WO2019201548A1 - Brennkraftmaschine mit einer abgasanlage - Google Patents

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WO2019201548A1
WO2019201548A1 PCT/EP2019/057177 EP2019057177W WO2019201548A1 WO 2019201548 A1 WO2019201548 A1 WO 2019201548A1 EP 2019057177 W EP2019057177 W EP 2019057177W WO 2019201548 A1 WO2019201548 A1 WO 2019201548A1
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exhaust
exhaust gas
exhaust pipe
internal combustion
combustion engine
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PCT/EP2019/057177
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Christian Schwarz
Dirk Christian Leinhos
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Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft
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    • F01N2240/36—Combination or association of two or more different exhaust treating devices, or of at least one such device with an auxiliary device, not covered by indexing codes F01N2230/00 or F01N2250/00, one of the devices being an exhaust flap
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine having an exhaust system with the features of the preamble of patent claim 1.
  • the technical environment is, for example, the German
  • Catalyst is passed through an exhaust passage, wherein the catalyst in the exhaust passage, a second catalyst is arranged downstream.
  • the first emission control system is bypassable by a bypass element with a closure element, wherein the closure element is arranged in the exhaust manifold.
  • the mixture enrichment leads to high CO concentrations in the exhaust gas and the CO is in the catalyst due to the prevailing in the exhaust gas
  • Boost pressure set After the turbine and after the supply of the wastegate channel to the main flow of the exhaust gas is typically as close as possible to a rapid heating after the start of the
  • a catalyst also called close-coupled catalyst.
  • the waste gate is also wide open to direct as much hot exhaust gas directly to the close-coupled catalyst for heating.
  • typically high exhaust gas mass flows (about 30-45%) must be routed past the turbine via the waste gate. Since this exhaust gas is not expanded in the turbine, it is very hot. This is the mean
  • Turbine outlet temperature It may exceed the maximum exhaust gas inlet temperature allowed for the catalyst.
  • z. B the performance of the internal combustion engine are throttled, which is not desirable.
  • the object of the present invention is to identify a measure with which higher specific powers of the internal combustion engine can be achieved without thermal damage to the catalyst close to the engine.
  • a controlled or regulated distribution of the exhaust gas mass flow can be represented by a
  • a second exhaust gas purification system is preferably provided in the first exhaust pipe according to claim 3.
  • a second shut-off element is arranged according to claim 6 in the sixth exhaust pipe, with which the sixth exhaust pipe is shut off.
  • a gas exchange outlet valve can be deactivated according to claim 7 for each cylinder. If the first exhaust pipe is closed, the charge pressure control and the catalyst heating take place via the sixth exhaust pipe in a partial load of the internal combustion engine.
  • the sixth exhaust pipe is like. Claim 8 cooled, for example with a coolant of the internal combustion engine.
  • Figure 1 shows a first embodiment of an internal combustion engine according to the invention with an exhaust system.
  • Figure 2 shows a second embodiment of a
  • Figure 3 shows a third embodiment of an inventive
  • Figure 1 shows schematically an inventive internal combustion engine 1 with an exhaust system 3.
  • an inventive internal combustion engine 1 with an exhaust system 3.
  • an exhaust system 3 As known from the prior art, is
  • Compressor 16 passed an exhaust gas turbocharger 5 and cooled after the compressor 16 further in a charge air cooler 17. After the intercooler 17, the fresh air flows through a throttle element 18, such as a throttle valve. After the throttle element 18, the fresh air enters an air collector 19, from which the fresh air in the present
  • Embodiment is divided into four cylinders 2. In these four
  • Cylinders 2 the fresh air is mixed with fuel and burned.
  • the exhaust gas flows per cylinder 2 via two unnumbered, each symbolically represented by a gas cycle gas outlet valves in the exhaust system 3.
  • Each two cylinders 2 are summarized according to a cylinder order of the internal combustion engine 1 in a cylinder group.
  • a typical firing order for a present four-cylinder internal combustion engine is, for example, cylinder 1, cylinder 3, cylinder 4, cylinder 2.
  • cylinders 1 and 4 and Cylinders 2 and 3 each have a cylinder group.
  • Ignition order is cylinder 1, cylinder 2, cylinder 4, cylinder 3.
  • the first cylinder (cylinder 1) is the, the power output side / clutch
  • the exhaust gas turbocharger 5 is a twin-scroll exhaust gas turbocharger or an exhaust gas turbocharger with a segment turbine. But it can also be designed as a mono-scroll turbine. As shown above, are in
  • Firing order of the internal combustion engine 1 are combined to form a cylinder group and a first gas exchange outlet of the cylinder 2 a cylinder group via a second exhaust pipe 8 with a first scroll and a second gas exchange outlet of the cylinder 2 of the other cylinder group via a third exhaust pipe 9 with a second scroll exhaust leading connected.
  • the turbine 4 of the exhaust gas turbocharger 5 is driven, which is non-rotatably in operative connection with the compressor 16 and compresses the fresh air.
  • Emission control system 6 close-coupled catalyst
  • Exhaust system with optionally further emission control devices, such. B. catalysts may be provided.
  • a leakage of the exhaust gas from the exhaust system 3 is shown symbolically by an arrow.
  • a particularly good pollutant conversion is in the first exhaust pipe 7, a second Emission control system and after the confluence of the first exhaust pipe 7 in the exhaust system 3, in the exhaust system 3, a third
  • Exhaust gas purification device 12 is provided.
  • the fourth and the fifth exhaust pipe 14, 20 are connected to the first exhaust pipe exhaust-carrying, wherein the first exhaust pipe 7 in the flow direction of the exhaust gas after the first emission control system 6 again in the
  • Exhaust system 3 opens. At the transition from the fourth exhaust pipe 14 and the fifth exhaust pipe 20 into the first exhaust pipe 7 is a first shut-off element 10, such. As an exhaust valve, provided with the passage of exhaust gas from the fourth exhaust pipe 14 and the fifth exhaust pipe 20 into the first exhaust pipe 7 can be prevented.
  • the shut-off element 10 is shown in a closed position.
  • the first shut-off element 10 is opened so that hot exhaust gas on the turbine wheel 4 of
  • Exhaust gas turbocharger 5 can flow past, so that the first
  • Emission control system 6, but also the turbine 4 itself, is thermally protected. Due to the configuration according to the invention, significantly higher full-load powers for the internal combustion engine 1 can now be represented, since the first exhaust-gas cleaning system 6 and also the turbine 4 are thermally protected. The turbine 4 is thermally protected insofar as a part of the exhaust gas mass flow through the first exhaust pipe 7 is guided past the turbine 4.
  • Valves may need to be adapted to the exhaust gas mass flow.
  • Figure 2 shows a second embodiment, a development of the internal combustion engine 1 according to the invention with the exhaust system 3.
  • Figure 2 differs from Figure 1 in that the second and the third exhaust pipe in front of the turbine 4 in a sixth exhaust pipe 21 open, which in turn before the first Emission control system 6 in the
  • Exhaust system 3 opens. Further, in the sixth exhaust pipe 21, a second shut-off element 13 is arranged, with which the sixth exhaust pipe 21 can be shut off for the exhaust gas mass flow. Both shut-off elements 10, 13 are shown in a closed position.
  • the sixth exhaust pipe 21 can also be performed cooled. This can be done for example with coolant of the internal combustion engine 1.
  • - Valves may need to be adjusted to exhaust mass flow rates.
  • Figure 3 shows a third embodiment, a further development of the internal combustion engine according to the invention ine 1 with the exhaust system 3 of Fig. 2.
  • the internal combustion engine 1 in Figure 3 differs from the internal combustion engine in Figure 2 in that for each cylinder 2 a
  • Gas exchange outlet is deactivated.
  • the power control of the internal combustion engine ine 1 via the valve train, in particular in the Part load done.
  • the two shut-off elements 10, 13 are again shown in a closed position.
  • - Valves may need to be adjusted to exhaust mass flow rates.
  • inventive design can also be used for V8 internal combustion engines or inline six-cylinder or V12 internal combustion engines.

Abstract

Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern mit je zwei Gaswechselauslassventilen und mit einer über die Gaswechselauslassventile Abgas führend verbindbare Abgasanlage, wobei in der Abgasanlage ein Turbinengehäuse mit einem Turbinenrad eines Abgasturboladers und in Strömungsrichtung eines Abgases hinter dem Turbinengehäuse eine erste Abgasreinigungsanlage angeordnet ist, wobei zwischen der Brennkraftmaschine und dem Turbinengehäuse ein erstes Abgasrohr von der Abgasanlage Abgas führend abzweigt und nach der ersten Abgasreinigungsanlage wieder in die Abgasanlage mündet, wobei der Abgasturbolader ein Twin-Scroll-Abgasturbolader ist, wobei zumindest zwei Zylinder entsprechend einer Zündreihenfolge der Brennkraftmaschine zu einer Zylindergruppe zusammen gefasst sind und je ein erstes Gaswechselauslassventil der Zylinder einer Zylindergruppe über ein zweites Abgasrohr mit einem ersten Scroll und je ein zweites Gaswechselauslassventil der Zylinder einer Zylindergruppe über ein drittes Abgasrohr mit einem zweiten Scroll Abgas führend verbunden ist und wobei und je ein zweites Gaswechselauslassventil der Zylinder einer Zylindergruppe über ein viertes Abgasrohr mit dem ersten Abgasrohr und je ein zweites Gaswechselauslassventil der Zylinder einer Zylindergruppe über ein fünftes Abgasrohr mit dem ersten Abgasrohr Abgas führend verbunden ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung können höhere spezifische Leistungen für die Brennkraftmaschine erreicht werden, bei gleichzeitig thermischem Bauteilschutz.

Description

Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die Deutsche
Offenlegungsschrift DE 28 51 675 A1 hingewiesen. Aus dieser
Offenlegungsschrift ist eine Nachverbrennungsvorrichtung für die Abgase von Brennkraftmaschinen bekannt. Es wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, zum Nachverbrennen von Abgasen von Brennkraftmaschinen mit einem Katalysator, für die Oxidation von CO (Kohlenmonoxid) und HC
(Kohlenwasserstoffe), bei dem im oberen Lastbereich der
Brennkraftmaschine ein Teil des Abgases unter Umgehung eines
Katalysators durch einen Abgaskanal geleitet wird, wobei dem Katalysator in dem Abgaskanal ein zweiter Katalysator nachgeordnet ist.
Eine Weiterbildung der aus der DE 28 51 675 A1 bekannten
Nachverbrennungsvorrichtung ist in der noch nicht veröffentlichten deutschen Patentanmeldung, mit dem amtlichen Aktenzeichen 10 2017 218 837.5, beschrieben. In dieser Patentanmeldung ist eine Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage beschrieben, die über einen Abgaskrümmer verfügt, der mit der der Brennkraftmaschine verbunden ist. In der Abgasanlage sind eine erste und in Strömungsrichtung des Abgases dahinter eine zweite
Abgasreinigungsanlage angeordnet. Die erste Abgasreinigungsanlage ist über einen Bypass mit einem Verschlusselement umgehbar, wobei das Verschlusselement in dem Abgaskrümmer angeordnet ist.
Bei Ottobrennkraftmaschinen wird bei hohen Motordrehzahlen und hoher Leistung üblicher weise das Kraftstoff-Luft-Gem isch angereichert (Lambda < 1 ), um die abgasführenden Bauteile vor thermischer Überbeanspruchung zu schützen. Dies gilt insbesondere für aufgeladene Brennkraftmaschinen, bei denen die Abgasturbine und der Katalysator ansonsten durch zu hohe Abgastemperaturen zerstört werden könnten.
Die Gemischanreicherung führt zu hohen CO-Konzentrationen im Abgas und das CO wird im Katalysator aufgrund des im Abgas vorherrschenden
Sauerstoffmangels in nachteiliger Weise nicht oxidiert. Der Katalysator arbeitet in diesem Betriebsbereich nicht mehr als 3-Wege-Katalysator, da kein stöchiometrisches Gemisch (Lambda = 1 ) eingestellt wird. Damit wird die Erfüllung zukünftiger Zulassungsanforderung für Kraftfahrzeuge gefährdet.
Heutige Abgasanlagen, insbesondere von turboaufgeladenen Otto- Brennkraftmaschinen verfügen typischerweise über einen Turbinenbypass, auch Waste-Gate genannt, mit regelbarem Abgas-Massenstrom durch das Waste-Gate. Mit diesem Waste-Gate wird der Abgas-Massenstrom über die Turbine und damit die Turbinenleistung und damit der gewünschte
Ladedruck eingestellt. Nach der Turbine und nach der Zuführung des Waste- Gate-Kanals zum Hauptstrom des Abgases befindet sich typischerweise so nah wie möglich, um ein schnelles Aufheizen nach dem Start der
Brennkraftmaschine zu gewährleisten, ein Katalysator (auch motornaher Katalysator genannt). Beim Start der Brennkraftmaschine wird das Waste- Gate zudem weit geöffnet, um für das Aufheizen möglichst viel heißes Abgas direkt auf den motornahen Katalysator zu leiten. In der Volllast, bei hohen Leistungen der Brennkraftmaschine, müssen typischerweise hohe Abgas-Massenströme (ca. 30 - 45%) über das Waste- Gate an der Turbine vorbeigeleitet werden. Da dieses Abgas nicht in der Turbine expandiert wird, ist es sehr heiß. Damit liegt die mittlere
Abgastemperatur nach dem Mischen von Turbinenaustritts-Abgas- Massenstrom und Waste-Gate-Abgas-Massenstrom höher als die
Turbinenaustrittstemperatur. Sie kann die maximale, für den Katalysator erlaubte Abgas-Eintrittstemperatur übersteigen. In Folge muss z. B. die Leistung der Brennkraftmaschine gedrosselt werden, was nicht gewünscht ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, mit der höhere spezifische Leistungen der Brennkraftmaschine erreicht werden können, ohne eine thermische Schädigung des motornahen Katalysators.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Brennkraftmaschine mit der Abgasanlage sind deutlich höhere Leistungen der Brenn kraftmasch ine erzielbar, ohne eine thermische Schädigung des motornahen Katalysators.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ist eine gesteuerte oder geregelte Aufteilung des Abgasmassenstroms darstellbar, um eine
Überhitzung der ersten Abgasreinigungsanlage nach der Turbine des
Abgasturboladers zu vermeiden. Um eine Schadstoffreinigung des durch das Waste-Gate geleiteten Abgases zu gewährleisten, wird vorzugsweise gemäß Patentanspruch 3 in dem ersten Abgasrohr eine zweite Abgasreinigungsanlage vorgesehen.
Um eine bestmögliche Abgasreinigung zu erzielen, wird gemäß
Patentanspruch 4 in der Abgasanlage in Strömungsrichtung des Abgases hinter einer Einmündung des ersten Abgasrohrs eine dritte
Abgasreinigungsanlage vorgesehen.
Um eine größtmögliche Variabilität im Aufheizverhalten und bezüglich der Abgasreinigung zu erzielen zweigt gemäß Patentanspruch 5 von dem zweiten Abgasrohr und dem dritten Abgasrohr in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Abgasturbolader ein sechstes Abgasrohr ab und mündet vor der ersten Abgasreinigungsanlage wieder in die Abgasanlage.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform wird gemäß Patentanspruch 6 in dem sechsten Abgasrohr ein zweites Absperrelement angeordnet, mit dem das sechste Abgasrohr absperrbar ist. Durch diese Ausgestaltung ist das Katalysatorheizen mit dem Bypass- Abgasmassenstrom möglich.
In einer nochmaligen Weiterbildung der Erfindung ist gemäß Patentanspruch 7 für jeden Zylinder ein Gaswechselauslassventil deaktivierbar. Ist das erste Abgasrohr geschlossen, erfolgen in einer Teillast der Brennkraftmaschine die Ladedruckregelung und das Katalysatorheizen über das sechste Abgasrohr.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das sechste Abgasrohr gern. Patentanspruch 8 kühlbar, beispielsweise mit einem Kühlmittel der Brennkraftmaschine.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von drei Figuren näher erläutert. Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel für eine
erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage.
Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße
Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage.
Im Folgenden gelten in den Figuren 1 bis 3 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
Figur 1 zeigt schematisch eine erfindungsgemäße Brenn kraftmasch ine 1 mit einer Abgasanlage 3. Wie aus dem Stand der Technik bekannt, wird
Frischluft über einen Ansauggeräuschdämpfer 15 angesaugt. Ein Einströmen der Frischluft ist mit einem Pfeil symbolisch dargestellt. Anschließend wird die Frischluft durch eine nicht bezifferte Ansaugleitung durch einen
Verdichter 16 eines Abgasturboladers 5 geleitet und nach dem Verdichter 16 weiter in einem Ladeluftkühler 17 abgekühlt. Nach dem Ladeluftkühler 17 durchströmt die Frischluft ein Drosselelement 18, wie beispielsweise einer Drosselklappe. Nach dem Drosselelement 18 tritt die Frischluft in einen Luftsammler 19 ein, von dem aus die Frischluft im vorliegenden
Ausführungsbeispiel auf vier Zylinder 2 aufgeteilt wird. In diesen vier
Zylindern 2 wird die Frischluft mit Brennstoff vermischt und verbrannt.
Das Abgas strömt je Zylinder 2 über zwei nicht bezifferte, durch jeweils einen Kreis symbolisch dargestellte Gaswechselauslassventile in die Abgasanlage 3 aus. Jeweils zwei Zylinder 2 sind entsprechend einer Zylinderreihenfolge der Brenn kraftmasch ine 1 zu einer Zylindergruppe zusammengefasst. Eine typische Zündreihenfolge für eine vorliegende Vierzylinder- Brennkraftmaschine ist beispielsweise Zylinder 1 , Zylinder 3, Zylinder 4, Zylinder 2. Bei dieser Zündreihenfolge bilden die Zylinder 1 und 4 und Zylinder 2 und 3 jeweils eine Zylindergruppe. Eine weitere mögliche
Zündreihenfolge ist Zylinder 1 , Zylinder 2, Zylinder 4, Zylinder 3. Hierbei ist der erste Zylinder (Zylinder 1 ) der, der Kraftabgabeseite/Kupplung
gegenüberliegende Zylinder.
Erfindungsgemäß ist der Abgasturbolader 5 ein Twin-Scroll-Abgasturbolader oder ein Abgasturbolader mit einer Segmentturbine. Er kann aber auch als Mono-Scroll-Turbine ausgeführt sein. Wie oben dargestellt, sind im
vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Zylinder 2 entsprechend der
Zündreihenfolge der Brennkraftmaschine 1 zu einer Zylindergruppe zusammen gefasst sind und je ein erstes Gaswechselauslassventil der Zylinder 2 einer Zylindergruppe über ein zweites Abgasrohr 8 mit einem ersten Scroll und je ein zweites Gaswechselauslassventil der Zylinder 2 der anderen Zylindergruppe über ein drittes Abgasrohr 9 mit einem zweiten Scroll Abgas führend verbunden. Weiter ist je ein zweites
Gaswechselauslassventil der Zylinder 2 einer Zylindergruppe über ein viertes Abgasrohr 14 mit dem ersten Abgasrohr 7 und je ein zweites
Gaswechselauslassventil der Zylinder 2 der anderen Zylindergruppe über ein fünftes Abgasrohr 20 mit dem ersten Abgasrohr 7 Abgas führend verbunden.
Durch das zweite und das dritte Abgasrohr 8, 9 wird die Turbine 4 des Abgasturboladers 5 angetrieben, der drehfest mit dem Verdichter 16 in Wirkverbindung steht und die Frischluft verdichtet.
Nach dem Abgasturbolader 5 durchströmt das Abgas eine erste
Abgasreinigungsanlage 6 (motornaher Katalysator) und verlässt die
Abgasanlage 3 in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel in die
Umgebungsluft. In der Realität wird hierbei eine nachgeschaltete
Abgasanlage mit gegebenenfalls weiteren Abgasreinigungsvorrichtungen, wie z. B. Katalysatoren vorgesehen sein. Ein Austreten des Abgases aus der Abgasanlage 3 ist mit einem Pfeil symbolisch dargestellt. Für eine besonders gute Schadstoffkonvertierung ist in dem ersten Abgasrohr 7 eine zweite Abgasreinigungsanlage und nach der Einmündung des ersten Abgasrohres 7 in die Abgasanlage 3, in der Abgasanlage 3 eine dritte
Abgasreinigungsvorrichtung 12 vorgesehen.
Zwischen der Brennkraftmaschine 1 und dem Abgasturbolader 5 sind das vierte und das fünfte Abgasrohr 14, 20 mit dem ersten Abgasrohr 7 abgasführend verbunden, wobei das erste Abgasrohr 7 in Strömungsrichtung des Abgases nach der ersten Abgasreinigungsanlage 6 wieder in die
Abgasanlage 3 mündet. Am Übertritt vom vierten Abgasrohr 14 und dem fünften Abgasrohr 20 in das erste Abgasrohr 7 ist ein erstes Absperrelement 10, wie z. B. eine Abgasklappe, vorgesehen, mit dem der Übertritt von Abgas aus dem vierten Abgasrohr 14 und dem fünften Abgasrohr 20 in das erste Abgasrohr 7 verhindert werden kann. Das Absperrelement 10 ist in einer Schließstellung dargestellt.
Bei einer Volllast der Brennkraftmaschine 1 wird das erste Absperrelement 10 geöffnet, so dass heißes Abgas an dem Turbinenrad 4 des
Abgasturboladers 5 vorbeiströmen kann, damit die erste
Abgasreinigungsanlage 6, aber auch die Turbine 4 selbst, thermisch geschont wird. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind nun deutlich höhere Volllastleistungen für die Brennkraftmaschine 1 darstellbar, da die erste Abgasreinigungsanlage 6 und auch die Turbine 4 thermisch geschützt ist. Die Turbine 4 ist insofern thermisch geschützt, da ein Teil des Abgas-Massenstroms durch das erste Abgasrohr 7 an der Turbine 4 vorbei geführt wird.
- Vorteil: Temperaturabsenkung des Abgasmassenstromes vor der ersten Abgasreinigungsvorrichtung 6 bei Nennleistung ggü. dem Zumischen des Wastegate-Abgasmassenstroms vor der ersten Abgasreinigungsanlage 6.
- Katheizen dauert länger, da der Waste-Gate-Abgasmassenstrom
keinen Beitrag liefert. - Ventile müssen ggf. an Abgasmassenstrom angepasst werden.
- Nachteil: Aufwändigerer Abgaskrümmer, Waste-Gate muss dicht sein.
Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, eine Weiterbildung der erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 mit der Abgasanlage 3. Figur 2 unterscheidet sich von Figur 1 dadurch, dass das zweite und das dritte Abgasrohr vor dem Turbinenrad 4 in ein sechstes Abgasrohr 21 münden, welches wiederum vor der ersten Abgasreinigungsanlage 6 in die
Abgasanlage 3 mündet. Weiter ist in dem sechsten Abgasrohr 21 ein zweites Absperrelement 13 angeordnet, mit dem das sechste Abgasrohr 21 für den Abgasmassenstrom absperrbar ist. Beide Absperrelemente 10, 13 sind in einer Schließstellung dargestellt.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, die figürlich nicht dargestellt ist, kann das sechste Abgasrohr 21 auch gekühlt ausgeführt werden. Dies kann beispielsweise mit Kühlmittel der Brennkraftmaschine 1 erfolgen.
- Vorteil: Temperaturabsenkung vor der ersten Abgasreinigungsanlage 6 bei Nennleistung ggü. dem Zumischen des Waste-Gate- Abgasmassenstroms vor der ersten Abgasreinigungsanlage 6.
- Katheizen ist über den Waste-Gate-Kanal möglich.
- Ventile müssen ggf. an Abgas-Massendurchsätze angepasst werden.
- Nachteil: Aufwändigerer Krümmer, zwei Waste-Gates, zwei schaltbare Absperrelemente 10, 13.
Figur 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, eine nochmalige Weiterbildung für die erfindungsgemäße Brenn kraftmasch ine 1 mit der Abgasanlage 3 aus Fig. 2. Die Brennkraftmaschine 1 in Figur 3 unterscheidet sich von der Brennkraftmaschine in Figur 2 dadurch, dass für jeden Zylinder 2 ein
Gaswechselauslassventil deaktivierbar ist. Somit kann die Leistungsregelung der Brenn kraftmasch ine 1 auch über den Ventiltrieb, insbesondere in der Teillast, erfolgen. Die beiden Absperrelemente 10, 13 sind wiederum in einer Schließstellung dargestellt.
- Vorteil: Temperaturabsenkung vor der ersten Abgasreinigungsanlage 6 bei Nennleistung ggü. dem Zumischen des Waste-Gate- Abgasmassenstroms vor der ersten Abgasreinigungsanlage 6 über die schaltbaren Gaswechselauslassventile kann der Bypass sicher abgedichtet werden.
- Katheizen ist über den Waste-Gate-Kanal möglich.
- Ventile müssen ggf. an Abgasmassen-Durchsätze angepasst werden.
- Nachteil: Aufwändigerer Krümmer, zwei Wastegates, schaltbare
Absperrelemente 10, 13.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung auch für V8- Brennkraftmaschinen oder Reihen-Sechszylinder- oder V12- Brennkraftmaschinen eingesetzt werden.
BEZUGSZEICHENLISTE
1. Brennkraftmaschine
2. Zylinder
3. Abgasanlage
4. Turbinenrad
5. Abgasturbolader
6. erste Abgasreinigungsanlage
7. erstes Abgasrohr
8. zweites Abgasrohr
9. drittes Abgasrohr
10. erstes Absperrelement
11. zweite Abgasreinigungsanlage
12. dritte Abgasreinigungsanlage
13. zweites Absperrelement
14. viertes Abgasrohr
15. Ansauggeräuschdämpfer
16. Verdichter
17. Ladeluftkühler
18. Drosselelement
19 Luftsammler
20. fünftes Abgasrohr
21. sechstes Abgasrohr

Claims

Brennkraftmaschine mit einer Abgasanlage PATENTANSPRÜCHE
1. Brennkraftmaschine (1 ) mit zumindest zwei Zylindern (2) mit je zwei Gaswechselauslassventilen und mit einer über die
Gaswechselauslassventile Abgas führend verbindbare Abgasanlage (3), wobei in der Abgasanlage (3) ein Turbinengehäuse mit einem Turbinenrad (4) eines Abgasturboladers (5) und in Strömungsrichtung eines Abgases hinter dem Turbinengehäuse eine erste
Abgasreinigungsanlage (6) angeordnet ist, wobei zwischen der
Brennkraftmaschine (1 ) und dem Turbinengehäuse ein erstes
Abgasrohr (7) von der Abgasanlage (3) Abgas führend abzweigt und nach der ersten Abgasreinigungsanlage (6) wieder in die Abgasanlage (3) mündet,
dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasturbolader (5) ein Twin-Scroll- Abgasturbolader oder ein Abgasturbolader mit einer Segmentturbine ist, wobei zumindest zwei Zylinder (2) entsprechend einer Zündreihenfolge der Brenn kraftmasch ine (1 ) zu einer Zylindergruppe zusammen gefasst sind und je ein erstes Gaswechselauslassventil der Zylinder (2) einer Zylindergruppe über ein zweites Abgasrohr (8) mit einem ersten Scroll und je ein zweites Gaswechselauslassventil der Zylinder (2) einer Zylindergruppe über ein drittes Abgasrohr (9) mit einem zweiten Scroll Abgas führend verbunden ist und wobei und je ein zweites
Gaswechselauslassventil der Zylinder (2) einer Zylindergruppe über ein viertes Abgasrohr (14) mit dem ersten Abgasrohr (7) und je ein zweites Gaswechselauslassventil der Zylinder (2) einer Zylindergruppe über ein fünftes Abgasrohr (20) mit dem ersten Abgasrohr (7) Abgas führend verbunden ist.
2. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Abgasrohr (7) ein erstes Absperrelement (10) angeordnet ist, mit dem das erste Abgasrohr (7) absperrbar ist.
3. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Abgasrohr (7) eine zweite Abgasreinigungsanlage (11 ) angeordnet ist.
4. Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass in der Abgasanlage (3) in
Strömungsrichtung des Abgases hinter einer Einmündung des ersten Abgasrohres (7) eine dritte Abgasreinigungsanlage (12) angeordnet ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass von dem zweiten Abgasrohr (8) und dem dritten Abgasrohr (9) in Strömungsrichtung des Abgases vor dem Abgasturbolader (5) ein sechstes Abgasrohr (21 ) abzweigt und vor der ersten Abgasreinigungsanlage (6) wieder in die Abgasanlage (3) mündet.
6. Bren n kraftmasch ine nach Patentanspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem sechsten Abgasrohr (21 ) ein zweites Absperrelement (13) angeordnet ist, mit dem das sechste Abgasrohr (21 ) absperrbar ist.
7. Brennkraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass für jeden Zylinder (2) ein
Gaswechselauslassventil deaktivierbar ist.
8. Brennkraftmaschine nach Patentanspruch 6 oder 7,
dadurch gekennzeichnet, dass das sechste Abgasrohr (21 ) kühlbar ist.
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