WO2011101087A1

WO2011101087A1 - Verfahren zum betreiben einer abgasturboaufgeladenen brennkraftmaschine sowie brennkraftmaschine

Info

Publication number: WO2011101087A1
Application number: PCT/EP2011/000443
Authority: WO
Inventors: Peter Kreuter; Ralf Bey; Stefan Wegner; Ulrich Peter
Original assignee: Meta Motoren- Und Energie-Technik Gmbh
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2011-08-25
Also published as: DE102010008264A1; DE102010008264B4

Abstract

Bei einem Verfahren zum Betreiben einer abgasturboaufgeladenen Kolbenbrennkraftmaschine wird der Durchströmquerschnitt einer von einem Auslass der Brennkraftmaschine, in dem ein Auslassventil angeordnet ist. zu einem Einlass des Abgasturboladers führende Abgasleitung in Abstimmung auf den Betrieb des Auslassventils zumindest zeitweilig annähernd abgesperrt.

Description

Verfahren zum Betreiben einer abgasturboaufgeladenen Brennkraftmaschine sowie

Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer abgasturboaufgeladenen Brenn- kxaftmaschine sowie eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitende Brennkraftmaschine.

Abgasturboaufladung ist ein seit vielen Jahren übliches Verfahren zur Leistungssteigerung von Brennkraftmaschinen. Dabei treibt das mit einem Restdruck aus den Zylindern der Brennkraftmaschine austretende Abgas eine Abgasturbine, die wiederum eine Laderturbine antreibt, mit der der Brennkraftmaschine zugeführte Frischluft oder Frischladung verdichtet wird. Auf diese Weise lässt sich die Füllung der Zylinder vergrößern und damit die Leistung bzw. das Drehmoment der Brennkraftmaschine steigern. In jüngerer Zeit ist ein geringer Kraftstoffverbrauch zunehmend wichtig. Eine Maßnahme zum Vermindern des Kraftstoffverbrauchs besteht im sogenannten„Downsizing", indem der Hubraum der Brennkraftmaschine vermindert wird. Der damit einhergehenden Leistungsverminderung wird durch Abgasturboaufladung entgegengewirkt. Eine Eigenart von hubraumschwachen Brennkraftmaschinen mit Abgasturboaufladung liegt darin, dass insbesondere bei niederen Drehzahlen, bei denen der Abgasstrom gering ist, für den Antrieb des Turboladers nur wenig Energie zur Verfügung steht, so dass solche Brennkraftmaschinen eine ausgesprochene Anfahrschwäche, d.h. ein geringes Drehmoment bei niederen Drehzahlen, aufweisen.

In der US 6,408,625 B l ist ein Elektrizitätswerk mit einem Generator beschrieben, der von einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine angetrieben wird. Zur Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine ist diese mit einem Abgasturbolader versehen, wobei in der Verbindung zwischen den Auslässen der Brennkraftmaschine und dem Einlass in die Abgasturbine ein Abblasventil (wastegate) angeordnet ist, durch dessen Öffnung der Druck der der Brennkraftmaschine zugeführten Frischluft bzw. Frischladung abgesenkt werden kann.

In der DE 10 2006 009 298 AI ist eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader beschrieben, dessen Abgasturbine zwei separate Turbinenfluten besitzt, über die dem Turbinenrad Abgas zuführbar ist. Der Massenstrom durch die beiden Turbinenfluten ist mittels einer Schalteinrichtung einstellbar, die eine schwenkbare Sperrklappe aufweist, wobei je nach Stellung der Sperrklappe der gesamte Abgasstrom einer Flut oder beiden Fluten zuführbar ist. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die weiter oben geschilderte Problematik zu vermindern.

Der Anspruch 1 ist auf ein Verfahren gerichtet, mit dem sich die vorstehend geschilderte Problematik lösen lässt und dies auch für weitere Anwendungen vorteilhaft einsetzbar ist.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 2 wird eine Verbesserung des Ansprechverhaltens des Abgasturboladers erreicht.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 wird die Aufladung insbesondere bei niederen Drehzahlen verbessert.

Die Ansprüche 4 und 5 sind auf weitere Durchführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens gerichtet, wobei mit den Merkmalen des Anspruchs 5 insbesondere bei einer mehrzy- lindrigen Kolbenbrennkraftmaschine erreicht wird, dass der Restgasgehalt eines Zylinders durch einen anderen Zylinder nicht ungünstig beeinflusst wird.

Der Anspruch 5 kennzeichnet den grundsätzlichen Aufbau einer Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Anspruch 1.

Der Anspruch 7 ist auf eine Brennkraftmaschine insbesondere zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Anspruch 2 gerichtet.

Der Anspruch 8 kennzeichnet eine Ausführungsform der Brennkraftmaschine zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Anspruch 5.

Die Ansprüche 9 bis 14 kennzeichnen vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand schematischer Zeichnungen beispielsweise und mit weiteren Einzelheiten erläutert.

Es stellen dar:

9 Fig. 1 eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, Fig. 2 eine perspektivische Ansicht einer Absperreinrichtung, Fig. 3 Kurven zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 4 Kurven zur Erläuterung der Verbesserung des Ansprechverhaltens eines Turboladers,

Fig. 5 bis 10 schematische Schnittansichten unterschiedlicher Ausführungsformen von Absperrvorrichtungen,

Fig. 1 1 die Absperrvorrichtung gemäß Figur 10 im geschlossenen Zustand,

Fig. 12 eine Vorderansicht auf eine Klappe mit Betätigungswelle und Aktor,

Fig. 13 eine Schnittansicht der Fig. 12, geschnitten in der Ebene XIII-XIII, und

Fig. 14 eine der Fig. 3 ähnlichen Ansicht von Kurven zur Erläuterung eines weiteren erfindungsgemäßen Verfahrens.

Gemäß Figur 1 weist eine Brennkraftmaschine 10 im dargestellten Beispiel vier in Reihe angeordnete Zylinder 12 auf. Jeder Zylinder 12 weist in an sich bekannter Weise einen Ein- lass und einen Auslass auf, wobei im Einlass wenigstens ein Einlassventil arbeitet und im Auslass wenigstens ein Auslassventil arbeitet. Die Auslässe der Zylinder sind über jeweils ein Abgasrohr 14 mit der Abgasturbine eines Abgasturboladers 16 verbunden. Die Abgastur- bine des Abgasturboladers 16 treibt in sich bekannter Weise eine Laderturbine bzw. einen Verdichter an, die bzw. der durch einen Filter 20 hindurch Frischluft ansaugt, die nach Durchströmen eines Ladeluftkühlers, einer Einlasssammelleitung 24 der Brennkraftmaschine 10 zugeführt wird. Zur Steuerung der Brennkraftmaschine ist eine Steuereinrichtung 26 vorgesehen, deren Eingänge mit Sensoren zur Erfassung von Betriebsparametern verbunden sind und deren Ausgänge den Betrieb der Brennkraftmaschine steuern. Aufbau und Funktion der bisher beschriebenen Baugruppen sind an sich bekannt und werden daher nicht erläutert. Die von den einzelnen Zylindern 12 ausgehenden Abgasrohre 14 sind durch eine Absperreinrichtung 28 hindurchgefühlt und münden in eine Sammelleitung 30, durch die hindurch das Abgas der Abgasturbine zugeführt wird. Stromabwärts der Abgasturbine durchströmt das Abgas einen Katalysator 32 und gelangt dann ins Freie.

Die Absperreinrichtung 28 enthält jeweils einem Abgasrohr 14 zugeordnete Absperrvorrichtungen 34.

Gemäß Figur 2 sind die Absperrvorrichtung 34 vorteilhafterweise in einem gemeinsamen Gehäuse der Absperreinrichtung 28 untergebracht, an dem den einzelnen Absperrvorrichtun- gen 34 zugeordnete Aktoren 36 angebracht sind, die von der Steuereinrichtung 26 zur Verringerung des Durchströmquerschnitts durch ein Abgasrohr bzw. Absperren eines jeweiligen Abgasrohrs betätigbar sind. Das Gehäuse der Absperreinrichtung 28 ist beispielsweise mittels einer Kühl Wasserleitung 38 kühlbar, so dass sich die Steuervorrichtungen 34 und Aktoren 36 nicht unzulässig aufheizen.

Zur Steuerung des Betriebs der Absperrvorrichtungen 34 dient vorzugsweise ebenfalls die Steuereinrichtung 26 für die Brennkraftmaschine, wobei die Aktoren 36 der Absperrvorrichtungen 34 derart gesteuert werden, dass eine jeweilige Absperrvorrichtung 34 das jeweilige Abgasrohr 14 sperrt, wenn das Auslassventil des jeweiligen Zylinders öffnet und Abgas in das Abgasrohr 14 austritt bzw. von dem in dem jeweiligen Zylinder arbeitenden Kolben ausgeschoben wird. Infolge der Absperrung des Abgasrohrs baut sich stromoberhalb der Ab- sperrvorrichtung 34 ein Abgasdruck (beispielsweise bis max. 10 bar) auf, infolgedessen nach möglichst raschem Öffnen der Absperrvorrichtung ein Druckimpuls zum Einlass in die Abgasturbine des Turboladers 16 wandert, der einen effektiveren Antrieb der Turbine bewirkt und damit eine bessere Aufladung ermöglicht. Ein Absperrglied der Steuereinrichtung 26 soll möglichst rasch öffnen, vorzugsweise innerhalb weniger als 5 Millisekunden, damit ein möglichst steiler Druckimpuls bzw. der gesamte aufgestaute Druck an der Laderturbine wirksam wird.

Figur 3 zeigt in einer ausgezogenen Kurve den Ventilhub des Auslasserventils über der Drehstellung der Kurbelwelle, in einer dünn gestrichelten Kurve die Öffnung des Einlassventils über der Drehstellung der Kurbelwelle und in einer dick gestrichelten Kurve das Schließen der dem Auslassventil nachgeschalteten Absperrvorrichtung 34 in Abhängigkeit von der Drehstellung der Kurbelwelle, wobei auf der gemäß Figur 3 rechten Ordinate die offene Stellung der Absperrvorrichtung 34 mit auf bezeichnet ist und die geschlossene Stellung mit zu bezeichnet ist.

Wie ersichtlich öffnet die Absperrvorrichtung 34 während der Schließflanke des stromaufwärts der Absperrvorrichtung 34 angeordneten Auslassventils, bleibt dann über einen Kurbelwinkelbereich offen und schließt, nachdem das Auslassventil geschlossen ist. Die Öffnung der Absperrvorrichtung 34 wird vorteilhafterweise derart gesteuert, dass zu deren Beginn ein maximaler Abgasdruck an der stromaufwärtigen Seiten eines Absperrglieds der Absperrvorrichtung 34 aufgebaut ist. Je nach Volumen und Temperaturverhältnissen kann die Öffnungsflanke der Absperrvorrichtung 34 relativ zur maximalen Öffnung des Auslassventils unterschiedlich verzögert sein und kann die Öffnung der Absperrvorrichtung erst erfolgen, wenn das Auslassventil fast vollständig geschlossen ist. Die Absperrvorrichtung 34 bleibt solange geöffnet, bis sich der oberhalb ihres Absperrgliedes aufgebaute Druck in Form einer zur Ab- gasturbine laufenden Druckwelle oder eines Druckimpulses abgebaut hat. Die Absperrvorrichtung 34 schließt vorteilhafterweise bevor eine von der Abgasturbine oder einer Rohrzu- sammenfuhrung in das Abgasrohr einlaufende gegebenenfalls reflektierte Druckwelle die Absperrvorrichtung erreicht.

Figur 4 zeigt die Wirkung einer erfindungsgemäß vorgesehenen Absperrvorrichtung. Die Abszisse zeigt die Zeit, die Ordinate die Drehzahl der Turboladerwelle. Sei angenommen, dass die Brennkraftmaschine unter Schwachlast läuft und zum Zeitpunkt Null ein Laststellglied voll geöffnet wird. Die gestrichelte Kurve gibt den Anstieg der Turboladerdrehzahl ohne erfindungsgemäße Absperrvorrichtung an. Die durchgezogene Kurve gibt den Anstieg der Turboladerdrehzahl mit erfindungsgemäßer Absperrvorrichtung an. Wie ersichtlich wird mit der erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung eine erheblich höhere Aufladung erreicht, mit der ein negativer Einfluss der Absperrvorrichtung auf die vom jeweiligen Kolben zu leistende Ausschubarbeit weit überkompensiert wird.

Eine Eigenart von mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen liegt in abgasseitigen Beeinflussungen der Zylinder untereinander aufgrund gasdynamischer Druckwellen im motornahen Abgassystem. Beim Vierzylindermotor tritt dieser Effekt aufgrund des Zündabstandes von 180° Kurbelwinkel besonders deutlich auf. Wenn beispielsweise das Auslassventil des Zylinders 1 öffnet, wird aufgrund des hohen Drucks im Zylinder eine starke Überdruckwelle in das Abgasrohr gesendet. Diese Druckwelle teilt sich an den Zusammenführungen der Abgasrohre auf und läuft unter anderem in jedes Abgasrohr in Richtung Auslassventil zurück, insbesondere, wenn die Abgasrohre vor deren Mündung in die Abgasturbine zusammengeführt sind, wie in Fig. 1 dargestellt. Der in der Zündfolge vorauslaufende Zylinder 2 hat zu diesem Zeitpunkt seinen Ladungswechsel, das heißt, das Auslassventil befindet sich in der Schließphase am Ende des Ausschiebevorgangs und das Einlassventil in der Öffnungsphase zu Beginn des Einlassvorgangs, so dass, beide Ventile während der Überschneidungsphase geöffnet sind. Bei modernen Ottomotoren ist in vielen Betriebsbereichen eine große Ventilüberschneidung vorteilhaft. In diesen Betriebspunkten mit großer Ventilüberschneidung kann die vorstehend erläuterte, beim Auslass induzierte Druckwelle eine erhebliche Störung des Ladungswechsels verursachen, indem die Druckwelle entgegen der Grundströmungsrichtung Restgas durch den Zylinder bis in den Ansaugkanal zurückschiebt.

Diese Druckwelle wird infolge der erfindungsgemäß vorgesehenen Absperrvorrichtung deutlich später ausgelöst als bei konventionellem Auslass öffnen und kommt entsprechend erst deutlich später, im günstigsten Fall erst nach der Ladungsphase an dem im Ladungswechsel befindlichen Zylinder an. Ein negativer Einfluss auf den Ladungswechsel kann somit unterbunden werden.

Fig. 5 zeigt ein Ausfuhrungsbeispiel einer Absperrvorrichtung 34. Das Abgasrohr 14 weist eine Ausbauchung 38 auf, in der eine Klappe 40 um einen Winkel von etwa 90 Grad schwenkbar gelagert ist. Die Klappe 40 ist in ihrem offenen, gestrichelt eingezeichneten Zustand in der Ausbauchung 38 aufgenommen, so dass sie den Durchlassquerschnitt des Abgas- rohrs 14 nicht beeinträchtigt. Im geschlossenen Zustand liegt die Klappe unter Abdichtung an einem Ringwulst 42 an, der an der Innenseite der Klappe derart ausgebildet ist, dass er im offenen Zustand der Klappe 40 die Strömung durch das Abgasrohr 14 wenig beeinträchtigt. Die Klappe 40 ist starr mit einem durch die Wandung der Ausbauchung 38 hindurchgeführten Arm 44 verbunden, an dem eine Kolbenstange 46 eines Kolbens 48 angelenkt ist, der in einem doppelt wirkenden Zylinder 50 beweglich ist. Der Zylinder 50 hat auf jeder Seite des Kolbens einen Druckanschluss 52 bzw. 54, so dass der Kolben bei Druckbeaufschlagung des einen Anschlusses und Fluidabfuhr aus dem anderen Anschluss in die eine oder andere Richtung bewegt wird. Die Steuereinrichtung 26 (Fig. 1) steuert dabei beispielsweise ein Ventil, das eine Druckquelle selektiv mit einem der Anschlüsse 52 bzw. 54 und den jeweils anderen Anschluss mit einem Rücklauf verbindet. Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform einer Absperrvorrichtung 34 mit zwei Klappen 40a und 40b, die um eine quer zur Längsrichtung des Abgasrohrs 14 durch dessen Mitte verlaufende Achse schwenkbar sind. In ihrem den Druchströmquerschnitt des Abgasrohrs 14 freigebenden Zustand sind die Klappen 40a, 40b parallel zur Strömungsrichtung ausgerichtet aneinan- dergeklappt. In ihrem den Durchströmquerschnitt sperrenden Zustand ist die obere Klappe 40a um 90 Grad Gegenuhrzeigerrichtung und die unter Klappe 40b um 90 Grad in Uhrzeigerrichtung verschwenkt. Damit die Strömung durch das Abgasrohr 14 nicht nachteilig beein- flusst wird, ist stromoberhalb der Lagerung der Klappen eine Abschirmung 56 vorgesehen.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der eine Klappe 40 in ihrem mittleren Bereich um eine etwa durch die Mitte des Abgasrohrs 14 und senkrecht zu dessen Längserstreckung verlaufende Achse A schwenkbar ist. Um die Strömung nicht nachteilig zu beeinflussen, können Abschirmungen 56a und 56b vorgesehen sein.

Fig. 8 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Abgasrohr 14 einen sich konisch erweiternden Bereich 58 aufweist. Stromabwärts des Beginns des sich erweiternden Bereiches ist in dem Abgasrohr mittels strömungsgünstig ausgebildeter Streben 60 ein Tragkörper 62 angebracht. In dem Tragkörper 62 ist ein nicht dargestellter Elektromagnet angeordnet, dessen Anker mit einem Schaft 64 verbunden ist, an dessen Ende ein pilzförmiges Ventilglied 66 befestigt ist. Das Ventilglied 66 ist in einer Schließstellung in dichte Anlage an die Innenseite des Bereiches 58 bewegbar. In seiner Offenstellung ist das Ventilglied 66 an den Tragkörper 62 heranbewegbar, so dass bei entsprechend strömungsgünstiger Form (nicht dargestellt) der Tragkörper ein strömungsgünstiger Durchlassquerschnitt freigegeben ist.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Absperrvorrichtung 34, bei der das Abgasrohr 14 mit Ausbauchungen 68 ausgebildet ist, die quer zur Längsrichtung des Abgasrohrs 14 gesehen einen kreisförmigen Querschnitt mit einer Mittelachse A haben. In dem Abgasrohr ist ein zylindrischer oder kugelförmiger Drehkörper 70 aufgenommen, der einen Durchlasskanal 72 aufweist. In der dargestellten Stellung des Drehkörpers 70 fluchtet der Durchlasskanal 72 mit dem Inneren des Abgasrohrs 14. In einer um 90 Grad verdrehten Stellung des Drehkörpers 70 verläuft der Durchlasskanal 72 senkrecht zur Längsrichtung des Abgasrohrs 14 ohne mit dessen Innerem verbunden zu sein, so dass der Durchlass durch das Abgasrohr 14 versperrt ist. Die Betätigung der geschilderten Klappen bzw. Absperreinrichtungen kann elektromotorisch, elektromagnetisch, hydraulisch, pneumatisch oder sonst wie erfolgen, wobei eine der Endstellungen der Klappe(n) bzw. eines Absperrgliedes durch Federspannung erzielt werden kann.

Die Figuren 10 und 1 1 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Absperrvorrichtung 34, wobei Figur 10 den geöffneten Zustand und Figur 1 1 den geschlossenen Zustand zeigt.

Gemäß den Figuren ist an einer quer durch das Abgasrohr 14 hindurchführenden Welle mit der Achse A eine zweiflüglige Klappe 40 befestigt, die im geöffneten Zustand innerhalb einer in dem Abgasrohr 14 angeordneten strömungsgünstigen Abschirmung 56 aufgenommen ist. Die drehfest mit der Klappe 56 verbundene Welle ist starr mit einem Arm 74 verbunden, der über ein Gelenk mit einem weiteren Arm 76 verbunden ist, der wiederum gelenkig mit einem die Wand des Abgasrohrs 40 durchjagenden, linear geführten Stösel 78 verbunden ist. Der Stösel 78 ist starr mit einer Ankerplatte 80 verbunden, die zwischen zwei Elektromagneten 82 und 84 des Aktors 36 angeordnet ist und von zwei Federn 86 und 88 in eine Ruhelage zwischen den Elektromagneten 82 und 84 gedrängt wird.

Bei Beaufschlagung des gemäß Figur 10 unteren Elektromagneten 84 mit Strom wird die Ankerplatte 80 in Anlage an diesen gezogen, wodurch die beiden Arme 74 und 76 in die dargestellte Winkelstellung kommen, in der die Klappe 40 in der Abschirmung 56 aufgenommen ist. Wenn die Beaufschlagung des unteren Elektromagneten 84 mit Strom aufhört und der obere Elektromagnet 82 mit Strom beaufschlagt wird, wird die Ankerplatte 80 in Anlage an den oberen Elektromagneten bewegt, so dass die Arme 74 und 76 annähernd in eine Streckstellung (Figur 1 1) kommen und die Klappe 40 in ihre Schließstellung verschwenkt wird.

Fig. 12 zeigt eine gegenüber den Fig. 10 und 1 1 etwas abgeänderte Ausführungsform der Absperrvorrichtung. Die Klappe 40 ist im Abgasrohr 14 (in Fig. 12 nicht dargestellt) angeordnet wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 und 1 1 , wobei Fig. 12 eine Aufsicht auf die Klappe 40 in deren geöffnetem Zustand darstellt. Fig. 13 zeigt eine Aufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 12 bei teilweise aufgeschnittenem Aktor 36. Eine mit der Klappe 40 drehfest verbundene Welle 90 bzw. an der Klappe 40 vorgesehene Wellenstummel sind gasdicht durch Stutzen 92 des Abgasrohrs 14 durchgeführt. Der obere Wellenstummel ist drehfest mit einer Ankerplatte 94 verbunden, die zwischen einer Schließstellung und einer Öffnungsstellung hin und her schwenkbar ist und in der Öffnungsstellung an einem Öffnungselektromagneten 96 und in einer Schließstellung an einem Schließelektromagnet 98 anliegt. Die Ankerplatte 94 wird von einer oder zwei Torsionsfedern 100 in eine mittlere Stellung zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung gedrängt, aus der heraus sie ähnlich wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 10 und 1 1 durch Strombeaufschlagung des jeweiligen Magneten in Anlage an einen der Magneten bewegt werden kann. Ein Gehäuse 102 des Aktors 36 ist mit Kühlkanälen 104 versehen, die vorzugsweise diejenigen Wandbereiche des Gehäuses, an denen die Magnete 96 und 98 befestigt sind, kühlen.

Mit allen nur beispielhaft und nicht einschränkend aufgeführten Ausfuhrungsformen lässt sich das Drehmoment einer abgasturboaufgeladenen Brennkraftmaschine insbesondere im niedrigen Drehzahlbereich mittels der ausgeprägten Stoßaufladung erhöhen. Die Abgasrohre 14 (Fig. 1) der bevorzugt mehrzylindrigen Brennkraftmaschine sind vorteilhafterweise einzeln mit Einlässen in die Abgasturbine verbunden, so dass ein in einem Abgasrohr laufender Druckimpuls nicht unmittelbar in ein anderes Abgasrohr gelangen kann. Dadurch wird die Wechselwirkung zwischen den Druckimpulsen vermindert und der Wirkungsgrad der„Impulsaufladung" verbessert. Die Steuerung der Absperrvorrichtungen 34 mittels der Steuereinrichtung 26 kann derart erfolgen, dass die Absperrvorrichtungen nur bei Drehzahlen unterhalb einer Schwelldrehzahl in Betrieb gesetzt werden, wobei diese Schwelldrehzahl zusätzlich von der Last abhängen kann, mit der die Brennkraftmaschine belastet ist. Die Steuereinrichtung 26 kann auch derart ausgebildet sein, dass sie unterhalb einer vorbestimmten Last die Absperrvorrichtungen 34 nicht betätigt.

Die Vorrichtung bietet eine weitere Möglichkeit, die Beeinflussung der Zylinder untereinander bei großer Ventilüberschneidung zu vermindern. Fig. 14 verdeutlicht dazu die Steuerung der Vorrichtung. Während der Überschneidungsphase wird die Vorrichtung kurzzeitig geschlossen, um negativen Füllungseinfluss auf die Zylinder auch im Teil- und Mittellastbetrieb, hervorgerufen durch induzierte Druckwellen im Ladungswechsel, durch kurzfristiges Versperren in der Überschneidungsphase zu unterbinden. Fig. 14 stellt eine entsprechende Steuerung der Absperrvorrichtung dar. Im Gegensatz zu Fig. 3 wird gemäß Fig. 14 der Absperrvorrichtung (gestrichelte Kurve) zumindest während des Zeitraums (vorteilhaft gering- fügig über den Zeitraum hinaus) geschlossen, währenddessen das Auslassventil in der Endphase seiner Schließbewegung noch offen ist und das Einlassventil zu Beginn seiner Öffnungsbewegung bereits offen ist. Während bei dem Verfahren gemäß Fig. 3 die Absperrvorrichtung während der Überschneidung der Öffnung von Auslassventil und Einlassventil (und etwas darüber hinaus) offen ist und ansonsten geschlossen ist, ist die Absperrvorrichtung bei der Durchführungsform des Verfahrens gemäß Fig. 14 während der Überschneidungsphase und gegebenenfalls geringfügig darüber hinaus geschlossen und ansonsten offen.

Zusätzlich kann mit einer erfindungsgemäßen Absperrvorrichtung das Abgasrohr des im Ladungswechsel befindlichen Zylinders derart geschlossen werden, dass das Rückläufen der Druckwelle eines benachbarten Zylinders verhindert werden kann. Anschließend kann die Absperrvorrichtung wieder hinreichend schnell geöffnet werden, um den weiteren Ladungswechsel nicht zu beeinflussen.

Die vorstehend erläuterte Erfindung ist sowohl für mit flüssigen Kraftstoffen betriebene Brennkraftmaschinen als auch für mit gasförmigen Kraftstoffen betriebene Brennkraftmaschinen einsetzbar.

Bezugszeichenliste:

10 Brennkraftmaschine 74 Arm

12 Zylinder 76 Arm

14 Abgasrohr 78 Stösel

16 Abgasturbolader 80 Ankerplatte

20 Filter 82 Elektromagnet

22 Ladeluftkühler 84 Elektromagnet

24 Einlasssammelleitung 86 Feder

26 Steuereinrichtung 88 Feder

28 Absperreinrichtung 90 Welle

32 Katalysator 92 Stutzen

34 Absperrvorrichtung 94 Ankerplatte

36 Aktor 96 Öffnungselektromagnet

38 Kühlwasserleitung 98 Schließelektromagnet

38 Ausbauchung 100 Torsionsfeder

40 Klappe 102 Gehäuse

42 Ringwulst 104 Kühlkanal

44 Arm

46 Kolbenstange

48 Kolben

50 Zylinder

52 Druckanschluss

54 Druckanschluss

56 Abschirmung

58 Bereich

60 Strebe

62 Tragkörper

64 Schaft

66 Ventilglied

68 Ausbauchung

70 Drehkörper

72 Durchlasskanal

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer abgasturboaufgeladenen Kolbenbrennkraftmaschine, bei welchem Verfahren der Durchströmquerschnitt einer von einem Auslass der Brennkraftmaschine, in dem ein Auslassventil angeordnet ist, zu einem Einlass des Abgasturboladers führende Abgasrohr (14) in Abstimmung auf den Betrieb des Auslassventils zumindest zeitweilig annähernd abgesperrt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Durchströmquerschnitt der Abgasrohr (14) derart absperrbar ist, dass aus dem Auslass austretendes Abgas infolge der Absperrung unter Druckerhöhung gestaut wird und infolge der anschließenden Öffnung des Durchströmquerschnitts als Druckimpuls in den Einlass des Turboladers hineinwirkt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei der Durchströmquerschnitt der Abgasrohr (14) nur in Betriebszuständen der Brennkraftmaschine zyklisch abgesperrt wird, in denen die Drehzahl unterhalb eines Schwellwertes ist und die Last über einem Schwellwert liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei eine in der Abgasrohr (14) angeordnete Absperrvorrichtung relativ zu einem in dem Anlass angeordneten Anlassventil verzögert öffnet und schließt.

5. Verfahren nach Anspruch 1 , wobei der Durchströmquerschnitt der Abgasrohr (14) zumindest annähernd abgesperrt wird, während das Auslassventil am Ende seiner Schließbewegung noch offen ist und gleichzeitig ein demselben Zylinder wie das Auslassventil zugeordnetes Einlassventil zu Beginn seiner Öffnungsbewegung bereits offen ist.

6. Brennkraftmaschine, enthaltend wenigstens einen Zylinder (12) mit einer von einem Kolben begrenzten Arbeitskammer und einem mittels eines Auslassventils verschließbaren Auslass, der über ein Abgasrohr (14) mit einem Einlass eines Turboladers (16) verbunden ist, gekennzeichnet durch eine in dem Abgasrohr (14) angeordnete Absperrvorrichtung (34), die in Abstimmung auf den Betrieb des Auslassventils betätigbar ist.

7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6. wobei die Absperrvorrichtung (34) derart betätigbar ist. dass bei den Durchlass durch das Abgasrohr sperrender Absperrvorrichtung aus dem Auslass austretendes Abgas unter Druckerhöhung stromoberhalb der Absperrvorrich- tung gestaut wird und das gestaute Abgas nach Freigeben des Durchlasses durch das Abgasrohr unter Ausbilden eines Druckimpulses in den Einlass der Abgasturbine des Turboladers (16) strömt.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, wobei die Absperrvorrichtung (34) derart betätigbar ist, dass der Durchströmquerschnitt der Abgasrohr (14) zumindest annähernd abgesperrt ist, während das Auslassventil am Ende seiner Schließbewegung noch offen ist und gleichzeitig ein demselben Zylinder wie das Auslassventil zugeordnetes Einlassventil zu Beginn seiner Öffnungsbewegung bereits offen ist.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Absperreinrichtung (34) eine schwenkbare Klappe (40) enthält, mit der der Durchströmquerschnitt des Abgas- rohrs (14) wahlweise sperrbar oder freigebbar ist.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, wobei die Klappe (40) im den Durchströmquerschnitt freigebenden Zustand in einer Ausbauchung (38) des Abgasrohrs (14) aufgenommen ist.

1 1. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, wobei eine Schwenkachse (A) der Klappe (40) quer durch das Abgasrohr verläuft.

12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 1 , wobei die Klappe (40) zweiflüglig ist um ihre Mitte schwenkbar ist.

13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Absperreinrichtung (34) ein pilzartiges Ventilglied (66) enthält, das innerhalb eines sich im Durchmesser erweiternden Bereiches (58) des Abgasrohrs (14) in dessen Längsrichtung derart beweglich ist, dass sein Umfangsrand in einer Schließstellung an der Innenseite des Abgasrohrs anliegt.

14. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, wobei die Absperreinrichtung (34) einen mit einem Durchlasskanal (72) ausgebildeten Drehkörper (70) enthält, der um eine zum Durchlasskanal und der Längsrichtung des Abgasrohrs (14) senkrechte Achse (A) in eine Durchlassstellung schwenkbar ist, in der der Durchlasskanal mit dem Inneren des Abgasrohrs fluchtet.