WO2009071158A1 - Brennkraftmaschine mit mehreren brennräume - Google Patents
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- F02M26/13—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories
- F02M26/14—Arrangement or layout of EGR passages, e.g. in relation to specific engine parts or for incorporation of accessories in relation to the exhaust system
Definitions
- the invention relates to an internal combustion engine having a plurality of combustion chambers in the form of cylinders, in which an air / fuel mixture can be reacted in a combustion reaction and which are bounded by a common cylinder head, wherein each combustion chamber is associated with an outlet channel formed in the cylinder head and a plurality of outlet channels in the area an exhaust manifold open into a common confluence area.
- DE 101 41 534 A1 discloses a cylinder head for a multi-cylinder internal combustion engine, in which a plurality of outlet channels extend from outlet openings of the combustion chambers.
- the exhaust ports merge in a confluence region that is substantially completely integrated into the cylinder head in such a way that it is integral with the cylinder head and is delimited by cooling water passages in the region of an upper side and in the region of an underside.
- a mounting surface for a catalyst is provided, which is thus installed screwed directly to the cylinder head.
- the object of the invention is in contrast to provide an exhaust manifold with particularly simple means whose heat transfer behavior is favorable.
- the internal combustion engine has a plurality of combustion chambers in the form of cylinders in which an air / fuel mixture can be exothermically converted and which are delimited by a common cylinder head, wherein each combustion chamber is assigned an exhaust duct formed in the cylinder head and a plurality of exhaust ducts in the region of an exhaust manifold common confluence area.
- the internal combustion engine according to the invention includes a common confluence region for exhaust gases, which is bounded on a first side by at least one wall of the cylinder head and on a second side by a separate, externally attached to the cylinder head shell element, the shell element for guiding the exhaust gas flow at least partially funnel-shaped and / or trough-shaped curved executed.
- a plurality of outlet channels are preferably provided on the first side of the common confluence region, which are embodied in one piece as components of the cylinder head, in particular by casting methods, and open into the common confluence region.
- a trough-shaped recess is provided on the cylinder head on the outside, which is preferably bounded or defined by a plurality of integrally cast walls of the cylinder head.
- the trough-shaped depression is sealingly closed towards the outside by means of the shell element, so that a space between the recess on the side of the cylinder head and the shell element is formed. volume results, in which several exhaust gas streams can be combined and deflected. This volume of space is thus formed partly within the cylinder head and partly outside the cylinder head.
- a mounting flange for the sealed fastening of the shell element on the cylinder head and an outlet opening with a pipe flange for mounting an exhaust pipe or an exhaust gas cleaning unit are provided on the shell element on the one hand, mounting flange and pipe flange have different dimensions.
- the substantially annular mounting flange defines a planar or curved separating plane between the cylinder head and the shell element, wherein the parting plane passes through the geometric area or the volume of space and subdivides it geometrically.
- the pipe flange is designed to be smaller than the mounting flange, at least with regard to a geometric dimension, in particular with regard to a maximum transverse extent and / or its diameter and / or the cross-section through which it can flow.
- the outlet opening is designed with a pipe flange for mounting an exhaust gas guide unit of an exhaust gas turbocharger.
- this makes it possible to mount the exhaust-gas turbocharger close to the cylinder head, wherein on the one hand a compact design can be realized and, on the other hand, energy losses, which occur as heat losses due to long flow paths, can be reduced. The performance of the exhaust gas turbocharger can thus be easily increased.
- the pipe flange is designed to be double-flowed with a first flow and a second flow
- the shell element has integrated exhaust gas passages on.
- the integrated exhaust ducts are designed as a combination of the exhaust ducts, wherein end portions of the integrated exhaust ducts open into the first flood and / or into the second flood.
- a trained with two floods exhaust guide section can be mounted.
- the shell element is designed in one piece with the exhaust gas guide section.
- FIG. 1 shows a schematically illustrated section through a cylinder head of an internal combustion engine according to the invention with an exhaust manifold
- FIG. 3 in a sketched representation of a shell element with integrated exhaust ducts of the internal combustion engine according to the invention.
- Fig. 4 in a sketched representation of the shell element acc. Fig. 3 in a variant.
- Fig. 1 shows a horizontal section through a cylinder head of an internal combustion engine according to the invention, which has six cylinders in two separate, V-shaped cylinder banks, in which an air / fuel mixture can be relegated under pressure and heat release.
- the combustion can be carried out using the diesel process, the gasoline process or a similar combustion process.
- Three cylinders in the present case have three combustion chambers which are delimited by a common cylinder head 1, which is preferably produced in one piece in a casting process.
- Each combustion chamber is assigned two outlet channels 2 formed in the cylinder head 1, which can be closed in a manner known per se by way of exhaust valves (not shown).
- the outlet channels 2 are preferably curved in the direction of the downstream exhaust pipe and positioned closely adjacent to a cylinder head fitting and / or closely adjacent to lubricating oil return bores.
- the described plurality of six outlet channels 2 of a cylinder bank is assigned a common confluence region 3a in the region of an outlet manifold 3, in which the exhaust gas streams guided through the outlet channels 2 are combined.
- the common confluence region 3 a is bounded on a first side A by a wall 1 a of the cylinder head 1.
- the wall Ia of the cylinder head is executed in the main ⁇ trough or pot-shaped and surrounded by a mounting surface Ib annular. Within the wall Ia passages to the outlet channels 2 are formed, which are arranged ⁇ outgoing from a along the annular mounting surface Ib to be defined, non-annular separation surface T reset.
- the confluence region 3a is provided by a separate, externally attached to the cylinder head.
- Bound shell element 4 is limited, which limits the confluence region 3 a as part of the exhaust manifold 3 to the outside.
- the shell element 4 is preferably made of a temperature-resistant metal sheet, in particular of a sheet steel, or produced as a metal casting and at least partially funnel-shaped and / or trough-shaped curved. Its simple shape allows a particularly simple and inexpensive production of the shell element.
- the shell element has a circumferential annular groove, which engages in the region of the trough-shaped mounting surface in the cylinder head.
- the shell element is designed double-walled.
- the shell element is made comparatively narrow, whereby the seal between the cylinder head and the shell element is improved.
- the shell element 4 has, in particular detachable fastening by means of screws on a mounting flange 4a, which is designed adjacent to the mounting surface Ib.
- a mounting flange 4a which is designed adjacent to the mounting surface Ib.
- one or more preferably annular sealing elements can be used between mounting surface 1b and mounting flange 4a, which come to lie in the parting plane T.
- a pipe flange 4b is provided on the shell element 4, whose flow-through cross section differs with respect to ⁇ essential geometric dimensions of that of the mounting flange 4a.
- the pipe flange has a substantially circular passage cross-section, so that immediately adjacent a cylindrical pipe element can be mounted.
- the tubular element may be part of an exhaust pipe and / or a Exhaust gas purification unit (catalyst, filter or the like).
- the trough-shaped depression is sealingly closed towards the outside by means of the shell element 4, so that a volume of space results between the depression on the cylinder head 1 and the shell element 4, in which several exhaust gas streams can be combined, diverted and forwarded to a downstream exhaust system.
- This volume of space is thus formed partly within the cylinder head (side A) and partly outside the cylinder head (side B), resulting in a particularly simple and cost-realizable construction of two approximately vertically divided halves.
- constructive measures e.g. Dimensioning of the shape and depth of the shell member and the corresponding recess on the part of the cylinder head 1 set a desired heat transfer behavior.
- a heat input into the cooling water compared to a fully integrated into the cylinder head design of the exhaust manifold reduced so that there is a faster heating downstream exhaust purification units.
- an exhaust gas turbocharger is assigned ⁇ assigns the exhaust gas guide portion of exhaust gas, which is discharged via the outlet channels 2 from the cylinders, by ⁇ strömbar.
- a wheel ⁇ turbine rotatably mounted, which is acted upon by the exhaust gas, and is set in a rotational movement.
- the turbine wheel with the aid of a shaft with a Verdich ⁇ terrad rotatably connected, which is mounted in a Lucasmentsab ⁇ cut, and the compression of sucked air serves.
- the exhaust gas guide section has at its inlet opening a flange, which is connectable to the pipe flange 4b, so that the exhaust gas can flow over the pipe flange 4b into the exhaust gas guide section.
- the pipe flange 4b is to be designed in particular with regard to a reduction of the flow losses.
- a bypassing is provided for bypassing the exhaust gas guide section, wherein the bypassing is formed in the shell element 4.
- the wall Ia of the cylinder head ⁇ is here substantially flat, the parting plane T reasonable fit executed.
- FIG. 3 shows a first integrated exhaust duct 5a, which is designed as a combination of a first exhaust duct 6 and a third exhaust duct 8, and a second integrated exhaust duct 5b, which is designed as a combination of a second exhaust duct 7 and the fourth exhaust duct 9.
- the pipe flange 4b is designed in a double-flow, wherein a first end portion 10 of the first integrated exhaust duct 5a in a not closer shown first tide of the pipe flange 4b and a second end portion 11 of the second integrated pipe section 5b in a non-illustrated second tide of the pipe flange 4b open.
- This shell element 4 is predestined for combination with a double-flow exhaust pipe section.
- a water-cooled aluminum turbine housing can be used, wherein the cooling circuit is fed by a cooling circuit of the cylinder head,
- a device for the removal of exhaust gas for exhaust gas recirculation can be integrated,
- a wastegate flap for bypassing the exhaust gas guide section or at least of the turbine wheel can be integrated,
- a heat input into the vehicle is lower, since the manifold surface, via which the exhaust heat is delivered to the vehicle, is smaller than in a conventional Krümmer thesis.
- the shell element 4 is shown in an alternative form.
- the shell element 4 has the integrated exhaust gas channel 5a, which is designed as a combination of the first outlet channel 6, the second outlet channel 7 and a third outlet channel 8.
- the exhaust duct 5a could be formed as a combination of the first exhaust duct 6, the second exhaust duct 7, the third exhaust duct 8 and the fourth exhaust duct 9.
- the pipe flange 4b is designed in single-flow.
- This shell element 4 is in particular suitable for combination with a single-flow designed exhaust gas guide section, wherein the end section 10 of the integrated exhaust gas channel 5a opens into an inlet channel of the exhaust gas guide unit.
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren Brennräumen in Form von Zylindern, in denen ein Luft/Kraftstoff-Gemisch exotherm umsetzbar ist. Dabei sind die Brennräume von einem gemeinsamen Zylinderkopf (1) begrenzt, wobei jedem Brennraum ein im Zylinderkopf (1) ausgebildeter Auslasskanal (2) zugeordnet ist und mehrere Auslasskanäle (2) im Bereich eines Auslasskrümmers (3) in einen gemeinsamen Zusammenflussbereich (3a) münden. Erfindungsgemäß ist der gemeinsame Zusammenflussbereich (3a) auf einer ersten Seite (A) durch wenigstens eine Wandung (1a) des Zylinderkopfs und auf einer zweiten Seite (B) durch ein separates, an den Zylinderkopf außenseitig angebrachtes Schalenelement (4) begrenzt, wobei das Schalenelement zur Führung der Abgasströmung wenigstens abschnittsweise trichterförmig und/oder wannenförmig gewölbt ausgeführt ist.
Description
Brennkraftmaschine mit mehreren Brennräumen
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren Brennräumen in Form von Zylindern, in denen ein Luft/Kraftstoff-Gemisch in einer Verbrennungsreaktion umsetzbar ist und die von einem gemeinsamen Zylinderkopf begrenzt sind, wobei jedem Brennraum ein im Zylinderkopf gebildeter Auslasskanal zugeordnet ist und mehrere Auslasskanäle im Bereich eines Auslasskrümmers in einen gemeinsamen Zusammenflussbereich münden.
Aus der DE 101 41 534 Al ist ein Zylinderkopf für eine mehr- zylindrige Brennkraftmaschine bekannt, in dem sich mehrere Auslasskanäle von Auslassöffnungen der Brennräume erstrecken. Die Auslasskanäle vereinigen sich in einem Zusammenflussbereich, der im Wesentlichen vollständig derart in den Zylinderkopf integriert ist, dass er einstückig mit dem Zylinderkopf ausgeführt und im Bereich einer Oberseite und im Bereich einer Unterseite durch Kühlwasserkanäle begrenzt ist. An einem Flansch des Zylinderkopfes ist eine Montagefläche für einen Katalysator vorgesehen, der somit direkt an den Zylinderkopf angeschraubt verbaut ist. Eine solche Konfiguration erzielt einen besonders umfangreichen Wärmeaustausch zwischen dem Kühlwasser in den Kühlwasserkanälen und dem Abgas im Zusammenflussbereich, es ergibt sich aber eine auf¬ wändige und komplizierte Zylinderkopfgestaltung, die zudem kostenintensiv realisierbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, mit besonders einfachen Mitteln einen Abgaskrümmer zu schaffen, dessen Wärmeübertragungsverhalten günstig ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind auch Gegenstand der nachfolgenden Beschreibung.
Die Brennkraftmaschine weist mehrere Brennräumen in Form von Zylindern auf, in denen ein Luft/Kraftstoff-Gemisch exotherm umsetzbar ist und die von einem gemeinsamen Zylinderkopf begrenzt sind, wobei jedem Brennraum ein im Zylinderkopf ausgebildeter Auslasskanal zugeordnet ist und mehrere Auslasskanäle im Bereich eines Auslasskrümmers in einen gemeinsamen Zusammenflussbereich münden. Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine beinhaltet einen gemeinsamen Zusammenflussbereich für Abgase, der auf einer ersten Seite durch wenigstens eine Wandung des Zylinderkopfes und auf einer zweiten Seite durch ein separates, an den Zylinderkopf außenseitig angebrachtes Schalenelement begrenzt ist, wobei das Schalenelement zur Führung der Abgasströmung wenigstens abschnittweise trichterförmig und/oder wannenförmig gewölbt ausgeführt ist. Dabei sind auf der ersten Seite des gemeinsamen Zusammenflussbereichs bevorzugt mehrere Auslasskanäle vorgesehen, die als Bestandteile des Zylinderkopfes insbesondere durch Gussverfahren einstückig ausgeführt sind und in den gemeinsamen Zusammenflussbereich münden. Zur Bildung des gemeinsamen Zusammenflussbereichs ist an dem Zylinderkopf außenseitig eine wannenförmige Vertiefung vorgesehen, die bevorzugt durch mehrere einstückig vergossene Wandungen des Zylinderkopfes begrenzt bzw. definiert ist. Die wannenförmige Vertiefung ist mittels des Schalenelements nach außen hin dichtend abgeschlossen, sodass sich zwischen der Vertiefung seitens des Zylinderkopfes und dem Schalenelement ein Raum-
volumen ergibt, in dem mehrere Abgasströme vereinigt und umgelenkt werden können. Dieses Raumvolumen ist somit teils innerhalb des Zylinderkopfes und teils außerhalb des Zylinderkopfes gebildet.
In einer Ausgestaltung der Erfindung sind an dem Schalenelement einerseits ein Montageflansch zur abgedichteten Befestigung des Schalenelements am Zylinderkopf sowie eine Auslassöffnung mit einem Rohrflansch zur Montage eines Abgas- rohrs oder einer Abgasreinigungseinheit vorgesehen, wobei Montageflansch und Rohrflansch unterschiedliche Abmessungen aufweisen. Der im Wesentlichen ringförmige Montageflansch definiert eine ebene oder gewölbte Trennebene zwischen Zylinderkopf und Schalenelement, wobei die Trennebene den Zusammenflussbereich bzw. das Raumvolumen durchgreift und geometrisch unterteilt. Der Rohrflansch ist zumindest hinsichtlich einer geometrischen Abmessung, insbesondere hinsichtlich einer maximalen Quererstreckung und/oder seines Durchmessers und/oder des durchströmbaren Querschnitts kleiner gestaltet als der Montageflansch.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Auslassöffnung mit einem Rohrflansch zur Montage einer Abgasführungseinheit eines Abgasturboladers ausgestaltet. Idealerweise ist dadurch der Abgasturbolader nahe am Zylinderköpf montierbar, wobei zum einen eine kompakte Bauweise realisierbar ist und zum anderen Energieverluste, welche als Wärmeverluste aufgrund langer Strömungswege in Erscheinung treten, reduzierbar sind. Die Leistung des Abgasturbolader kann somit auf einfach Weise gesteigert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung ist der Rohrflansch zweiflu- tig mit einer ersten Flut und einer zweiten Flut ausgebildet ist, und das Schalenelement weist integrierte Abgaskanäle
auf. Die integrierten Abgaskanäle sind als Zusammenführung der Auslasskanäle ausgebildet, wobei Endabschnitte der integrierten Abgaskanäle in die erste Flut und/oder in die zweite Flut münden. Vorteilhafterweise ist ein mit zwei Fluten ausgebildeter Abgasführungsabschnitt montierbar.
In einer weiteren alternativen Form ist das Schalenelement einstückig mit dem Abgasführungsabschnitt ausgeführt. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist in der Reduktion der zu dichtenden Übergänge einzelner Bauteile zu sehen, da ein Montageflansch zwischen dem Endabschnitt des Abgaskanals oder der Abgaskanäle und dem Abgasführungsabschnitt entfällt.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten, nicht-einschränkenden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
Darin zeigen
Fig. 1: einen schematisch dargestellten Schnitt durch einen Zylinderkopf einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit einem Abgaskrümmer,
Fig. 2: eine perspektivische Ansicht des Zylinderkopfs,
Fig. 3: in einer skizzierten Darstellung ein Schalenelement mit integrierten Abgaskanälen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine gem. Fig. 1 und
Fig. 4: in einer skizzierten Darstellung das Schalenelement gem. Fig. 3 in einer Variante.
Fig. 1 zeigt einen Horizontalschnitt durch einen Zylinderkopf einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, die in zwei separaten, V-förmig angeordneten Zylinderbänken sechs Zylinder aufweist, in denen ein Luft/Kraftstoff-Gemisch unter Druck- und Wärmefreisetzung verbannt werden kann. Die Verbrennung kann dabei nach dem Dieselverfahren, nach dem Ottoverfahren oder nach einem ähnlichen Brennverfahren durchgeführt werden. Drei Zylinder weisen vorliegend drei Brennräume auf, die von einem gemeinsamen, bevorzugt einstückig in einem Gussverfahren hergestellten Zylinderkopf 1 begrenzt sind. Jedem Brennraum sind zwei im Zylinderkopf 1 gebildete Auslasskanäle 2 zugeordnet, die über nicht dargestellte Auslassventile in an sich bekannter Weise verschließbar sind. Die Auslasskanäle 2 sind in bevorzugter Weise in Richtung nachgeschalteter Abgasleitung gekrümmt ausgeführt und eng an eine Zylinderkopfverschraubung und/oder eng an Schmieröl-Rücklaufbohrungen angrenzend positioniert.
Der beschriebenen Mehrzahl von sechs Auslasskanälen 2 einer Zylinderbank ist im Bereich eines Auslasskrümmers 3 ein gemeinsamer Zusammenflussbereich 3a zugeordnet, in dem die durch die Auslasskanäle 2 geführten Abgasströme vereinigt werden. Der gemeinsame Zusammenflussbereich 3a ist auf einer ersten Seite A durch eine Wandung Ia des Zylinderkopfes 1 begrenzt. Die Wandung Ia des Zylinderkopfs ist im Wesent¬ lichen wannen- oder topfförmig ausgeführt und von einer Montagefläche Ib ringförmig umgeben. Innerhalb der Wandung Ia sind Durchlässe zu den Auslasskanälen 2 gebildet, die aus¬ gehend von einer entlang der ringförmigen Montagefläche Ib zu definierenden, nicht ringförmigen Trennfläche T zurückgesetzt angeordnet sind.
Auf einer zweiten Seite B ist der Zusammenflussbereich 3a durch ein separates, an den Zylinderkopf außenseitig ange-
brachtes Schalenelement 4 begrenzt ist, das als Bestandteil des Auslasskrümmers 3 den Zusammenflussbereich 3a nach außen hin begrenzt. Das Schalenelement 4 ist bevorzugt aus einem temperaturbeständigen Metallblech, insbesondere aus einem Stahlblech, oder als Metallgussteil hergestellt und wenigstens abschnittsweise trichterförmig und/oder wannen- förmig gewölbt ausgeführt. Seine einfache Form ermöglicht eine besonders einfache und kostengünstige Herstellung des Schalenelements. In einem modifizierten Ausführungsbeispiel weist das Schalenelement eine umlaufende ringförmige Nut auf, die im Bereich der wannenförmigen Montagefläche in den Zylinderkopf eingreift. In einem weiteren, modifizierten Ausführungsbeispiel ist das Schalenelement doppelwandig ausgeführt. In wiederum einem weiteren, modifizierten Ausführungsbeispiel ist das Schalenelement vergleichsweise schmal ausgeführt, wodurch die Abdichtung zwischen dem Zylinderkopf und dem Schalenelement verbessert ist.
Das Schalenelement 4 weist zur insbesondere lösbaren Befestigung mittels Schrauben einen Montageflansch 4a auf, der anliegend an die Montagefläche Ib gestaltet ist. Zwischen Montagefläche Ib und Montageflansch 4a sind somit eines oder mehrere bevorzugt ringförmige Dichtelemente einsetzbar, die in der Trennebene T zu liegen kommen.
Beabstandet von der Trennebene T und beabstandet vom Zylinderkopf 1 ist an dem Schalenelement 4 ein Rohrflansch 4b vorgesehen, dessen durchströmbarer Querschnitt sich hinsicht¬ lich wesentlicher geometrischer Abmessungen von demjenigen des Montageflansches 4a unterscheidet. In bevorzugter Weise weist der Rohrflansch einen im Wesentlichen kreisförmigen Durchlassquerschnitt auf, sodass unmittelbar angrenzend ein zylindrisches Rohrelement montierbar ist. Das Rohrelement kann dabei Bestandteil einer Abgasrohrleitung und/oder einer
Abgasreinigungseinheit (Katalysator, Filter oder dergleichen) sein.
Die wannenförmige Vertiefung ist mittels des Schalenelements 4 nach außen hin dichtend abgeschlossen, sodass sich zwischen der Vertiefung seitens des Zylinderkopfes 1 und dem Schalenelement 4 ein Raumvolumen ergibt, in dem mehrere Abgasströme vereinigt, umgelenkt und an ein nachgeschaltetes Abgassystem weitergeleitet werden können. Dieses Raumvolumen ist somit teils innerhalb des Zylinderkopfes (Seite A) und teils außerhalb des Zylinderkopfes (Seite B) gebildet, wodurch sich zum einen ein besonders einfacher und kostengünstig realisierbarer Aufbau aus zwei näherungsweise vertikal unterteilten Hälften ergibt. Zum anderen lässt sich durch konstruktive Maßnahmen, z.B. Dimensionierung von Form und Tiefe des Schalenelements sowie der korrespondierenden Vertiefung seitens des Zylinderkopfes 1 ein gewünschtes Wärmeübertragungsverhalten einstellen. Vor allem beim Kaltstart der Brennkraftmaschine ist erfindungsgemäß ein Wärmeeintrag ins Kühlwasser gegenüber einer voll in den Zylinderkopf integrierten Ausführung des Abgaskrümmers reduziert, sodass sich eine schnellere Erwärmung nachgeschalteter Abgasreinigungseinheiten ergibt.
In einem weiteren, nicht näher dargestellten Ausführungsbei¬ spiel, ist der Brennkraftmaschine ein Abgasturbolader zuge¬ ordnet, dessen Abgasführungsabschnitt von Abgas, welches über die Auslasskanäle 2 aus den Zylindern abführbar ist, durch¬ strömbar ist. Im Abgasführungsabschnitt ist ein von Turbinen¬ rad drehbar gelagert, welches von dem Abgas beaufschlagt wird, und in eine Drehbewegung versetzt wird. Üblicherweise ist das Turbinenrad mit Hilfe einer Welle mit einem Verdich¬ terrad drehfest verbunden, welches in einem Luftführungsab¬ schnitt gelagert ist, und der Verdichtung angesaugter Luft
dient. Der Abgasführungsabschnitt weist an seiner Eintrittsöffnung einen Flansch auf, welcher mit dem Rohrflansch 4b verbindbar ist, so dass das Abgas über den Rohrflansch 4b in den Abgasführungsabschnitt strömen kann. Der Rohrflansch 4b ist insbesondere im Hinblick auf eine Reduzierung der Strömungsverluste zu gestalten. Dieses Ausführungsbeispiel bietet neben dem Vorteil einer kompakten und gewichtsreduzierten Bauweise einen Vorteil der Reduzierung der Verluste, da Wandwärmeverluste aufgrund kurzer Strömungswege zum Abgasführungsabschnitt gering gehalten werden können, wodurch eine höhere Leistung des Abgasturboladers erzielbar ist. Mit Hilfe dieses Ausführungsbeispiels ist eine so genannte Stauaufladung realisierbar.
In einem weiteren, ebenfalls nicht näher dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Bypassierung zur Umgehung des Abgasführungsabschnitts vorgesehen, wobei die Bypassierung im Schalenelement 4 ausgebildet ist.
In einem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 weist das Schalen¬ element 4 integrierte Abgaskanäle 5 auf, wobei ein integrier¬ ter Abgaskanal 5 als Zusammenführung von mindestens zwei Aus¬ lasskanälen 2 ausgebildet ist. Die Wandung Ia des Zylinder¬ kopfs ist hier im Wesentlichen eben, der Trennebene T ange- passt ausgeführt.
In Fig. 3 dargestellt ist ein erster integrierter Abgaskanal 5a, welcher als Zusammenführung eines ersten Auslasskanals 6 und eines dritten Auslasskanals 8 ausgebildet ist, und ein zweiter integrierter Abgaskanal 5b, welcher als Zusammenführung eines zweiten Auslasskanals 7 und des vierten Auslasskanals 9 ausgebildet ist. Der Rohrflansch 4b ist dabei zweiflutig ausgestaltet, wobei ein erster Endabschnitt 10 des ersten integrierten Abgaskanals 5a in eine nicht näher
dargestellte erste Flut des Rohrflansches 4b und ein zweiter Endabschnitt 11 des zweiten integrierten Rohrabschnittes 5b in eine nicht näher dargestellte zweite Flut des Rohrflansches 4b münden. Dieses Schalenelement 4 ist prädestiniert zur Kombination mit einem zweiflutig ausgestalteten Abgasführungsabschnitt.
Weitere Vorteile dieses Ausführungsbeispiels sind:
- Das Prinzip einer Stoßaufladung ist aufgrund der kurzen Strömungswege realisierbar,
- ein wassergekühltes Aluminium-Turbinengehäuse kann eingesetzt werden, wobei der Kühlkreislauf von einem Kühlkreislauf des Zylinderkopfes gespeist wird,
- im Schalenelement 4 ist eine Vorrichtung zur Entnahme von Abgas zur Abgasrückführung integrierbar,
- im Schalenelement 4 ist eine Wastegateklappe zur Umgehung des Abgasführungsabschnitts oder zumindest des Turbinenrades integrierbar,
- eine Positionierung der Abgasreinigungseinheit nahe dem Zylinderkopf möglich, wodurch eine kurze Aufwärmzeit realisierbar ist und
- grundsätzlich ist ein Wärmeeintrag in das Fahrzeug geringer, da die Krümmeroberfläche, über welche die Abgaswärme an das Fahrzeug abgegeben wird, kleiner ist, als bei einer üblichen Krümmergestaltung.
In Fig. 4 ist das Schalenelement 4 in einer alternativen Form dargestellt. Das Schalenelement 4 weist den integrierten Abgaskanal 5a, welcher als Zusammenführung des ersten Auslasskanals 6, des zweiten Auslasskanals 7 und eines dritten Auslasskanals 8 ausgebildet ist. Ebenso könnte der Abgaskanal 5a als Zusammenführung des ersten Auslasskanals 6, des zweiten Auslasskanals 7, des dritten Auslasskanals 8 und des vierten Auslasskanals 9 ausgebildet sein. Der Rohrflansch 4b ist einflutig ausgestaltet. Dieses Schalenelement 4 ist
insbesondere geeignet zur Kombination mit einem einflutig ausgestalteten Abgasführungsabschnitt, wobei der Endabschnitt 10 des integrierten Abgaskanals 5a in einen Eintrittskanal der Abgasführungseinheit mündet.
Claims
1. Brennkraftmaschine mit mehreren Brennräumen in Form von Zylindern, in denen ein Luft/Kraftstoff-Gemisch exotherm umsetzbar ist und die von einem gemeinsamen Zylinderkopf
(1) begrenzt sind, wobei jedem Brennraum ein im Zylinderkopf (1) gebildeter Auslasskanal (2) zugeordnet ist und mehrere Auslasskanäle (2) im Bereich eines Auslasskrümmers (3) in einen gemeinsamen Zusammenflussbereich (3a) münden, dadurch gekennzeichnet, dass der gemeinsame Zusammenflussbereich (3a) auf einer ersten Seite (A) durch wenigstens eine Wandung (Ia) des Zylinderkopfs und auf einer zweiten Seite (B) durch ein separates, an den Zylinderkopf außenseitig angebrachtes Schalenelement (4) begrenzt ist, wobei das Schalenelement zur Führung der Abgasströmung wenigstens abschnittsweise trichterförmig und/oder wannenförmig gewölbt ausgeführt ist.
2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schalenelement (4) einerseits ein Montageflansch (4a) zur abgedichteten Befestigung des Schalenelements (4) am Zylinderkopf (1) sowie eine Auslassöffnung mit einem Rohrflansch (4b) zur Montage eines Abgasrohrs oder einer Abgasreinigungseinheit vorgesehen sind, wobei Montageflansch (4a) und Rohrflansch (4b) unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schalenelement (4) einerseits ein Montageflansch (4a) zur abgedichteten Befestigung des Schalenelements am Zylinderkopf (1) sowie eine Auslassöffnung mit einem Rohrflansch (4b) zur Montage einer Abgasführungseinheit eines Abgasturboladers vorgesehen sind, wobei Montageflansch (4a) und Rohrflansch (4b) unterschiedliche Abmessungen aufweisen.
4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Schalenelement (4) einen integrierten Abgaskanal (5a) aufweist, welcher als Zusammenführung der Auslasskanäle ausgebildet sind, wobei der Endabschnitt (10) des integrierten Abgaskanals (5a) in einen Eintrittskanal der Abgasführungseinheit mündet.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Schalenelement (4) einerseits ein Montageflansch (4a) zur abgedichteten Befestigung des Schalenelements (4) am Zylinderkopf (1) sowie eine Auslassöffnung mit einem Rohrflansch (4b) vorgesehen sind, wobei der Rohr¬ flansch (4b) zweiflutig mit einer ersten Flut und einer zweiten Flut ausgebildet ist, und das Schalenelement (4) integrierte Abgaskanäle (5a, 5b) aufweist, welche als Zusammenführung der Auslasskanäle ausgebildet sind, wobei Endabschnitte (10, 11) der integrierten Abgaskanäle (5a, 5b) in die erste Flut und/oder in die zweite Flut münden.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass am Rohrflansch (4b) ein zweiflutig ausgebildeter Abgasführungsabschnitt montierbar ist.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgasführungsabschnitt mit dem Schalenelement (4) einstückig ausgebildet ist.
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