bereitstellt. 2nd represents schematically the at least one cylinder arrangement 4th of the ICE 2nd of the 1 In particular, the outlet arrangement 14 shown in more detail. The outlet arrangement 14 includes a outlet valve 26 and an outlet opening 28 . The exhaust gases leave the combustion chamber 23 through the outlet opening 28 once the exhaust valve 26 it starts to open. The outlet pipe 6 extends from the outlet opening 28 to the inlet 29 the turbine 8th . The exhaust valve 26 includes a valve head 30th , which is set up against a valve seat 32 seal that around the exhaust port 28 extends around. The valve seat 32 can in the cylinder arrangement 4th be provided, for example on the upper inner delimiting surface 24th the combustion chamber 23 . The exhaust valve 26 can be a poppet valve, as is known from the prior art. In this way, a reliable and durable solution is provided which is able to withstand a cylinder pressure of up to 25 MPa and more and a cylinder gas temperature of more than 2000 K, while providing a gas-tight seal of the outlet opening 28 provides during the combustion cycle.

Der ICE 2 kann eine Nockenwelle 25 zum Steuern einer Bewegung des Auslassventils 26 sowie eines Öffnens und Schließens des Auslassventils umfassen. Die Nockenwelle 25 umfasst einen Nocken 34, der dazu eingerichtet ist, eine Bewegung des Ventilkopfes 30 zum Öffnen und Schließen der Auslassöffnung 28 zu bewirken. Wenn sich die Nockenwelle 25 dreht, folgt der Endabschnitt 36 des Auslassventils 26 dem Nocken, was die Bewegung des Ventilkopfes 30 bewirkt. Das Auslassventil 26 kann zu seiner geschlossenen Position hin vorgespannt sein, wie dies im Stand der Technik bekannt ist, beispielsweise mittels einer Feder (nicht gezeigt).The ICE 2nd can be a camshaft 25th to control movement of the exhaust valve 26 and opening and closing the exhaust valve. The camshaft 25th includes a cam 34 which is set up to move the valve head 30th for opening and closing the outlet opening 28 to effect. If the camshaft 25th turns, the end section follows 36 of the exhaust valve 26 the cam what the movement of the valve head 30th causes. The exhaust valve 26 may be biased toward its closed position, as is known in the art, for example by means of a spring (not shown).

Gemäß Ausführungsformen, in denen der ICE 2 ein Viertakt-ICE ist, kann die Einlassanordnung 16 ein Einlassventil 42 umfassen, dessen Bewegungen von einer Nockenwelle 44 in ähnlicher Weise gesteuert werden wie für das Auslassventil 26, wie dies in 2 gezeigt ist. Gemäß Ausführungsformen, in denen der ICE 2 ein Zweitakt-ICE ist, kann stattdessen eine Einlassöffnung in die Zylinderbohrung 12 vorgesehen sein, wie dies im Stand der Technik bekannt ist. Das Einlassventil 42 oder die Einlassöffnung ist von dem Auslassventil 26 getrennt ausgebildet. Dies bedeutet, dass Einlassgas durch das Einlassventil 42 oder die Einlassöffnung unmittelbar in die Zylinderbohrung 12 hinein fließt und nicht durch das Auslassventil 26 hindurchtritt, und dass die Abgase unmittelbar aus der Zylinderbohrung 12 durch das Auslassventil 26 hindurchtreten und nicht durch das Einlassventil 42 oder die Einlassöffnung hindurchtreten.According to embodiments in which the ICE 2nd is a four-stroke ICE, the inlet arrangement can 16 an inlet valve 42 include whose movements from a camshaft 44 can be controlled in a similar manner as for the exhaust valve 26 how this in 2nd is shown. According to embodiments in which the ICE 2nd is a two-stroke ICE, an inlet port can instead be inserted into the cylinder bore 12th be provided as is known in the art. The inlet valve 42 or the inlet opening is from the outlet valve 26 trained separately. This means intake gas through the intake valve 42 or the inlet opening directly into the cylinder bore 12th flows in and not through the exhaust valve 26 passes through, and that the exhaust gases directly from the cylinder bore 12th through the exhaust valve 26 pass through and not through the inlet valve 42 or pass through the inlet opening.

Der ICE 2 umfasst ein zweites Ventil 40, das in der Auslassleitung 6 angeordnet ist. Das zweite Ventil 40 ist dazu eingerichtet, die Auslassleitung 6 zu schließen und zu öffnen. Das zweite Ventil 40 wird geöffnet, nachdem das Auslassventil 26 damit begonnen hat, zu öffnen, innerhalb eines Bereichs von 10 bis 90 Grad Kurbelwellenwinkel nachdem das Auslassventil damit begonnen hat, zu öffnen. Das zweite Ventil 40 weist eine höhere Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit auf als das Auslassventil 26. Auf diese Weise sind Abgase einer geringen Drosselung ausgesetzt, wenn sie durch das zweite Ventil 40 hindurchtreten, im Vergleich dazu, wenn die durch ein Auslassventil in einem herkömmlichen ICE ohne zweites Ventil in der Auslassleitung hindurchtreten. Weniger Drosselung bedeutet, dass mehr Energie für eine Rückgewinnung aus den Abgasen in der Turbine 8 verfügbar ist, die mit der Auslassleitung 6 verbunden ist.The ICE 2nd includes a second valve 40 that in the exhaust line 6 is arranged. The second valve 40 is set up the outlet pipe 6 to close and open. The second valve 40 will open after the exhaust valve 26 has started to open within a range of 10 to 90 degrees crankshaft angle after the exhaust valve has started to open. The second valve 40 has a higher valve area opening speed than the exhaust valve 26 . In this way, exhaust gases are subject to little throttling when passing through the second valve 40 in comparison to when they pass through an outlet valve in a conventional ICE without a second valve in the outlet line. Less throttling means more energy for recovery from the exhaust gases in the turbine 8th is available with the outlet pipe 6 connected is.

Wenn das Auslassventil 26 damit beginnt, zu öffnen, erhöht sich ein Druck in einem ersten Abschnitt 60 der Auslassleitung 6 von der Auslassöffnung 28 zu dem zweiten Ventil 40 graduell, bevor das zweite Ventil damit beginnt, zu öffnen. Geeigneter Weise ist der Druck in der Zylinderbohrung 12 und in dem ersten Abschnitt 60 der Auslassleitung 6im Wesentlichen gleich, bevor das zweite Ventil 40 damit beginnt, zu öffnen. Da das zweite Ventil 40 geschlossen wird, während das Auslassventil 26 damit beginnt, zu öffnen, wirken sich Abgase, die während der anfänglichen Phase eines Öffnens des Auslassventils 26 durch das Auslassventil 26 hindurchströmen, nicht auf die Übertragung von Abgasen an die Turbine 8 aus. Die höhere Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit des zweiten Ventils 40 im Vergleich zu dem Auslassventil 26 stellt eine effiziente Übertragung der Abgase durch einen zweiten Abschnitt 62 der Auslassleitung 6 zu der Turbine sicher. Der zweite Abschnitt 62 der Auslassleitung 6 erstreckt sich von dem zweiten Ventil 40 zu dem Einlass 29 der Turbine 8.If the exhaust valve 26 with that begins to open, pressure increases in a first section 60 the outlet pipe 6 from the outlet opening 28 to the second valve 40 gradually before the second valve begins to open. The pressure in the cylinder bore is suitable 12th and in the first section 60 the outlet line 6 substantially immediately before the second valve 40 it starts to open. Because the second valve 40 is closed while the exhaust valve 26 with this begins to open, exhaust gases act during the initial phase of opening the exhaust valve 26 through the exhaust valve 26 flow through, not to transfer exhaust gases to the turbine 8th out. The higher valve opening speed of the second valve 40 compared to the exhaust valve 26 provides an efficient transfer of exhaust gases through a second section 62 the outlet pipe 6 to the turbine safely. The second section 62 the outlet pipe 6 extends from the second valve 40 to the inlet 29 the turbine 8th .

9 stellt schematisch das Öffnen und Schließen des Auslassventils 26 und des zweiten Ventils 40 dar. Ein vollständiger Viertakt-Zyklus eines Viertakt-ICE 2 ist entlang der Achse in 9 dargestellt. Das Auslassventil 26 und das zweite Ventil 40 werden mit derselben Frequenz geöffnet und geschlossen, d. h. das Auslassventil 26 und das zweite Ventil 40 öffnen gleich oft während eines Betriebs des ICE 2. Sie bleiben jedoch während Zeitdauern von unterschiedlicher Länge geöffnet. Zum Beispiel kann, da das Auslassventil 26 vor dem zweiten Ventil 40 öffnet, das Auslassventil 26 für eine längere Zeitdauer geöffnet bleiben als das zweite Ventil 40, um es sämtlichen Abgasen zu gestatten, die Brennkammer 23 zu verlassen. Dies ist anhand der durchgezogenen Linie in 9 dargestellt. Das zweite Ventil 40 kann gleichzeitig mit dem Auslassventil 26 schließen, wie dies anhand der durchgezogenen Linie in 9 dargestellt ist. Alternativ kann das zweite Ventil 40 später schließen als das Auslassventil, was in 9 anhand der gestrichelten Linie dargestellt ist. Selbstverständlich muss das zweite Ventil 40 geschlossen werden, wenn das Auslassventil 26 damit beginnt, wieder zu öffnen. 9 represents schematically the opening and closing of the exhaust valve 26 and the second valve 40 A complete four-stroke cycle of a four-stroke ICE 2nd is in along the axis 9 shown. The exhaust valve 26 and the second valve 40 are opened and closed at the same frequency, ie the outlet valve 26 and the second valve 40 open the same number of times during ICE operation 2nd . However, they remain open for different lengths of time. For example, since the exhaust valve 26 before the second valve 40 opens, the outlet valve 26 stay open for a longer period of time than the second valve 40 to allow all exhaust gases, the combustion chamber 23 to leave. This is based on the solid line in 9 shown. The second valve 40 can simultaneously with the exhaust valve 26 close as shown by the solid line in 9 is shown. Alternatively, the second valve 40 close later than the exhaust valve, which is in 9 is shown by the dashed line. Of course, the second valve 40 getting closed, if the exhaust valve 26 it starts to open again.

Gemäß einigen Ausführungsformen kann das zweite Ventil 40 eine Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit > 0,75 m2/s aufweisen. Auf diese Weise kann ein schnelleres Öffnen des zweiten Ventils als durch das Auslassventil 26 bereitgestellt werden, und eine effiziente Rückgewinnung von Energie aus den Abgasen in der Turbine 8 kann erzielt werden, die abströmseitig des zweiten Ventils 40 angeordnet ist. Die Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit kann während des Öffnens des zweiten Ventils 40 variieren. Zum Beispiel kann sich die Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit während des Öffnens des zweiten Ventils 40 erhöhen.According to some embodiments, the second valve 40 have a valve surface opening speed> 0.75 m 2 / s. In this way, the second valve can open faster than through the outlet valve 26 be provided, and efficient recovery of energy from the exhaust gases in the turbine 8th can be achieved on the downstream side of the second valve 40 is arranged. The valve surface opening speed can be during the opening of the second valve 40 vary. For example, the valve surface opening speed may change during the opening of the second valve 40 increase.

Mit Bezug auf 1 und 2 kann das zweite Ventil 40 an einer Position in der Auslassleitung innerhalb eines Bereichs von 1 % bis 25 % des maximalen Volumens, VMAX, abströmseitig der Auslassöffnung angeordnet sein, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 1 % bis 15 % des maximalen Volumens, VMAX, abströmseitig der Auslassöffnung. Dies bedeutet, dass der erste Abschnitt 60 der Auslassleitung 6 ein Volumen innerhalb eines Bereichs von 1 % bis 25 % des maximalen Volumens, VMAX, oder gemäß alternativen Ausführungsformen innerhalb eines Bereichs von 1 % bis 15 % des maximalen Volumens, VMAX, aufweist. Daher weist das Volumen des ersten Abschnitts 60 der Auslassleitung 6 ein Volumen im Verhältnis zu VMAX auf, das einen Druckausgleich zwischen der Brennkammer 23 und dem ersten Abschnitt 60 der Auslassleitung 6 gestattet, bevor das zweite Ventil 40 damit beginnt, zu öffnen, zumindest zu einem großen Teil. Anders ausgedrückt, das zweite Ventil 40 wird geöffnet, wenn der Druckausgleich zwischen der Zylinderbohrung und dem ersten Abschnitt 60 der Auslassleitung 6 zu einem erheblichen Grad stattgefunden hat. Ferner wird das zweite Ventil 40 geöffnet, wenn das Auslassventil 26 eine hinreichende Fläche freigegeben hat, um keine merkliche Drosselung der Abgase zu erzeugen, wenn das zweite Ventil 40 geöffnet wird.Regarding 1 and 2nd can the second valve 40 be arranged at a position in the outlet line within a range of 1% to 25% of the maximum volume, V MAX , downstream of the outlet opening, preferably within a range of 1% to 15% of the maximum volume, V MAX , downstream of the outlet opening. This means that the first section 60 the outlet pipe 6 has a volume within a range of 1% to 25% of the maximum volume, V MAX , or, according to alternative embodiments, within a range of 1% to 15% of the maximum volume, V MAX . Hence the volume of the first section 60 the outlet pipe 6 a volume in relation to V MAX , which is a pressure equalization between the combustion chamber 23 and the first section 60 the outlet pipe 6 allowed before the second valve 40 it starts to open, at least to a large extent. In other words, the second valve 40 opens when the pressure equalization between the cylinder bore and the first section 60 the outlet pipe 6 has taken place to a significant degree. Furthermore, the second valve 40 open when the exhaust valve 26 has released a sufficient area so as not to produce any appreciable throttling of the exhaust gases when the second valve 40 is opened.

Innerhalb eines Bereichs von 10 bis 90 Grad Kurbelwellenwinkel nachdem das Auslassventil 26 damit begonnen hat, zu öffnen, beginnt das zweite Ventil 40 damit, zu öffnen, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 10 bis 40 Grad Kurbelwellenwinkel nachdem das Auslassventil 26 damit begonnen hat, zu öffnen, oder innerhalb eines Bereichs von 30 bis 40 Grad Kurbelwellenwinkel nachdem das Auslassventil 26 damit begonnen hat, zu öffnen. Auf diese Weise wird ein Druckausgleich zwischen der Brennkammer 23 und dem ersten Abschnitt 60 der Auslassleitung 6 gestattet, bevor das zweite Ventil 40 damit beginnt, zu öffnen, zumindest zu einem großen Teil. Geeigneter Weise wird das zweite Ventil 40 nicht mehr als 10 Grad Kurbelwellenwinkel nach dem BDC geöffnet.Within a range of 10 to 90 degrees crankshaft angle after the exhaust valve 26 has started to open, the second valve begins 40 thus opening, preferably within a range of 10 to 40 degrees crankshaft angle after the exhaust valve 26 has started to open, or within a range of 30 to 40 degrees crankshaft angle after the exhaust valve 26 has started to open. In this way there is pressure equalization between the combustion chamber 23 and the first section 60 the outlet pipe 6 allowed before the second valve 40 it starts to open, at least to a large extent. Suitably the second valve 40 Opened no more than 10 degrees crankshaft angle after the BDC.

Wie oben erwähnt wurde, bildet die zumindest eine Zylinderanordnung 4 eine Brennkammer 23 aus, und die Zylinderanordnung 4 weist ein maximales Volumen, VMAX, zwischen einem unteren Totpunkt, BDC, des Kolbens 10 und einer oberen inneren begrenzenden Oberfläche 24 der Brennkammer 23 auf. Gemäß Ausführungsformen weist der Einlass 29 der Turbine eine Turbineneinlassfläche, ATIN, auf, wobei die Auslassleitung 6 ein Auslassleitungsvolumen, VEXH, aufweist, das sich von der Auslassöffnung 28 zu der Turbineneinlassfläche, ATIN, erstreckt, und wobei das Auslassleitungsvolumen, VEXH ≤ 0,5-mal das maximale Volumen, VMAX, ist. Auf diese Weise kann die Auslassleitung 6 ein Volumen aufweisen, das geeignet ist zum effizienten Übertragen der Abgase an die Turbine 8. Genauer gesagt weist aufgrund des obengenannten Volumens des ersten Abschnitts 60 der Auslassleitung 6, aufgrund dessen der zweite Abschnitt 62 der Auslassleitung 62 ein Volumen innerhalb eines Bereichs von 75 % bis 99 % von VMAX aufweist, der zweite Abschnitt 62 ein Volumen auf, dass dazu geeignet ist, die Abgase effizient von dem zweiten Ventil 40 zu der Turbine 8 zu übertragen und daher die Turbine 8 effizient anzutreiben.As mentioned above, it forms at least one cylinder arrangement 4th a combustion chamber 23 out, and the cylinder assembly 4th has a maximum volume, V MAX , between a bottom dead center, BDC, of the piston 10th and an upper inner delimiting surface 24th the combustion chamber 23 on. According to embodiments, the inlet 29 the turbine has a turbine inlet area, A TIN , with the outlet conduit 6 has an outlet line volume, V EXH , extending from the outlet opening 28 to the turbine inlet area, A TIN , and wherein the outlet line volume, V EXH ≤ 0.5 times the maximum volume, V MAX . In this way, the outlet line 6 have a volume suitable for efficiently transferring the exhaust gases to the turbine 8th . Specifically, due to the above volume of the first section 60 the outlet pipe 6 , due to which the second section 62 the outlet pipe 62 has a volume within a range of 75% to 99% of V MAX , the second section 62 a volume that is capable of efficiently exhausting the second valve 40 to the turbine 8th to transfer and therefore the turbine 8th to drive efficiently.

Die Turbinenradeinlassfläche, ATIN, ist an einer Öffnung eines Gehäuses der Turbine vorgesehen, durch die Abgase zu dem Turbinenrad 27 durchgelassen werden. Die Turbinenradeinlassfläche, ATIN, kann geeigneter Weise die Düsenhalsfläche der Turbine 8 sein. Die Düsenhalsfläche kann auch als Turbinengehäusehalsfläche, kritische Turbinengehäusefläche oder dergleichen bezeichnet werden, und sie kann oftmals für eine bestimmte Turbine angegeben sein. Falls der Düsenhals für eine bestimmte Turbine nicht angegeben ist und/oder falls die Position der Düsenhalsfläche nicht angegeben ist, erstreckt sich die Turbinenradeinlassfläche, ATIN, senkrecht zu einer Flussrichtung des Abgases. In Ausführungsformen von Turbinen, in denen sich die Auslassleitung entlang eines Abschnitts des Turbinenrads erstreckt, beispielweise in einer Schnecke, wie beispielsweise in einem Twin-Scroll-Turbolader, ist die Turbinenradeinlassfläche, ATIN, definiert als der Abschnitt der Auslassleitung, in dem das Turbinenrad den Abgasen zuerst ausgesetzt ist, die von der relevanten Zylinderanordnung ausgehen.The turbine wheel inlet area, A TIN , is provided at an opening of a housing of the turbine through which exhaust gases to the turbine wheel 27 be allowed through. The turbine wheel inlet area, A TIN , may suitably be the nozzle throat area of the turbine 8th be. The nozzle neck surface may also be referred to as a turbine housing neck surface, critical turbine housing surface, or the like, and may often be specified for a particular turbine. If the nozzle throat for a particular turbine is not specified and / or if the position of the nozzle throat area is not specified, the Turbinenradeinlassfläche, A TIN extends perpendicular to a flow direction of exhaust gas. In embodiments of turbines in which the exhaust line extends along a portion of the turbine wheel, for example in a worm, such as in a twin-scroll turbocharger, the turbine wheel inlet area, A TIN , is defined as the section of the exhaust line in which the turbine wheel is first exposed to the exhaust gases emanating from the relevant cylinder arrangement.

Wie oben erwähnt wurde, ist die Auslassanordnung 14 dazu eingerichtet, eine Auslassflussfläche, ACYL, der Auslassöffnung 28 während einer Auslasssequenz zu öffnen und zu schließen. Die Auslassleitung 6 verbindet die Auslassöffnung 28 mit der Turbine 8. Die Auslassleitung 6 weist ein Auslassleitungsvolumen, VEXH, auf. In 1 ist das Auslassleitungsvolumen, VEXH, als Kasten dargestellt. In der Praxis erstreckt sich die Auslassleitung 6 zwischen der Auslassflussfläche, ACYL, und der Turbinenradeinlassfläche, ATIN, auf beiden Seiten des zweiten Ventils 40. Folglich ist das Auslassleitungsvolumen, VEXH, von dem Volumen der Auslassleitung zwischen der Auslassflussfläche, ACYL, und der Auslassöffnung 28 der Turbinenradeinlassfläche, ATIN, gebildet.As mentioned above, the outlet arrangement is 14 set up to have an outlet flow area, A CYL , of the outlet opening 28 open and close during an exhaust sequence. The outlet pipe 6 connects the outlet opening 28 with the turbine 8th . The outlet pipe 6 has an outlet line volume, V EXH . In 1 the outlet pipe volume, V EXH , is shown as a box. In practice, the outlet pipe extends 6 between the outlet flow area, A CYL , and the turbine inlet area, A TIN , on both sides of the second valve 40 . Accordingly , the outlet line volume, V EXH , is the volume of the outlet line between the outlet flow area, A CYL , and the outlet opening 28 the turbine inlet area, A TIN .

Gemäß diesen Ausführungsformen verbindet die Auslassleitung 6 lediglich die Auslassöffnung fluidisch mit dem Einlass 29 der Turbine. Dies bedeutet, dass die Auslassleitung 6 eine separate Leitung ausbildet, die sich zwischen der Auslassflussfläche, ACYL, und der Turbinenradeinlassfläche, ATIN, erstreckt. Die separate Leitung muss keine weiteren Einlässe oder Auslässe für Abgase aufweisen. Daher ist die Turbinenradeinlassfläche, ATIN, eine speziell vorgesehene Einlassfläche der Turbine 8 für die bestimmte Auslassflussfläche, ACYL, die damit über die Auslassleitung 6 verbunden ist.According to these embodiments, the outlet pipe connects 6 only the outlet opening fluidly with the inlet 29 the turbine. This means that the outlet pipe 6 forms a separate conduit that extends between the outlet flow area, A CYL , and the turbine inlet area, A TIN . The separate line does not have to have any further inlets or outlets for exhaust gases. Therefore, the turbine wheel inlet area, A TIN , is a dedicated inlet area of the turbine 8th for the specific outlet flow area, A CYL , which is thus via the outlet line 6 connected is.

Das Turbinenrad 27 der Turbine kann mit einem Laufrad (nicht gezeigt) zum Komprimieren und Fördern einer Einlassluft in die Einlassanordnung 16 verbunden sein. Gemäß einiger Ausführungsformen kann das Turbinenrad 27 ein axiales Turbinenrad sein. Eine Turbine 8, die ein axiales Turbinenrad umfasst, kann einen geringen Gegendruck aufweisen. Gemäß Ausführungsformen kann das Turbinenrad jedoch ein radiales Turbinenrad sein, das ebenfalls einen geringen Gegendruck aufweisen kann.The turbine wheel 27 the turbine may have an impeller (not shown) for compressing and delivering intake air into the intake assembly 16 be connected. In some embodiments, the turbine wheel 27 be an axial turbine wheel. A turbine 8th , which comprises an axial turbine wheel, can have a low back pressure. According to embodiments, however, the turbine wheel can be a radial turbine wheel, which can also have a low back pressure.

Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Zylinderanordnung 4 ein gesamtes überstrichenes Volumen, VS, in der Zylinderbohrung 12 zwischen dem unteren Totpunkt, BDC, und dem oberen Totpunkt, TDC, des Kolbens 10 aufweisen, wobei 0,3 < Vs < 4 Liter. Lediglich beispielsweise sei erwähnt, dass in dem unteren Bereich von VS die Zylinderanordnung 4 einen Teil eines Verbrennungsmotors für ein Personenfahrzeug ausbilden kann, und dass in dem mittleren und oberen Bereich von Vs die Zylinderanordnung 4 einen Teil eines Verbrennungsmotors für ein schweres Fahrzeug wie beispielsweise einen Lastwagen, einen Bus oder ein Baufahrzeug ausbilden kann. Auch in dem oberen Bereich von VS kann die Zylinderanordnung 4 einen Teil eines Verbrennungsmotors beispielsweise einen Generatorsatz (genset), für eine Verwendung in der Seefahrt, oder für eine schienengebundene Verwendung (Zug) ausbilden.In some embodiments, the cylinder assembly 4th a total swept volume, V S , in the cylinder bore 12th between bottom dead center, BDC, and top dead center, TDC, of the piston 10th have, where 0.3 <Vs <4 liters. For example, it should be mentioned that in the lower area of V S the cylinder arrangement 4th can form part of an internal combustion engine for a passenger vehicle, and that in the middle and upper region of Vs the cylinder arrangement 4th can form part of an internal combustion engine for a heavy vehicle such as a truck, a bus or a construction vehicle. The cylinder arrangement can also be in the upper range of V S 4th form part of an internal combustion engine, for example a generator set (genset), for use in seafaring, or for rail-based use (train).

3a bis 3c stellen schematisch Querschnitte durch ein zweites Ventil 40, das in einer Auslassleitung 6 angeordnet ist, gemäß Ausführungsformen dar. Die Auslassleitung 6 und das zweite Ventil 40 veranschaulichen ein Beispiel der Auslassleitung 6 und des zweiten Ventils 40 der 1 und 2. 3a to 3c represent schematically cross sections through a second valve 40 that in an outlet pipe 6 is arranged, according to embodiments. The outlet line 6 and the second valve 40 illustrate an example of the exhaust pipe 6 and the second valve 40 of the 1 and 2nd .

Das zweite Ventil 40 umfasst einen Ventilkörper 64, der in einem Ventilgehäuse 66 angeordnet ist. Der Ventilkörper 64 weist eine Durchgangsöffnung 68 auf. Der Ventilkörper 64 ist in dem Ventilgehäuse 66 derart bewegbar, dass die Durchgangsöffnung 68 entweder eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Abschnitt 60 der Auslassleitung 6 und dem zweiten Abschnitt 62 der Auslassleitung 6 auf beiden Seiten des zweiten Ventils 40 bereitstellt, oder dass der Ventilkörper 64 eine Fluidverbindung zwischen dem ersten Abschnitt 60 und dem zweiten Abschnitt 62 der Auslassleitung 6 verhindert.The second valve 40 includes a valve body 64 that is in a valve body 66 is arranged. The valve body 64 has a through opening 68 on. The valve body 64 is in the valve housing 66 so movable that the through opening 68 either a fluid connection between the first section 60 the outlet pipe 6 and the second section 62 the outlet pipe 6 on both sides of the second valve 40 provides, or that the valve body 64 a fluid connection between the first section 60 and the second section 62 the outlet pipe 6 prevented.

Anders ausgedrückt weist der Ventilkörper 64 einen flussdurchlässigen Abschnittsbereich, in dem ein Fluss eines Abgases durch das zweite Ventil 40 hindurchtritt, und einen Null-Fluss-Abschnittsbereich, in dem die Auslassleitung 6 bei dem zweiten Ventil 40 geschlossen ist. In 3a ist der Ventilkörper 64 innerhalb des Null-Fluss-Abschnittsbereichs angeordnet dargestellt. Der Null-Fluss-Abschnittsbereich umfasst sämtliche Positionen des Ventilkörpers 64, in denen ein Fluss durch das zweite Ventil 40 hindurch verhindert wird. In 3b hat der Ventilkörper 64 den Anfang des flussdurchlässigen Abschnittsbereichs erreicht, d. h. gerade dann, wenn das zweite Ventil 40 damit beginnt, zu öffnen, verbindet die Durchgangsöffnung 68 den ersten und den zweiten Abschnitt 60, 62 der Auslassleitung 6 fluidisch. In 3c ist der Ventilkörper 64 auch innerhalb des flussdurchlässigen Abschnittsbereichs dargestellt, wobei die Durchgangsöffnung 68 eine Position erreicht hat, in der das zweite Ventil 40 vollständig geöffnet ist. Folglich befindet sich der Ventilkörper 64 innerhalb des flussdurchlässigen Abschnittsbereichs, solange die Durchgangsöffnung den ersten und den zweiten Abschnitt 60, 62 der Auslassleitung 6 fluidisch verbindet.In other words, the valve body 64 a flow-permeable section area in which a flow of an exhaust gas through the second valve 40 passes, and a zero flow section area where the outlet pipe 6 at the second valve 40 closed is. In 3a is the valve body 64 shown arranged within the zero flow section area. The zero flow section area includes all positions of the valve body 64 in which a flow through the second valve 40 is prevented. In 3b has the valve body 64 reaches the beginning of the flow-permeable section area, ie just when the second valve 40 it begins to open, connects the through opening 68 the first and the second section 60 , 62 the outlet pipe 6 fluidic. In 3c is the valve body 64 also shown within the flow-permeable section area, the through opening 68 has reached a position in which the second valve 40 is fully open. As a result, the valve body is located 64 within the flow-permeable section area, as long as the through-opening the first and the second section 60 , 62 the outlet pipe 6 fluidly connects.

Wie anhand von 3a geschlussfolgert werden kann, und da der Ventilkörper 64 zusammen mit der Durchgangsöffnung 68 in einem Abstand von der Fluidleitung 6 angeordnet ist, ist der Ventilkörper 64 dazu eingerichtet, in Bewegung versetzt zu werden, bevor der Ventilkörper 64 den flussdurchlässigen Abschnittsbereich erreicht. Dies bedeutet, dass der Ventilkörper 64 beschleunigt werden kann, während sich der Ventilkörper 64 innerhalb des Null-Fluss-Abschnittsbereichs befindet. Folglich kann der Ventilkörper eine beträchtliche Geschwindigkeit aufweisen, wenn der Ventilkörper 64 den flussdurchlässigen Abschnittsbereich erreicht. Daher kann das zweite Ventil eine hohe Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit bereitstellen, insbesondere im Vergleich zu einem Ventil, das aus einer Ruhelage heraus beschleunigt werden muss, wenn es geöffnet wird, beispielsweise ein Tellerventil. In einer alternativen Ausführungsform kann der Ventilkörper durchgehend in Bewegung sein, wodurch die Notwendigkeit vermieden wird, den Ventilkörper zu beschleunigen. Stattdessen kann der Ventilkörper mit einer Geschwindigkeit bewegt werden, die eine höhere Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit bereitstellt als das Auslassventil. Dies kann in den untenstehenden Ausführungsformen gemäß 4a bis 4e erzielt werden.As with 3a can be concluded, and since the valve body 64 together with the through opening 68 at a distance from the fluid line 6 is arranged is the valve body 64 set up to be set in motion before the valve body 64 reached the flow-permeable section area. This means that the valve body 64 can be accelerated while the valve body 64 located within the zero flow section area. Consequently, the valve body can have a considerable speed when the valve body 64 reached the flow-permeable section area. Therefore, the second valve can provide a high valve surface opening speed, especially compared to a valve that needs to be accelerated from a rest position when it is opened, for example a poppet valve. In an alternative embodiment, the valve body can be in constant motion, thereby avoiding the need to accelerate the valve body. Instead, the valve body can be moved at a speed that is higher Valve area opening speed provides as the exhaust valve. This can be done in the embodiments below 4a to 4e be achieved.

3a bis 3c stellen die Funktionsweise des zweiten Ventils dar. 3a to 3c represent the functioning of the second valve.

3a bis 3c stellen auch ein zweites Ventil 40 gemäß Ausführungsformen dar, in denen der Ventilkörper dazu eingerichtet ist, sich hin und her zu bewegen. Dies bedeutet, dass der Ventilkörper 64 dazu eingerichtet ist, sich in dem Ventilgehäuse 66 linear vor und zurück zu bewegen. Wenn der Ventilkörper 64 sich hin und her bewegt, bewegt es sich zwischen dem Null-Fluss-Abschnittsbereich und dem flussdurchlässigen Abschnittsbereich. 3a to 3c also put a second valve 40 in accordance with embodiments in which the valve body is configured to reciprocate. This means that the valve body 64 is set up in the valve housing 66 move linearly back and forth. If the valve body 64 moves back and forth, it moves between the zero flow section area and the flow permeable section area.

Alternative Ausführungsformen des zweiten Ventils 40, die eine hohe VentilflächenÖffnungsgeschwindigkeit bereitstellen, sind schematisch in 4a bis 4e dargestellt. Alternative embodiments of the second valve 40 , which provide a high valve area opening speed, are shown schematically in 4a to 4e shown.

In den Ausführungsformen des zweiten Ventils gemäß 4a bis 4e ist der Ventilkörper 64 dazu eingerichtet, sich zu drehen.In the embodiments of the second valve according to 4a to 4e is the valve body 64 set up to turn.

Gemäß den Ausführungsformen gemäß 4a und 4b ist der Ventilkörper 64 dazu eingerichtet, sich um eine Drehachse 70 zu drehen, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Auslassleitung 6 erstreckt. Dies bedeutet, dass die Drehachse 70 sich im Wesentlichen senkrecht zu der Durchgangsöffnung 68 erstreckt. Wenn sich der Ventilkörper 64 um die Drehachse 70 dreht, bewegt sich der Ventilkörper 64 von dem Null-Fluss-Abschnittsbereich zu dem flussdurchlässigen Abschnittsbereich. In 4a ist der Ventilkörper 64 in dem Null-Fluss-Abschnittsbereich dargestellt. Wie oben beschrieben wurde, ist der Ventilkörper 64 dazu eingerichtet, in Bewegung versetzt zu werden, bevor der Ventilkörper 64 den flussdurchlässigen Abschnittsbereich erreicht. In 4b ist der Ventilkörper 64 in dem flussdurchlässigen Abschnittsbereich dargestellt. Der Ventilkörper 64 kann sich eine oder mehrere Umdrehungen weit drehen, wenn es sich zwischen dem Null-Fluss-Abschnittsbereich und dem flussdurchlässigen Abschnittsbereich bewegt. Der Ventilkörper 64 kann kontinuierlich gedreht werden. Alternativ kann der Ventilkörper 64 hin und her schwenken, während er zwischen dem Null-Fluss-Abschnittsbereich und dem flussdurchlässigen Abschnittsbereich bewegt wird.According to the embodiments according to 4a and 4b is the valve body 64 set up to center around an axis of rotation 70 to rotate, which is substantially perpendicular to the outlet pipe 6 extends. This means that the axis of rotation 70 substantially perpendicular to the through opening 68 extends. If the valve body 64 around the axis of rotation 70 turns, the valve body moves 64 from the zero flow section area to the flow permeable section area. In 4a is the valve body 64 shown in the zero flow section area. As described above, the valve body is 64 set up to be set in motion before the valve body 64 reached the flow-permeable section area. In 4b is the valve body 64 shown in the flow-permeable section area. The valve body 64 may rotate one or more revolutions as it moves between the zero flow section area and the flow permeable section area. The valve body 64 can be rotated continuously. Alternatively, the valve body 64 swing back and forth as it moves between the zero flow section area and the flow permeable section area.

4c zeigt einen Querschnitt entlang der Auslassleitung 6, während 4d und 4e Querschnitte senkrecht zu der Auslassleitung 6 durch das zweite Ventil 40 darstellen. In den Ausführungsformen gemäß 4c bis 4e ist der Ventilkörper 64 dazu eingerichtet, sich um eine Drehachse 72 zu drehen, die sich im Wesentlichen parallel zu der Auslassleitung 6 erstreckt. Dies bedeutet, dass sich die Drehachse 70 im Wesentlichen fluchtend mit der Durchgangsöffnung 68 erstreckt. Wenn sich der Ventilkörper 64 um die Drehachse 72 dreht, bewegt sich der Ventilkörper 64 von dem Null-Fluss-Abschnittsbereich zu dem flussdurchlässigen Abschnittsbereich. Wie oben beschrieben wurde, ist der Ventilkörper 64 dazu eingerichtet, in Bewegung versetzt zu werden, bevor der Ventilkörper 64 den flussdurchlässigen Abschnittsbereich erreicht. Der Ventilkörper 64 kann sich eine oder mehrere Umdrehungen weit drehen, wenn es sich zwischen dem Null-Fluss-Abschnittsbereich und dem flussdurchlässigen Abschnittsbereich bewegt. Der Ventilkörper 64 kann kontinuierlich gedreht werden. Alternativ kann der Ventilkörper 64 hin und her schwenken, während er zwischen dem Null-Fluss-Abschnittsbereich und dem flussdurchlässigen Abschnittsbereich bewegt wird. 4c shows a cross section along the outlet line 6 , while 4d and 4e Cross sections perpendicular to the outlet pipe 6 through the second valve 40 represent. In the embodiments according to 4c to 4e is the valve body 64 set up to center around an axis of rotation 72 to rotate, which is essentially parallel to the outlet line 6 extends. This means that the axis of rotation 70 essentially aligned with the through opening 68 extends. If the valve body 64 around the axis of rotation 72 turns, the valve body moves 64 from the zero flow section area to the flow permeable section area. As described above, the valve body is 64 set up to be set in motion before the valve body 64 reached the flow-permeable section area. The valve body 64 may rotate one or more revolutions as it moves between the zero flow section area and the flow permeable section area. The valve body 64 can be rotated continuously. Alternatively, the valve body 64 swing back and forth as it moves between the zero flow section area and the flow permeable section area.

In den Ausführungsformen gemäß 3a bis 4e wurde die Durchgangsöffnung 68 mit demselben Durchmesser dargestellt wie die Auslassleitung 6. In alternativen Ausführungsformen kann die Durchgangsöffnung 68 einen größeren Durchmesser aufweisen als die Auslassleitung 6.In the embodiments according to 3a to 4e became the through opening 68 shown with the same diameter as the outlet pipe 6 . In alternative embodiments, the through opening 68 have a larger diameter than the outlet line 6 .

Gemäß alternativen Ausführungsformen muss der Ventilkörper 64 nicht mit einer Durchgangsöffnung versehen sein. Beispielsweise kann der Ventilkörper mit einer Vertiefung anstelle einer Durchgangsöffnung versehen sein. Eine weitere Alternative kann es darstellen, dass der Ventilkörper die Auslassleitung in dem Null-Fluss-Abschnittsbereich versperrt, und dass er in dem flussdurchlässigen Abschnittsbereich zumindest teilweise aus der Auslassleitung heraus bewegt wird.According to alternative embodiments, the valve body 64 not be provided with a through opening. For example, the valve body can be provided with a recess instead of a through opening. A further alternative can represent that the valve body blocks the outlet line in the zero flow section area and that it is at least partially moved out of the outlet line in the flow-permeable section area.

Gemäß einigen Ausführungsformen kann die Bewegung des Ventilkörpers 64 von einer mechanischen Verbindung beispielsweise zu einer Kurbelwelle oder einer Nockenwelle des ICE gesteuert werden, beispielsweise durch Zahnräder, eine Kette, einen Riemen oder einen Kipphebelmechanismus. Eine derartige mechanische Verbindung ist dazu eingerichtet, das Öffnen und Schließen des zweiten Ventils zeitlich mit den Taken des Kolbens in der Zylinderbohrung und derart abzustimmen, dass das zweite Ventil nach dem Auslassventil öffnet. Ein Malteserkreuzgetriebe (Geneva drive) kann einen Teil der mechanischen Verbindung ausbilden.According to some embodiments, the movement of the valve body 64 controlled by a mechanical connection, for example to a crankshaft or a camshaft of the ICE, for example by means of gear wheels, a chain, a belt or a rocker arm mechanism. Such a mechanical connection is set up to coordinate the opening and closing of the second valve with the hooks of the piston in the cylinder bore and in such a way that the second valve opens after the exhaust valve. A Geneva drive can form part of the mechanical connection.

In der Ausführungsform gemäß 2 wird die Bewegung des zweiten Ventils 40, d. h. des Ventilkörpers des zweiten Ventils 40, von einer Steuereinheit 54 und einem elektrischen Motor 50 gesteuert. Die Steuereinheit 54 steuert den Elektromotor 50, um den Ventilkörper des zweiten Ventils 40 zwischen dem Null-Fluss-Abschnittsbereich und dem flussdurchlässigen Abschnittsbereich zu bewegen. Die Steuereinheit 54 stellt unter Verwendung eines Sensors 52, der mit der Steuereinheit 54 verbunden ist, eine Drehposition der Kurbelwelle 20 her. Daher ist die Steuereinheit 54 in der Lage, das Öffnen und Schließen des zweiten Ventils zum Beispiel mit dem Auslassventil 26 zeitlich abzustimmen. Die Steuereinheit 54 kann dazu eingerichtet sein, unterschiedliche Zeitvorgaben für ein Öffnen und/oder ein Schließen des zweiten Ventils 40 auf der Grundlage beispielsweise einer Drehzahl der Kurbelwelle 20, der gegenwärtigen Last an dem ICE 2 und/oder von Betriebsbedingungen des ICE 2 oder eines Fahrzeugs 1 bereitzustellen, in das der ICE 2 eingebaut ist. Der Elektromotor 50 kann unmittelbar mit dem Ventilkörper des zweiten Ventils 40 verbunden sein, oder über ein Getriebe oder andere Mechanismen, wie beispielsweise über ein Malteserkreuzgetriebe.In the embodiment according to 2nd becomes the movement of the second valve 40 , ie the valve body of the second valve 40 , from a control unit 54 and an electric motor 50 controlled. The control unit 54 controls the electric motor 50 to the valve body of the second valve 40 to move between the zero flow section area and the flow permeable section area. The Control unit 54 poses using a sensor 52 that with the control unit 54 is connected, a rotational position of the crankshaft 20 forth. Hence the control unit 54 able to open and close the second valve for example with the exhaust valve 26 to schedule. The control unit 54 can be set up to set different times for opening and / or closing the second valve 40 based on, for example, a speed of the crankshaft 20 , the current load on the ICE 2nd and / or ICE operating conditions 2nd or a vehicle 1 in which the ICE 2nd is installed. The electric motor 50 can directly with the valve body of the second valve 40 be connected, or via a transmission or other mechanisms, such as a Maltese cross gear.

Die Steuereinheit 54 kann eine Berechnungseinheit umfassen, die im Wesentlichen die Gestalt eines beliebigen geeigneten Typs von Prozessorkreis oder Mikrocomputer annehmen kann, beispielsweise eines Kreises für digitale Datenverarbeitung (digital signal processor, DSP), einer zentralen Verarbeitungseinheit (Central Processing Unit, CPU), einer Verarbeitungseinheit, eines Verarbeitungskreises, eines Prozessors, eine anwendungsspezifischen integrierten Schaltkreises (Application Specific Integrated Circuit, ASIC), eines Mikroprozessors oder einer anderen Prozessorlogik, die Anweisungen interpretieren und ausführen kann. Der hierin verwendete Begriff Berechnungseinheit kann eine Prozessorschaltung darstellen, der mehrere Prozessorkreise umfasst, wie beispielsweise eine, einige oder alle der oben genannten Möglichkeiten. Das Steuersystem kann eine Speichereinheit umfassen. Die Berechnungseinheit ist mit der Speichereinheit verbunden, die die Berechnungseinheit beispielsweise mit gespeichertem Programmcode und/oder mit gespeicherten Daten versorgt, die die Berechnungseinheit benötigt, um ihre Berechnungen durchführen zu können. Die Berechnungseinheit kann auch dazu eingerichtet sein, partielle oder endgültige Ergebnisses von Berechnungen in der Speichereinheit zu speichern. Die Speichereinheit kann eine physische Einheit umfassen, die dazu verwendet wird, Daten oder Programme auf einer vorübergehenden oder einen dauerhaften Grundlage zu speichern, d. h. Sequenzen von Anweisungen. Die Steuereinheit 54 kann dazu eingerichtet sein, weitere Funktionen des ICE 2 zu steuern, und sie kann zum Beispiel einen Teil eines Motorsteuersystems des ICE 2 ausbilden. Die Steuereinheit 54 kann über einen oder mehrere Kommunikationsbusse beispielsweise mit dem Elektromotor 50 und/oder dem Sensor 52 kommunizieren.The control unit 54 may include a computing unit that may take substantially the form of any suitable type of processor circuit or microcomputer, such as a digital signal processor (DSP) circuit, a central processing unit (CPU), a processing unit, one Processing circuit, a processor, an application specific integrated circuit (ASIC), a microprocessor or other processor logic that can interpret and execute instructions. The term computing unit used herein may represent a processor circuit that includes multiple processor circuits, such as one, some, or all of the above. The control system may include a storage unit. The calculation unit is connected to the storage unit, which supplies the calculation unit, for example, with stored program code and / or with stored data, which the calculation unit requires in order to be able to carry out its calculations. The calculation unit can also be set up to store partial or final results of calculations in the storage unit. The storage device may comprise a physical device used to store data or programs on a temporary or permanent basis, ie sequences of instructions. The control unit 54 can be set up to further functions of the ICE 2nd to control, and it can, for example, be part of an engine control system of the ICE 2nd form. The control unit 54 can be via one or more communication buses, for example with the electric motor 50 and / or the sensor 52 communicate.

5 und 6 stellen Ausführungsformen des ICE 2 dar, bei denen mehr als eine Zylinderanordnung mit einer Turbine 8 verbunden sein kann. 5 and 6 represent embodiments of the ICE 2nd represent where more than one cylinder assembly with a turbine 8th can be connected.

5 stellt Ausführungsformen dar, bei denen zwei Zylinderanordnungen 4 mit einer Turbine 8 über eine Turbinenradeinlassfläche, ATIN, verbunden sind, d. h. die beiden Zylinderanordnungen 4 teilen sich dieselbe Turbinenradeinlassfläche, ATIN. Folglich sind die von den Auslassöffnungsanordnungen 14 ausgehenden Auslassleitungszweige 6', 6" der beiden Zylinderanordnungen 4 verbunden, um eine gemeinsame Auslassleitung 6 auszubilden, die zu der Turbine 8 und zu der Turbinenradeinlassfläche, ATIN, führt. Da ein bestimmter Grad eines Austauschflusses zwischen den beiden Auslassleitungszweigen 6', 6" vorhanden ist, wenn Abgase von einer der Zylinderanordnungen 4 zu der Turbinenradeinlassfläche, ATIN, fließen, kann die oben beschriebene Bedingung: VEXH ≤ 0,5 * VMAX für das gesamte Auslassleistungsvolumen, VEXH, gelten. Genauer gesagt ist das gesamte Auslassleitungsvolumen, VEXH, von dem Volumen von ACYL eines Auslassventils 26 in einem ersten der Auslassleitungszweige 6', 6" und von dem zweiten Ventil 40 in einem zweiten der Auslassleitungszweige 6'. 6" zu ATIN der Turbine 8 gebildet. Denn wenn Abgase von der Zylinderanordnung 4, die mit dem ersten Auslassleitungszweig 6' verbunden ist, zu der Turbinenradeinlassfläche, ATIN, geleitet werden, wird die zweite Ventilanordnung 40 in dem zweiten Auslassleitungszweig 6 geeigneter Weise geschlossen und umgekehrt. 5 illustrates embodiments in which two cylinder arrangements 4th with a turbine 8th are connected via a turbine wheel inlet area, A TIN , ie the two cylinder arrangements 4th share the same turbine inlet area, A TIN . As a result, those of the outlet port arrangements 14 outgoing outlet pipe branches 6 ' , 6 " of the two cylinder arrangements 4th connected to a common outlet line 6 train that to the turbine 8th and leads to the turbine inlet area, A TIN . Because a certain degree of exchange flow between the two outlet pipe branches 6 ' , 6 " is present when exhaust gases from one of the cylinder assemblies 4th to the turbine inlet area, A TIN , the condition described above can apply : V EXH ≤ 0.5 * V MAX for the total exhaust power volume, V EXH . More specifically, the total exhaust line volume, V EXH , is from the volume of A CYL of an exhaust valve 26 in a first of the outlet line branches 6 ' , 6 " and from the second valve 40 in a second one of the outlet line branches 6 ' . 6 "to A TIN of the turbine 8th educated. Because when exhaust gases from the cylinder arrangement 4th that with the first outlet line branch 6 ' connected to the turbine inlet face, A TIN , the second valve assembly 40 in the second outlet line branch 6 appropriately closed and vice versa.

6 stellt Ausführungsformen dar, bei denen zwei Zylinderanordnungen 4 mit einer Turbine 8 über zwei getrennte Auslassleitungen 6 verbunden sind, die jeweils zu einer Turbinenradeinlassfläche, ATIN, führen. Die Turbinenradeinlassflächen, ATIN, sind derart angeordnet, dass angenommen werden kann, dass mit der Turbine 8 an einer Position der Turbine 8 verbunden sind. Folglich ist die Turbine in diesen Ausführungsformen eine Turbine mit mehreren Eingängen, die zumindest einen weiteren Einlass 29' aufweist, zusätzlich zu dem Einlass 29. Dies bedeutet, dass der weitere Einlass 29' von dem Einlass 29 separat ist. Der Austauschfluss zwischen zwei Turbinenradeinlassflächen, ATIN, ist in diesen Ausführungsformen vernachlässigbar. Folglich kann für jede der Auslassleitungen 6 die oben beschriebene Bedingung: VEXH ≤ 0,5 * VMAx gelten. 6 illustrates embodiments in which two cylinder arrangements 4th with a turbine 8th via two separate outlet lines 6 are connected, each leading to a turbine wheel inlet area, A TIN . The turbine wheel inlet areas, A TIN , are arranged such that it can be assumed to be with the turbine 8th at one position of the turbine 8th are connected. Consequently, the turbine in these embodiments is a multi-input turbine that has at least one additional inlet 29 ' has, in addition to the inlet 29 . This means that further admission 29 ' from the inlet 29 is separate. The exchange flow between two turbine inlet faces, A TIN , is negligible in these embodiments. Consequently, for each of the outlet lines 6 the condition described above: V EXH ≤ 0.5 * VMAx apply.

Im Allgemeinen werden Volumina von Verbindungen zu oder von der Auslassleitung 6 nicht als einen Teil des Auslassleitungsvolumens, VEXH, ausbildend betrachtet, falls derartige Verbindungen eine Querschnittsfläche unterhalb eines Grenzwerts aufweisen. Gemäß Ausführungsformen kann das Auslassleitungsvolumen, VEXH, sämtliche Volumina nicht beinhaltet, die mit der Auslassleitung 6 über eine Verbindung verbunden sind, die eine gesamte Verbindungsquerschnittsfläche, ACON ≤ 0,022-mal das maximale Volumen, VMAX, aufweist, d. h. ACON ≤ 0,022 * VMAX. Mit einer derartigen kleinen Querschnittsfläche, ACON, ist jeglicher Austauschfluss durch eine Verbindung vernachlässigbar. Es sollte beachtet werden, dass der Faktor 0,022 eine Umwandlung von Volumen auf Fläche beinhaltet und in diesem Fall die Einheit m-1 hat.Generally there are volumes of connections to or from the outlet line 6 not considered forming part of the exhaust pipe volume, V EXH , if such connections have a cross-sectional area below a limit. According to embodiments, the outlet line volume, V EXH , may not include all volumes associated with the outlet line 6 are connected via a connection which has a total connection cross-sectional area, A CON ≤ 0.022 times the maximum volume, V MAX , ie A CON ≤ 0.022 * V MAX . With such a small cross-sectional area, A CON , any flow of exchange is through a Connection negligible. It should be noted that the factor 0.022 implies a conversion from volume to area and in this case has the unit m -1 .

In 6 wurden zwei beispielhafte Verbindungen 7 mit gesamten minimalen Verbindungs-Querschnittsflächen, ACON, eingezeichnet. Rein exemplarisch erwähnt können derartige Verbindungen 7 einen Teil eines Abgasrezirkulationssystems (exhaust gas recirculation (EGR) system) ausbilden, oder sie können mit Sensoren etc. verbunden sein.In 6 were two exemplary connections 7 with total minimum connection cross-sectional areas, A CON . Such compounds can be mentioned purely by way of example 7 form part of an exhaust gas recirculation (EGR) system, or they can be connected to sensors, etc.

Für eine bestimmte Turbine werden Turbinenteststandergebnisse in ein Turbinendiagramm (turbine map) eingetragen. Auf der Grundlage derartiger Turbinendiagramme kann eine geeignete Turbine für einen bestimmten Typ von ICE ausgewählt werden. In einem Typ von Turbinendiagramm können mehrere Turbinendrehzahllinien über einem korrigierten Fluss und Druckverhältnisses über die Turbine aufgetragen sein. Derartige Turbinendrehzahllinien können beispielsweise sogenannte reduzierte Turbinendrehzahlen, RPMRED, darstellen. Der korrigierte Fluss kann beispielsweise durch einen reduzierten Massefluss, m'RED, repräsentiert sein. Die Standards SAE J1826 und SAE J922 betreffen Testverfahren, Nomenklatur und Terminologie von Turboladern, und sie sind hier durch Bezugnahme einbezogen bezüglich weiterer Einzelheiten von Turbinendiagrammen und Parametern, die Turbolader betreffen. m'RED = m' * (T)1/2 / P, wobei m' eine tatsächliche Masseflussrate durch das Turbinenrad ist, T die Abgastemperatur vor dem Turbinenrad ist, und P der Abgasdruck vor dem Turbinenrad ist. In 7 ist ein schematisches Beispiel eines Turbinendiagramms einer Turbine wie beispielsweise eines Turboladers dargestellt.For a specific turbine, turbine test results are entered in a turbine map. On the basis of such turbine diagrams, a suitable turbine can be selected for a certain type of ICE. In one type of turbine diagram, multiple turbine speed lines can be plotted against the turbine over a corrected flow and pressure ratio. Such turbine speed lines can represent so-called reduced turbine speeds, RPM RED , for example. The corrected flow can be represented, for example, by a reduced mass flow, m ' RED . The SAE J1826 and SAE standards J922 relate to test procedures, nomenclature and terminology of turbochargers and are incorporated herein by reference for further details of turbine diagrams and parameters related to turbochargers. m ' RED = m' * (T) 1/2 / P, where m 'is an actual mass flow rate through the turbine wheel, T is the exhaust gas temperature upstream of the turbine wheel, and P is the exhaust gas pressure upstream of the turbine wheel. In 7 FIG. 4 is a schematic example of a turbine diagram of a turbine such as a turbocharger.

Für eine relevante Turbine kann eine normierte effektive Flussrate, γ, definiert werden als γ = ATURB/VMAX. Daher kann die Turbinenradeinlassfläche, ATIN, relativ zu dem maximalen Volumen, VMAX, der Zylinderanordnung definiert werden. Und zwar wie folgt, ATURB = (ATIN/ATOT) * m'RED * (R/(K(2/(K + 1)X)))1/2, wobei X = (κ + 1)/(K - 1). Wie oben erwähnt wurde, ist ATIN die Turbinenradeinlassfläche, die mit der Auslassflussfläche, ACYL, der Zylinderanordnung verbunden ist. Die Turbine kann mehr als eine Einlassfläche aufweisen. Folglich ist ATOT eine gesamte Einlassfläche der Turbine, d. h. ATIN und alle weiteren Turbineneinlassflächen, ATINX etc. (ATOT = ATIN + ATINX + ...). R ist die spezifische Gaskonstante. Ein beispielhafter Wert für R kann 287 sein. κ = Cp / Cv, wobei Cp die spezifische Wärmekapazität bei konstantem Druck der Abgase ist, und wobei Cv die spezifische Wärmekapazität der Abgase bei konstantem Volumen ist. Ein beispielhafter Wert von κ kann 1,4 sein, bei einer Temperatur von 293 K.For a relevant turbine, a normalized effective flow rate, γ, can be defined as γ = A TURB / V MAX . Therefore, the turbine inlet area, A TIN , can be defined relative to the maximum volume, V MAX , of the cylinder assembly. As follows, A TURB = (ATIN / ATOT) * m'RED * (R / (K (2 / (K + 1) X ))) 1/2 , where X = (κ + 1) / (K - 1). As mentioned above, A TIN is the turbine inlet area connected to the outlet flow area, A CYL , of the cylinder assembly . The turbine can have more than one inlet surface. Consequently, A TOT is an entire inlet area of the turbine, ie A TIN and all other turbine inlet areas, A TINX etc. (A TOT = A TIN + A TINX + ...). R is the specific gas constant. An exemplary value for R can be 287. κ = C p / C v , where C p is the specific heat capacity at constant pressure of the exhaust gases, and where C v is the specific heat capacity of the exhaust gases at constant volume. An exemplary value of κ can be 1.4, at a temperature of 293 K.

ATURB kann als reduzierter Massefluss, m'RED, der Turbine bei einem Druckverhältnis zwischen einer Einlassseite und einer Auslassseite der Turbine von beispielsweise 2,5 bis 3,5 und bei einer Flügelspitzengeschwindigkeit des Turbinenrads beispielsweise von 450 m/s erhalten werden. ATURB für eine bestimmte Turbine kann beispielsweise erhalten werden, indem der reduzierte Massefluss, m'RED, einem relevanten Turbinendiagramm für eine Turbinendrehzahl entnommen wird, die der relevanten Flügelspitzengeschwindigkeit bei dem relevanten Druckverhältnis entspricht, und indem ATURB mit relevanten Daten für die Turbine und ihre Betriebsbedingungen berechnet wird. Anschließend kann γ berechnet werden. Gemäß Ausführungsformen hierin ist γ > 0,22 m-1.A TURB can be obtained as a reduced mass flow, m ' RED , of the turbine with a pressure ratio between an inlet side and an outlet side of the turbine of, for example, 2.5 to 3.5 and with a wing tip speed of the turbine wheel of, for example, 450 m / s. A TURB for a particular turbine can be obtained, for example, by taking the reduced mass flow, m ' RED , from a relevant turbine diagram for a turbine speed that corresponds to the relevant wing tip speed at the relevant pressure ratio, and by A TURB with relevant data for the turbine and their operating conditions is calculated. Then γ can be calculated. According to embodiments herein, γ> 0.22 m -1 .

Gemäß einigen Ausführungsformen weist die Turbine eine normierte effektive Flussfläche, γ, auf, die definiert ist als γ = ATURB/VMAX, wobei γ > 0,22 m-1, wobei ATURB = (ATIN/ATOT) * m'RED * (R/(K(2/(K + 1)X)))1/2, wobei X = (κ + 1)/(K - 1), wobei ATOT eine gesamte Einlassfläche der Turbine (8) ist, und wobei ATURB bei einem reduzierten Massefluss, m'RED, der Turbine 8 bei einem Druckverhältnis von 2,5 bis 3,5 zwischen einer Einlassseite und einer Auslassseite der Turbine 8 und bei einer Flügelspitzengeschwindigkeit von 450 m/s des Turbinenrads (27) erhalten ist.In some embodiments, the turbine has a normalized effective flow area, γ, which is defined as γ = A TURB / V MAX , where γ> 0.22 m -1 , where A TURB = (A TIN / A TOT ) * m ' RED * (R / (K (2 / (K + 1) X ))) 1/2 , where X = (κ + 1) / (K - 1), where A TOT is an entire inlet area of the turbine ( 8th ) and where A TURB with a reduced mass flow, m ' RED , of the turbine 8th at a pressure ratio of 2.5 to 3.5 between an inlet side and an outlet side of the turbine 8th and at a wing tip speed of 450 m / s of the turbine wheel ( 27 ) is preserved.

In einer solchen Turbine 8 kann Energie von den Abgasen nutzbar gemacht werden, die durch das schnell öffnende zweite Ventil 40 hindurchtreten. Folglich kann ein geringer Druckabfall bereitgestellt werden, wenn das zweite Ventil 40 öffnet und Abgase durch den zweiten Abschnitt der Auslassleitung 6 zu der Turbine geleitet werden, und ein großer Anteil der Energie in den Abgasen kann in nützliche Arbeit umgewandelt werden, wenn sich die Abgase über das Turbinenrad der Turbine 8 ausdehnen.In such a turbine 8th energy from the exhaust gases can be harnessed by the quick opening second valve 40 step through. As a result, a small pressure drop can be provided when the second valve 40 opens and exhausts through the second section of the exhaust line 6 are directed to the turbine, and much of the energy in the exhaust gases can be converted into useful work if the exhaust gases pass through the turbine wheel of the turbine 8th expand.

8 stellt ein Verfahren 100 zum Steuern eines ICE dar. Der ICE kann ein ICE 2 gemäß einem Aspekt und/oder einer Ausführungsform sein, wie sie hierin beschrieben sind. Es wird daher auf die obenstehenden Ausführungsformen Bezug genommen. 8th represents a procedure 100 to control an ICE. The ICE can be an ICE 2nd according to an aspect and / or an embodiment as described herein. Reference is therefore made to the above embodiments.

Das Verfahren 100 umfasst in der angegebenen Reihenfolge die Schritte:

  • - Öffnen 102 des Auslassventils 26,
  • - Drehen 104 der Kurbelwelle 20 um einen vorgegebenen Kurbelwellenwinkel innerhalb eines Bereichs von 10 bis 90 Grad, und danach
  • - Öffnen 106 des zweiten Ventils 40 bei einer höheren Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit als das Auslassventil 26.
The procedure 100 includes the steps in the order given:
  • - To open 102 of the exhaust valve 26 ,
  • - Rotate 104 the crankshaft 20 by a predetermined crank angle within a range of 10 to 90 degrees, and thereafter
  • - To open 106 of the second valve 40 at a higher valve surface opening speed than the exhaust valve 26 .

Auf diese Weise kann der Druck in der Brennkammer 23 und der Auslassleitung 6 zuströmseitig des zweiten Ventils 40 ausgeglichen werden, bevor das zweite Ventil mit der hohen Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit um einen vorbestimmten Kurbelwellenwinkel nach dem Auslassventil 26 geöffnet wird.In this way the pressure in the combustion chamber 23 and the outlet pipe 6 upstream of the second valve 40 be balanced before the second valve at the high valve surface opening speed by a predetermined crankshaft angle after the exhaust valve 26 is opened.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Computerprogramm zum Durchführen eines Verfahrens zum Steuern eines ICE 2 bereitgestellt, das Instruktionen umfasst, die dann, wenn das Programm von einem Computer ausgeführt wird, den Computer dazu veranlassen, das Verfahren 100 gemäß einem Aspekt und/oder einer Ausführungsform auszuführen, wie sie hierin beschrieben sind. Der Computer kann beispielsweise eine zentrale Verarbeitungseinheit der Steuereinheit 54 sein, die oben beschrieben wurde.According to a further aspect, a computer program for performing a method for controlling an ICE 2nd provided, which comprises instructions which, when the program is executed by a computer, cause the computer to carry out the method 100 according to an aspect and / or an embodiment as described herein. The computer can, for example, be a central processing unit of the control unit 54 be described above.

Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein computerlesbares Medium bereitgestellt, das Anweisungen umfasst, die dann, wenn sie von einem Computer ausgeführt werden, den Computer dazu veranlassen, das Verfahren 100 gemäß einem Aspekt und/oder einer Ausführungsform auszuführen, wie sie hierin beschrieben sind. Der Computer kann wiederum eine zentrale Verarbeitungseinheit der Steuereinheit 54 sein, die oben beschrieben wurde.According to another aspect, there is provided a computer readable medium comprising instructions that, when executed by a computer, cause the computer to perform the method 100 according to an aspect and / or an embodiment as described herein. The computer can in turn be a central processing unit of the control unit 54 be described above.

Es sollte verstanden werden, dass das Vorstehende mehrere beispielhafte Ausführungsformen veranschaulicht und dass die Erfindung lediglich durch die beigefügten Ansprüche festgelegt ist. Ein Fachmann wird erkennen, dass die beispielhaften Ausführungsformen abgewandelt werden können, und dass unterschiedliche Merkmale der beispielhaften Ausführungsformen kombiniert werden können, um andere Ausführungsform als die hierin beschriebenen zu erzeugen, ohne vom Rahmen der Erfindung abzuweichen, wie er von den beigefügten Ansprüchen definiert ist.It should be understood that the foregoing illustrates several exemplary embodiments and that the invention is defined only by the appended claims. One skilled in the art will recognize that the exemplary embodiments may be modified and that different features of the exemplary embodiments may be combined to produce embodiments other than those described herein without departing from the scope of the invention as defined by the appended claims.

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • US 3961484 [0006]US 3961484 [0006]
  • US 4535592 [0008]US 4535592 [0008]
  • DE 102010008264 [0010]DE 102010008264 [0010]

Claims (15)

Verbrennungsmotor (2), umfassend eine Kurbelwelle (20), zumindest eine Zylinderanordnung (4) und eine Turbine (8), wobei die zumindest eine Zylinderanordnung (4) eine Brennkammer (23) ausbildet und eine Zylinderbohrung (12), einen Kolben (10), der dazu eingerichtet ist, sich in der Zylinderbohrung (12) zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin und her zu bewegen, ein Auslassventil (26) und eine Auslassöffnung (28) umfasst, die an einer inneren begrenzenden Oberfläche der Brennkammer (23) angeordnet ist, wobei das Auslassventil (26) einen Ventilkopf (30) umfasst, der dazu eingerichtet ist, gegen einen Ventilsitz (32) der Auslassöffnung (28) abzudichten, wobei sich eine Auslassleitung (6) von der Auslassöffnung (28) zu einem Einlass der Turbine (8) erstreckt, wobei der Verbrennungsmotor (2) ein zweites Ventil (40) umfasst, das in der Auslassleitung (6) angeordnet ist, wobei das zweite Ventil (40) dazu eingerichtet ist, die Auslassleitung (6) zu schließen und zu öffnen, und wobei das zweite Ventil (40) geöffnet wird, nachdem das Auslassventil (26) damit begonnen hat, zu öffnen, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Ventil (40) eine höhere Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit aufweist als das Auslassventil (26), wobei innerhalb eines Bereichs von 10 bis 90 Grad Kurbelwellenwinkel nachdem das Auslassventil (26) damit begonnen hat, zu öffnen, das zweite Ventil (40) damit beginnt, zu öffnen.Internal combustion engine (2) comprising a crankshaft (20), at least one cylinder arrangement (4) and a turbine (8), the at least one cylinder arrangement (4) forming a combustion chamber (23) and a cylinder bore (12), a piston (10 ), which is arranged to move back and forth in the cylinder bore (12) between a top dead center and a bottom dead center, comprises an exhaust valve (26) and an exhaust opening (28), which on an inner delimiting surface of the combustion chamber ( 23), the outlet valve (26) comprising a valve head (30) which is set up to seal against a valve seat (32) of the outlet opening (28), an outlet line (6) closing from the outlet opening (28) an inlet of the turbine (8), wherein the internal combustion engine (2) comprises a second valve (40) which is arranged in the outlet line (6), the second valve (40) being arranged to close the outlet line (6) close and open , and wherein the second valve (40) is opened after the outlet valve (26) has started to open, characterized in that the second valve (40) has a higher valve surface opening speed than the outlet valve (26), within a range from 10 to 90 degrees crankshaft angle after the exhaust valve (26) starts opening, the second valve (40) starts opening. Verbrennungsmotor (2) nach Anspruch 1, wobei die zumindest eine Zylinderanordnung (4) eine Brennkammer (23) ausbildet, wobei die Zylinderanordnung (4) ein maximales Volumen, VMAX, zwischen einem unteren Totpunkt, BDC, des Kolbens (10) und einer oberen inneren begrenzenden Oberfläche (24) der Brennkammer (23) aufweist, und wobei das zweite Ventil (40) an einer Position in der Auslassleitung (6) innerhalb eines Bereichs von 1 % bis 25 % des maximalen Volumens, VMAX, abströmseitig der Auslassöffnung (28) angeordnet ist, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 1 % bis 15 % des maximalen Volumens, VMAX, abströmseitig der Auslassöffnung (28).Internal combustion engine (2) after Claim 1 , the at least one cylinder arrangement (4) forming a combustion chamber (23), the cylinder arrangement (4) having a maximum volume, V MAX , between a bottom dead center, BDC, of the piston (10) and an upper inner delimiting surface (24) of the combustion chamber (23), and wherein the second valve (40) is arranged at a position in the exhaust line (6) within a range of 1% to 25% of the maximum volume, V MAX , downstream of the exhaust opening (28), preferably within a range of 1% to 15% of the maximum volume, V MAX , downstream of the outlet opening (28). Verbrennungsmotor (2) nach Anspruch 1 oder 2, wobei die zumindest eine Zylinderanordnung (4) eine Brennkammer (23) ausbildet, wobei die Zylinderanordnung (4) ein maximales Volumen, VMAX, zwischen einem unteren Totpunkt, BDC, des Kolbens (10) und einer oberen inneren begrenzenden Oberfläche (24) der Brennkammer (23) aufweist, wobei der Einlass (29) der Turbine (8) eine Turbineneinlassfläche, ATIN, aufweist, wobei die Auslassleitung (6) ein Auslassleitungsvolumen, VEXH, aufweist, das sich von der Auslassöffnung (28) zu der Turbineneinlassfläche, ATIN, erstreckt, und wobei das Auslassleitungsvolumen, VEXH ≤ 0,5-mal das maximale Volumen, VMAX, ist.Internal combustion engine (2) after Claim 1 or 2nd , the at least one cylinder arrangement (4) forming a combustion chamber (23), the cylinder arrangement (4) having a maximum volume, V MAX , between a bottom dead center, BDC, of the piston (10) and an upper inner delimiting surface (24) of the combustion chamber (23), the inlet (29) of the turbine (8) having a turbine inlet area, A TIN , the outlet line (6) having an outlet line volume, V EXH , which extends from the outlet opening (28) to the Turbine inlet area, A TIN , and wherein the outlet pipe volume, V EXH ≤ 0.5 times the maximum volume, V MAX . Verbrennungsmotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei innerhalb eines Bereichs von 10 bis 40 Grad Kurbelwellenwinkel nachdem das Auslassventil (26) damit begonnen hat, zu öffnen, das zweite Ventil (40) damit beginnt, zu öffnen, vorzugsweise innerhalb eines Bereichs von 30 bis 40 Grad Kurbelwellenwinkel nachdem das Auslassventil (26) damit begonnen hat, zu öffnen.Internal combustion engine (2) according to any one of the preceding claims, wherein within a range of 10 to 40 degrees crankshaft angle after the exhaust valve (26) begins to open, the second valve (40) begins to open, preferably within a range of 30 to 40 degrees crankshaft angle after the exhaust valve (26) begins to open. Verbrennungsmotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das zweite Ventil (40) einen Ventilkörper (64) umfasst, wobei der Ventilkörper (64) einen flussdurchlässigen Abschnittsbereich, in dem ein Fluss eines Abgases durch das zweite Ventil (40) hindurchtritt, und einen Null-Fluss-Abschnittsbereich umfasst, in dem die Auslassleitung (6) bei dem zweiten Ventil (40) geschlossen ist, und wobei der Ventilkörper (64) dazu eingerichtet ist, in Bewegung versetzt zu werden, bevor der Ventilkörper (64) den flussdurchlässigen Abschnittsbereich erreicht.Internal combustion engine (2) according to any one of the preceding claims, wherein the second valve (40) comprises a valve body (64), the valve body (64) a flow-permeable portion in which a flow of an exhaust gas passes through the second valve (40), and comprises a zero flow section area in which the outlet line (6) at the second valve (40) is closed, and wherein the valve body (64) is set up to be set in motion before the valve body (64) allows the flow-through Section area reached. Verbrennungsmotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Ventilkörper (64) dazu eingerichtet ist, sich zu drehen.Internal combustion engine (2) according to any one of the preceding claims, wherein the valve body (64) is arranged to rotate. Verbrennungsmotor nach Anspruch 6, wobei der Ventilkörper (64) dazu eingerichtet ist, sich um eine Drehachse (70) zu drehen, die sich im Wesentlichen senkrecht zu der Auslassleitung (6) erstreckt.Internal combustion engine after Claim 6 , wherein the valve body (64) is set up to rotate about an axis of rotation (70) which extends substantially perpendicular to the outlet line (6). Verbrennungsmotor (2) nach Anspruch 6, wobei der Ventilkörper (64) dazu eingerichtet ist, sich um eine Drehachse (70) zu drehen, die sich im Wesentlichen parallel zu der Auslassleitung (6) erstreckt.Internal combustion engine (2) after Claim 6 , wherein the valve body (64) is set up to rotate about an axis of rotation (70) which extends substantially parallel to the outlet line (6). Verbrennungsmotor (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Ventilkörper (64) dazu eingerichtet ist, sich hin und her zu bewegen.Internal combustion engine (2) according to one of the Claims 1 to 5 wherein the valve body (64) is arranged to move back and forth. Verbrennungsmotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Auslassleistung (6) lediglich die Auslassöffnung (28) fluidisch mit dem Einlass (29) der Turbine (8) verbindet.Internal combustion engine (2) according to one of the preceding claims, wherein the outlet power (6) only fluidly connects the outlet opening (28) to the inlet (29) of the turbine (8). Verbrennungsmotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Turbine eine Mehrfacheinlassturbine ist, die zumindest einen weiteren Einlass (29') umfasst.Internal combustion engine (2) according to one of the preceding claims, wherein the turbine is a multi-inlet turbine which comprises at least one further inlet (29 '). Verbrennungsmotor (2) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Auslassleitung (6) ein Auslassleitungsvolumen, VEXH, aufweist, und wobei das Auslassleistungsvolumen sämtliche Volumina nicht beinhaltet, die mit der Auslassleitung (6) über eine Verbindung (7) verbunden sind, die eine gesamte Verbindungsquerschnittsfläche, ACON ≤ 0,022-mal das maximale Volumen, VMAX, aufweist. Internal combustion engine (2) after Claim 2 or 3rd , wherein the outlet line (6) has an outlet line volume, V EXH , and wherein the outlet power volume does not include all volumes which are connected to the outlet line (6) via a connection (7) which has a total connection cross-sectional area, A CON ≤ 0.022- times the maximum volume, V MAX . Verbrennungsmotor (2) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Turbine (8) eine normierte effektive Flussfläche, γ, aufweist, die definiert ist als γ = ATURB/VMAX, wobei γ > 0,22 m-1, wobei ATURB = (ATIN/ATOT) * m'RED * (R/(K(2/(K + 1)X)))1/2, wobei X = (κ + 1)/(K - 1), wobei ATOT eine gesamte Einlassfläche der Turbine (8) ist, und wobei ATURB bei einem reduzierten Massefluss, m'RED, der Turbine (8) bei einem Druckverhältnis von 2,5 bis 3,5 zwischen einer Einlassseite und einer Auslassseite der Turbine (8) und bei einer Flügelspitzengeschwindigkeit von 450 m/s des Turbinenrads (27) erhalten ist.Internal combustion engine (2) after Claim 2 or 3rd , the turbine (8) having a normalized effective flow area, γ, which is defined as γ = A TURB / V MAX , where γ> 0.22 m -1 , where A TURB = (A TIN / A TOT ) * m ' RED * (R / (K (2 / (K + 1) X ))) 1/2 , where X = (κ + 1) / (K - 1), where ATOT covers an entire inlet area of the turbine (8) and where A TURB at a reduced mass flow, m ' RED , of the turbine (8) at a pressure ratio of 2.5 to 3.5 between an inlet side and an outlet side of the turbine (8) and at a wing tip speed of 450 m / s of the turbine wheel (27) is obtained. Fahrzeug (1), umfassend einen Verbrennungsmotor (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Vehicle (1) comprising an internal combustion engine (2) according to one of the preceding claims. Verfahren (100) zum Steuern eines Verbrennungsmotors (2), wobei der Verbrennungsmotor (2) zumindest eine Zylinderanordnung (4), eine Kurbelwelle (20) und eine Turbine (8) umfasst, wobei die zumindest eine Zylinderanordnung (4) eine Brennkammer (23) ausbildet und eine Zylinderbohrung (12), einen Kolben (10), der dazu eingerichtet ist, sich in der Zylinderbohrung (12) zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin und her zu bewegen, eine Pleuelstange, die den Kolben (10) mit der Kurbelwelle (20) verbindet, ein Auslassventil (26) und eine Auslassöffnung (28) umfasst, die an einer inneren begrenzenden Oberfläche der Brennkammer angeordnet ist, wobei das Auslassventil (26) einen Ventilkopf (30) umfasst, der dazu eingerichtet ist, gegen einen Ventilsitz (32) der Auslassöffnung (28) abzudichten, wobei sich eine Auslassleitung (6) von der Auslassöffnung (28) zu einem Einlass der Turbine (8) erstreckt, wobei der Verbrennungsmotor (2) ein zweites Ventil (40) umfasst, das in der Auslassleitung (6) angeordnet ist, wobei das zweite Ventil (40) dazu eingerichtet ist, die Auslassleitung (6) zu schließen und zu öffnen, und wobei das Verfahren (100) in der angegebenen Reihenfolge die Schritte umfasst: - Öffnen (102) des Auslassventils (26), - Drehen (104) der Kurbelwelle (20) um einen vorgegebenen Kurbelwellenwinkel innerhalb eines Bereichs von 10 bis 90 Grad, und danach - Öffnen (106) des zweiten Ventils (40) bei einer höheren Ventilflächenöffnungsgeschwindigkeit als das Auslassventil (26).Method (100) for controlling an internal combustion engine (2), the internal combustion engine (2) comprising at least one cylinder arrangement (4), a crankshaft (20) and a turbine (8), the at least one cylinder arrangement (4) comprising a combustion chamber (23 ) and a cylinder bore (12), a piston (10) which is set up to move back and forth in the cylinder bore (12) between a top dead center and a bottom dead center, a connecting rod which moves the piston (10) connects to the crankshaft (20), comprises an exhaust valve (26) and an exhaust opening (28) which is arranged on an inner delimiting surface of the combustion chamber, the exhaust valve (26) comprising a valve head (30) which is set up to sealing against a valve seat (32) of the outlet opening (28), an outlet line (6) extending from the outlet opening (28) to an inlet of the turbine (8), the internal combustion engine (2) comprising a second valve (40), that in the A outlet line (6) is arranged, the second valve (40) being set up to close and open the outlet line (6), and the method (100) comprises the steps in the order given: - opening (102) the exhaust valve (26), - Rotating (104) the crankshaft (20) by a predetermined crankshaft angle within a range from 10 to 90 degrees, and thereafter - Opening (106) of the second valve (40) at a higher valve surface opening speed than the outlet valve (26).
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