[go: up one dir, main page]

DE19849495A1 - Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer die Abgasturbine überbrückenden Umgehungsleitung - Google Patents

Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer die Abgasturbine überbrückenden Umgehungsleitung

Info

Publication number
DE19849495A1
DE19849495A1 DE19849495A DE19849495A DE19849495A1 DE 19849495 A1 DE19849495 A1 DE 19849495A1 DE 19849495 A DE19849495 A DE 19849495A DE 19849495 A DE19849495 A DE 19849495A DE 19849495 A1 DE19849495 A1 DE 19849495A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
internal combustion
combustion engine
exhaust gas
turbine
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19849495A
Other languages
English (en)
Other versions
DE19849495C2 (de
Inventor
Hartwig Mades
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mercedes Benz Group AG
Original Assignee
DaimlerChrysler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by DaimlerChrysler AG filed Critical DaimlerChrysler AG
Priority to DE19849495A priority Critical patent/DE19849495C2/de
Publication of DE19849495A1 publication Critical patent/DE19849495A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE19849495C2 publication Critical patent/DE19849495C2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/18Control of the pumps by bypassing exhaust from the inlet to the outlet of turbine or to the atmosphere
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B37/00Engines characterised by provision of pumps driven at least for part of the time by exhaust
    • F02B37/12Control of the pumps
    • F02B37/24Control of the pumps by using pumps or turbines with adjustable guide vanes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Supercharger (AREA)

Abstract

Eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer die Abgasturbine überbrückenden Umgehungsleitung weist eine Mehrzahl von Abgas-Leitungsabschnitten zwischen den Auslässen der Zylinder und der Abgasturbine auf. Weiterhin ist ein einstellbares Umschaltventil vorgesehen, das im Abgasstrang stromauf der Turbine angeordnet und zwischen Öffnungsstellung und Schließstellung verstellbar ist. DOLLAR A Um die Brennkraftmaschine mit einfachen Mitteln verschleißarm und mit hoher Funktionstüchtigkeit auszubilden, zweigen vom Abgasauslass der Brennkraftmaschine mindestens zwei Abgas-Leitungsabschnitte ab, sind die Abgas-Leitungsabschnitte der Turbine zuführbar, zweigt die Umgehungsleitung von einem der Abgas-Leitungsabschnitte ab, ist das Umschaltventil im Bereich der Abzweigung der Umgehungsleitung von dem betreffenden Abgas-Leitungsabschnitt angeordnet, ist in Öffnungsstellung des Umschaltventils die Umgehungsleitung geöffnet und die Verbindung zwischen dem betreffenden Abgas-Leitungsabschnitt und der Turbine unterbrochen und ist in Schließstellung des Umschaltventils die Umgehungsleitung unterbrochen und die Verbindung zwischen dem betreffenden Abgas-Leitungsabschnitt und der Turbine geöffnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer die Abgasturbine überbrückenden Umgehungsleitung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Aus der Druckschrift US 46 85 302 ist eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader bekannt, dessen Turbine im Ab­ gasstrang der Brennkraftmaschine einen im Ansaugtrakt angeord­ neten Verdichter zur Erhöhung des Ladedrucks antreibt. Die Tur­ bine ist mit einer variabel einstellbaren Turbinengeometrie ausgestattet, die es erlaubt, den Druck im Abgasstrang zwischen dem Zylinderauslaß und dem Turbineneintritt lastabhängig verän­ derlich einzustellen.
Um bei den hohen auftretenden Abgasgegendrücken eine Bauteil­ überlastung zu vermeiden, ist stromauf der Turbine ein Über­ brückungskanal mit einem Überlastventil vorgesehen, das bei Er­ reichen eines Druck-Grenzwertes öffnet, so dass ein Teil des Abgasstromes abgeleitet und der Druck im Abgasstrang abgebaut wird.
Aus der gattungsbildenden Druckschrift JP 5-71356 A - In: Pa­ tent Abstracts of Japan, Sect. M, Vol. 17 (1993), Nr. 392 (M- 1450) ist eine aufgeladene Brennkraftmaschine mit vier Zylin­ dern bekannt, deren im Abgasstrang angeordnete Turbine in Ab­ hängigkeit des Lastzustandes entweder nur von den Abgasen eines Teils der Zylinder oder von den Abgasen sämtlicher Zylinder be­ aufschlagt wird. Im Teillastbereich werden die Abgase sämtli­ cher Zylinder der Turbine des Abgasturboladers zugeführt. Im oberen Lastbereich bzw. bei hoher Drehzahl wird nur der Ab­ gasstrom von zwei Zylindern der Turbine zugeführt und der Ab­ gasstrom der beiden anderen Zylinder zur Turbine unterbrochen. Hierfür sind zwei Ventile vorgesehen, jeweils eines in einer Abgasleitung zwischen den Zylinderauslässen von zwei Zylindern und der Turbine und eines in einer von dieser Abgasleitung ab­ zweigenden Umgehungsleitung. Bei hoher Last/Drehzahl wird über das erste Ventil die Verbindung zwischen den beiden Zylindern und der Turbine unterbrochen und über das zweite Ventil die Um­ gehungsleitung zur Ableitung des Abgases geöffnet. Die Abgase der beiden anderen Zylinder werden unabhängig vom Zustand der Brennkraftmaschine sowohl bei geringer Last als auch bei hoher Last der Abgasturbine zugeführt.
Bei den Vorrichtungen beider Druckschriften ist es möglich, über die Umgehungsleitung den Abgasgegendruck zu reduzieren, wodurch auch der Ladedruck gesenkt und die Bauteilbelastung so­ wohl des Abgasturboladers als auch der Zylinder verringert wird. Die US-Schrift offenbart aber nur, die Abgase aller Zy­ linder stromauf der Turbine bei Erreichen eines Druck- Grenzwerts abzuführen, um eine Druckentlastung zu erreichen. Die JP-Schrift zeigt zwar die Ableitung von Abgas von nur einem Teil der Zylinder; dies erfordert aber einen hohen konstrukti­ ven Aufwand sowohl bei der Rohrführung, bei den Ventilen, bei den Stellgliedern der Ventile als auch bei der Steuerung der Ventile, wodurch die Fehler- und Verschleißanfälligkeit erhöht ist.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine mit einfachen Mittel verschleißarm und mit hoher Funktionstüchtigkeit auszubilden.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des An­ spruches 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist konstruktiv einfach aufgebaut. Das Abgas des Motors wird in mindestens zwei Abgas- Leitungsabschnitte stromauf der Turbine aufgeteilt. Gemäß der Neuerung wird nur ein einziges Ventil - das Umschaltventil - benötigt, um bei hoher Last/Drehzahl die Zufuhr von Abgas aus einem der Abgas-Leitungsabschnitte zur Turbine abzusperren und das Abgas in die Umgehungsleitung zu führen. Dadurch verein­ facht sich sowohl der Aufbau der Brennkraftmaschine als auch der Steuerungsaufwand. Entsprechend muss im Übergang von hoher zu niedriger Last/Drehzahl bzw. von niedriger zu hoher Last/Drehzahl lediglich das Umschaltventil umgeschaltet werden, um das Abgas des schaltbaren Abgas-Leitungsabschnitts von der Turbine zur Umgehungsleitung bzw. umgekehrt umzuleiten.
Dieser Aufbau ermöglicht es, einen relativ klein dimensionier­ ten Abgasturbolader mit geringer Trägheit einzusetzen. Aufgrund der geringeren Trägheit baut der Verdichter im unteren Dreh­ zahlbereich einen höheren Ladedruck auf, als dies mit einem größeren Verdichter in diesem Drehzahlbereich möglich wäre, so dass sich das Ansprechverhalten verbessert. Bei tiefen Drehzah­ len wird ein höheres stationäres Drehmoment erzielt. Der kleine Abgasturbolader kann optimal für kleine Drehzahlen ausgelegt werden. Um Überlastungen zu vermeiden, erfolgt im oberen Last­ /Drehzahlbereich die Abgasabblasung. Durch entsprechende Aus­ wahl des Laders wird bereits kurz oberhalb der Leerlauf- Drehzahl ein hoher Ladedruck erzielt, ohne dass bei hohen Dreh­ zahlen Nachteile wie schlechter Verbrauch oder Motorüberlastung auftreten. Zweckmäßig wird der Lader so ausgewählt, als hätte der Motor nur die Hälfte des tatsächlichen Hubraums, d. h. es wird ein im Vergleich zur Motorgröße relativ klein dimensio­ nierter Lader eingesetzt.
Die Aufteilung in zwei Abgas-Leitungsabschnitte bietet bei Vier-Zylinder-Motoren den Vorteil, dass die Auslasskanäle von jeweils zwei Zylindern mit gleichem Zündabstand gekoppelt wer­ den können. Dadurch kann im Zwei-Zylinder-Betrieb das Prinzip der Stoßaufladung durch Auslassdruckwellen genutzt werden.
Zweckmäßig werden die Zylinder des Motors in Zylindergtuppen zusammengefasst und es wird jeder Zylindergruppe ein Abgas- Leitungsabschnitt zwischen dem Ausgang der Zylinder der betref­ fenden Zylindergruppe und der Turbine zugeordnet, wodurch kon­ struktiv eine Vereinfachung erreicht wird.
In vorteilhafter Weiterbildung werden die beiden Abgas- Leitungsabschnitte stromauf der Turbine in einen gemeinsamen Leitungsstrang zusammengeführt, welcher in den Turbineneintritt mündet. In dieser Ausführung ist das Umschaltventil zweckmäßig im Mündungsbereich der beiden Abgas-Leitungsabschnitte angeord­ net, wobei die Umgehungsleitung im Mündungsbereich abzweigt bzw. vom Mündungsbereich fortgeführt ist. Der Ventilkörper des Umschaltventils öffnet und schließt die Mündung eines Abgas- Leitungsabschnitts in den anderen Abgas-Leitungsabschnitt bzw. in die Umgehungsleitung durch Umschaltung zwischen seinen Schaltpositionen in Abhängigkeit des Motor-Betriebszustandes.
Das Umschaltventil ist bevorzugt als Ein/Aus-Schaltelement aus­ gebildet, das entweder nur die eine oder nur die andere Schalt­ position einnimmt. Diese Art der Einstellung ermöglicht es, bei zwei Abgas-Leitungsabschnitten je nach Position des Umschalt­ ventils dem Lader entweder das gesamte Abgas oder nur die Hälf­ te des Abgases zuzuführen.
Es kann aber auch zweckmäßig sein, das Umschaltventil kontinu­ ierlich zwischen seinen beiden Schaltpositionen verstellbar auszubilden. Hierbei werden Zwischenpositionen zwischen den Schaltpositionen zugelassen, die eine kontinuierliche Zuführung bzw. Ableitung von Abgas erlauben, so dass die Turbine bei al­ len Lastzuständen an der Leistungsgrenze betrieben werden kann, ohne dass die Gefahr besteht, dass eine Überlastung eintritt.
Zweckmäßig ist die Turbine mit variabler Turbinengeometrie ver­ sehen, über die der wirksame Turbinenquerschnitt der Turbine verändert werden kann. Hierdurch können je nach Betriebszu­ stand der Brennkraftmaschine verschieden hohe Abgasgegendrüc­ ke im Abschnitt zwischen den Zylindern und dem Abgas­ turbolader realisiert werden, wodurch die Leistung der Turbi­ ne und die Leistung des Verdichters je nach Bedarf einge­ stellt werden können. Es ist dadurch möglich, auch mit klein dimensionierten Ladern ein großes Leistungsspektrum über ei­ nen weiten Drehzahlbereich zu erreichen.
Weitere Vorteile der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind ein reduzierter Brennstoffverbrauch sowie die Möglichkeit, auch bei kleinem Lastmoment nach einem Kaltstart Abgas abzublasen und dadurch eine schnellere Erwärmung des Katalysators zu er­ reichen. Die Temperatur des durch die Umgehungsleitung geführ­ ten Abgases ist höher als die Temperatur des in der Turbine entspannten Abgases, so dass der Katalysator in kürzerer Zeit auf seine Betriebstemperatur erwärmt wird und das Schadstoff­ verhalten der Brennkraftmaschine verbessert wird.
Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungsformen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnun­ gen zu entnehmen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer aufgeladenen Brennkraftmaschine,
Fig. 2 einen Ausschnitt einer Brennkraftmaschine mit der Zu­ sammenführung von zwei Abgas-Leitungsabschnitten und einem Umschaltventil,
Fig. 3 ein Schaubild mit Drehmomentverläufen in Abhängigkeit der Drehzahl.
Die in Fig. 1 dargestellte Brennkraftmaschine 1 eines Kraft­ fahrzeugs weist einen ersten Abgasturbolader 2 mit einer Turbi­ ne 3 und einem Verdichter 4 auf, wobei die Turbine 3 im Ab­ gasstrang 6 von den Abgasen der Brennkraftmaschine 1 angetrie­ ben wird und über eine Welle 5 den Verdichter 4 im Ansaugtrakt 7 betätigt. Im Verdichter 4 wird Ansaugluft komprimiert, die aus der Atmosphäre mit Umgebungsdruck angesaugt, gegebenenfalls gereinigt und dem Verdichter 4 zugeführt wird. Die im Verdich­ ter komprimierte Ansaugluft wird gegebenenfalls in einem Lade­ luftkühler gekühlt und tritt mit dem Ladedruck p2S in ein Saug­ rohr der Brennkraftmaschine 1 ein. Über das Saugrohr wird die Ansaugluft Saugkanälen zugeführt, welche in die Zylindereinläs­ se der Brennkraftmaschine 1 münden.
Die Brennkraftmaschine 1 besteht aus zwei Zylinderbänken bzw. -gruppen 8, 9, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel eines Vier-Zylinder-Motors jeweils zwei Zylinder aufweisen. Die Zy­ linder eins und vier sind in einer ersten Zylindergruppe 8 zu­ sammengefasst, die Zylinder zwei und drei sind in einer zweiten Zylindergruppe 9 zusammengefasst. Jede Zylindergruppe 8, 9 wird mit dem gleichen Ladedruck p2S beaufschlagt. Die Auslasskanäle der Zylinder jeweils einer Zylindergruppe werden zusammengefaßt und münden jeweils in einen gemeinsamen Abgas-Leitungsabschnitt 10, 11.
Die beiden getrennt verlaufenden Abgas-Leitungsabschnitte 10, 11 münden stromauf der Turbine 3 in einen gemeinsamen Leitungs­ strang 12, über den das Abgas in den Turbineneintritt der Tur­ bine 3 geleitet wird. Die Abgas-Leitungsabschnitte 10, 11 und der Leitungsstrang 12 bilden den stromauf der Turbine 3 gelege­ nen Abschnitt des Abgasstranges 6.
Die Turbine 3 des Laders 2 ist zur veränderlichen Einstellung des wirksamen Turbinenquerschnitts mit einer variablen Turbi­ nengeometrie 13 ausgestattet, mittels der der freie Querschnitt im Düsenkanal der Turbine veränderlich eingestellt werden kann. Bei Reduzierung des Turbinenquerschnitts wird ein höherer Ab­ gasgegendruck aufgebaut, wobei insbesondere im Motorbremsbe­ trieb das Abgas im Abgasstrang stromauf der Turbine 3 aufge­ staut wird. In dieser Staustellung der Turbinengeometrie ist der Strömungsquerschnitt der Turbine auf ein Minimum reduziert und der Abgasgegendruck in den Leitungsabschnitten stromauf der Turbine nimmt ein Maximum ein. Das Abgas strömt mit hoher Ge­ schwindigkeit durch die freien verbliebenen Kanäle der Turbi­ nengeometrie und beaufschlagt das Turbinenrad, woraufhin der Verdichter 4 im Ansaugtrakt 7 einen erhöhten Ladedruck p2S auf­ baut. Eingangs- und ausgangsseitig liegt am Zylinder ein Über­ druck an, der dem Abblasen der im Zylinder verdichteten Luft über Bremsventile in den Abgasstrang hinein entgegenwirkt, wo­ durch eine starke Bremswirkung erreicht wird. Auch im befeuer­ ten Antriebsbetrieb kann die variable Turbinengeometrie zur Leistungssteigerung herangezogen werden, wobei im Antriebsbe­ trieb der Turbinenquerschnitt größer ist als im Motorbremsbe­ trieb; insbesondere im oberen Leistungsbereich ist der Turbi­ nenquerschnitt maximal. Die Einstellung der Turbinengeometrie erfolgt mittels eines Stellglieds 14.
Die variable Turbinengeometrie kann als axial in den Turbinen­ querschnitt einschiebbares Leitgitter oder in Form eines radia­ len Leitgitters mit Leitschaufeln ausgeführt sein. Alternativ hierzu kann die Turbine als Klappenturbine ausgeführt sein bzw. es kann ein Waste-Gate-Lader vorgesehen sein.
Um unzulässig hohe Drücke und dadurch hervorgerufene Bauteil- Überlastungen zu vermeiden, ist eine Abblaseeinrichtung 15 im Abgasstrang 6 vorgesehen, die eine die Turbine 3 des Laders 2 überbrückende Umgehungsleitung 16 mit einem Umschaltventil 17 umfaßt. Mittels der Abblaseeinrichtung 15 kann ein Teil des Ab­ gasmassenstroms um die Turbine herum geleitet werden. Außer zur Reduzierung des Abgasgegendrucks kann die Abblaseeinrichtung 15 auch bei einem Kaltstart des Motors zur schnellen Erwärmung ei­ nes stromab der Turbine 3 im Abgasstrang 6 angeordneten Kataly­ sators 18 eingesetzt werden.
In Öffnungsstellung des Umschaltventils 17 wird das Abgas unter Umgehung der Turbine 3 aus dem Abgas-Leitungsabschnitt 11 des Abgasstranges 6 stromauf der Turbine 3 abgezweigt und vollstän­ dig über die Umgehungsleitung 16 abgeleitet. In Schließstellung des Umschaltventils 17 strömt das gesamte Abgas in den gemein­ samen Leitungsstrang 12 und die Umgehungsleitung 16 ist ver­ schlossen. Je nach konstruktiver Ausbildung des Umschaltventils 17 sind Zwischenstellungen zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung möglich, in denen ein einstellbarer Anteil des durch den Abgas-Leitungsabschnitt 11 strömenden Abgas­ massenstromes abgeleitet wird bzw. durch die Turbine strömt.
Über eine Regel- und Steuereinrichtung 19 werden die Funktionen der Brennkraftmaschine 1 bzw. der zugehörigen Komponenten ein­ gestellt. Die Regel- und Steuereinrichtung 19 erhält über eine Signalleitung 20 als Eingangssignale Informationen über den Be­ triebszustand der Brennkraftmaschine, insbesondere Bremsbe­ trieb/befeuerter Antrieb, Motorlast, Motordrehzahl und Motor­ temperatur. Über Signalleitungen 21, 22 liefert die Regel- und Steuereinrichtung 19 Stellsignale zur Steuerung der Kraftstoff­ einspritzung sowie zur Steuerung eines Abgas-Rückführungs- Ventils zur Einstellung eines in den Ansaugtrakt rückgeführten Abgas-Massenstromes. Weitere Stellsignale werden über Signal­ leitungen 23, 24 dem Stellglied 14 zur Einstellung der varia­ blen Turbinengeometrie 13 der Turbine 3 und dem Umschaltventil 17 der Abblaseeinrichtung 15 zugeführt. In der Regel- und Steu­ ereinrichtung 19 ist der Zusammenhang zwischen den Eingangs­ signalen und den Stellsignalen zweckmäßig in Kennfeldern abge­ legt. Es kann insbesondere ein Kennfeld für die Position des Umschaltventils in Abhängigkeit von Drehzahl, Last, Druck, Tem­ peratur und rückgeführtem Abgas-Massenstrom vorgesehen sein.
Zur Einstellung des Umschaltventils 17 kann die Motortemperatur herangezogen werden, darüberhinaus aber auch insbesondere die Motordrehzahl, die Motorlast sowie der Ladedruck und der Abgas­ gegendruck. Diese Einflussgrößen können sowohl einzeln als auch in unterschiedlicher Kombination für die Einstellung des Um­ schaltventils verwendet werden.
In Fig. 2 ist ein Ausschnitt aus dem Bereich des Umschaltven­ tils dargestellt. Die Abgase aller Zylinder der Brennkraftma­ schine 1 münden in Abgas-Auslasskanäle 25, von denen die beiden Abgas-Leitungsabschnitte 10 und 11 abzweigen, über die das Ab­ gas der Brennkraftmaschine der Turbine 3 zuführbar ist. Die beiden Abgas-Leitungsabschnitte 10, 11 münden in den gemeinsa­ men Leitungsstrang 12, welcher der Turbine 3 zugeführt ist. Im Mündungsbereich 27 der beiden Abgas-Leitungsabschnitte 10, 11 zweigt die Umgehungsleitung 16 von dem Abgas-Leitungsabschnitt 11 ab. Die beiden Abgas-Leitungsabschnitte 10, 11 liegen im Mündungsbereich parallel zueinander, die Umgehungsleitung 16 verläuft im Mündungsbereich 27 koaxial zum schaltbaren Abgas- Leitungsabschnitt 11.
Weiterhin ist im Mündungsbereich 27 das Umschaltventil 17 ange­ ordnet, das im Übergang zwischen den beiden Leitungsabschnitten 10, 11 eine Umschaltklappe 26 aufweist. Im gezeigten Ausfüh­ rungsbeispiel befindet sich die Umschaltklappe 26 annähernd in ihrer Schließstellung, in der die Umgehungsleitung 16 geschlos­ sen und die Verbindung zwischen beiden Abgas- Leitungsabschnitten geöffnet ist. Wird die Umschaltklappe 26 in ihre Öffnungsstellung überführt, so ist die Verbindung zwischen beiden Abgas-Leitungsabschnitten 10, 11 geschlossen und die Um­ gehungsleitung 16 geöffnet.
In Fig. 3 sind mehrere Drehmoment-Verläufe a bis e des im Motor erzeugbaren Drehmoments Md in Abhängigkeit der Motordrehzahl n dargestellt. Der qualitative Verlauf der Drehmomentkurven stimmt mit den entsprechenden Verläufen des Ladedrucks überein. Die durchgezogene Kurve a repräsentiert den Drehmoment-Verlauf eines herkömmlichen Saugmotors ohne Aufladung. Die Kurve a be­ wegt sich im Vergleich zu den weiteren Kurven auf dem niedrig­ sten Niveau; die Kurve fällt mit steigender Drehzahl merklich ab.
Die gepunktete Kurve b zeigt den Drehmoment-Verlauf für eine Brennkraftmaschine mit ungeregeltem Lader mit Festgeometrie. Das Drehmoment steigt kontinuierlich an und erreicht im oberen Drehzahlbereich ein Maximum.
Die gestrichelte Kurve c zeigt den Drehmoment-Verlauf für eine Brennkraftmaschine mit Lader mit Festgeometrie und Waste-Gate zur Begrenzung des Abgasgegendrucks und des Ladedrucks. Das Drehmoment steigt im unteren Drehzahlbereich stark an, was auf die Verwendung eines klein dimensionierten Laders mit geringer Trägheit zurückzuführen ist. Durch die Öffnung des Waste-Gate fällt das Drehmoment nach Erreichen eines Maximums wieder kon­ tinuierlich ab.
Die strichpunktierte Kurve d zeigt den Drehmoment-Verlauf für eine Brennkraftmaschine mit einem Lader mit variabler Turbinen­ geometrie. Aufgrund der veränderlichen Einstellung des wirksa­ men Turbinenquerschnitts kann ein gegenüber Kurve c noch frühe­ rer Drehmomentanstieg erreicht werden.
Die fett gestrichelte Kurve e zeigt den Drehmoment-Verlauf für eine Brennkraftmaschine mit einem Lader mit variabler Turbinen­ geometrie und mit Abgas-Abblasung. Die Kurve e zeigt bei klei­ nen Drehzahlen den im Vergleich stärksten Anstieg, bedingt durch die variable Einstellung des Turbinenquerschnitts und die klein-dimensionierte Auslegung des Laders mit entsprechend ge­ ringer Trägheit.
Es kann gegebenenfalls zweckmäßig sein, mehr als zwei Abgas- Leitungsabschnitte stromauf der Turbine vorzusehen. Außerdem kann vorgesehen sein, mehr als einen Abgas-Leitungsabschnitt - gegebenenfalls sämtliche Abgas-Leitungsabschnitte - über ein gemeinsames Umschaltventil je nach Schaltstellung dieses Ven­ tils entweder mit der Turbine oder mit der Umgehungsleitung zu verbinden.

Claims (14)

1. Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer die Abgasturbine überbrückenden Umgehungsleitung, mit einer Mehrzahl von Abgas- Leitungsabschnitten (10, 11) zwischen den Auslässen der Zylin­ der und der Abgasturbine (3), mit einem einstellbaren Umschalt­ ventil (17), das im Abgasstrang (6) stromauf der Turbine (3) angeordnet und zwischen Öffnungsstellung und Schließstellung verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,
  • 1. dass vom Abgasauslass (25) der Brennkraftmaschine (1) minde­ stens zwei Abgas-Leitungsabschnitte (10, 11) abzweigen,
  • 2. dass die Abgas-Leitungsabschnitte (10, 11) der Turbine (3) zuführbar sind,
  • 3. dass die Umgehungsleitung (16) von einem der Abgas- Leitungsabschnitte (10, 11) abzweigt,
  • 4. dass das Umschaltventil (17) im Bereich der Abzweigung der Umgehungsleitung (16) von dem betreffenden Abgas- Leitungsabschnitt (11) angeordnet ist,
  • 5. dass in Öffnungsstellung des Umschaltventils (17) die Umge­ hungsleitung (16) geöffnet und die Verbindung zwischen dem betreffenden Abgas-Leitungsabschnitt (11) und der Turbine (3) unterbrochen ist,
  • 6. dass in Schließstellung des Umschaltventils (17) die Umge­ hungsleitung (16) unterbrochen und die Verbindung zwischen dem betreffenden Abgas-Leitungsabschnitt (11) und der Turbi­ ne (3) geöffnet ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1) zwei Zylindergruppen (8, 9) aufweist, denen jeweils ein Abgas-Leitungsabschnitt (10, 11) zugeordnet ist.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgas-Leitungsabschnitte (10, 11) stromauf der Turbine (3) in einen gemeinsamen Leitungsstrang (12) münden.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (17) im Mündungsbereich (27) der Abgas- Leitungsabschnitte (10, 11) angeordnet ist.
5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (17) als Ein/Aus-Schaltelement ausge­ bildet ist.
6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (17) drehzahlabhängig einstellbar ist.
7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (17) lastabhängig einstellbar ist.
8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Umschaltventil (17) druckabhängig einstellbar ist.
9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladedruck zur Einstellung des Umschaltventils (17) heranziehbar ist.
10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasgegendruck zur Einstellung des Umschaltventils (17) heranziehbar ist.
11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass eine Abgas-Rückführung vorgesehen ist und der rückgeführte Abgas-Massenstrom zur Einstellung des Umschaltventils (17) her­ anziehbar ist.
12. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Positionen des Umschaltventils (17) in einem Kennfeld in Abhängigkeit von Druck, Drehzahl, Last und/oder rückgeführ­ tem Abgas-Massenstrom abgespeichert sind.
13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasturbolader (2) eine Turbine (3) mit variabler Turbinengeometrie (13) aufweist.
14. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper des Umschaltventils (17) als Umschalt­ klappe (26) ausgebildet ist.
DE19849495A 1998-10-27 1998-10-27 Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer die Abgasturbine überbrückenden Umgehungsleitung Expired - Fee Related DE19849495C2 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19849495A DE19849495C2 (de) 1998-10-27 1998-10-27 Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer die Abgasturbine überbrückenden Umgehungsleitung

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19849495A DE19849495C2 (de) 1998-10-27 1998-10-27 Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer die Abgasturbine überbrückenden Umgehungsleitung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE19849495A1 true DE19849495A1 (de) 2000-05-04
DE19849495C2 DE19849495C2 (de) 2001-01-25

Family

ID=7885794

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE19849495A Expired - Fee Related DE19849495C2 (de) 1998-10-27 1998-10-27 Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer die Abgasturbine überbrückenden Umgehungsleitung

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE19849495C2 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1672199A3 (de) * 2004-12-16 2009-10-07 Saab Automobile Ab Methode zur Regelung der Turbinenkraft eines Abgasturboladers einer Verbrennungskraftmaschine
EP2206899A1 (de) * 2009-01-13 2010-07-14 MAN Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Verfahren zur Nachbehandlung eines Abgasstroms einer mehrzylindrigen Brennkkraftmaschine eines Fahrzeuges sowie Abgasnachbehandlungsvorrichtung

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10232738B4 (de) * 2002-07-19 2005-04-21 Audi Ag Anordnung zumindest zweier Abgasturbolader
JP4103539B2 (ja) * 2002-10-23 2008-06-18 トヨタ自動車株式会社 発電機付ターボチャージャを備える内燃機関の制御装置
DE102005043060B4 (de) * 2005-09-07 2012-10-04 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Turboladereinrichtung für eine Brennkraftmaschine
DE102006054044A1 (de) * 2006-11-16 2008-05-21 Volkswagen Ag Brennkraftmaschine mit Abgasturbolader und variabler Turbinengeometrie sowie Verfahren zum Betreiben derselben
DE102009041008B4 (de) * 2009-09-10 2022-10-27 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Abgasturbolader mit integrierter Bypassklappe sowie Verfahren zum Steuern der Bypassklappe

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3312093A1 (de) * 1983-04-02 1984-10-04 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Mit einem abgasturbolader ausgeruestete brennkraftmaschine

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS60209632A (ja) * 1984-04-04 1985-10-22 Nissan Motor Co Ltd 可変容量タ−ボチヤ−ジヤ−の制御装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3312093A1 (de) * 1983-04-02 1984-10-04 Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg Mit einem abgasturbolader ausgeruestete brennkraftmaschine

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1672199A3 (de) * 2004-12-16 2009-10-07 Saab Automobile Ab Methode zur Regelung der Turbinenkraft eines Abgasturboladers einer Verbrennungskraftmaschine
EP2206899A1 (de) * 2009-01-13 2010-07-14 MAN Nutzfahrzeuge Aktiengesellschaft Verfahren zur Nachbehandlung eines Abgasstroms einer mehrzylindrigen Brennkkraftmaschine eines Fahrzeuges sowie Abgasnachbehandlungsvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
DE19849495C2 (de) 2001-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1375868B1 (de) Motorbremseinrichtung für eine turboaufgeladene Brennkraftmaschine
EP1763627B1 (de) Brennkraftmaschine mit abgasnachbehandlung und verfahren zu deren betrieb
EP1400667B1 (de) Brennkraftmaschine mit Abgasturboaufladung
EP2059663B1 (de) Verfahren und vorrichtung zum betreiben einer brennkraftmaschine
EP1275832B1 (de) Vorrichtung zur mehrstufigen Aufladung einer Brennkraftmaschine
EP1396619A1 (de) Aufladesystem für eine Brennkraftmaschine
DE4120057C2 (de) Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit zwei Turboladern
WO2009056197A1 (de) Brennkraftmaschine mit abgasturbolader und ladeluftkühler
EP1766209A1 (de) Brennkraftmaschine mit einem abgasturbolader
DE102004009794A1 (de) Brennkraftmaschine mit zwei Abgasturboladern
DE102007060415A1 (de) Brennkraftmaschine und Verfahren zum Steuern einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug
DE19853360B4 (de) Brennkraftmaschine mit zwei Abgasturboladern
WO2000047879A1 (de) Verfahren zum betreiben einer kolbenbrennkraftmaschine mit vorverdichtung der verbrennungsluft und kolbenbrennkraftmaschine zur durchführung des verfahrens
DE10060690A1 (de) Geregelte 2-stufige Aufladung am V-Motor
WO2006089653A1 (de) Motorbremsverfahren für eine brennkraftmaschine mit zwei in reihe geschalteten abgasturboladern
DE102010010480A1 (de) Brennkraftmaschine mit zweistufiger Aufladung
EP1866535B1 (de) Verfahren zum betrieb einer brennkraftmaschine und brennkraftmaschine hierzu
DE19849495C2 (de) Aufgeladene Brennkraftmaschine mit einer die Abgasturbine überbrückenden Umgehungsleitung
DE102007028522A1 (de) Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen Brennkraftmaschine
DE19835594A1 (de) Mehrzylindrige Brennkraftmaschine
EP1640595A1 (de) Aufgeladene Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
WO2006015814A1 (de) Brennkraftmaschine
EP1633967A2 (de) Brennkraftmaschine mit abgasrückführeinrichtung und verfahren hierzu
DE102017212065B4 (de) Aufgeladene Brennkraftmaschine mit parallel angeordneten Turbinen und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine
DE19825920A1 (de) Verfahren zum Betrieb einer aufgeladenen Brennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8125 Change of the main classification

Ipc: F02B 37/18

D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE

8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee

Effective date: 20130501