WO2018127368A1 - Abgaskrümmer für eine verbrennungskraftmaschine - Google Patents

Abgaskrümmer für eine verbrennungskraftmaschine Download PDF

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WO2018127368A1
WO2018127368A1 PCT/EP2017/082496 EP2017082496W WO2018127368A1 WO 2018127368 A1 WO2018127368 A1 WO 2018127368A1 EP 2017082496 W EP2017082496 W EP 2017082496W WO 2018127368 A1 WO2018127368 A1 WO 2018127368A1
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exhaust gas
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internal combustion
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Fabian Claußen
Hans-Peter Jelinek
Michael Kastenmaier
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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Definitions

  • the invention relates to an exhaust manifold for an internal combustion engine.
  • an exhaust manifold for an internal combustion engine will be presented, which can enable a particularly simple and cost-effective installation and maintenance of the internal combustion engine.
  • an exhaust manifold for an internal combustion engine is presented.
  • the exhaust manifold comprises at least:
  • At least one receiving opening for a flow-guiding device wherein at least one flow path between different ones of the at least two exhaust-gas floods can be opened or closed by means of the flow-guiding device, and wherein the receiving opening is arranged on an outer side of the exhaust manifold.
  • the internal combustion engine may be suitable in particular for a motor vehicle.
  • the internal combustion engine preferably has a plurality of cylinders as combustion chambers, in which fuel can be burned with air.
  • air from the environment of the internal combustion engine can be introduced via an intake pipe into the combustion chambers.
  • a compression of the air via a turbocharger can preferably take place.
  • the turbocharger is preferably driven via the exhaust gas of the internal combustion engine (exhaust gas turbocharger).
  • the turbocharger preferably has an exhaust area, which is integrated in an exhaust system of the internal combustion engine and within which the exhaust gas can cause a drive of the turbocharger.
  • the turbocharger preferably has a compression region, which is integrated into the intake manifold of the internal combustion engine and within which air can be compressed.
  • the exhaust region of the turbocharger preferably comprises at least one exhaust gas turbine, which can be driven by the exhaust gas.
  • a resulting rotational movement of the exhaust gas turbine is preferably transmitted (for example by a drive shaft) to a compression device in the compression region of the turbocharger.
  • the compression device By the compression device, the air can be compressed in the compression area.
  • the internal combustion engine comprises two (or more) groups of cylinders, wherein cylinders of different groups are connected to different ones of the exhaust gas flows.
  • the internal combustion engine is preferably set up in such a way that exhaust gas is discharged from cylinders of a group at times which are as far apart as possible.
  • the cylinders (two in this case) of a group are out of phase with each other by 360 degrees. This means, for example, that air is sucked into one of the two cylinders of the group (intake stroke), while in the other cylinder of the group, an ignited fuel-air mixture expands and performs work (power stroke).
  • exhaust gas is discharged from the different groups at as far apart time points.
  • the groups two in this case
  • the groups are out of phase with each other by 180 degrees.
  • the turbocharger can be powered by either a boost charge or a jam charge. In the case of supercharging, the turbocharger is driven by so-called pre-impulse blows. If the exhaust valve of a cylinder is opened, the exhaust gas exits the cylinder initially under great pressure and thus abruptly. This is called a Vorlassrich. In a four-cylinder internal combustion engine, if the cylinders of a group are out of phase with each other by 360 ° and the groups are out of phase with each other by 180 °, pre-discharge shocks will strike the exhaust gas turbine at equal intervals, with the pre-discharge impacts alternately coming from the two groups. In this way, the turbocharger can be particularly continuously driven by shock charging.
  • the turbocharger can be driven in particular at low speeds of the internal combustion engine.
  • successive Vorlassst dealte are temporally spaced from each other. It is preferred that the exhaust gas flows are completely separated from each other. This allows the energy of the Vorlassst dealte be exploited particularly well for the shock charge.
  • the turbocharger can be driven in particular at high rotational speeds of the internal combustion engine via the accumulation charge.
  • particularly large exhaust gas mass flows can occur. Due to the fast successive Vorlassst Congresse results in a total of a pulsating flow, which breaks off at any time completely. If such a large exhaust gas mass flow were conducted through an exhaust gas flow alone, a large flow velocity would set, so that a particularly large flow resistance would result. A pressure spike by a Vorlass furnace could slow down only slowly. Through the connection between the exhaust gas flows, a flow cross-section available for a pre-discharge joint can be increased. The advance blow So can spread with open connection between the exhaust gas flows with a very low flow resistance.
  • the exhaust-gas turbine can be charged completely with the pre-discharge shock (ie via both exhaust-gas flows).
  • the energy of the Vorlass tenues can be used particularly efficiently for driving the turbocharger.
  • the exhaust gas flows are optionally completely separated or interconnected depending on the operating state of the internal combustion engine.
  • the turbocharger can be adapted to a respective prevailing Aufladungsart, so that a corresponding exhaust gas flow can be particularly efficiently exploited to drive the turbocharger.
  • the described exhaust manifold may allow exhaust of the cylinders of different groups to be selectively directed to separate or at least partially connected flow paths to the turbocharger (and in particular to the exhaust turbine).
  • the exhaust manifold preferably includes an inlet port for each of the cylinders. If more than one exhaust manifold is provided in an internal combustion engine, each of the exhaust manifolds preferably includes an inlet port for at least a portion of the cylinders. To the inlet ports of cylinders of a group are preferably connected lines that converge within the exhaust manifold.
  • the exhaust manifold preferably has an outlet opening for each group of cylinders. The entirety of conduits between the intake ports of cylinders of a group and the respective exhaust port preferably forms an exhaust gas surge.
  • the exhaust gas leaving the outlets of the exhaust manifold is preferably directed to the exhaust region of the turbocharger. So that the exhaust gas from the cylinders of different groups can in any case flow separately from one another to the exhaust gas turbine, the exhaust gas flows of the exhaust manifold are preferably fundamentally separate from one another.
  • the connection between different exhaust gas flows can preferably be released and blocked in the described exhaust manifold via the flow guide become.
  • the exhaust gas flows are preferably designed such that when the flow guide device is mounted, the flow path between the various of the at least two exhaust gas flows can be opened or closed.
  • a Strömungsleitvortechnisch is mounted on the exhaust manifold, which can be brought at least in two positions. In a first position of the flow-guiding device, the flow path between the various of the at least two exhaust-gas flows is preferably opened. In a second position of the flow-guiding device, this flow path is preferably closed. It is also preferred that no further (intermediate) positions of the flow guiding device are provided in addition to these two positions. Alternatively, however, it is preferred in one embodiment, in any number of intermediate positions between the first and second position can be brought.
  • the exhaust manifold and in particular the receiving opening and the exhaust gas flows are preferably designed such that in any case two of the exhaust gas passages are accessible through the receiving opening.
  • This can for example be realized in that the receiving opening is arranged at a position of the exhaust manifold, are separated at the two exhaust gas flows only by a partition.
  • an opening in the partition wall may be opened or closed by the flow guiding device.
  • the receiving opening may for example be formed perpendicular to the partition, so that the receiving opening is divided by the partition. In that case, the flow path between the exhaust gas flows may pass through the flow guide device.
  • the described inlet openings and outlet openings of the exhaust manifold are not a receiving opening in the sense of the definition of a receiving opening used here.
  • the inlet openings and the outlet openings are preferably each connected to only one exhaust gas flow. Therefore, by mounting a flow guide on one of the inlet openings or on one of the outlet openings (which is not provided in the exhaust manifold described here), no flow path between different exhaust gas flows could be formed.
  • the flow guide can be mounted from the outside to the exhaust manifold.
  • the flow guide in particular for an assembly and / or for a maintenance particularly well accessible.
  • the flow guiding device can be easily exchanged. It can be done without disassembly of the exhaust manifold and / or the turbocharger.
  • the (entire) turbocharger need not be replaced. As a result, a considerable work and expense can be avoided.
  • the Strömungsleitklappe be adjusted from outside the exhaust manifold.
  • an electric motor or a mechanical and / or pneumatic adjusting device may be provided within the flow guide and / or outside of the exhaust manifold.
  • the adjusting device can preferably be controlled via a control unit according to an operating situation of the internal combustion engine.
  • the receiving opening can be closed by receiving the flow-guiding device.
  • the receiving opening may preferably be closed by receiving the flow guide. If the flow guiding device is mounted, preferably no exhaust gas can escape from the receiving opening into the environment.
  • the exhaust manifold preferably has a sealing surface surrounding the receiving opening with a seal, so that the receiving opening can be closed in a gastight manner with the flow-guiding device.
  • a connecting chamber adjoins the receiving opening within the exhaust manifold, wherein the Connecting chamber is fluidly connected to the at least two exhaust gas flows.
  • connection chamber may form part of a first one of the exhaust gas flows, wherein a second one of the exhaust gas flows is separated from the connection chamber by a partition wall.
  • a partition wall which can be opened or closed by the flow guiding device.
  • connection chamber may be partitioned by a partition wall into different regions, each of the regions being part of another exhaust gas flow. Also in the case, it is preferable that an opening is provided in the partition wall which can be opened or closed by the flow guide.
  • the flow guide device can be mounted to the exhaust manifold so that the flow guide can engage in opening and closing the opening through the receiving opening into the connecting chamber.
  • a flow-guiding device is arranged at the receiving opening, wherein the flow-guiding device comprises a flow-guiding flap, by means of which an opening in a first of the exhaust-gas flows can be closed, whereby the first exhaust-gas flow can be separated from a second exhaust-gas flow.
  • the exhaust manifold is preferably in the assembled state, ie in particular with mounted flow guide.
  • the opening in the first exhaust gas flow is preferably formed in a partition wall between the first exhaust gas flow and the second exhaust gas flow.
  • the opening and closing of the opening can preferably take place via the flow-guiding flap.
  • the flow-guiding flap In the first position of the flow-guiding device, the flow-guiding flap is preferably arranged such that the flow-guiding flap does not obstruct the opening.
  • the flow-guiding flap is preferably arranged such that the flow-guiding flap bears against the dividing wall and obstructs the opening.
  • the Strömungsleitklappe is adapted to be adjusted in the connecting chamber and thereby to close or open the opening in the first exhaust gas flow.
  • the flow-guiding device, the flow-guiding flap and the connecting chamber are preferably designed in such a way that the flow-guiding flap does not protrude into the connecting chamber in the first position.
  • the flow guiding device closes only the receiving opening towards the surroundings of the exhaust manifold.
  • the flow guide flap can protrude into the connecting chamber and close the opening there.
  • the flow-guiding flap is mounted in a cover of the flow-guiding device.
  • the cover of the flow guiding device is preferably designed to close the receiving opening to the surroundings of the exhaust manifold.
  • the flow-guiding flap is preferably mounted in the cover such that the flow-guiding flap does not project into the connecting chamber in the first position of the flow-guiding device.
  • the flow guide is 29raubbar with the outside of the exhaust manifold.
  • a motor vehicle comprises at least one exhaust manifold, which is designed as described.
  • the particular advantages and design features described above for the exhaust manifold are applicable to the motor vehicle described and transferable.
  • the invention and the technical environment will be explained in more detail with reference to FIGS.
  • the figures show particularly preferred embodiments, to which the invention is not limited. In particular, it should be noted that the figures and in particular the illustrated proportions are only schematic. Show it:
  • Fig. 1 a motor vehicle with an internal combustion engine and a
  • FIG. 2 is a perspective view of the exhaust manifold of Fig. 1, and
  • FIGS. 1 and 2 are sectional views of the exhaust manifold of FIGS. 1 and 2.
  • Fig. 1 shows a motor vehicle 1 comprising an internal combustion engine 2, which is connected to a turbocharger 16 for compressing air.
  • the turbocharger 16 may be driven with exhaust gas of the internal combustion engine 2.
  • the compressed air from the turbocharger 16 may be used for combustion in the internal combustion engine 2.
  • the turbocharger 16 comprises a compression region 18 and an exhaust region 19. Air can be drawn in from the environment of the motor vehicle 1 via an intake pipe 17 and compressed in the compression region 18 of the turbocharger 16 via a compression device 20. From the compression region 18 of the turbocharger 16, the compressed air can be further introduced via the intake pipe 17 in cylinder 3 of a first group and in cylinder 4 of a second group of the internal combustion engine 2, which form the combustion chambers of the internal combustion engine 2. Cylinders of a group are operated at particularly spaced intervals in time. The groups undergo staggered cycles.
  • an exhaust manifold 5 For discharging exhaust gas from the internal combustion engine 2, an exhaust manifold 5 is provided. Exhaust gas from the cylinders 3 of the first group can flow via a first exhaust gas flow 6 of the exhaust manifold 5 from first inlet openings 23 to a first outlet opening 25. Exhaust gas from the cylinders 4 of the second group can via a second exhaust gas flow 7 of the exhaust manifold 5 from second inlet openings 24 to a second outlet opening 26 flow.
  • the first exhaust gas flow 6 and the second exhaust gas flow 7 are basically separated from one another, wherein a flow path 10 between the first exhaust gas flow 6 and the second exhaust gas flow 7 can be opened or closed by means of a flow guiding device 9.
  • the exhaust gas After exiting the first outlet opening 25 and the second outlet opening 26, the exhaust gas can be introduced into the exhaust gas area 19 of the turbocharger 16, where it can drive an exhaust gas turbine 21. A rotational movement of the exhaust gas turbine 21 generated in this way can be transmitted via a drive shaft 22 to the compression device 20 in the compression region 18. After passing through the exhaust region 19 of the turbocharger 16, the exhaust gas can be discharged into the environment of the motor vehicle 1 (preferably after an exhaust gas treatment not shown further here).
  • FIG. 2 shows a perspective view of the exhaust manifold 5 from FIG. 1.
  • the first inlet openings 23 of the first exhaust gas flow 6 and the second inlet openings 24 of the second exhaust gas flow 7 can be seen.
  • the flow guidance device 9 can be seen, which is mounted on a receiving opening 8 on an outer side 12 of the exhaust manifold 5 by screwing.
  • the receiving opening 8 is closed by the inclusion of the flow-guiding device 9 (towards the surroundings of the exhaust manifold 5).
  • the first exhaust gas flow 6 and the second exhaust gas flow 7 can be seen here. It can also be seen that the intake opening 8 passes through the flow guiding device 9 (to the surroundings of the exhaust manifold 5 out) is closed. Within the exhaust manifold 5, a connecting chamber 14 adjoins the receiving opening 8. The connecting chamber 14 is fluidically connected to the first exhaust gas flow 6 and to the second exhaust gas flow 7.
  • the flow-guiding device 9 comprises a flow-guiding flap 11, by means of which an opening 13 in the first exhaust-gas flow 6 can be closed, whereby the first exhaust-gas flow 6 can be separated from the second exhaust-gas flow 7.
  • the opening 13 is provided in a partition wall 27 between the first exhaust gas flow 6 and the second exhaust gas flow 7.
  • the Strömungsleitklappe 1 1 is adapted to be adjusted in the connecting chamber 14 and thereby the opening 13 in the first To close or open the exhaust gas flow 6.
  • the Strömungsleitklappe 1 1 is mounted in a cover 15 of the flow guide 9.
  • the Strömungsleitklappe 1 1 in two positions 28, 29 located. In fact, the Strömungsleitklappe 1 1 only in one of the two marked positions 28, 29 are at the same time.
  • the flow-guiding flap 1 1 In a first position 28 of the flow-guiding device 9, the flow-guiding flap 1 1 is arranged such that the flow-guiding flap 1 1 does not project into the connecting chamber 14 and does not obstruct the opening 13.
  • the flow-guiding flap 1 1 In a second position 29 of the flow-guiding device 9, the flow-guiding flap 1 1 is arranged such that the flow-guiding flap 1 1 bears against the dividing wall 27 and blocks the opening 13.
  • the Strömungsleitklappe 1 1 can also be placed in other positions (especially in intermediate positions between the first position 28 and the second position 29).

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Abstract

Abgaskrümmer (5) für eine Verbrennungskraftmaschine (2) umfassend zumindest: mindestens zwei voneinander getrennte Abgasfluten (6, 7), mindestens eine Aufnahmeöffnung (8) für eine Strömungsleitvorrichtung (9), wobei mittels der Strömungsleitvorrichtung (9) mindestens ein Strömungsweg (10) zwischen verschiedenen der mindestens zwei Abgasfluten (6, 7) geöffnet oder geschlossen werden kann, und wobei die Aufnahmeöffnung (8) an einer Außenseite (12) des Abgaskrümmers (5) angeordnet ist.

Description

Abgaskrümmer für eine Verbrennungskraftmaschine
Die Erfindung betrifft einen Abgaskrümmer für eine Verbrennungskraftmaschine.
Es sind Verbrennungskraftmaschinen bekannt, deren Zylinder an eine Mehrzahl von getrennten Abgassträngen angeschlossen sind. Bei derartigen Verbrennungskraftmaschinen ist es weiter bekannt, je nach Betriebszustand die getrennten Abgasstränge zumindest zeitweise miteinander zu verbinden. Das kann insbesondere Einfluss auf eine Funktion eines Abgasturboladers haben. Bei bekannten Vorrichtungen zum Öffnen und Verschließen der Verbindung zwischen getrennten Abgassträngen erfordern Montage und Wartung oft einen erheblichen Arbeitsaufwand. Auch ist bei einem Defekt der Vorrichtungen konstruktionsbedingt regelmäßig der gesamte Abgasturbolader zu ersetzen, wodurch erhebliche Kosten entstehen können.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung, die im Zusammenhang mit dem Stand der Technik geschilderten technischen Probleme weiterhin zu lösen bzw. zumindest zu verringern. Es soll insbesondere ein Abgaskrümmer für eine Verbrennungskraftmaschine vorgestellt werden, der eine besonders einfache und kostengünstige Montage und Wartung der Verbrennungskraftmaschine ermöglichen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einem Abgaskrümmer gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1 . Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Abgaskrümmers sind in den abhängig formulierten Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden. Erfindungsgemäß wird ein Abgaskrümmer für eine Verbrennungskraftmaschine vorgestellt. Der Abgaskrümmer umfasst zumindest:
- mindestens zwei voneinander getrennte Abgasfluten,
mindestens eine Aufnahmeöffnung für eine Strömungsleitvorrichtung, wobei mittels der Strömungsleitvorrichtung mindestens ein Strömungsweg zwischen verschiedenen der mindestens zwei Abgasfluten geöffnet oder geschlossen werden kann, und wobei die Aufnahmeöffnung an einer Außenseite des Abgaskrümmers angeordnet ist.
Die Verbrennungskraftmaschine kann insbesondere für ein Kraftfahrzeug geeignet sein. Die Verbrennungskraftmaschine weist vorzugsweise eine Mehrzahl an Zylindern als Brennräume auf, in denen Kraftstoff mit Luft verbrannt werden kann. Bevorzugt kann Luft aus der Umgebung der Verbrennungskraftmaschine über ein Ansaugrohr in die Brennräume eingebracht werden. Dabei kann bevorzugt eine Verdichtung der Luft über einen Turbolader erfolgen. Der Turbolader wird bevorzugt über das Abgas der Verbrennungskraftmaschine angetrieben (Abgasturbolader). Dazu weist der Turbolader bevorzugt einen Abgasbereich auf, der in eine Abgasanlage der Verbrennungskraftmaschine integriert ist und innerhalb dessen das Abgas einen Antrieb des Turboladers bewirken kann. Weiterhin weist der Turbolader bevorzugt einen Verdichtungsbereich auf, der in das Ansaugrohr der Verbrennungskraftmaschine integriert ist und innerhalb dessen Luft verdichtet werden kann. Der Abgasbereich des Turboladers umfasst bevorzugt mindestens eine Abgasturbine, die durch das Abgas angetrieben werden kann. Eine dabei entstehende Rotationsbewegung der Abgasturbine wird bevorzugt (beispielsweise durch eine Antriebswelle) auf eine Verdichtungsvorrichtung im Verdichtungsbereich des Turboladers übertragen. Durch die Verdichtungsvorrichtung kann die Luft im Verdichtungsbereich verdichtet werden.
Bevorzugt weist die Verbrennungskraftmaschine zwei (oder mehr) Gruppen von Zylindern auf, wobei Zylinder verschiedener Gruppen an verschiedene der Abgasfluten angebunden sind. Die Verbrennungskraftmaschine ist bevorzugt derart eingerichtet, dass Abgas aus Zylindern einer Gruppe zu möglichst weit auseinander liegenden Zeitpunkten ausgelassen wird. Bei einer Verbrennungskraftmaschine mit vier Zylindern beispielsweise ist es dazu bevorzugt, dass die (in diesem Fall zwei) Zylinder einer Gruppe um 360° zueinander phasenverschoben sind. Das bedeutet beispielsweise, dass in einen der beiden Zylinder der Gruppe Luft angesaugt wird (Ansaugtakt), während in dem anderen Zylinder der Gruppe ein gezündetes Kraftstoff-Luft-Gemisch expandiert und Arbeit verrichtet (Arbeitstakt).
Weiterhin ist es bevorzugt, dass Abgas von den unterschiedlichen Gruppen zu möglichst weit auseinanderliegenden Zeitpunkten ausgelassen wird. Bei einer Verbrennungskraftmaschine mit vier Zylindern beispielsweise ist es dazu bevorzugt, dass die (in diesem Fall zwei) Gruppen um 180° zueinander phasenverschoben sind.
Der Turbolader kann entweder durch eine Stoßaufladung oder durch eine Stauaufladung angetrieben werden. Bei der Stoßaufladung wird der Turbolader über sogenannte Vorauslassstöße angetrieben. Wird das Auslassventil eines Zylinders geöffnet, tritt das Abgas aus dem Zylinder zunächst unter großem Druck und damit schlagartig aus. Das bezeichnet man als Vorauslassstoß. Sind bei einer Verbrennungskraftmaschine mit vier Zylindern die Zylinder einer Gruppe um 360° zueinander phasenverschoben und die Gruppen um 180° zueinander phasenverschoben, so treffen Vorauslassstöße in gleichen Zeitabständen auf die Abgasturbine, wobei die Vorauslassstöße alternierend von den beiden Gruppen stammen. Auf diese Weise kann der Turbolader besonders kontinuierlich durch Stoßaufladung angetrieben werden. Über die Stoßaufladung kann der Turbolader insbesondere bei niedrigen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden. Dabei sind aufeinander folgende Vorauslassstöße zeitlich voneinander beabstandet. Es ist dabei bevorzugt, dass die Abgasfluten vollständig voneinander getrennt sind. Dadurch kann die Energie der Vorauslassstöße besonders gut für die Stoßaufladung ausgenutzt werden.
Über die Stauaufladung hingegen kann der Turbolader insbesondere bei hohen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine angetrieben werden. Dabei können besonders große Abgasmassenströme auftreten. Aufgrund der schnell aufeinander folgenden Vorauslassstöße ergibt sich insgesamt eine pulsierende Strömung, die zu keinem Zeitpunkt vollständig abbricht. Würde ein solch großer Abgasmassenstrom durch eine Abgasflut allein geleitet, würde sich eine große Strömungsgeschwindigkeit einstellen, so dass sich ein besonders großer Strömungswiderstand ergeben würde. Eine Druckspitze durch einen Vorauslassstoß könnte sich nur langsam abbauen. Durch die Verbindung zwischen den Abgasfluten kann ein für einen Vorauslassstoß zur Verfügung stehender Strömungsquerschnitt vergrößert werden. Der Vorauslassstoß kann sich also bei geöffneter Verbindung zwischen den Abgasfluten mit einem besonders geringen Strömungswiderstand ausbreiten. Zudem kann bei geöffneter Verbindung zwischen den Abgasfluten die Abgasturbine vollständig (d.h. über beide Abgasfluten) mit dem Vorauslassstoß beaufschlagt werden. Damit kann die Energie des Vorauslassstoßes besonders effizient zum Antrieb des Turboladers genutzt werden.
Es ist also bevorzugt, dass die Abgasfluten je nach Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine wahlweise vollständig voneinander getrennt oder miteinander verbunden sind. Damit kann der Turbolader an eine jeweils vorherrschende Aufladungsart angepasst werden, so dass eine entsprechende Abgasströmung besonders effizient zum Antrieb des Turboladers ausgenutzt werden kann.
Der beschriebene Abgaskrümmer kann insbesondere ermöglichen, dass Abgas der Zylinder verschiedener Gruppen wahlweise auf getrennten oder zumindest teilweise verbundenen Strömungspfaden zum Turbolader (und insbesondere zur Abgasturbine) geleitet werden kann. Der Abgaskrümmer umfasst bevorzugt für jeden der Zylinder eine Einlassöffnung. Ist bei einer Verbrennungskraftmaschine mehr als ein Abgaskrümmer vorgesehen, so umfasst jeder der Abgaskrümmer bevorzugt zumindest für einen Teil der Zylinder eine Einlassöffnung. An die Einlassöffnungen von Zylindern einer Gruppe sind bevorzugt Leitungen angebunden, die innerhalb des Abgaskrümmers zusammenlaufen. Außerdem weist der Abgaskrümmer bevorzugt für jede Gruppe der Zylinder jeweils eine Auslassöffnung auf. Die Gesamtheit von Leitungen zwischen den Einlassöffnungen von Zylindern einer Gruppe und der jeweiligen Auslassöffnung bildet bevorzugt eine Abgasflut.
Das aus den Auslässen des Abgaskrümmers austretende Abgas wird bevorzugt zum Abgasbereich des Turboladers geleitet. Damit das Abgas von den Zylindern unterschiedlicher Gruppen jedenfalls bis zur Abgasturbine voneinander getrennt strömen kann, sind die Abgasfluten des Abgaskrümmers bevorzugt grundsätzlich voneinander getrennt.
Die Verbindung zwischen verschiedenen Abgasfluten kann bei dem beschriebenen Abgaskrümmer bevorzugt über die Strömungsleitvorrichtung freigegeben und versperrt werden. Dazu sind die Abgasfluten bevorzugt derart ausgeführt, dass bei montierter Strömungsleitvorrichtung der Strömungsweg zwischen den verschiedenen der mindestens zwei Abgasfluten geöffnet oder geschlossen werden kann. Bevorzugt wird eine Strömungsleitvorrichtung an den Abgaskrümmer montiert, die zumindest in zwei Stellungen gebracht werden kann. In einer ersten Stellung der Strömungsleitvorrichtung ist der Strömungsweg zwischen den verschiedenen der mindestens zwei Abgasfluten bevorzugt geöffnet. In einer zweiten Stellung der Strömungsleitvorrichtung ist dieser Strömungsweg bevorzugt geschlossen. Auch ist es bevorzugt, dass neben diesen beiden Stellungen keine weiteren (Zwischen)Stellungen der Strömungsleitvorrichtung vorgesehen sind. Alternativ ist es aber in einer Ausführungsform bevorzugt, in eine beliebige Zahl an Zwischenstellungen zwischen der ersten und zweiten Stellung gebracht werden kann.
Der Abgaskrümmer sowie insbesondere die Aufnahmeöffnung und die Abgasfluten sind bevorzugt derart ausgeführt, dass durch die Aufnahmeöffnung jedenfalls zwei der Abgasfluten zugänglich sind. Das kann beispielsweise dadurch realisiert sein, dass die Aufnahmeöffnung an einer Stelle des Abgaskrümmers angeordnet ist, an der zwei Abgasfluten lediglich durch eine Trennwand voneinander getrennt sind. Beispielsweise kann in dem Fall eine Öffnung in der Trennwand durch die Strömungsleitvorrichtung geöffnet oder geschlossen werden. Auch kann die Aufnahmeöffnung beispielsweise senkrecht zu der Trennwand ausgebildet sein, so dass die Aufnahmeöffnung durch die Trennwand unterteilt ist. In dem Fall kann der Strömungsweg zwischen den Abgasfluten durch die Strömungsleitvorrichtung verlaufen.
Die beschriebenen Einlassöffnungen und Auslassöffnungen des Abgaskrümmers sind keine Aufnahmeöffnung im Sinne der hier verwendeten Definition einer Aufnahmeöffnung. Insbesondere sind die Einlassöffnungen und die Auslassöffnungen bevorzugt jeweils nur an eine Abgasflut angebunden. Durch Montieren einer Strömungsleitvorrichtung an eine der Einlassöffnungen oder an eine der Auslassöffnungen (was bei dem hier beschriebenen Abgaskrümmer nicht vorgesehen ist) könnte daher auch kein Strömungsweg zwischen verschiedenen Abgasfluten ausgebildet werden.
Die Strömungsleitvorrichtung kann von außen an den Abgaskrümmer montiert werden. Damit kann die Strömungsleitvorrichtung insbesondere für eine Montage und/oder für eine Wartung besonders gut zugänglich sein. Bei einem Defekt der Strömungsleitvorrichtung (beispielsweise durch Verschleiß) kann die Strömungsleitvorrichtung einfach ausgetauscht werden. Dabei kann ohne eine Demontage des Abgaskrümmers und/oder des Turboladers ausgekommen werden. Insbesondere muss bei einem Defekt der Strömungsleitvorrichtung nicht der (gesamte) Turbolader ausgetauscht werden. Dadurch kann ein erheblicher Arbeits- und Kostenaufwand vermieden werden.
Bevorzugt kann die Strömungsleitklappe von außerhalb des Abgaskrümmers verstellt werden. Dazu kann beispielsweise ein Elektromotor oder eine mechanische und/oder pneumatische Versteileinrichtung innerhalb der Strömungsleitvorrichtung und/oder außerhalb des Abgaskrümmers vorgesehen sein. Die Versteileinrichtung kann bevorzugt über eine Steuereinheit entsprechend einer Betriebssituation der Verbrennungskraftmaschine gesteuert werden.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Abgaskrümmers ist die Aufnahmeöffnung durch Aufnahme der Strömungsleitvorrichtung verschließbar.
Zum Ausbilden des Strömungsweges zwischen verschiedenen Abgasfluten ist es bevorzugt, dass durch die Aufnahmeöffnung jedenfalls zwei der Abgasfluten zugänglich sind. Würde die Verbrennungskraftmaschine ohne an den Abgaskrümmer montierte Strömungsleitvorrichtung betrieben (was bei dem hier beschriebenen Abgaskrümmer nicht vorgesehen ist), könnte daher Abgas (aus beiden dieser jedenfalls zwei Abgasfluten) der Aufnahmeöffnung in die Umgebung entweichen. Auch zur Vermeidung eines derartigen Entweichens von Abgas kann die Aufnahmeöffnung bevorzugt durch Aufnahme der Strömungsleitvorrichtung verschlossen werden. Ist die Strömungsleitvorrichtung montiert, kann bevorzugt kein Abgas aus der Aufnahmeöffnung in die Umgebung entweichen. Bevorzugt weist der Abgaskrümmer eine um die Aufnahmeöffnung umlaufende Dichtfläche mit einer Dichtung auf, so dass mit der Strömungsleitvorrichtung die Aufnahmeöffnung gasdicht verschlossen werden kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Abgaskrümmers grenzt innerhalb des Abgaskrümmers eine Verbindungskammer an die Aufnahmeöffnung an, wobei die Verbindungskammer strömungstechnisch an die mindestens zwei Abgasfluten angebunden ist.
Beispielsweise kann die Verbindungskammer einen Teil einer ersten der Abgasfluten bilden, wobei eine zweite der Abgasfluten durch eine Trennwand von der Verbindungskammer getrennt ist. In dem Fall ist es bevorzugt, dass in der Trennwand eine Öffnung vorgesehen ist, die durch die Strömungsleitvorrichtung geöffnet oder geschlossen werden kann. Auch kann die Verbindungskammer von einer Trennwand in verschiedene Bereiche unterteilt sein, wobei jeder der Bereiche Teil einer anderen Abgasflut ist. Auch in dem Fall ist es bevorzugt, dass in der Trennwand eine Öffnung vorgesehen ist, die durch die Strömungsleitvorrichtung geöffnet oder geschlossen werden kann.
Bevorzugt kann die Strömungsleitvorrichtung derart an den Abgaskrümmer montiert werden, dass die Strömungsleitvorrichtung zum Öffnen und Verschließen der Öffnung durch die Aufnahmeöffnung in die Verbindungskammer eingreifen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Abgaskrümmers ist an der Aufnahmeöffnung eine Strömungsleitvorrichtung angeordnet, wobei die Strömungsleitvorrichtung eine Strömungsleitklappe umfasst, mittels derer eine Öffnung in einer ersten der Abgasfluten verschlossen werden kann, wodurch die erste Abgasflut von einer zweiten Abgasflut getrennt werden kann.
In dieser Ausführungsform liegt der Abgaskrümmer bevorzugt im montierten Zustand vor, d. h. insbesondere mit montierter Strömungsleitvorrichtung. Die Öffnung in der ersten Abgasflut ist bevorzugt in einer Trennwand zwischen der ersten Abgasflut und der zweiten Abgasflut ausgebildet. Das Öffnen und Verschließen der Öffnung kann bevorzugt über die Strömungsleitklappe erfolgen. In der ersten Stellung der Strömungsleitvorrichtung ist die Strömungsleitklappe bevorzugt derart angeordnet, dass die Strömungsleitklappe die Öffnung nicht versperrt. In der zweiten Stellung der Strömungsleitvorrichtung ist die Strömungsleitklappe bevorzugt derart angeordnet, dass die Strömungsleitklappe an der Trennwand anliegt und die Öffnung versperrt. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Abgaskrümmers ist die Strömungsleitklappe dazu eingerichtet, in der Verbindungskammer verstellt zu werden und dadurch die Öffnung in der ersten Abgasflut zu verschließen oder zu öffnen.
Bevorzugt sind insbesondere die Strömungsleitvorrichtung, die Strömungsleitklappe und die Verbindungskammer derart ausgeführt, dass die Strömungsleitklappe in der ersten Stellung nicht in die Verbindungskammer hineinragt. In dem Fall verschließt die Strömungsleitvorrichtung in der ersten Stellung lediglich die Aufnahmeöffnung zur Umgebung des Abgaskrümmers hin. In der zweiten Stellung kann die Strömungsleitklappe in die Verbindungskammer hineinragen und dort die Öffnung verschließen.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Abgaskrümmers ist die Strömungsleitklappe in einem Deckel der Strömungsleitvorrichtung gelagert.
Der Deckel der Strömungsleitvorrichtung ist bevorzugt dazu eingerichtet, die Aufnahmeöffnung zur Umgebung des Abgaskrümmers hin zu verschließen. Bevorzugt ist die Strömungsleitklappe derart in dem Deckel gelagert, dass die Strömungsleitklappe in der ersten Stellung der Strömungsleitvorrichtung nicht in die Verbindungskammer hineinragt.
In noch einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Abgaskrümmers ist die Strömungsleitvorrichtung mit der Außenseite des Abgaskrümmers verschraubbar.
In dieser Ausführungsform kann insbesondere eine besonders einfache Montage und/oder Demontage (beispielsweise zur Wartung) der Strömungsleitvorrichtung erfolgen.
Als weiterer Aspekt der Erfindung wird ein Kraftfahrzeug vorgestellt. Das Kraftfahrzeug umfasst zumindest einen Abgaskrümmer, der wie beschrieben ausgeführt ist. Die weiter vorne für den Abgaskrümmer beschriebenen besonderen Vorteile und Ausgestaltungsmerkmale sind auf das beschriebene Kraftfahrzeug anwendbar und übertragbar. Die Erfindung und das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Figuren näher erläutert. Die Figuren zeigen besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele, auf die die Erfindung jedoch nicht begrenzt ist. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
Fig. 1 : ein Kraftfahrzeug mit einer Verbrennungskraftmaschine und einem
Abgaskrümmer,
Fig. 2: eine perspektivische Darstellung des Abgaskrümmers aus Fig. 1 , und
Fig. 3: eine Schnittdarstellung des Abgaskrümmers aus den Fig. 1 und 2.
Fig. 1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 aufweisend eine Verbrennungskraftmaschine 2, die an einen Turbolader 16 zum Verdichten von Luft angebunden ist. Der Turbolader 16 kann mit Abgas der Verbrennungskraftmaschine 2 angetrieben werden. Die vom Turbolader 16 verdichtete Luft kann für eine Verbrennung in der Verbrennungskraftmaschine 2 verwendet werden.
Der Turbolader 16 umfasst einen Verdichtungsbereich 18 und einen Abgasbereich 19. Über ein Ansaugrohr 17 kann Luft aus der Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 angesaugt werden und im Verdichtungsbereich 18 des Turboladers 16 über eine Verdichtungsvorrichtung 20 verdichtet werden. Aus dem Verdichtungsbereich 18 des Turboladers 16 kann die verdichtete Luft weiter über das Ansaugrohr 17 in Zylinder 3 einer ersten Gruppe und in Zylinder 4 einer zweiten Gruppe der Verbrennungskraftmaschine 2 eingebracht werden, welche die Brennräume der Verbrennungskraftmaschine 2 bilden. Zylinder einer Gruppe werden in zeitlich besonders weit voneinander beabstandeten Takten betrieben. Die Gruppen durchlaufen zueinander versetzte Takte.
Zum Ableiten von Abgas aus der Verbrennungskraftmaschine 2 ist ein Abgaskrümmer 5 vorgesehen. Abgas aus den Zylindern 3 der ersten Gruppe kann über eine erste Abgasflut 6 des Abgaskrümmers 5 von ersten Einlassöffnungen 23 zu einer ersten Auslassöffnung 25 strömen. Abgas aus den Zylindern 4 der zweiten Gruppe kann über eine zweite Abgasflut 7 des Abgaskrümmers 5 von zweiten Einlassöffnungen 24 zu einer zweiten Auslassöffnung 26 strömen. Die erste Abgasflut 6 und die zweite Abgasflut 7 sind grundsätzlich voneinander getrennt, wobei mittels einer Strömungsleitvorrichtung 9 ein Strömungsweg 10 zwischen der ersten Abgasflut 6 und der zweiten Abgasflut 7 geöffnet oder geschlossen werden kann.
Nach Austreten aus der ersten Auslassöffnung 25 und der zweiten Auslassöffnung 26 kann das Abgas in den Abgasbereich 19 des Turboladers 16 eingebracht werden, wo es eine Abgasturbine 21 antreiben kann. Eine dabei erzeugte Rotationsbewegung der Abgasturbine 21 kann über eine Antriebswelle 22 auf die Verdichtungsvorrichtung 20 im Verdichtungsbereich 18 übertragen werden. Nach Passieren des Abgasbereichs 19 des Turboladers 16 kann das Abgas (bevorzugt nach einer hier nicht weiter gezeigten Abgasbehandlung) in die Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 abgegeben werden.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Darstellung des Abgaskrümmers 5 aus Fig. 1 . Zu erkennen sind hier insbesondere die ersten Einlassöffnungen 23 der ersten Abgasflut 6 und die zweiten Einlassöffnungen 24 der zweiten Abgasflut 7. Weiterhin ist die Strömungsleitvorrichtung 9 zu erkennen, die an einer Aufnahmeöffnung 8 an einer Außenseite 12 des Abgaskrümmers 5 durch Verschrauben montiert ist. Die Aufnahmeöffnung 8 ist durch die Aufnahme der Strömungsleitvorrichtung 9 (zur Umgebung des Abgaskrümmers 5 hin) verschlossen.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung des Abgaskrümmers 5 aus den Fig. 1 und 2. Zu erkennen sind hier insbesondere die erste Abgasflut 6 und die zweite Abgasflut 7. Weiterhin ist zu erkennen, dass die Aufnahmeöffnung 8 durch die Strömungsleitvorrichtung 9 (zur Umgebung des Abgaskrümmers 5 hin) verschlossen ist. Innerhalb des Abgaskrümmers 5 grenzt eine Verbindungskammer 14 an die Aufnahmeöffnung 8 an. Die Verbindungskammer 14 ist strömungstechnisch an die erste Abgasflut 6 und an die zweite Abgasflut 7 angebunden. Die Strömungsleitvorrichtung 9 umfasst eine Strömungsleitklappe 1 1 , mittels derer eine Öffnung 13 in der ersten Abgasflut 6 verschlossen werden kann, wodurch die erste Abgasflut 6 von der zweiten Abgasflut 7 getrennt werden kann. Die Öffnung 13 ist in einer Trennwand 27 zwischen der ersten Abgasflut 6 und der zweiten Abgasflut 7 vorgesehen. Die Strömungsleitklappe 1 1 ist dazu eingerichtet, in der Verbindungskammer 14 verstellt zu werden und dadurch die Öffnung 13 in der ersten Abgasflut 6 zu verschließen oder zu öffnen. Die Strömungsleitklappe 1 1 ist in einem Deckel 15 der Strömungsleitvorrichtung 9 gelagert.
In der gezeigten schematischen Darstellung ist die Strömungsleitklappe 1 1 in zwei Stellungen 28, 29 eingezeichnet. Tatsächlich kann sich die Strömungsleitklappe 1 1 nur in einer der beiden eingezeichneten Stellungen 28, 29 zur gleichen Zeit befinden. In einer ersten Stellung 28 der Strömungsleitvorrichtung 9 ist die Strömungsleitklappe 1 1 derart angeordnet, dass die Strömungsleitklappe 1 1 nicht in die Verbindungskammer 14 hineinragt und die Öffnung 13 nicht versperrt. In einer zweiten Stellung 29 der Strömungsleitvorrichtung 9 ist die Strömungsleitklappe 1 1 derart angeordnet, dass die Strömungsleitklappe 1 1 an der Trennwand 27 anliegt und die Öffnung 13 versperrt. Die Strömungsleitklappe 1 1 kann auch in weitere Stellungen (insbesondere in Zwischenstellungen zwischen der ersten Stellung 28 und der zweiten Stellung 29) gebracht werden.
Bezugszeichenliste
Kraftfahrzeug
Verbrennungskraftmaschine
Zylinder erste Gruppe
Zylinder zweite Gruppe
Abgaskrümmer
erste Abgasflut
zweite Abgasflut
Aufnahmeöffnung
Strömungsleitvorrichtung
Strömungsweg
Strömungsleitklappe
Außenseite
Öffnung
Verbindungskammer
Deckel
Turbolader
Ansaugrohr
Verdichtungsbereich
Abgasbereich
Verdichtungsvorrichtung
Abgasturbine
Antriebswelle
erste Einlassöffnung
zweite Einlassöffnung
erste Auslassöffnung
zweite Auslassöffnung
Trennwand
erste Stellung
zweite Stellung

Claims

Patentansprüche
1 . Abgaskrümmer (5) für eine Verbrennungskraftmaschine (2) umfassend zumindest:
- mindestens zwei voneinander getrennte Abgasfluten (6, 7),
- mindestens eine Aufnahmeöffnung (8) für eine Strömungsleitvorrichtung (9), wobei mittels der Strömungsleitvorrichtung (9) mindestens ein Strömungsweg (10) zwischen verschiedenen der mindestens zwei Abgasfluten (6, 7) geöffnet oder geschlossen werden kann, und wobei die Aufnahmeöffnung (8) an einer Außenseite (12) des Abgaskrümmers (5) angeordnet ist.
2. Abgaskrümmer (5) nach Anspruch 1 , wobei die Aufnahmeöffnung (8) durch Aufnahme der Strömungsleitvorrichtung (9) verschließbar ist.
3. Abgaskrümmer (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei innerhalb des Abgaskrümmers (5) eine Verbindungskammer (14) an die Aufnahmeöffnung (8) angrenzt, und wobei die Verbindungskammer (14) strömungstechnisch an die mindestens zwei Abgasfluten (6, 7) angebunden ist.
4. Abgaskrümmer (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei an der Aufnahmeöffnung (8) eine Strömungsleitvorrichtung (9) angeordnet ist, und wobei die Strömungsleitvorrichtung (9) eine Strömungsleitklappe (1 1 ) umfasst, mittels derer eine Öffnung (13) in einer ersten der Abgasfluten (6) verschlossen werden kann, wodurch die erste Abgasflut (6) von einer zweiten Abgasflut (7) getrennt werden kann.
5. Abgaskrümmer (5) nach Anspruch 4, wobei die Strömungsleitklappe (1 1 ) dazu eingerichtet ist, in der Verbindungskammer (14) verstellt zu werden und dadurch die Öffnung (13) in der ersten Abgasflut (6) zu verschließen oder zu öffnen.
6. Abgaskrümmer (5) nach Anspruch 4 oder 5, wobei die Strömungsleitklappe (1 1 ) in einem Deckel (15) der Strömungsleitvorrichtung (9) gelagert ist. Abgaskrümmer (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Strömungsleitvorrichtung (9) mit der Außenseite (12) des Abgaskrümmers (5) verschraubbar ist.
Kraftfahrzeug (1 ) umfassend zumindest einem Abgaskrümmer (5) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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