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DE102007058296A1 - Internal-combustion engine for motor vehicle, has blowing chambers loaded with flow, where peripheral angular area of one of blowing chambers is of different size than peripheral angular area of another blowing chamber - Google Patents

Internal-combustion engine for motor vehicle, has blowing chambers loaded with flow, where peripheral angular area of one of blowing chambers is of different size than peripheral angular area of another blowing chamber Download PDF

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DE102007058296A1
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DE
Germany
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combustion engine
cylinder
internal combustion
turbine
floods
Prior art date
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Withdrawn
Application number
DE102007058296A
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German (de)
Inventor
Marcos Marques
Udo Hopf
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

The engine has a set of cylinders and an exhaust gas turbocharger (5) having a multi-pass turbine (6). The turbine has a turbine housing (11), which surrounds a turbine wheel (10). The turbine housing has a set of blowing chambers (12), which extend over a peripheral angular area (13) and is distributedly arranged over the periphery of the turbine wheel. The blowing chambers are loaded with flow (4), where the peripheral angular area of one of the blowing chambers is of different size than the peripheral angular area of another blowing chamber.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und mit einem Abgasturbolader, der eine mehrflutige Turbine aufweist, nach Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an internal combustion engine having a plurality of cylinders and with an exhaust gas turbocharger having a multi-flow turbine, according to the preamble of claim 1.

Stand der TechnikState of the art

Brennkraftmaschinen, insbesondere für Kraftfahrzeuge, werden zur Leistungssteigerung aufgeladen, also in einer solchen Weise betrieben, dass Verbrennungsluft der Brennkraftmaschine mit einem Überdruck zugeführt wird. Hierfür haben Abgasturbolader weite Verbreitungen gefunden, die von den Abgasen der Brennkraftmaschine angetrieben werden. Mit deren Turbine ist ein Verdichter drehfest verbunden, der Verbrennungsluft unter Überdruck dem Ansaugtrakt der Brennkraftmaschine zuführt. Um derartige Abgasturbolader in weiten Betriebsbereichen der Brennkraftmaschine effektiv und ohne prinzipbedingte, übermäßige Leistungsunterschiede in verschiedenen Drehzahlbereichen der Brennkraftmaschine betreiben zu können, werden derartige Abgasturbolader mit verstellbaren Turbinen oder mit einer verstellbaren Abgasanströmung versehen. Beispielsweise ist bekannt, zur Verbesserung der Betriebsführung der Turbine schaltbare Bypässe oder Wastegates vorzusehen, oder die Turbine mit einer verstellbaren Turbinengeometrie auszurüsten, also dergestalt, dass entweder im Betrieb über den Betriebsbereich (also beispielsweise von einer niedrigen hin zu einer hohen Drehzahl der Brennkraftmaschine und umgekehrt) die Anströmung der Turbine durch eine variable Leitbeschaufelung oder die Geometrie der Turbine selbst verstellt wird. Beispielsweise ist aus der DE 42 42 494 C1 bekannt, eine Turbine mit einem verstellbaren Strömungsleitapparat zu versehen, wobei insbesondere für mehrflutige Turbinen entsprechend angepasste Strömungsleitapparate vorgesehen sind, die ihrerseits in Verstellung und Geometrie differieren. An diesem Stand der Technik ist nachteilig, dass verstellbare Strömungsleitapparate wie auch verstellbare Turbinengeometrien in ungünstigen Fällen aufgrund der in der Turbine herrschenden Betriebsbedingungen, nämlich sehr hohe Temperaturen bei teilweise sehr hohen Laufdrehzahlen, zu Störungen neigen. Insbesondere durch die sehr hohen Temperaturen der Abgase, die in die Turbine eingebracht werden, können Bestandteile der Turbine, beispielsweise deren Gehäuse oder Strömungsleitapparate, in ungünstigen Fällen zur Verzunderung neigen oder aufgrund thermischer Beanspruchung verklemmen.Internal combustion engines, in particular for motor vehicles, are charged to increase performance, that is operated in such a way that combustion air of the internal combustion engine is supplied with an overpressure. For this purpose, exhaust gas turbochargers have found wide distributions that are driven by the exhaust gases of the internal combustion engine. With the turbine, a compressor is rotatably connected, which supplies combustion air under pressure to the intake tract of the internal combustion engine. In order to operate such exhaust gas turbocharger in wide operating ranges of the internal combustion engine effectively and without principle-related, excessive power differences in different speed ranges of the internal combustion engine, such exhaust gas turbochargers are provided with adjustable turbines or with an adjustable Abgasanströmung. For example, it is known to provide switchable bypasses or waste gates for improving the operation of the turbine, or to equip the turbine with an adjustable turbine geometry, ie such that either in operation over the operating range (ie, for example, from a low to a high speed of the engine and vice versa ) the flow of the turbine is adjusted by a variable Leitbeschaufelung or the geometry of the turbine itself. For example, is from the DE 42 42 494 C1 It is known to provide a turbine with an adjustable flow control device, wherein correspondingly adapted flow control devices are provided in particular for multi-flow turbines, which in turn differ in adjustment and geometry. A disadvantage of this prior art is that adjustable flow control devices as well as adjustable turbine geometries in unfavorable cases, due to the operating conditions prevailing in the turbine, namely very high temperatures at sometimes very high running speeds, tend to interfere. In particular, due to the very high temperatures of the exhaust gases, which are introduced into the turbine, components of the turbine, such as their housing or Strömungsleitapparate, in unfavorable cases tend to scale or jammed due to thermal stress.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und einem Abgasturbolader mit mehrflutiger Turbine bereitzustellen, die die genannten Nachteile vermeidet und hierbei eine betriebssichere Konstruktion wie auch eine optimierte Nutzung der Abgase der Brennkraftmaschine ohne unerwünschte Rückwirkungen auf die Brennkraftmaschine bereitstellt.task The invention is an internal combustion engine with multiple cylinders and to provide an exhaust gas turbocharger with a multi-flow turbine, which avoids the disadvantages mentioned and this is a reliable Construction as well as an optimized use of the exhaust gases of the internal combustion engine without undesirable effects on the internal combustion engine provides.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Hierzu wird eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern und mit einem Abgasturbolader vorgeschlagen, der eine mehrflutige Turbine aufweist, die ein Turbinenrad und ein das Turbinenrad umgebendes Turbinengehäuse aufweist, wobei das Turbinengehäuse mehrere, über den Umfang des Turbinenrads verteilt angeordnete, sich jeweils über einen Umfangswinkelbereich erstreckende Anströmkammern aufweist, die jeweils von einer Flut beaufschlagt werden. Dabei ist vorgesehen, dass der Umfangswinkelbereich von mindestens einer der Anströmkammern gegenüber dem Umfangswinkelbereich von mindestens einer anderen der Anströmkammern unterschiedlich groß ist. Die Anflutung des Turbinenrades erfolgt folglich über im Turbinengehäuse angeordnete beziehungsweise ausgebildete Anströmkammern, wobei diese jeweils von einer der Fluten beaufschlagt werden. Unter Flut ist hierbei der Anteil des Abgasvolumenstromes gemeint, der durch die Aufteilung des Abgasvolumenstroms der Brennkraftmaschine insgesamt in die Fluten jeweils definiert ist. Jede der Fluten weist hierbei ihre eigene Anströmkammer auf, wobei diese sich über den Umfangswinkel des Turbinenrades erstrecken. Der Umfangswinkel um die Turbine (letztlich ein Vollkreis) wird von den Anströmkammern der Fluten umgriffen, dergestalt, dass jede Anströmkammer und damit jede Flut des Abgasvolumenstroms in einem anderen Segment dieses Vollkreises angreift. Derartige, gleich winkelverteilte Anordnungen über den gesamten Umfangswinkel sind aus der bereits erwähnten DE 42 42 494 C1 , dort 3, prinzipiell bekannt. Anders als dort sind erfindungsgemäß die Anströmkammern in ihrer Verteilung über den Umfangswinkel aber in unterschiedlich große Umfangswinkelbereiche aufgeteilt, dergestalt, dass wenigstens eine Anströmkammer einen Umfangswinkelbereich aufweist, der zumindest gegenüber demjenigen einer anderen Anströmkammer unterschiedlich groß ist. Bei einer Aufteilung in zwei Fluten ist es demzufolge vorgesehen, eine der Anströmkammern über einen größeren Umfangswinkelbereich der Turbine und die andere über einen kleineren Umfangswinkelbereich der Turbine auszubilden.For this purpose, an internal combustion engine having a plurality of cylinders and an exhaust gas turbocharger is proposed which has a multi-flow turbine comprising a turbine wheel and a turbine housing surrounding the turbine wheel, the turbine housing having a plurality of inflow chambers which are distributed over the circumference of the turbine wheel and extend over a circumferential angular range has, which are each acted upon by a flood. It is provided that the circumferential angle range of at least one of the inflow chambers is different in size from the circumferential angle range of at least one other of the inflow chambers. The flooding of the turbine wheel thus takes place via arranged in the turbine housing or trained inflow chambers, which are each acted upon by one of the floods. The term "flood" here means the proportion of the exhaust gas volume flow which is defined in each case by dividing the exhaust gas volume flow of the internal combustion engine into the floods. Each of the floods in this case has its own inflow chamber, which extend over the circumferential angle of the turbine wheel. The circumferential angle around the turbine (ultimately a full circle) is encompassed by the Anströmkammern the floods, such that each inflow chamber and thus each flood of exhaust gas flow in another segment of this full circle attacks. Such, angularly distributed arrangements over the entire circumferential angle are from the already mentioned DE 42 42 494 C1 , there 3 , known in principle. Unlike there according to the invention the inflow chambers are divided in their distribution over the circumferential angle but in different sized circumferential angular ranges, such that at least one inflow chamber has a circumferential angular range, which is at least different from that of another inflow chamber. In a split into two floods, it is therefore intended to form one of the Anströmkammern over a larger circumferential angular range of the turbine and the other over a smaller circumferential angular range of the turbine.

Weiter ist vorgesehen, dass die Fluten aus den Abgasen der Zylinder der Brennkraftmaschine gebildet sind, wobei die Abgasvolumenströme (Volumen pro Zeiteinheit) der einzelnen Fluten unterschiedlich groß und/oder gleich groß sind. Bei der Ausbildung der Anströmkammern über unterschiedlich große Umfangswinkelbereiche wird hierbei der unterschiedlichen Bemessung der einzelnen Fluten und der unterschiedlichen Abgasvolumenströme der Fluten Rechnung getragen. Es ist allerdings auch möglich, die Abgasvolumenströme der einzelnen Fluten gleich groß auszubilden, wobei bei unterschiedlich bemessenen Anströmkammern eine unterschiedliche Anströmung des Turbinenrades erfolgt.It is further provided that the floods are formed from the exhaust gases of the cylinder of the internal combustion engine, wherein the exhaust gas volume flows (volume per unit time) of the individual floods are different in size and / or equal. In the formation of inflow chambers on different sized circumferential angular ranges in this case the different design of the individual floods and the different exhaust gas flow rates of Floods taken into account. However, it is also possible to design the exhaust gas volume flows of the individual flows of the same size, whereby with differently dimensioned inflow chambers a different flow of the turbine wheel takes place.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Anströmkammern an unterschiedliche Anzahlen von Zylindern der Brennkraftmaschine angeschlossen. Die vorstehend beschriebenen Fluten werden demzufolge derart gebildet, dass sie Abgasvolumenströme einzelner Zylinder zusammenfassen, wobei die Fluten unterschiedliche Anzahlen von Zylindern zusammenfassen. Beispielsweise ist es denkbar, eine erste Flut mit den Abgasvolumenströmen von zwei Zylindern auszubilden, eine zweite mit den Abgasvolumenströmen von drei Zylindern und eine dritte mit den Abgasvolumenströmen von nur einem Zylinder.In In another embodiment, the inflow chambers are to different numbers of cylinders of the internal combustion engine connected. Accordingly, the floods described above become formed so that they exhaust gas flow rates of individual Cylinder summarize, with the floods different numbers of cylinders. For example, it is conceivable a first Flood with the exhaust gas flow rates of two cylinders, a second with the exhaust gas flow rates of three cylinders and a third with the exhaust gas flow rates of only one Cylinder.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind die zu einer Flut zusammengefassten Zylinder derart gewählt, dass die Zündzeitpunkte der für eine Zusammenfassung gewählten Zylinder einen möglichst großen Abstand haben. Hierdurch wird gewährleistet, dass sich die einzelnen Zylinder, die zu einer Flut zusammengefasst sind, nicht in unterwünschter Weise gegenseitig beeinflussen. Insbesondere wird so ein sehr gutes Spülvermögen erreicht, was einen hohen Füllungsgrad des Zylinders mit geringem Restgasanteil und damit eine effektivere Verbrennung und Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine im jeweiligen Zylinder bewirkt. Dadurch, dass die Zündzeitpunkte der zu der Flut zusammengefassten Zylinder möglichst weit auseinander liegen, wird, bedingt durch den zyklischen Ablauf der Verbrennung in einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, sichergestellt, dass eine vollständige Ausströmung eines Zylinders erfolgt, ohne dass von einem anderen Zylinder, der zur selben Flut gehört, ausströmendes Abgas auf den ersten Zylinder zurückwirkt. Zwischen der Abgasausspülung der Zylinder ist nämlich ausreichend Zeit, damit sich die Auslassventile vollständig schließen können, sodass eine unerwünschte Rückwirkung nicht erfolgt. Die Ladungswechsel der einzelnen Zylinder beeinflussen sich auf diese Weise in geringstmöglicher Weise. Bei Direkteinspritzung wird ein Kraftstoffüberschieben vorteilhaft verhindert. Gleichzeitig tritt durch die Restgasminderung eine Temperaturabsenkung im Brennraum ein, wodurch sich der Füllungsgrad erhöhen lässt und überdies vorteilhaft eine geringere Klopfneigung besteht.In In a preferred embodiment, they are at high tide summarized cylinder selected such that the ignition timing the cylinder selected for a summary have the greatest possible distance. hereby ensures that the individual cylinders, the to a flood, not in unwanted Way influence each other. In particular, such a very good Rinse capacity achieved, giving a high degree of filling the cylinder with low residual gas content and thus a more effective Combustion and performance of the internal combustion engine in each case Cylinder causes. Because the ignition timing of the Cylinders combined to the tide as far apart as possible are due to the cyclical combustion process in a reciprocating internal combustion engine, ensuring that one complete outflow of a cylinder takes place, without that of another cylinder belonging to the same flood effluent exhaust back to the first cylinder. Between the exhaust gas flushing of the cylinder is namely enough time for the exhaust valves to complete close, leaving an unwanted Retroactivity not occurred. The charge changes of the individual Cylinders affect themselves in this way in the least possible Wise. In direct injection, a fuel is pushed over advantageously prevented. At the same time occurs due to the residual gas reduction a temperature drop in the combustion chamber, whereby the degree of filling increase and also advantageous a lower tendency to knock exists.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eine der Fluten an weniger Zylinder angeschlossen als mindestens eine der anderen Fluten. Unter Flut wird hier nicht nur der Abgasvolumenstrom eines Zylinders beziehungsweise der zusammengefasste Abgasvolumenstrom mehrerer Zylinder verstanden, sondern vielmehr auch die konstruktive Ausführung einer solchen Zusammenfassung und Weiterleitung des Abgasvolumenstroms, beispielsweise durch eine entsprechende konstruktive Ausbildung des Abgaskrümmers. Der Abgasvolumenstrom wird hierbei beispielsweise so aufgeteilt, dass eine Flut an weniger Zylinder angeschlossen ist als mindestens eine der anderen Fluten. Insbesondere kann dies dadurch geschehen, dass beispielsweise eine der Fluten so ausgebildet wird, dass ein Abgaskrümmer nur an beispielsweise zwei Zylinder der Brennkraftmaschine angeschlossen ist, ein anderer Abgaskrümmer einer anderen Flut aber an drei oder an vier Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei die Zylinder der einen Flut stets andere sind als die der anderen Flut. Ein Zylinder ist demzufolge nicht an zwei oder mehr Fluten angeschlossen. Hierdurch lässt sich eine vorteilhafte Aufteilung des Abgasvolumenstroms in die verschiedenen Fluten erreichen, die in der gewünschten Weise das Turbinenrad in dessen unterschiedlich ausgestalteten Anströmkammern beaufschlagen.In a further advantageous embodiment is at least one of the floods connected to fewer cylinders than at least one of the other floods. At high tide, not only is the exhaust gas volume flow here a cylinder or the combined exhaust gas volume flow understood several cylinders, but rather the constructive Execution of such a summary and forwarding the exhaust gas flow rate, for example by a corresponding constructive design of the exhaust manifold. The exhaust gas volume flow is here, for example, divided so that a flood of less Cylinder is connected as at least one of the other floods. In particular, this can be done by, for example, a the floods is designed so that an exhaust manifold only connected to, for example, two cylinders of the internal combustion engine another exhaust manifold is another flood but on three or four cylinders of the internal combustion engine, the cylinders one flood are always different from the other flood. A cylinder is therefore not connected to two or more floods. This leaves an advantageous distribution of the exhaust gas flow in the reach different floods in the desired Make the turbine in its differently designed inflow chambers apply.

In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform ist mindestens eine der Fluten an nur einen Zylinder angeschlossen, und mindestens eine andere der Fluten ist an mehr als nur einen Zylinder angeschlossen. Die nur von einem Zylinder beaufschlagte Flut weist demzufolge einen geringeren Abgasvolumenstrom auf als die Fluten, die an mehr als nur einem Zylinder angeschlossen sind. Es lässt sich hierbei der Abgasvolumenstrom der Brennkraftmaschine in einer vorteilhaften und besonders vielfältigen Art und Weise der Zylinderzahl und dem Betriebsbereich des Abgasturboladers vorteilhaft anpassen. Insbesondere kann das Laufverhalten des Turbinenrades beziehungsweise insgesamt des Laufzeuges des Abgasturboladers, bestehend aus Turbinenrad und Verdichterlaufrad, vorteilhaft den gewünschten Einsatzbereichen angepasst werden.In a further, particularly advantageous embodiment if at least one of the floods is connected to just one cylinder, and at least one other of the floods is more than just one Cylinder connected. The only acted upon by a cylinder Flood therefore has a lower exhaust gas flow than floods connected to more than one cylinder. It can be here the exhaust gas flow of the internal combustion engine in an advantageous and particularly diverse way and Way of the number of cylinders and the operating range of the exhaust gas turbocharger adapt advantageously. In particular, the running behavior of the turbine wheel or in total of the running gear of the exhaust gas turbocharger, consisting turbine wheel and compressor impeller, advantageously the desired Be adapted to application areas.

In einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform, weist die an wenige Zylinder, insbesondere nur an einen Zylinder, angeschlossene Flut keinen Bypass auf, während eine an mehr als nur einen Zylinder angeschlossene Flut einen Bypass für das Durchströmen des Turbinenrads aufweist oder aufweisen können. Ein Bypass ist ohne komplizierte und störanfällige Mechanismen leicht und preiswert herzustellen und aus dem Stand der Technik bekannt. Über derartige Bypässe lässt sich durch Verhindern des Umströmens des Turbinenrades die Leistung des Abgasturboladers regeln, insbesondere an Betriebszustände der Brennkraftmaschine in sehr einfacher Weise ohne fehleranfällige Verstellgeometrien anpassen. Hierbei lässt sich vorteilhaft die nur an einen Zylinder oder nur an wenige Zylinder angeschlossene Flut bypassfrei ausgestalten, was beispielsweise der Aufrechterhaltung der Drehzahl des Turbinenrades dient und hierdurch ein einfaches und beschleunigtes, verzögerungsfreies Hochlaufen ermöglicht.In a further, particularly advantageous embodiment, has the few cylinders, in particular only one cylinder, flood connected no bypass on while on more than just a cylinder connected tide a bypass for has or have the flow through the turbine wheel can. A bypass is without complicated and prone to failure Mechanisms easy and inexpensive to manufacture and from scratch known to the art. About such bypasses leaves by preventing the flow around the turbine wheel regulate the performance of the exhaust gas turbocharger, especially at operating conditions the internal combustion engine in a very simple manner without error-prone Adjust the adjustment geometries. This can be advantageous the only connected to a cylinder or only a few cylinders Flood bypassing designed, which, for example, the maintenance The speed of the turbine wheel is used and thereby a simple and accelerated, delay-free startup enabled.

Es wird in einer solchen Ausgestaltung verhindert, dass die Drehzahl des Turbinenrads unter ein bestimmtes Niveau absinkt, wie dies aber im Stand der Technik durchaus geläufig ist. Ein solches Absinken unter ein bestimmtes Drehzahlniveau erschwert nämlich das Hochlaufen des Laufzeugs in unterwünschter Weise bei erneuter Druckbeaufschlagung durch Freigabe der Fluten, was zu einem unerwünscht verzögerten Ansprechen des Abgasturboladers führt. Wird hingegen vorgesehen, eine nur an wenige, insbesondere an nur einen Zylinder angeschlossene Flut stets dem Turbinenrad zuzuführen, also bypassfrei auszubilden, wird hierdurch die Aufrechterhaltung der Drehzahl des Turbinenrades und des Laufzeugs auch während der über die anderen Segmente erfolgenden Regelungsphase sichergestellt, sodass in jedem Zeitpunkt ein sehr schnelles und praktisch verzögerungsfreies Ansprechen des Abgasturboladers sichergestellt ist.It is prevented in such a configuration that the speed of the turbine wheel falls below a certain level, but so does in the prior art is quite common. Such a sinking under a certain speed level that makes it difficult Run-up of the running gear in an undesirable manner on renewed Pressurization by release of the flood, resulting in an undesirable delayed response of the exhaust gas turbocharger leads. If, on the other hand, only a few, in particular only To always supply a cylinder connected flood to the turbine wheel, so form bypassing, this is the maintenance of the Speed of the turbine wheel and the power tool also during the regulatory phase over the other segments ensured that at any time a very fast and virtually delay-free response of the exhaust gas turbocharger is ensured.

Die Abstimmung der vorstehend beschriebenen Geometrien, also insbesondere der jeweiligen Segmentverhältnisse, also der Bestimmung des Umfangswinkelbereiches jeder Anströmkammer, des jeweiligen Umschlingungswinkels, der Querschnittsgestaltung der Fluten sowie der Bypassauslegung kann in weiten Bereichen und sehr vorteilhaft den Anforderungen des jeweiligen Abgasturboladers beziehungsweise der jeweiligen Brennkraftmaschine angepasst erfolgen.The Tuning of the geometries described above, ie in particular the respective segment ratios, ie the determination the circumferential angle range of each inflow chamber, of the respective Wrap angle, the cross-sectional design of the floods as well The bypass design can be widely and very beneficial the requirements of the respective exhaust gas turbocharger or adapted to the respective internal combustion engine.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben sowie aus den nachfolgend näher beschriebenen Ausführungsbeispielen.Further advantageous embodiments will become apparent from the dependent claims and combinations thereof, as well as those detailed below described embodiments.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ohne jedoch hierauf beschränkt zu sein.The Invention will be described below with reference to embodiments described in more detail, but not limited thereto to be.

Es zeigen:It demonstrate:

1 eine fünfzylindrige Brennkraftmaschine mit einer dreiflutigen Turbine und 1 a five-cylinder internal combustion engine with a triple-flow turbine and

2 einen Querschnitt durch die dreiflutige Turbine. 2 a cross section through the three-flow turbine.

1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1 mit mehreren Zylindern 2, nämlich einem ersten Zylinder 2.1, einem zweiten Zylinder 2.2, einem dritten Zylinder 2.3, einem vierten Zylinder 2.4 und einem fünften Zylinder 2.5. Über Abgaskrümmer 3 werden Abgasvolumenströme der einzelnen Zylinder 2 abgeführt. Es werden hierbei über einen ersten Abgaskrümmer 3.1 die Abgase des ersten Zylinders 2.1 und des vierten Zylinders 2.4 zusammengefasst zu einer Flut 4, nämlich einer ersten Flut 4.1. Weiter werden die Abgasvolumenströme des zweiten Zylinders 2.2 und des fünften Zylinders 2.5 in einem zweiten Abgaskrümmer 3.2 zu einer dritten Flut 4.3 zusammengefasst, wohingegen der Abgasvolumenstrom des dritten Zylinders 2.3 über einen dritten Abgaskrümmer 3.3 eine zweite Flut 4.2 ausbildet. Die drei Fluten 4, nämlich die erste Flut 4.1 bis zur dritten Flut 4.3, werden zum Betrieb eines an die Brennkraftmaschine 1 angeschlossenen Abgasturboladers 5, von dem vorliegend nur die Turbine 6 dargestellt ist, der Turbine 6 zugeführt. Von der Turbine 6 abgehend werden die Abgasvolumenströme der einzelnen Fluten 4 über ein nur symbolisch dargestelltes Abgasableitesystem 7 abgeführt. Die Zusammenfassung der Abgasvolumenströme der einzelnen Zylinder 2 ist hierbei so gewählt, dass die Zündabstände der einzelnen Zylinder 2 beim Betrieb der Brennkraftmaschine 1 einen möglichst großen Abstand aufweisen. Demzufolge sind der erste Zylinder 2.1 und der vierte Zylinder 2.4 zur ersten Flut 4.1 zusammengefasst, was über eine entsprechende konstruktive Ausbildung des ersten Abgaskrümmers 3.1 erfolgt. Die zweite Flut 4.2 wird nur von dem dritten Zylinder 2.3 gebildet, während die dritte Flut 4.3 über eine entsprechend konstruktive Ausgestaltung des zweiten Abgaskrümmers 3.2 von dem zweiten Zylinder 2.2 und dem fünften Zylinder 2.5 gebildet wird. Bei einer solchen Zusammenfassung einzelner Zylinder 2 zu Fluten 4, wobei kein Zylinder 2 mehr als nur einer Flut 4 angeschlossen ist, lässt sich eine gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Zylinder 2 über die Abgaskrümmer 3 weitestgehend ausschließen, wodurch ein sehr vorteilhaftes Spülverhalten erreicht wird. Die Ausbildung der zweiten Flut 4.2 mit dem Abgasvolumen-Strom nur des dritten Zylinders 2.3 lässt die Drehzahlaufrechterhaltung der Turbine 6 auch dann zu, wenn die erste Flut 4.1 und die dritte Flut 4.3 durch (hier nicht dargestellte) Bypässe oder andere Regel- und/oder Absperrmechanismen die Turbine 6 nicht beaufschlagen, sondern beispielsweise an der Turbine 6 vorbeigeleitet werden, um entsprechenden Betriebszuständen der Brennkraftmaschine 1 Rechnung zu tragen. Selbstverständlich kann die Zusammenfassung der einzelnen Zylinder 2 in Abhängigkeit von der Zylinderzahl der Brennkraftmaschine 1 und von deren Zündreihenfolge von dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel abweichen. Die Zusammenfassung erfolgt sinnvoller weise, wie bereits beschreiben, stets in der Art, dass die zu einer Flut 4 zusammengefassten Zylinder 2 einen möglichst großen Zündabstand zueinander aufweisen. Die Geometrie der Abgaskrümmer 3 und der einzelnen Fluten 4 ist hierbei an die Abgasvolumenströme, wie sie sich durch Zusammenfassung einzelner oder mehrerer Zylinder 2 ergeben, anzupassen. 1 shows an internal combustion engine 1 with several cylinders 2 namely a first cylinder 2.1 , a second cylinder 2.2 , a third cylinder 2.3 , a fourth cylinder 2.4 and a fifth cylinder 2.5 , About exhaust manifold 3 become exhaust gas volume flows of the individual cylinders 2 dissipated. It will be over a first exhaust manifold 3.1 the exhaust gases of the first cylinder 2.1 and the fourth cylinder 2.4 summed up to a flood 4 namely a first flood 4.1 , Next are the exhaust gas flow rates of the second cylinder 2.2 and the fifth cylinder 2.5 in a second exhaust manifold 3.2 to a third flood 4.3 summarized, whereas the exhaust gas volume flow of the third cylinder 2.3 via a third exhaust manifold 3.3 a second flood 4.2 formed. The three floods 4 namely the first flood 4.1 until the third flood 4.3 , are used to operate one to the internal combustion engine 1 connected exhaust gas turbocharger 5 , of which in the present case only the turbine 6 is shown, the turbine 6 fed. From the turbine 6 outgoing are the exhaust gas volume flows of the individual floods 4 via a symbolically represented exhaust system 7 dissipated. The summary of the exhaust gas volume flows of the individual cylinders 2 This is chosen so that the firing intervals of the individual cylinders 2 during operation of the internal combustion engine 1 have the greatest possible distance. As a result, the first cylinder 2.1 and the fourth cylinder 2.4 to the first flood 4.1 summarized, what about a corresponding constructive design of the first exhaust manifold 3.1 he follows. The second flood 4.2 is only from the third cylinder 2.3 formed while the third tide 4.3 via a corresponding structural design of the second exhaust manifold 3.2 from the second cylinder 2.2 and the fifth cylinder 2.5 is formed. In such a summary of individual cylinders 2 to floods 4 , where no cylinder 2 more than just a flood 4 connected, can be a mutual influence of the individual cylinders 2 over the exhaust manifold 3 exclude as far as possible, whereby a very advantageous flushing behavior is achieved. The training of the second flood 4.2 with the exhaust gas volume flow of only the third cylinder 2.3 leaves the speed maintenance of the turbine 6 even then, when the first tide 4.1 and the third flood 4.3 by (not shown here) bypasses or other control and / or shut-off the turbine 6 not act on, but for example on the turbine 6 are passed to appropriate operating conditions of the internal combustion engine 1 Take into account. Of course, the summary of each cylinder 2 depending on the number of cylinders of the internal combustion engine 1 and deviate from the firing order of the embodiment shown here. The summary is meaningful, as already described, always in the way that the flood 4 combined cylinder 2 have the largest possible ignition distance from each other. The geometry of the exhaust manifold 3 and the individual floods 4 This is the exhaust gas volume flows, as they are summarized by single or multiple cylinders 2 result, adapt.

2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die Turbine 6, die als dreiflutige Turbine 8 ausgebildet ist. Diese weist, um eine Drehachse 9 gelagert, ein Turbinenrad 10 zum Betrieb eines hier nicht dargestellten Verdichters des Abgasturboladers 5 auf. Die Turbine 6 weist hierbei ein Turbinengehäuse 11 auf, in das Anströmkammern 12 eingebracht sind. Jede Anströmkammer 12 wird hierbei von einer Flut 4 beaufschlagt. Die Anströmkammern 12 sind dergestalt ausgebildet, dass sie über einen das Turbinenrad 10 umgebenden Vollkreis verteilt sind. Jede Anströmkammer besitzt hierbei einen Umfangswinkelbereich 13, mit dem sie ein dem Umfangswinkelbereich 13 entsprechendes Segment des Turbinenrads 10 anströmt. Selbstverständlich kann das Segment des Turbinenrads, das tatsächlich von dem Abgasvolumenstrom der jeweiligen Flut 4 beaufschlagt wird, kleiner als der Umfangswinkelbereich 13 sein, abhängig von Anströmwinkel und Anströmgeschwindigkeit, der das Turbinenrad 10 zum vorteilhaften Betrieb treffen soll. Damit ist gemeint, dass die Anströmkammer 12 nicht jeweils zum Turbinenrad 10 hin vollständig geöffnet sein muss, sondern beispielsweise nur über einen dem Turbinenrad 10 benachbarten Bereich geöffnet ist, im Übrigen jedoch geschlossen. Den Umfangswinkelbereichen 13 entsprechen unterschiedliche Umfangswinkel α, β und γ. Hierbei gilt, dass mindestens einer der Umfangswinkel α, β oder γ ungleich den anderen Umfangswinkeln α, β oder γ ist. Beispielsweise ist vorliegend der Umfangswinkel α der ersten Flut 4.1 zugeordnet, wobei dieser kleiner ist als der Umfangswinkel β, der der zweiten Flut 4.2 zugeordnet ist. Der Umfangswinkel γ letztlich, der der dritten Flut 4.3 zugeordnet ist, ist wiederum kleiner als es die Umfangswinkel α und β jeweils sind. Auf diese Weise lassen sich die Anström- und Druckverhältnisse auf das Turbinenrad 10 in Abhängigkeit der Zusammenfassung von Zylindern 2 (vergleiche 1) zu den einzelnen Fluten 4 zur vorteilhaften Betriebsführung der Turbine 6 berücksichtigen. 2 shows a schematic cross section through the turbine 6 acting as a three-flow turbine 8th is trained. This points to a rotation axis 9 stored, a turbine wheel 10 for operating a compressor of the exhaust gas turbocharger, not shown here 5 on. The turbine 6 here has a Turbinengehäu se 11 on, into the inlet chambers 12 are introduced. Every inflow chamber 12 This is caused by a flood 4 applied. The inflow chambers 12 are designed to pass over the turbine wheel 10 surrounding full circle are distributed. Each inflow chamber in this case has a circumferential angle range 13 with which they are a the circumferential angle range 13 corresponding segment of the turbine wheel 10 flows against. Of course, the segment of the turbine wheel, which actually from the exhaust gas flow rate of the respective flood 4 is applied, smaller than the circumferential angle range 13 be, depending on the flow angle and flow velocity, the turbine wheel 10 to meet for advantageous operation. This means that the inflow chamber 12 not to the turbine wheel 10 must be completely open, but for example only one turbine wheel 10 adjacent area is open, but otherwise closed. The circumferential angle ranges 13 correspond to different circumferential angles α, β and γ. In this case, it is true that at least one of the circumferential angles α, β or γ is not equal to the other circumferential angles α, β or γ. For example, in the present case, the circumferential angle α of the first tide 4.1 assigned, which is smaller than the circumferential angle β, that of the second tide 4.2 assigned. The circumferential angle γ ultimately, that of the third flood 4.3 is in turn smaller than it is the circumferential angle α and β respectively. In this way, the inflow and pressure conditions can be on the turbine wheel 10 depending on the summary of cylinders 2 (see 1 ) to the individual floods 4 for the advantageous operation of the turbine 6 consider.

11
BrennkraftmaschineInternal combustion engine
22
Zylindercylinder
2.12.1
erster Zylinderfirst cylinder
2.22.2
zweiter Zylindersecond cylinder
2.32.3
dritter Zylinderthird cylinder
2.42.4
vierter Zylinderfourth cylinder
2.52.5
fünfter Zylinderfifth cylinder
33
Abgaskrümmerexhaust manifold
3.13.1
erster Abgaskrümmerfirst exhaust manifold
3.23.2
zweiter Abgaskrümmersecond exhaust manifold
3.33.3
dritter Abgaskrümmerthird exhaust manifold
44
Flutflood
4.14.1
erste Flutfirst flood
4.24.2
zweite Flutsecond flood
4.34.3
dritte Flutthird flood
55
Abgasturboladerturbocharger
66
Turbineturbine
77
AbgasableitesystemAbgasableitesystem
88th
dreiflutige Turbinedreiflutige turbine
99
Drehachseaxis of rotation
1010
Turbinenradturbine
1111
Turbinengehäuseturbine housing
1212
Anströmkammerinflow chamber
1313
UmfangswinkelbereichCircumferential angle
α, β, γα, β, γ
Umfangswinkelcircumferential angle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 4242494 C1 [0002, 0004] - DE 4242494 C1 [0002, 0004]

Claims (7)

Brennkraftmaschine (1) mit mehreren Zylindern (2) und mit einem Abgasturbolader (5), der eine mehrflutige Turbine (6) aufweist, die ein Turbinenrad (10) und ein das Turbinenrad (10) umgebendes Turbinengehäuse (11) aufweist, wobei das Turbinengehäuse (11) mehrere, über den Umfang des Turbinenrads (10) verteilt angeordnete, sich jeweils über einen Umfangswinkelbereich (13) erstreckende Anströmkammern (12) aufweist, die jeweils von einer Flut (4) beaufschlagt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Umfangswinkelbereich (13) von mindestens einer der Anströmkammern (12) gegenüber dem Umfangswinkelbereich (13) von mindestens einer anderen der Anströmkammern (12) unterschiedlich groß ist.Internal combustion engine ( 1 ) with several cylinders ( 2 ) and with an exhaust gas turbocharger ( 5 ), which is a multi-flow turbine ( 6 ) having a turbine wheel ( 10 ) and a turbine wheel ( 10 ) surrounding turbine housing ( 11 ), wherein the turbine housing ( 11 ) several, over the circumference of the turbine wheel ( 10 ), each distributed over a circumferential angle range ( 13 ) extending inflow chambers ( 12 ), each from a flood ( 4 ), characterized in that the circumferential angle range ( 13 ) of at least one of the inlet chambers ( 12 ) relative to the circumferential angle range ( 13 ) of at least one other of the inflow chambers ( 12 ) is different in size. Brennkraftmaschine (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluten (4) aus den Abgasen der Zylinder (2) der Brennkraftmaschine (1) gebildet sind, wobei die Abgasvolumenströme (Volumen/Zeiteinheit) der einzelnen Fluten (4) unterschiedlich groß und/oder gleich groß sind.Internal combustion engine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the floods ( 4 ) from the exhaust gases of the cylinders ( 2 ) of the internal combustion engine ( 1 ), wherein the exhaust gas volume flows (volume / time unit) of the individual floods ( 4 ) are different in size and / or the same size. Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anströmkammern (12) an unterschiedliche Anzahlen von Zylindern (2) der Brennkraftmaschine (1) angeschlossen sind.Internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the inflow chambers ( 12 ) to different numbers of cylinders ( 2 ) of the internal combustion engine ( 1 ) are connected. Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zu einer Flut (4) zusammengefassten Zylinder (2) derart gewählt sind, dass die Zündzeitpunkte der für eine Zusammenfassung gewählten Zylinder (2) einen möglichst großen Abstand haben.Internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the flood ( 4 ) combined cylinder ( 2 ) are selected such that the ignition times of the selected for a summary cylinder ( 2 ) have the greatest possible distance. Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fluten (4) an weniger Zylinder (2) angeschlossen ist als mindestens eine der anderen Fluten (4).Internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the floods ( 4 ) to fewer cylinders ( 2 ) is connected as at least one of the other floods ( 4 ). Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fluten (4) an nur einen Zylinder (2) angeschlossen ist und dass mindestens eine andere der Fluten (4) an mehr als nur einen Zylinder (2) angeschlossen ist.Internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the floods ( 4 ) to only one cylinder ( 2 ) and that at least one other of the floods ( 4 ) to more than just one cylinder ( 2 ) connected. Brennkraftmaschine (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an wenige Zylinder (2), insbesondere nur an einem Zylinder (2), angeschlossene Flut (4) bypassfrei ausgebildet ist und dass eine an mehr als nur einen Zylinder (2) angeschlossene Flut (4) einen Bypass für das Umströmen des Turbinenrads (10) aufweist.Internal combustion engine ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the few cylinders ( 2 ), in particular only on one cylinder ( 2 ), connected tide ( 4 ) and that one on more than one cylinder ( 2 ) connected tide ( 4 ) a bypass for the flow around the turbine wheel ( 10 ) having.
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