Beschreibung

Titel

Aufladeeinrichtung mit Abgastemperiervorrichtung

Stand der Technik

Sowohl bei selbstzündenden Verbrennungskraftmaschinen als auch bei fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschinen werden immer mehr Fahrzeuge mit einer Aufladeeinrich- tung, vorzugsweise in Form von Abgasturboladern, ausgestattet, um bei gleicher Motorgröße eine höhere Motorleistung zu erreichen. Bei beiden erwähnten Typen von Verbrennungskraftmaschinen ist jedoch die erreichbare Motorleistung durch die zulässige Erwärmung der Bauteile, insbesondere die zulässige Erwärmung des Materials, aus dem der Abgaskrümmer, der Abgasturbolader sowie eventuell benötigte Regelklappen und Abgasleitungen gefertigt sind, begrenzt. Um die Abgastemperatur zu reduzieren, ist es bei fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschinen üblich, mit einem Luftverhältnis λ unterhalb des stöchiometrischen Verhältnisses zu fahren. Teilweise liegt das Luftverhältnis in der Größenordnung von 0,7, was jedoch im oberen Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine einerseits zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und andererseits zu ei- nem erhöhten CO-Ausstoß führt. Angesichts der zu erwartend stehenden schärferen Abgasnormen sowohl in Europa als auch in den USA ist ein erhöhter CO-Ausstoß nicht hinnehmbar.

Aus dem Stande der Technik sind luftspaltisolierte Abgaskrümmer bekannt. Diese wer- den jedoch in der Regel dazu eingesetzt, im unteren Last-, d. h. im unteren Drehzahlbereich einer Verbrennungskraftmaschine, sei es eine fremdgezündete, sei es eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine, ein Abkühlen des Abgasstroms zu verhindern. Dadurch wird einerseits erreicht, dass der Wirkungsgrad des Abgasturboladers ansteigt und andererseits sichergestellt, dass der Abgaskatalysator möglichst schnell in den Be- reich der optimalen Betriebstemperatur gelangt.

Offenbarung der Erfindung

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, abgasführende Bauteile an einer Verbrennungskraftmaschine, sei es eine selbstzündende oder sei es eine fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine, sowohl in der Kaltstartphase als auch in der Warmlaufphase sowie im Niedriglastbetrieb als Wärmedämmvorrichtung durch Luftisolation zu verwenden und bei höheren Temperaturen mit Ladeluft zu durchströmen und auf diese Weise die thermische Belastung des Materials abgasführender Bauteile zu senken.

Erfindungsgemäß wird eine doppelte Nutzung von z. B. luftspaltisolierten abgasführenden Bauteilen vorgeschlagen, welcher einmal im Niedriglastbereich der Verbrennungskraftmaschine mit ruhender Luftfüllung zur Isolation der abgasführenden Bauteile wirkt und andererseits bei höheren Lasten der Verbrennungskraftmaschine mit kalter Ladeluft durchströmt wird, wodurch ein Absenken der Temperatur des Abgases erreicht wird.

Die zur Verbrennung erforderliche Luft gelangt über den Luftfilter und einen Luftmassenmesser zur Aufiadeeinrichtung, bei der es sich bevorzugt um einen ein- oder mehrstufig ausgebildeten Abgasturbolader handelt. Im Verdichterteil der Aufiadeeinrichtung wird die Luft verdichtet und gelangt über eine Leitung zu einem Regelventil. Der Verdichter- teil des Abgasturboladers wird durch den Abgasstrom der Verbrennungskraftmaschine angetrieben, welcher über die abgasführenden Bauteile und eine weitere Leitung zur Aufladeeinrichtung gelangt. Zur Beibehaltung einer hohen Dynamik der Aufladeeinrichtung wird diese so ausgelegt, dass diese auch bei geringen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine und daraus folgender geringer Abgasmenge ein ausreichendes Ansprech- verhalten aufweist. Um zu verhindern, dass im oberen Drehzahlbereich die Abgasmenge zu hoch wird und die Aufiadeeinrichtung in den „Stopfbereich" fährt, d. h. der Druck vor der Aufladeeinrichtung ansteigt, ohne dass mehr Luft in den Ansaugtrakt gefördert wird, wird im oberen Drehzahlbereich die überflüssige Abgasmenge über ein Wastegate am Turbinenteil vorbei direkt in den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine geleitet. Daneben bietet das Wastegate die Möglichkeit der Regelung des benötigten Ladedruckes, was vor allem bei fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschinen von Bedeutung ist.

Bei voll geöffnetem Regelventil gelangt die Luft über einen Ladeluftkühler sowie eine Drosselklappe, die lediglich bei fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschinen erforderlich ist, in den Ansaugtrakt und von dort zu dem einzelnen Zylinder der in der Regel mehrzylindrig ausgeführten Verbrennungskraftmaschine. Hier findet noch keine Kühlung des Abgases beziehungsweise von der Verbrennungskraftmaschine zugeordneten abgasführenden Bauteilen statt. Wird im oberen Lastbereich aufgrund der hohen Temperatur

des Abgases und der damit verbundenen Erwärmung des Abgaskrümmers eine Kühlung der abgasführenden Bauteile erforderlich, so wird das erwähnte Regelventil teilweise geschlossen. Dadurch entsteht innerhalb des Regelventils ein Druckabfall, so dass vor dem Regelventil ein höherer Druck anliegt als hinter dem Regelventil. Diese Druckdiffe- renz δp bewirkt, dass Luft über eine Leitung zur Außenkammer der abgasführenden Bauteile gelangt. Die abgasführenden Bauteile können z. B. doppelwandig ausgeführt sein, wobei zwischen einer Innenwand und einer Außenwand ein Abstand ausgebildet ist, welcher die erwähnte Außenkammer bildet. Die in die Außenkammer eintretende Luft umströmt somit die Innenwand der abgasführenden Bauteile und kühlt diese ab. Dabei erwärmt sich die Luft und gelangt über eine Leitung zum Ladeluftkühler und wird dort gekühlt, um von dort aus über das Saugrohr zum Zylindereinlass zu gelangen. über die Stellung des Regelventiles kann gesteuert werden, wie groß die Luftmenge ist, welche über die Außenkammer der abgasführenden Bauteile gelangt und somit den Grad der Kühlung des Abgasstromes bestimmt.

In weiteren Ausführungsvarianten der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Lösung gelangt die Luft nach dem Verlassen der Außenkammer der abgasführenden Bauteile in den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine und wird vorzugsweise hinter dem Katalysator eingeleitet. Damit steht die zur Kühlung des Abgases verwendete Luft der Verbren- nungskraftmaschine nicht als Verbrennungsluft zur Verfügung, so dass der Ladeluftkühler kleiner ausgeführt werden kann, da in dieser Ausführungsvariante die durch die Kühlung der abgasführenden Bauteile erwärmte Luft nicht gekühlt werden muss. Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Lösung kann auch bei einer zweistufig ausgebildeten Aufia- deeinrichtung mit zwei Turboladern, die in Reihe angeordnet sind, Einsatz finden. Dabei wird ein Turbolader größer als der diesem nachgeschaltete Turbolader ausgeführt. Bei geringen Drehzahlen und geringer Abgasmenge ist eine Regelklappe geschlossen, so dass der Abgasstrom vollständig über den kleiner ausgeführten Turbolader geleitet wird. Bei Erhöhung der Abgasmenge wird ein Regelventil geschlossen, so dass das Abgas auch über den größer ausgeführten Turbolader strömt. über die Stellung der Regelklappe kann die Abgasverteilung in beliebiger Weise eingestellt werden. Die Frischluft gelangt über den Luftfilter zum größeren der beiden Turbolader und von dort zum kleineren Turbolader, den Heißfilmluftmassenmesser, den Ladeluftkühler und eine Drosselklappe in den Ansaugkrümmer. Bei großer Luftmenge steigt der Druck vor dem kleiner ausgeführten Turbolader derart an, dass ein Bypassventil öffnet und die Luft am kleinen Tur- bolader vorbei direkt zum Luftmassenmesser strömt. Wird eine Kühlung der abgasführenden Bauteile erforderlich, so wird ein weiteres Regelventil geöffnet und eine bestimmte Menge Luft gelangt zu den z. B. luftspaltisolierten abgasführenden Bauteilen.

In einer weiteren Ausfuhrungsvariante kann zur Förderung der Kühlluft ein separater Turbolader eingesetzt werden. Der für die Kühlung erforderliche Turbolader befindet sich hinter dem Wastegate. Um eine gute Ansprechdynamik zu erreichen, wird der Verdichter möglichst klein ausgelegt. Dies führt dazu, dass die Abgasmenge im oberen Last- und Drehzahlbereich zu hoch ist. Die übermenge wird dann über ein Wastegate am Abgasturbolader vorbeigeleitet und zum Verdichten der Kühlluft verwendet. Die Menge des Abgases und somit auch die Menge der geförderten Kühlluft kann über die Stellung des Wastegates geregelt werden. Der Luftmassenmesser befindet sich zwischen den beiden Turboladern, was die Verschmutzungsgefahr herabsetzt.

Anstelle des separaten Turboladers kann in Abwandlung dieser Ausführungsvariante eine Saugstrahlpumpe eingesetzt werden.

Zeichnung

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben. Es zeigt:

Figur 1 eine erste Ausführungsvariante mit einer einstufig ausgelegten Auflade- einrichtung mit Wastegate und einer vor einem Regelventil abzweigenden Kühl- luftleitung für luftspaltisolierte abgasführende Bauteile,

Figur 2 das Schaltschema einer weiteren Ausführungsvariante mit einer einstufig ausgelegten Aufladeeinrichtung mit einer Einleitung der den abgasführenden Bautei- len zugeführten Kühlluftmenge hinter den Abgaskatalysator,

Figur 3 das Schaltschema einer weiteren Ausführungsvariante mit zweistufig ausgelegter Aufladeeinrichtung und einer Zuführleitung mit Regelventil für Kühlluft zu den abgasführenden Bauteilen,

Figur 4 ein Schaltschema einer Ausführungsvariante mit einer Aufladeeinrichtung, bei der zur Förderung der für die Kühlung erforderlichen Luftmenge ein separater Turbolader eingesetzt wird,

Figur 5 eine Ausführungsvariante mit zweistufig ausgelegter Aufladeeinrichtung, wobei ein kleiner Abgasturbolader im oberen Last- und Drehzahlbereich zur Förderung von der Kühlluft verwendet wird,

Figur 6 eine Aufladeeinrichtung, die einstufig ausgelegt wird und bei der als weitere Variante anstelle eines weiteren Turboladers eine Saugstrahlpumpe eingesetzt wird, mit einer Einleitung der den abgasführenden Bauteilen zugeführten Kühlluftmenge hinter dem Abgaskatalysator und

Figur 7 eine Aufladeeinrichtung, die einstufig beschaffen ist und bei der als weitere Variante anstelle eines weiteren Abgasturboladers eine Saugstrahlpumpe eingesetzt wird, welche hinter dem Abgaskatalysator angeordnet ist.

Ausführungsbeispiele

Der Darstellung gemäß Figur 1 ist ein Schaltschema einer Aufladeeinrichtung in einstufiger Auslegung mit Kühlluftabzweig hinter dem Verdichterteil der Aufladeeinrichtung zu entnehmen.

Gemäß des in Figur 1 dargestellten Schaltschemas strömt Umgebungsluft einem Luftfilter 12 einer Verbrennungskraftmaschine 10 zu. Bei der Verbrennungskraftmaschine 10 kann es sich sowohl um eine selbstzündende Verbrennungskraftmaschine als auch um eine fremdgezündete Verbrennungskraftmaschine handeln. Dem Luftfilter 12 ist ein Luftmassenmesser 14 nachgeschaltet. Von diesem aus strömt die Luft über eine erste Leitung 16 einem Verdichterteil 20 einer in dieser Ausführungsvariante einstufig ausgeführten Aufladeeinrichtung 18 zu. Nach erfolgter Verdichtung strömt die verdichtete Frischluft über eine zweite Leitung 22 einem ersten Regelventil 24 zu. Hinter dem ersten Regelventil 24 liegt die Mündungsstelle einer dritten Leitung 26, während vor dem ersten Regelventil 24 eine vierte Leitung 28 abzweigt.

Je nach Stellung des ersten Regelventiles 24 strömt verdichtete Luft über eine vierte Leitung 28 abgasführenden Bauteilen 44, wie z. B. einem Abgaskrümmer, zu. Die abgasführenden Bauteile 44 umfassen eine Außenkammer 46, die von einer Außenwand 48 und von einer Innenwand 50 begrenzt ist. In diese Außenkammer 46 strömt die vorverdichtete Luft. Das erste Regelventil 24 wird dabei so angesteuert, dass dies im oberen Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine 10 in Schließrichtung betätigt wird, jedoch nicht vollständig geschlossen wird. Dadurch kommt es innerhalb des ersten Regelventils 24 zu einem Druckabfall, so dass vor dem ersten Regelventil ein höherer Druck anliegt als da- hinter. Diese Druckdifferenz bewirkt, dass die vorverdichtete Luft über die vierte Leitung 28 in der Außenkammer 46 dem abgasführenden Bauteil 44 zuströmt. Die vorverdichtete, durch die Außenkammer 46 strömende Luft kühlt das abgasführende Bauteil 44, wobei sich die vorverdichtete Luft entsprechend erwärmt. über die dritte Leitung 26 gelangt die zur Kühlung verwendete Luft vor den Ladeluftkühler 30, der einen Eintritt 32

sowie einen Austritt 34 für ein Kühlmedium umfasst. Die Ladeluft, welche das Regelventil 24 passiert hat, gelangt ebenfalls zum Ladeluftkühler 30. Beide Luftströme werden im Ladeluftkühler 60 gekühlt und treten nach Passage einer Drosselklappe 36 in eine fünfte Leitung 38 ein. Von der fünften Leitung 38 zweigen Leitungen in einer der Anzahl der Zylinder Zl, Z2, Z3 und Z4 der Verbrennungskraftmaschine 10 entsprechenden Anzahl ab. Die vorverdichtete, abgekühlte Frischluft tritt über Einlassventile 38, die an einer Einlassseite 40 der Verbrennungskraftmaschine 10 vorgesehen sind, in die einzelnen Zylinder Zl, Z2, Z3, Z4 ein. Das nach dem Verbrennungsvorgang in den einzelnen Zylindern Zl, Z2, Z3, Z4 entstandene Abgas wird an einer Auslassseite 42 in das luftspaltiso- lierte abgasführende Bauteil 44 geleitet. Da dieses von dem vor dem ersten Regelventil 24 abgezweigten, vorverdichteten Frischluftstrom durchströmt wird, wird die Innenwand 50 des abgasführenden Bauteiles 44 gekühlt, so dass das Material, aus welchem das luft- spaltisolierte abgasführende Bauteil 44 gefertigt ist, nicht unzulässig hohen Temperaturbeanspruchungen ausgesetzt ist. Wie oben erwähnt, strömt der sich erwärmende, über die vierte Leitung 28 in die Außenkammer 46 geleitete Teil des vorverdichteten Frischluftstromes über die dritte Leitung 26 dem Ladeluftkühler 30 zu.

Das das abgasführende Bauteil 44 passierende, gekühlte Abgas strömt einem Turbinenteil 54 der Aufladeeinrichtung 18 zu. Parallel zum Turbinenteil 54 der Aufladeeinrichtung 18 ist ein Wastegate 52 geschaltet. Die Aufladeeinrichtung 18 ist so ausgelegt, dass eine ausreichende Dynamik auch bei geringeren Drehzahlen des Turbinenteiles 54 der Aufladeeinrichtung 18 vorliegt und dieser auch bei geringen Drehzahlen eine ausreichend hohe Dynamik bietet. Um zu vermeiden, dass im oberen Last- und Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine die Abgasmenge zu hoch wird und die Aufladeeinrichtung 18 in den „Stopfbereich" gelangt, in dem der Druck vor dem Turbinenteil 54 stark ansteigt, ohne dass mehr Luft in den Ansaugtrakt gelangt, wird in diesem Betriebsbereich die überschüssige Abgasmenge über das Wastegate 52 am Turbinenteil 54 vorbei direkt in den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine 10 geleitet. über das Wastegate 52 kann der benötigte Ladedruck vor allem bei fremdgezündeten Verbrennungskraftmaschi- nen geregelt werden. Der über den Turbinenteil 54 der Aufladeeinrichtung 18 und der über das Wastegate 52 geleitete Teil des Abgasstromes werden einem Abgaskatalysator 56 im Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine 10 zugeführt.

Figur 2 zeigt eine weitere Ausführungsvariante des Schaltschemas gemäß der Darstel- lung in Figur 1 mit einer modifizierten Führung der Strömung der erwärmten, vorverdichteten Frischluft aus dem abgasführenden Bauteil.

Im Unterschied zum in Figur 1 dargestellten Schaltschema ist in der Ausführungsvariante gemäß des Schaltschemas in Figur 2 der Luftmassenmesser 14 dem Ladeluftkühler 30

nachgeordnet. Ferner mündet in Abwandlung zum in Figur 1 dargestellten Schaltschema die dritte Leitung 26 an einer Mündungsstelle 70 hinter dem Abgaskatalysator 56 im Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine 10. Bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsvariante handelt es sich nicht um ein geschlossenes System, sondern die vorverdich- tete Frischluft wird nach dem Verlassen der Außenkammer 46 des luftspaltisolierten ab- gasführenden Bauteils 44 an der Mündungsstelle 70 in den Abgastrakt eingeleitet, da hier ein geringerer Druck im Abgastrakt vorliegt. Dadurch ist eine luftseitige Ladedruckregelung verwirklicht, bei der der Ladedruck durch Ablassen von Frischluft nach der Aufla- deeinrichtung 18 geregelt wird.

In dieser Ausführungsvariante steht der zur Kühlung des luftspaltisolierten Abgaskrümmers verwendete Teil der vorverdichteten Frischluft der Verbrennungskraftmaschine 10 nicht mehr als Verbrennungsluft zur Verfügung. Daher kann der Ladeluftkühler 30 im Vergleich zur in Figur 1 dargestellten Ausführungsvariante kleiner aus- geführt werden, da die durch die Kühlung des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 erwärmte Luft nicht gekühlt werden muss, sondern an der Mündungsstelle 70 unmittelbar hinter dem Abgaskatalysator 56 in den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine eingespeist wird. Gemäß dieser Ausführungsvariante ist der Verdichterteil 20 der Aufla- deeinrichtung 18 größer auszulegen, da ein Teil der geförderten Frischluftmenge über die Kühlung des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 benötigt wird.

Die zur Kühlung des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 verwendete Luftmenge kann über die Stellung des ersten Regelventiles 24 eingestellt werden. Gegenüber der in Figur 1 dargestellten Variante ist der Einbauort des Luftmassenmessers 14 geändert. Der Luftmassenmesser 14 ist nach dem Abzweig für die Kühlung des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 eingebaut, da anderenfalls die für die Steuerung der Verbrennungskraftmaschine 10 wichtige genaue Bestimmung der in den Brennraum der Zylinder Zl, Z2, Z3 und Z4 gelangenden Luft nicht möglich ist.

Die Ladedruckregelung der Aufladeeinrichtung 18 kann gemäß der in Figur 1 und 2 dargestellten Ausführungsvarianten über das erste Regelventil 24 erfolgen, so dass ein zusätzliches Wastegate 52 nicht zwingend erforderlich ist.

Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante eines Schaltschemas einer Verbrennungs- kraftmaschine mit zweistufiger Aufladeeinrichtung und Abgaskühlung.

In der Darstellung gemäß Figur 3 ist die in den Figuren 1 und 2 dargestellte einstufig ausgebildete Aufladeeinrichtung 18 durch eine zweistufige Aufladeeinrichtung 80 ersetzt. Die zweistufig ausgeführte Aufladeeinrichtung 80 umfasst einen ersten Abgasturbolader

82 sowie einen zweiten Abgasturbolader 84. Der erste Abgasturbolader 82 ist im Vergleich zum zweiten Abgasturbolader 84 kleiner ausgeführt. In geringen Last- oder Drehzahlbereichen der Verbrennungskraftmaschine 10 und somit sich geringer einstellender Abgasmenge ist eine Regelklappe 86 geschlossen, so dass der von der Verbrennungs- kraftmaschine 10 produzierte Abgasstrom über den kleiner ausgelegten, ersten Abgasturbolader 82 geführt wird. Bei Erhöhung der Abgasmenge bei steigenden Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine 10 wird die Regelklappe 86 geöffnet, so dass Abgas auch über den zweiten Abgasturbolader 84 der zweistufigen Aufiadeeinrichtung 80 geleitet wird.

über die Stellung der Regelklappe 86 kann die Abgasverteilung in beliebiger Weise eingestellt werden, so dass die beiden Abgasturbolader 82, 84 stets in einem günstigen Betriebspunkt betrieben werden.

Der Vollständigkeit halber sei erwähnt, dass der erste Abgasturbolader 82 einen ersten Verdichterteil 90 sowie einen ersten Turbinenteil 92 aufweist und der zweite Abgasturbolader 84 einen Verdichterteil 94 sowie einen Turbinenteil 96 umfasst. Die Frischluft gelangt über die erste Leitung 16 mit darin aufgenommenem Luftfilter 12 zum Verdichterteil 94 des zweiten Abgasturboladers 84. Von dort wird die vorverdichtete Frischluft über die zweite Leitung 22 dem Verdichterteil 90 des ersten Abgasturboladers 82 zugeleitet und strömt über den Ladeluftkühler 30, den Luftmassenmesser 14 und die Drosselklappe 36 der fünften Leitung 38 und von dort den einzelnen Zylindern Zl, Z2, Z3 und Z4 der Verbrennungskraftmaschine 10 zu. Vor dem Eintritt des Ladeluftkühlers 30 zweigt die vierte Leitung 28 ab, über die die vorverdichtete Frischluft dem luftspaltiso- lierten abgasführenden Bauteil 44 zugeführt wird. Die vorverdichtete Frischluft tritt in die Außenkammer 46 des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 ein, die durch die Außenwand 48 und die Innenwand 50 begrenzt ist. Die vorverdichtete, sich durch die Kühlung des Abgases erwärmende Frischluft strömt aus der Außenkammer 46 über die dritte Leitung 26 dem Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine zu und wird an der Mündungsstelle 70 hinter dem Abgaskatalysator 56 in den Abgastrakt eingespeist.

Bei einer großen Luftmenge, die durch den Verdichterteil 94 des zweiten Abgasturboladers 84 gefördert wird, steigt der Druck vor dem ersten Abgasturbolader 82 so stark an, dass ein Bypassventil 88 öffnet und die vorverdichtete Frischluft 54, die in der zweiten Leitung 22 strömt, unter Umgehung des ersten Abgasturboladers 82 direkt zum Ladeluftkühler 30 beziehungsweise in die zum ersten Regelventil 24 führende vierte Leitung 28 eintritt. Zur Kühlung des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 wird das erste Regelventil 24 geöffnet und eine dem öffnungsgrad des ersten Regelventiles 24 entspre-

chende Luftmenge vorverdichtete Luft gelangt zum luftspaltisolierten abgasführenden Bauteil 44.

Figur 4 zeigt eine Ausführungsvariante einer Verbrennungskraftmaschine mit Auflade- einrichtung und Abgaskühlung mit einer separaten Aufiadeinrichtung.

Gemäß des in Figur 4 dargestellten Schaltschemas wird zur Förderung von Kühlluft für das luftspaltisolierte abgasführende Bauteil 44 eine separate Aufiadeeinrichtung 100 eingesetzt.

In Strömungsrichtung des aus dem luftspaltisolierten abgasführenden Bauteil 44 austretenden Abgasstroms befindet sich die separate Aufiadeeinrichtung 100 stromab des Wastegates 52. Die im oberen Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine 10 über das Wastegate 52 an der Aufladeeinrichtung 18 vorbeigeführte Abgasströmung wird dem Verdichterteil der separaten Aufiadeeinrichtung 100 zugeführt und dient der Verdichtung der Kühlluft. Die Menge des Abgasstromes, welcher über die separate Aufiadeeinrichtung 100 geleitet wird, und somit Menge der geförderten, zur Kühlung des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 eingesetzten Luft wird über die Stellung des Wastegates 52 geregelt. Unabhängig von der Aufladeeinrichtung 18 wird der separaten Auflade- einrichtung 100 über einen Abzweig von der ersten Leitung 16 Frischluft zugeführt, die nach Verdichtung in der separaten Aufiadeeinrichtung 110 über die vierte Leitung 28 in die Außenkammer 46 des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 eingespeist wird. Die vorverdichtete Frischluft, die aus der Außenkammer 46 des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 austritt, weist eine höhere Temperatur auf, bedingt durch die Wärmeaufnahme in der Außenkammer 46, und strömt über die dritte Leitung 26, die an der Mündungsstelle 70 hinter dem Abgaskatalysator 56 mündet, in den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine 10. Der Luftmassenmesser 14 ist in dieser Ausführungsvariante vor der Aufladeeinrichtung 18 in der zweiten Leitung 22 angeordnet und erfasst somit die der separaten Aufladeeinrichtung 100 zuströmende Luftmenge nicht, die ja nicht der Verbrennungskraftmaschine 10 zur Verbrennung zugeführt wird, sondern lediglich der Kühlung des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 im oberen Drehzahlbereich der Verbrennungskraftmaschine 10 dient. Durch die Position des Luftmassenmessers 14 vor dem Verdichterteil 20 der Aufiadeeinrichtung 18 ist die Verschmutzungsgefahr des Luftmassenmessers 14 vermindert.

Der Darstellung gemäß Figur 5 ist eine weitere Ausführungsvariante einer Aufiadeeinrichtung mit Abgaskühlung an Verbrennungskraftmaschinen eingesetzt, wobei eine separate Aufladeeinrichtung als Zusatzladeeinrichtung für die Verbrennungskraftmaschine genutzt wird.

Gemäß des in Figur 5 dargestellten Schaltschemas handelt es sich bei der gezeigten Anordnung um eine „Stufenaufladung", wobei im oberen Drehzahl- und Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine eine separate Aufiadeeinrichtung 110 so geschaltet werden kann, dass diese zur Kühlung des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 verwendet werden kann. Bei geringen Drehzahlen der Verbrennungskraftmaschine 10 und somit geringer Abgasmenge wird die Regelklappe 86 geschlossen, so dass der von der Verbrennungskraftmaschine 10 herrührende Abgasstrom über die separate Aufladeeinrichtung 110 geleitet wird. Bei Erhöhung der Abgasmenge, d. h. bei zunehmender Dreh- zahl der Verbrennungskraftmaschine 10, wird die Regelklappe 86 geöffnet, so dass Abgas auch über die Aufiadeeinrichtung 18 beziehungsweise deren Turbinenteil 54 strömt. über die Stellung der Regelklappe 86 kann die Aufteilung des Abgasstroms in beliebiger Weise auf die separate Aufiadeeinrichtung 110, die bevorzugt ebenfalls als Abgasturbolader ausgebildet ist, sowie die Aufiadeeinrichtung 18, einen Turbinenteil 54 und den Verdichterteil 20 umfassend, so eingestellt werden, dass die beiden Abgasturbolader immer in ihrem günstigsten Betriebspunkt arbeiten.

In der in Figur 5 dargestellten Ausführungsvariante gelangt die Frischluft über den Luftfilter 12 und die erste Leitung 16 zum Verdichterteil 20 der Aufiadeeinrichtung 18 und von dort über die zweite Leitung 22 und von dort über ein erstes Schaltventil 112 zum Verdichterteil der separaten Aufiadeeinrichtung 110 oder über ein erstes Rückschlagventil (Bypass) 114 zum Ladeluftkühler 30. Vom Ladeluftkühler 30 strömt die Luft über den Luftmassenmesser 14 und die Drosselklappe 36 der fünften Leitung 38 zu und von dieser der Einlassseite 40 der Zylinder Zl, Z2, Z3 und Z4 der Verbrennungskraftmaschine 10 zu. Bei großer Luftmenge steigt der Druck vor der separaten Aufiadeeinrichtung 110 so an, dass das Ventil 114 öffnet und die Luft an der separaten Aufiadeeinrichtung 110 vorbei direkt zum Luftmassenmesser 14 gelangt.

Im oberen Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine 10 ist im Normalfall die Regel- klappe 86 so weit geöffnet, dass kaum Abgas über die separate Aufiadeeinrichtung 110 strömt. Soll nun das luftspaltisolierte abgasführende Bauteil 44 im oberen Lastbereich der Verbrennungskraftmaschine 10 gekühlt werden, wird die Regelklappe 86 in Schließstellung bewegt, so dass nunmehr ein Teilabgasstrom über den Turbinenteil der separaten Aufiadeeinrichtung 110 strömt. Gleichzeitig wird das erste Schaltventil 112 geschlossen. Die Frischluft gelangt nun über das Bypassventil 88 direkt über den Luftfilter 12, die erste Leitung 16 zur separaten Aufladeeinrichtung 110. Ein zweites Schaltventil 116, welches in der vierten Leitung 28 aufgenommen ist, ist geöffnet, so dass vorverdichtete Frischluft von der separaten Aufiadeeinrichtung 110, die als Zusatzlader fungiert, zum luftspaltisolierten abgasführenden Bauteil 44 gelangt. Das Bypassventil 88 verhindert,

dass bei geöffnetem ersten Schaltventil 112 die Aufladeeinrichtung 18 nicht im Kreis fördert. Ein zweites Rückschlagventil 118 verhindert, dass die Aufiadeeinrichtung 18 unmittelbar in die Außenkammer 46 des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 fördert.

Der Darstellung gemäß Figur 6 ist eine weitere Ausführungsvariante zu entnehmen, bei welcher eine Aufladeeinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine dargestellt ist, wobei das Abgas der Verbrennungskraftmaschine gekühlt wird und der Aufiadeeinrichtung eine Saugstrahlpumpe zugeordnet ist.

Der Darstellung gemäß Figur 6 ist entnehmbar, dass der Aufiadeeinrichtung 18, den Verdichterteil 20 und den Turbinenteil 54 umfassend, eine Saugstrahlpumpe 120 zugeordnet ist. Die Saugstrahlpumpe 120 befindet sich stromab des Wastegates 52 und um- fasst eine Einspeisungsleitung 124, über welche aus der Außenkammer 46 des luftspalt- isolierten abgasführenden Bauteils 44 erwärmte Außenluft in die Saugstrahlpumpe 120 eintritt. Dieser Frischluftanteil sowie der über das Wastegate 52 entsprechend von dessen öffnungsstellung der Saugstrahlpumpe 120 zugeführte Anteil von Abgas werden über die dritte Leitung 26 an der Mündungsstelle 70 hinter dem Abgaskatalysator 56 in den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine 10 eingespeist. In Abwandlung der bisheri- gen Ausführungsvarianten umfasst das luftspaltisolierte abgasführende Bauteil 44 gemäß der in Figur 6 dargestellten Ausführungsvariante eine Außenluftzuleitung 122. Bei hoher Last wird Abgas, welches aus dem luftspaltisolierten abgasführenden Bauteil 44 austritt, über das Wastegateventil 52 am Turbinenteil 54 der Aufladeeinrichtung 18 vorbeigeführt. Dieses Abgas gelangt in die Saugstrahlpumpe 120. Die aus der Außenkammer 46 des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 austretende Frischluft wird ebenfalls in die Saugstrahlpumpe 120 geführt. Die Saugstrahlpumpe 120 ist gemäß dieser Ausführungsvariante so ausgelegt, dass infolge des Abgasstromes ein Unterdruck in der von der Außenkammer 46 des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 zur Saugstrahlpumpe 120 führenden Leitung entsteht. Somit entsteht ebenfalls ein Unterdruck in der Au- ßenkammer 46 des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44. über die Außenluftzuleitung 122 kann jedoch ständig Luft zur Kühlung der Innenwand 50 des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 in die Außenkammer 46 nachströmen. Diese Luft wird nach der Einspeisung 124 in die Saugstrahlpumpe 120 gemeinsam mit dem am Turbinenteil 54 der Aufladeeinrichtung 18 über das Wastegate 52 vorbeigeführte Abgas in den Abgastrakt geleitet. Die Einleitung dieses über die dritte Leitung 26 aus der Saugstrahlpumpe 120 austretenden Gasstromes wird entweder an der Mündungsstelle 70 hinter dem Abgaskatalysator 56 in den Abgastrakt eingespeist oder kann auch vor dem Abgaskatalysator 56 in den Abgastrakt der Verbrennungskraftmaschine 10 eingespeist werden.

Der Darstellung gemäß Figur 7 ist entnehmbar, dass der Aufladeeinrichtung 18, einen Verdichterteil 20 und einen Turbinenteil 54 umfassend, eine Saugstrahlpumpe 120 zugeordnet ist. Die Saugstrahlpumpe 120 befindet sich nach dem Abgaskatalysator 56 und umfasst eine Einspeisungsleitung 124, über welche aus der Außenkammer 46 des luft- spaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 erwärmte Außenluft in die Saugstrahlpumpe 120 eintritt. In Abwandlung der vorstehend beschriebenen Ausführungsvarianten umfasst das luftspaltisolierte abgasführende Bauteil 44 gemäß der in Figur 7 dargestellten Aus- führungsvariante eine Außenluftzuleitung 122. über die Steller des Regelventils 12 kann eingestellt werden, wieviel Abgas in die Saugstrahlpumpe 120 gelangt. Hierdurch kann auch gesteuert werden, wieviel Frischluft durch die Außenkammer 46 des luftspaltisolier- ten abgasführenden Bauteils 44 gefördert wird. Die aus der Außenkammer 46 des luft- spaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 austretende Frischluft wird ebenfalls in die Saugstrahlpumpe 120 geführt. Die Saugstrahlpumpe 120 ist gemäß der in Figur 7 dargestellten Ausführungsvariante so ausgelegt, dass infolge des Abgasstromes ein Unterdruck in dem von der Außenkammer 46 des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 zur Saugstrahlpumpe 120 führenden Leitungsabschnitt entsteht. Somit stellt sich ebenfalls ein Unterdruck in der Außenkammer 46 des luftspaltisolierten abgasführenden Bauteils 44 ein. über die Außenluftzuleitung 122 kann ständig Luft zur Kühlung der Innenwand 50 des luftspaltisolierten, abgasführenden Bauteils 44 in die Außenkammer 46 nachströmen.