DE202015103050U1

DE202015103050U1 - Kraftfahrzeug

Info

Publication number: DE202015103050U1
Application number: DE202015103050.9U
Authority: DE
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-06-11
Publication date: 2015-06-25
Anticipated expiration: 2025-06-12

Abstract

Kraftfahrzeug (10) mit einem mehrere Zylinder (20) aufweisenden Verbrennungsmotor (11), einem Zulufttrakt (12) und einem einen ersten Abgasstrang (36) aufweisenden Abgastrakt (13), wobei die Zylinder (20) jeweils ein erstes Auslassventil (21) aufweisen, welches fluidleitend mit dem ersten Abgasstrang (36) verbunden ist und wobei eine erste Gruppe der Zylinder (20) deaktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgastrakt (13) einen zweiten Abgasstrang (37) umfasst und eine zweite Gruppe der Zylinder (20) jeweils ein zweites Auslassventil (22) aufweist, welches mit dem zweiten Abgasstrang (37) fluidleitend verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor wobei eine erste Gruppe der Zylinder deaktivierbar ist.
Aus der DE 202013103022 U1 ist ein Verbrennungsmotor mit mehreren Zylindern, die in eine erste und eine zweite Zylindergruppe gruppiert sind, wobei die Zylinder der zweiten Zylindergruppe in einem Teillastbetrieb des Verbrennungsmotors deaktivierbar sind, bekannt.
Zudem sind Kraftfahrzeuge mit Verbrennungsmotor und Abgasturbolader im Stand der Technik bekannt. So zeigt beispielsweise die DE 102013203042 A1 einen Abgasturbolader für einen Verbrennungsmotor, mit einem ölgeschmierten Lager, einer Zuleitung für das Öl und einem Durchflussbegrenzer für das Öl.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für ein Kraftfahrzeug mit Verbrennungsmotor mit Zylinderabschaltung die Abgasführung und die Zuluftversorgung zu verbessern.
Gelöst wird diese Aufgabe mit einem Kraftfahrzeug nach Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und in der Beschreibung beschrieben.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug umfasst einen mehrere Zylinder aufweisenden Verbrennungsmotor, einen Zulufttrakt und einen einen ersten Abgasstrang aufweisenden Abgastrakt. Die Zylinder weisen jeweils ein erstes Auslassventil auf, welches fluidleitend mit dem ersten Abgasstrang verbunden ist. Dabei ist eine erste Gruppe der Zylinder deaktivierbar. Erfindungsgemäß umfasst der Abgastrakt einen zweiten Abgasstrang und eine zweite Gruppe der Zylinder weist jeweils ein zweites Auslassventil auf, welches mit dem zweiten Abgasstrang fluidleitend verbunden ist.
Damit sind vorteilhaft für einen Betrieb, bei dem sämtliche Zylinder des Verbrennungsmotors im Arbeitsmodus sind, und für einen Betrieb, bei dem Zylinder der ersten Gruppe deaktiviert und im Abschaltmodus sind, separate Abgasführungen geschaffen. Die Abgasführung kann somit den verschiedenen Betriebszuständen besser angepasst werden. Es ist ein Abgastrakt für einen Verbrennungsmotor mit Zylinderabschaltung bereitgestellt, der ohne spezielle Ventile auskommt.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist das Kraftfahrzeug einen ersten Abgasturbolader mit einer im ersten Abgasstrang angeordneten ersten Abgasturbine und einem im Zulufttrakt angeordneten und mit der ersten Abgasturbine drehmomentübertragend verbundenen ersten Verdichter auf. Insbesondere weist die erste Abgasturbine eine variable Turbinengeometrie auf.
Sind alle Zylinder im Arbeitsmodus kann dem Abgas somit mittels der ersten Abgasturbine Energie entzogen werden. Die variable Turbinengeometrie dient dabei einer Verbesserung des Verhaltens des Turboladers bei verschiedenen Drehzahl- und Lastverhältnissen und zum Verbessern des Ansprechverhaltens des Verbrennungsmotors.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist das Kraftfahrzeug einen zweiten Abgasturbolader mit einer im zweiten Abgasstrang angeordneten zweiten Abgasturbine und einem im Zulufttrakt angeordneten und mit der zweiten Abgasturbine drehmomentübertragend verbundenen zweiten Verdichter auf. Insbesondere weist die zweite Abgasturbine eine nichtvariable Turbinengeometrie auf.
Während einer Zylinderabschaltung, wenn Zylinder der ersten Gruppe im Abschaltmodus sind, kann dem Abgas mittels der zweiten Abgasturbine Energie entzogen werden. Die Abgasturbine ist für die dabei herrschenden Zustände ausgelegt und arbeitet in einem optimalen Betriebspunkt. Der Bereich, in dem eine Zylinderabschaltung vorgenommen werden kann wird durch die Aufladung mittels des zweiten Verdichters und die damit erzielte verbesserte Leistung des Verbrennungsmotors vergrößert. Das Kraftfahrzeug kann somit effizienter betrieben werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs umfasst der Zulufttrakt einen ersten Zuluftstrang und einen zweiten Zuluftstrang. Der erste Verdichter ist im ersten Zuluftstrang und der zweite Verdichter ist im zweiten Zuluftstrang angeordnet.
Aufwändige Anordnungen mit Spezialventilen können so entfallen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist das erste Auslassventil einen größeren Durchflussquerschnitt als das zweite Auslassventil auf.
Die Auslassventile sind damit für die Zustände, die während ihrer vorgesehenen Einsätze herrschen, optimiert.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist das Kraftfahrzeug einen im Zulufttrakt angeordneten Ladeluftkühler auf.
Der Ladeluftkühler kühlt die Zuluft, womit die Ladung der Zylinder erhöht werden kann.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs weist der Verbrennungsmotor vier der Zylinder in Reihe angeordnet auf, wobei die beiden inneren Zylinder deaktivierbar sind.
Insbesondere der Vierzylinder-Reihenmotor mit Zylinderabschaltung kann durch die vorliegende Erfindung hinsichtlich der Effizienz und des Ansprechverhaltens optimiert werden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Zeichnung und der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt
1 ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug in einer beispielhaften Ausgestaltung.
In der 1 ist das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 10 in einer beispielhaften Ausgestaltung schematisch dargestellt. Das Kraftfahrzeug 10 weist einen Verbrennungsmotor 11 zum Antrieb des Kraftfahrzeugs 10 auf. Zudem verfügt das Kraftfahrzeug 10 über einen Zulufttrakt 12, der ausgebildet ist, dem Verbrennungsmotor 11 Zuluft 32 für dessen Betrieb zuzuleiten. Zum Ableiten eines im Betrieb des Verbrennungsmotors 11 entstehenden Abgases 33 verfügt das Kraftfahrzeug 10 über einen Abgastrakt 13.
Der Abgastrakt 13 weist zumindest bereichsweise zwei Abgasstränge 36, 37 auf. So umfasst der Abgastrakt 13 einen ersten Abgasstrang 36 und erfindungsgemäß einen zweiten Abgasstrang 37. Der zweite Abgasstrang 37 ist wirkparallel zum ersten Abgasstrang 36 angeordnet. Beide Abgasstränge 36, 37 weisen mithin dieselbe Flussrichtung auf.
Der Verbrennungsmotor 11 weist mehrere Zylinder 20 auf, insbesondere vier in einer Reihe angeordnete Zylinder 20. Jeder der Zylinder 20 umfasst ein erstes Auslassventil 21, durch welches hindurch das Abgas 33 aus dem Zylinder 20 ausgestoßen werden kann in den ersten Abgasstrang 36 des Abgastrakts 13 hinein. Das erste Auslassventil 21 ist mithin fluidleitend mit dem ersten Abgasstrang 36 verbunden. Bevorzugt weist jeder der Zylinder 20 ein einziges erstes Auslassventil 21 auf.
Der Verbrennungsmotor 11 umfasst eine erste Gruppe von Zylindern 20, welche deaktivierbar sind. Deaktivierbar im Sinne dieser Erfindung meint ein Abschalten des Zylinders 20 während der Betrieb des Verbrennungsmotors 11 mit den übrigen nichtabgeschalteten Zylindern 20 fortgesetzt wird. Die abgeschalteten Zylinder 20 befinden sich dabei in einem Abschaltmodus und die nichtabgeschalteten Zylinder 20 befinden sich dabei in einem Arbeitsmodus. Die Zylinderabschaltung ist eine bekannte Technik. In der gezeigten beispielhaften Ausgestaltung sind die inneren zwei Zylinder 20 der ersten Gruppe zugeordnet.
Erfindungsgemäß umfasst der Verbrennungsmotor 11 zudem eine zweite Gruppe von Zylindern 20, die jeweils zumindest ein zweites Auslassventil 22 aufweisen. Durch das zweite Auslassventil 22 hindurch kann das Abgas 33 aus dem Zylinder 20 ausgestoßen werden in den zweiten Abgasstrang 37 des Abgastrakts 13 hinein. Das zweite Auslassventil 22 ist mithin fluidleitend mit dem zweiten Abgasstrang 37 verbunden. In der gezeigten beispielhaften Ausgestaltung sind die äußeren Zylinder 20 der zweiten Gruppe zugeordnet.
Das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug 10 ist ausgebildet, während eines Betriebs, bei dem sämtliche Zylinder 20 im Arbeitsmodus sind, das Abgas 33 durch zumindest jeweils ein erstes Auslassventil 21 in den ersten Abgasstrang 36 zu leiten und während eines Betriebs, bei dem die Zylinder 20 der ersten Gruppe im Abschaltmodus sind, das Abgas 33 aus den übrigen im Arbeitsmodus befindlichen Zylindern 20 durch zumindest jeweils ein zweites Auslassventil 22 in den zweiten Abgasstrang 37 zu leiten. Die Auslassventile 21, 22 sind dazu schaltbar ausgeführt. Bevorzugt weist das erste Auslassventil 21 einen größeren Durchflussquerschnitt als das zweite Auslassventil 22 auf.
Das Kraftfahrzeug 10 umfasst ferner insbesondere einen ersten Abgasturbolader 14. Der erste Abgasturbolader 14 weist eine im ersten Abgasstrang 36 angeordnete erste Abgasturbine 15 und einen im Zulufttrakt 12 angeordneten ersten Verdichter 16 auf. Die erste Abgasturbine 15 und der erste Verdichter 16 sind drehmomentübertragend verbunden beispielsweise mittels einer ersten Turboladerwelle 30. Die erste Abgasturbine 15 weist insbesondere eine variable Turbinengeometrie auf. Dabei sind Leitschaufeln in der ersten Abgasturbine 15 verstellbar ausgeführt.
Zudem weist das Kraftfahrzeug 10 insbesondere einen zweiten Abgasturbolader 17 auf. Der zweite Abgasturbolader 17 umfasst eine im zweiten Abgasstrang 37 angeordnete zweite Abgasturbine 18 und einen im Zulufttrakt 12 angeordneten zweiten Verdichter 19. Die zweite Abgasturbine 18 und der zweite Verdichter 19 sind drehmomentübertragend verbunden beispielsweise mittels einer zweiten Turboladerwelle 31. Die zweite Abgasturbine 18 weist insbesondere eine nichtvariable Turbinengeometrie auf.
Der erste Abgasturbolader 14 ist bevorzugt größer, das heißt für einen größeren Massendurchfluss ausgelegt, als der zweite Abgasturbolader 17. Im Zulufttrakt 12 ist bevorzugt ein Ladeluftkühler 29 zum Kühlen der Zuluft 32 angeordnet.
In der dargestellten beispielhaften Ausgestaltung weist der Zulufttrakt 12 des Kraftfahrzeugs 10 zumindest bereichsweise zwei Zuluftstränge 34, 35 auf. Ein erster Zuluftstrang 34 und ein zweiter Zuluftstrang 35 sind dabei wirkparallel zueinander angeordnet. Beide Zuluftstränge 34, 35 weisen mithin dieselbe Flussrichtung auf.
In der dargestellten beispielhaften Ausgestaltung ist der erste Verdichter 16 im ersten Zuluftstrang 34 und der zweite Verdichter 19 im zweiten Zuluftstrang 35 angeordnet. Um steuern zu können welchen Zuluftstrang 34, 35 die Zuluft 32 passiert, sind im ersten Zuluftstrang 34 ein erstes Zuluftventil 27 angeordnet, welches ausgebildet ist, den ersten Zuluftstrang 34 zu sperren beziehungsweise in zumindest einem bestimmten Grad freizugeben, und im zweiten Zuluftstrang 35 ein zweites Zuluftventil 28 angeordnet, welches ausgebildet ist, den zweiten Zuluftstrang 35 zu sperren beziehungsweise in zumindest einem bestimmten Grad freizugeben.
Um den ersten Verdichter 16 herum ist ein erster Bypass 23 angeordnet, in dem ein erstes Bypassventil 24 positioniert ist. Der erste Bypass 23 ist ausgebildet, Zuluft 32 um den ersten Verdichter 16 herumzuführen. Das erste Bypassventil 24 ist ausgebildet, den ersten Bypass 23 zu sperren beziehungsweise in zumindest einem bestimmten Grad freizugeben.
Um den zweiten Verdichter 19 herum ist ein zweiter Bypass 25 angeordnet, in dem ein zweites Bypassventil 26 positioniert ist. Der zweite Bypass 25 ist ausgebildet, Zuluft 32 um den zweiten Verdichter 19 herumzuführen. Das zweite Bypassventil 26 ist ausgebildet, den zweiten Bypass 25 zu sperren beziehungsweise in zumindest einem bestimmten Grad freizugeben.
In der gezeigten beispielhaften Ausgestaltung vereinen sich beide Abgasstränge 36, 37 stromabwärts der beiden Abgasturbinen 15, 18. Auch die beiden Zuluftstränge 34, 35 vereinen sich stromabwärts der beiden Verdichter 16, 19.
Bezugszeichenliste

10: Kraftfahrzeug
11: Verbrennungsmotor
12: Zulufttrakt
13: Abgastrakt
14: Erster Abgasturbolader
15: Erste Abgasturbine
16: Erster Verdichter
17: Zweiter Abgasturbolader
18: Zweite Abgasturbine
19: Zweiter Verdichter
20: Zylinder
21: Erstes Auslassventil
22: Zweites Auslassventil
23: Erster Bypass
24: Erstes Bypassventil
25: Zweiter Bypass
26: Zweites Bypassventil
27: Erstes Zuluftventil
28: Zweites Zuluftventil
29: Ladeluftkühler
30: Erste Turboladerwelle
31: Zweite Turboladerwelle
32: Zuluft
33: Abgas
34: Erster Zuluftstrang
35: Zweiter Zuluftstrang
36: Erster Abgasstrang
37: Zweiter Abgasstrang

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202013103022 U1 [0002]
DE 102013203042 A1 [0003]

Claims

Kraftfahrzeug (10) mit einem mehrere Zylinder (20) aufweisenden Verbrennungsmotor (11), einem Zulufttrakt (12) und einem einen ersten Abgasstrang (36) aufweisenden Abgastrakt (13), wobei die Zylinder (20) jeweils ein erstes Auslassventil (21) aufweisen, welches fluidleitend mit dem ersten Abgasstrang (36) verbunden ist und wobei eine erste Gruppe der Zylinder (20) deaktivierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgastrakt (13) einen zweiten Abgasstrang (37) umfasst und eine zweite Gruppe der Zylinder (20) jeweils ein zweites Auslassventil (22) aufweist, welches mit dem zweiten Abgasstrang (37) fluidleitend verbunden ist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 1, wobei das Kraftfahrzeug (10) einen ersten Abgasturbolader (14) mit einer im ersten Abgasstrang (36) angeordneten ersten Abgasturbine (15) und einem im Zulufttrakt (12) angeordneten und mit der ersten Abgasturbine (15) drehmomentübertragend verbundenen ersten Verdichter (16) aufweist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 2, wobei die erste Abgasturbine (15) eine variable Turbinengeometrie aufweist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Kraftfahrzeug (10) einen zweiten Abgasturbolader (17) mit einer im zweiten Abgasstrang (37) angeordneten zweiten Abgasturbine (18) und einem im Zulufttrakt (12) angeordneten und mit der zweiten Abgasturbine (18) drehmomentübertragend verbundenen zweiten Verdichter (19) aufweist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 4, wobei die zweite Abgasturbine (18) eine nichtvariable Turbinengeometrie aufweist.
Kraftfahrzeug (10) nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Zulufttrakt (12) einen ersten Zuluftstrang (34) und einen zweiten Zuluftstrang (35) aufweist und der erste Verdichter (16) im ersten Zuluftstrang (34) und der zweite Verdichter (19) im zweiten Zuluftstrang (35) angeordnet ist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das erste Auslassventil (21) einen größeren Durchflussquerschnitt als das zweite Auslassventil (22) aufweist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Kraftfahrzeug (10) einen im Zulufttrakt (12) angeordneten Ladeluftkühler (29) aufweist.
Kraftfahrzeug (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Verbrennungsmotor (11) vier der Zylinder (20) in Reihe angeordnet aufweist, wobei die beiden inneren Zylinder (20) deaktivierbar sind.