Verbrennungskraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 . Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Verbrennungskraftmaschine.

Eine solche Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug ist beispielsweise bereits DE 10 2004 055 571 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Verbrennungskraftmaschine weist wenigstens einen ersten Brennraum, wenigstens einen zweiten Brennraum und wenigstens einen von Abgas aus dem ersten Brennraum durchströmbares erstes Abgasleitungselement auf. Außerdem weist die Verbrennungskraftmaschine wenigstens ein zweites Abgasleitungselement auf, welches von Abgas aus dem zweiten Brennraum durchströmbar ist. Des Weiteren umfasst die Verbrennungskraftmaschine wenigstens einen Abgasturbolader, welcher eine Turbine mit einem Turbinengehäuse umfasst. Das Turbinengehäuse weist eine erste Flut, eine zweite Flut und eine dritte Flut auf, wobei das erste Abgasleitungselement in die erste Flut und das zweite Abgasleitungselement in die zweite Flut mündet. Die dritte Flut ist von Abgas aus den Brennräumen durchströmbar. Außerdem umfasst die Turbine ein drehbar in dem Turbinengehäuse aufgenommenes und von dem Abgas antreibbares Turbinenrad. Des Weiteren ist eine

Umgehungseinrichtung vorgesehen, welche wenigstens eine von Abgas aus dem ersten und dem zweiten Abgasleitungselement durchströmbare Umgehungsleitung aufweist, über welche das Turbinenrad von zumindest einem Teil des Abgases aus dem ersten und zweiten Abgasleitungselement zu umgehen ist. Dies bedeutet, dass das die

Umgehungsleitung durchströmende Abgas das Turbinenrad umgeht und somit das Turbinenrad nicht antreibt. Dabei umfasst die Verbrennungskraftmaschine eine Ventileinrichtung, welche ein erstes Ventilelement aufweist. Mittels des ersten Ventilelements ist eine Menge des die

Umgehungsleitung durchströmenden und das Turbinenrad umgehenden Abgases einstellbar. Die Ventileinrichtung weist darüber hinaus ein zweites Ventilelement auf. Des Weiteren umfasst die Verbrennungskraftmaschine ein drittes Abgasleitungselement, welches in die dritte Flut mündet.

Des Weiteren offenbart die DE 10 2008 020 405 A1 einen Abgasturbolader für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Aus der DE 10 2013 002 894 A1 ist eine Turbine für einen Abgasturbolader bekannt. Außerdem offenbart die DE 101 52 803 A1 eine Brennkraftmaschine mit einem Abgasturbolader.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine und ein Kraftfahrzeug der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb realisierbar ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des

Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen

Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.

Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders vorteilhafter Betrieb realisierbar ist, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass das zweite Ventilelement fluidisch mit dem ersten Abgasleitungselement und fluidisch mit dem zweiten

Abgasleitungselement verbunden ist und wenigstens eine Hauptflutenverbindung aufweist, über welche das erste Abgasleitungselement und das zweite

Abgasleitungselement in dem zweiten Ventilelement fluidisch miteinander verbindbar sind. Des Weiteren ist das zweite Ventilelement zwischen einem ersten Zustand, einem zweiten Zustand, einem dritten Zustand und einem vierten Zustand umschaltbar. In dem ersten Zustand ist das dritte Abgasleitungselement über das zweite Ventilelement mit dem ersten Abgasleitungselement und dem zweiten Abgasleitungselement fluidisch verbunden, wodurch Abgas aus dem ersten und zweiten Abgasleitungselement über das zweite Ventilelement in das dritte Abgasleitungselement strömen kann, sodass in dem ersten Zustand das dritte Abgasleitungselement über das Ventilelement mit Abgas aus dem ersten und zweiten Abgasleitungselement versorgbar ist. Außerdem ist die

Hauptflutenverbindung in dem ersten Zustand geschlossen, sodass das erste Abgasleitungselement und das zweite Abgasleitungselement zumindest innerhalb des zweiten Ventilelements voneinander getrennt sind.

Die erste Flut und die zweite Flut werden auch als Hauptfluten bezeichnet, wobei beispielsweise die dritte Flut als Nebenflut bezeichnet wird. Da in dem ersten Zustand die Hauptflutenverbindung geschlossen ist, unterbleibt in dem ersten Zustand eine

Flutenverbindung der Hauptfluten, da das erste Abgasleitungselement und das zweite Abgasleitungselement und somit die Hauptfluten zumindest in dem zweiten Ventilelement voneinander getrennt sind. Hierdurch kann beispielsweise eine Stoßaufladung der Verbrennungskraftmaschine bewirkt werden. Des Weiteren kann zumindest ein erster Teil des das erste Abgasleitungselement beziehungsweise die erste Flut

durchströmenden Abgases aus dem ersten Abgasleitungselement ausströmen und über das zweite Ventilelement in das dritte Abgasleitungselement und somit in die dritte Flut (Nebenflut) einströmen, sodass zumindest der erste Teil des Abgases aus dem ersten Abgasleitungselement beziehungsweise aus der ersten Flut, welche auch als erste Hauptflut bezeichnet wird, abgezweigt und der Nebenflut zugeführt wird. Des Weiteren kann zumindest ein zweiter Teil des das zweite Abgasleitungselement beziehungsweise die zweite Flut durchströmenden Abgases aus dem zweiten Abgasleitungselement ausströmen und über das zweite Ventilelement in das dritte Abgasleitungselement und somit in die dritte Flut (Nebenflut) einströmen, sodass zumindest der zweite Teil des Abgases aus dem zweiten Abgasleitungselement beziehungsweise aus der zweiten Flut, welche auch als zweite Hauptflut bezeichnet wird, abgezweigt und der Nebenflut zugeführt wird. Dabei ist jedoch eine Flutentrennung der Hauptfluten vorgesehen, da die Hauptflutenverbindung mittels des zweiten Ventilelements geschlossen und somit fluidisch versperrt ist.

In dem zweiten Zustand ist die Hauptflutenverbindung geschlossen, wodurch

beispielsweise die zuvor genannte Stoßaufladung eingestellt werden kann

beziehungsweise eingestellt ist. Außerdem ist in dem zweiten Zustand das dritte

Abgasleitungselement und somit die Nebenflut mittels des zweiten Ventilelements von dem ersten Abgasleitungselement und von dem zweiten Abgasleitungselement und somit von den Hauptfluten getrennt. Wie zuvor beschrieben wird beispielsweise in dem ersten Zustand die Nebenflut mit Abgas aus den Hauptfluten versorgt, wobei beispielsweise die Hauptfluten und die Nebenflut von Abgas durchströmt werden. In dem zweiten

Betriebszustand jedoch unterbleibt eine Versorgung der Nebenflut, insbesondere mit Abgas aus dem ersten und zweiten Abgasleitungselement beziehungsweise mit Abgas aus den Hauptfluten, sodass beispielsweise in dem zweiten Zustand die Nebenflut deaktiviert beziehungsweise abgeschaltet ist. In dem ersten Zustand jedoch ist die Nebenflut zugeschaltet beziehungsweise aktiviert.

In dem dritten Zustand ist das dritte Abgasleitungselement mittels des zweiten

Ventilelements von dem ersten Abgasleitungselement und von dem zweiten

Abgasleitungselement getrennt, sodass in dem dritten Betriebszustand die Nebenflut (dritte Flut) deaktiviert beziehungsweise abgeschaltet ist. Wie auch in dem zweiten Zustand wird auch in dem dritten Zustand kein Abgas aus dem ersten und zweiten Abgasleitungselement abgezweigt und der dritten Flut beziehungsweise dem dritten Abgasleitungselement zugeführt. In dem dritten Zustand jedoch ist die

Hauptflutenverbindung freigegebenen, sodass das erste Abgasleitungselement und das zweite Abgasleitungselement über das zweite Ventilelement, insbesondere in dem zweiten Ventilelement, fluidisch miteinander verbunden sind. Dadurch sind die

Hauptfluten in dem dritten Zustand fluidisch miteinander verbunden, sodass in dem dritten Zustand eine Flutenverbindung der Hauptfluten vorgesehen ist. Hierdurch kann beispielsweise eine Stauaufladung der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, insbesondere während die dritte Flut abgeschaltet ist.

In dem vierten Zustand ist das dritte Abgasleitungselement über das zweite Ventilelement mit dem ersten Abgasleitungselement und mit dem zweiten Abgasleitungselement fluidisch verbunden und dadurch mit Abgas aus dem ersten Abgasleitungselement und aus dem zweiten Abgasleitungselement versorgbar. Somit ist in dem vierten Zustand die Nebenflut zugeschaltet, da der Nebenflut Abgas aus dem ersten und zweiten

Abgasleitungselement beziehungsweise aus den Hauptfluten zugeführt wird. Außerdem ist in dem vierten Zustand die Hauptflutenverbindung freigegeben, sodass das erste und zweite Abgasleitungselement über das zweite Ventilelement, insbesondere in dem zweiten Ventilelement, fluidisch miteinander verbunden sind. Dies bedeutet, dass in dem vierten Zustand eine Flutenverbindung der Hauptfluten vorgesehen ist, wodurch beispielsweise die zuvor genannte Stauaufladung eingestellt werden kann

beziehungsweise eingestellt ist, insbesondere während die dritte Flut zugeschaltet ist.

Der Erfindung liegt insbesondere folgende Erkenntnis zugrunde: zum Stand der Technik im Bereich von Verbrennungskraftmaschinen, welche auch als Verbrennungsmotoren bezeichnet werden, gehören mittlerweile Abgasturbolader, deren Turbinen mehrflutig und dabei in der Regel zweiflutig beaufschlagt werden. Der jeweilige Verbrennungsmotor weist dabei beispielsweise Brennräume auf, welche auch als Zylinder bezeichnet werden. Ein erster Teil der Zylinder fördert Abgase in eine erste Flut, wobei ein anderer Teil der Zylinder Abgas in eine andere Flut der jeweiligen Turbine fördert. Hierdurch kann eine Flutentrennung realisiert werden, wodurch pro Flut eine Verkleinerung von

abgasführenden Volumina beziehungsweise Strömungsquerschnitten realisiert werden kann. In der Folge kann die zuvor genannte Stoßaufladung beziehungsweise ein

Stoßauflade-Betrieb der Turbine realisiert werden. Zur Regelung eines solchen stoßaufgeladenen Abgasturboladers ist üblicherweise eine auch als Wastegate bezeichnete Umgehungseinrichtung vorgesehen. Hierdurch wird es möglich, das Abgas aus beiden Fluten gezielt am Turbinenrad vorbei zu leiten. Neben Vorteilen im

instationären Motorbetrieb lässt sich durch den Einsatz einer mehrflutigen Turbine auch das Motormoment bei geringen Drehzahlen erhöhen, sodass auch bei geringen

Drehzahlen hohe Drehmomente erzielbar sind, welche von dem Verbrennungsmotor bereitgestellt werden können. Diese Vorteile werden unter anderem durch die geringen Volumina beziehungsweise Strömungsquerschnitte pro Flut erzielt. Wird der

Verbrennungsmotor bei hohen Motordrehzahlen betrieben, führen die kleinen Volumina beziehungsweise Strömungsquerschnitte jedoch zu dem Nachteil, dass der Druck vor der Turbine stark ansteigt. Dadurch verschlechtern sich der Ladungswechsel und folglich auch der Wirkungsgrad des Verbrennungsmotors. Um diesen Zielkonflikt zu lösen, kann ein zusätzliches Stellorgan insbesondere in Form eines Ventils eingesetzt werden, wobei dieses Stellorgan bei hohen Motordrehzahlen eine Verbindung der ansonsten

voneinander getrennten Fluten bewirkt. Dem ausströmenden Abgas steht dadurch pro Flut ein größerer Strömungsquerschnitt zur Verfügung, wodurch sich der Druck vor der Turbine verringert.

Zur Realisierung der Flutenverbindung sind grundsätzlich zwei Lösungen möglich:

Zusätzlich zu dem auch als Abblaseventil bezeichneten Ventil der Umgehungseinrichtung kann ein Stellorgan zur Flutenverbindung zum Einsatz kommen, sodass zwei Stellorgane und somit zwei Ventile und zwei Aktoren vorgesehen sind. Weiterhin ist es möglich, die Funktionen der Umgehung des Turbinenrads und der Flutenverbindung mit Hilfe genau eines Stellorgans zu realisieren, wodurch eine Kombinationslösung vorgesehen wird. Das Umgehen des Turbinenrads wird auch als Abblasen oder Abblasung bezeichnet. Um die Vorteile der Flutenverbindung zu nutzen, sind somit beispielsweise zwei Stellorgane vorgesehen. Nachteil der genannten Kombinationslösung ist jedoch, dass es nur begrenzt oder nicht möglich ist, die Funktionen der Abblasung der Flutenverbindung voneinander zu trennen. Im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen mit zwei Stellorganen, das heißt im Vergleich zu der genannten Kombinationslösung ist es bei der

erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine möglich, die beiden Hauptfluten kleiner, das heißt mit geringeren Strömungsquerschnitten oder Volumina auszuführen. Hierdurch kann ein auslegungstechnischer Freiheitsgrad geschaffen werden, durch welchen in bestimmten Motorbetriebsbereichen wie beispielsweise dem Instationärbetrieb und der Bereitstellung von hohen Drehmomenten bei geringen Motordrehzahlen Vorteile realisiert werden können. Dabei sind jedoch in Betriebsbereichen mit hohen Motordrehzahlen keine Nachteile zu erwarten. Bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine ist es somit möglich, durch die Ventilelemente die Funktionen der Flutenverbindung und der Abblasung zu trennen, sodass ein besonders vorteilhafter und bedarfsgerechter Betrieb realisierbar ist. Außerdem ist es möglich, zusätzlich zur Funktion der Flutenverbindung auch die Größe der Turbine, insbesondere deren Spreizung, zu beeinflussen.

Insbesondere ist es im Vergleich zur Kombinationslösung bei der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine möglich, die Funktionen der Abblasung der

Flutenverbindung unabhängig voneinander anzusteuern. Dadurch kann eine

Funktionstrennung der Funktionen Abblasung und Flutenverbindung gewährleistet werden. In der Folge kann beispielsweise ein besonders effizienter und somit

wirkungsgradgünstiger Betrieb realisiert werden, sodass beispielsweise der Energiebeziehungsweise Kraftstoffverbrauch der Verbrennungskraftmaschine in einem besonders geringen Rahmen gehalten werden kann.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das erste Ventilelement ein erstes Ventilteil zum Einstellen der Menge des Abgases und ein erstes Stellglied auf, mittels welchem zum Einstellen der Menge das erste Ventilteil bewegbar ist. Hierdurch kann die die Umgehungsleitung durchströmende Menge des Abgases besonders bedarfsgerecht eingestellt werden, wodurch ein besonders vorteilhafter Betrieb realisierbar ist.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite Ventilelement wenigstens ein separat von dem ersten Ventilteil ausgebildetes und zusätzlich zu dem ersten Ventilteil vorgesehenes sowie beispielsweise relativ zu dem ersten Ventilteil bewegbares zweites Ventilteil und ein zusätzlich zu dem ersten Stellglied vorgesehenes zweites Stellglied aufweist, mittels welchem zum Umschalten des zweiten Ventilelements das zweite Ventilteil, insbesondere relativ zum ersten Ventilteil, bewegbar ist. Hierdurch lässt sich die zuvor genannte Funktionstrennung schaffen, sodass beispielsweise das erste Ventilteil bewegt werden kann, während eine Bewegung des zweiten Ventilteils unterbleibt und/oder umgekehrt. Somit kann beispielsweise die Flutenverbindung eingestellt werden, während ein Einstellen beziehungsweise verstellen der die

Umgehungsleitung durchströmenden Menge des Abgases unterbleibt. In der Folge kann ein besonders bedarfsgerechter Betrieb dargestellt werden. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist das zweite Ventilteil um eine Schwenkachse verschwenkbar, wodurch die Flutenverbindung und die Menge des die Umgehungsleitung durchströmenden Abgases besonders vorteilhaft eingestellt werden können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung weist das zweite Ventilelement einen ersten Ventilbereich mit zwei Kanälen und einer Trennwand auf, wobei in dem ersten Zustand ein erster der Kanäle fluidisch mit dem ersten Abgasleitungselement und der zweite Kanal fluidisch mit dem zweiten Abgasleitungselement verbunden ist. Dabei sind die Kanäle fluidisch mit dem dritten Abgasleitungselement verbunden, und die Hauptflutenverbindung ist mittels der die Kanäle voneinander trennenden Trennwand geschlossen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist das zweite

Ventilelement einen zweiten Ventilbereich auf, mittels welchem in dem zweiten Zustand die Hauptflutenverbindung geschlossen, das heißt fluidisch versperrt und das dritte Abgasleitungselement von dem ersten und zweiten Abgasleitungselement getrennt ist.

Als weiterhin besonders vorteilhaft hat es sich gezeigt, wenn das zweite Ventilelement einen dritten Ventilbereich aufweist, mittels welchem in dem dritten Zustand die

Hauptflutenverbindung über einen Verbindungskanal freigegeben und das dritte

Abgasleitungselement von dem ersten und zweiten Abgasleitungselement getrennt ist.

Eine weitere Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, dass das zweite Ventilelement einen vierten Ventilbereich mit zwei weiteren Kanälen aufweist, wobei im vierten Zustand ein erster der weiteren Kanäle fluidisch mit dem ersten Abgasleitungselement, der zweite weitere Kanal fluidisch mit dem zweiten Abgasleitungselement verbunden ist und die weiteren Kanäle über die Hauptflutenverbindung mittels eines Verbindungskanals fluidisch miteinander verbunden sind. Ferner sind in dem vierten Zustand die weiteren Kanäle fluidisch mit dem dritten Abgasleitungselement verbunden.

Zumindest einer der Ventilbereiche ist beispielsweise durch das zuvor genannte zweite Ventilteil gebildet, wobei mittels der Ventilbereiche die unterschiedlichen Zustände auf besonders einfache und bedarfsgerechte Weise eingestellt werden können. In der Folge kann ein besonders effizienter und effektiver Betrieb dargestellt werden.

Dabei hat es sich schließlich als besonders vorteilhaft gezeigt, wenn die Ventilbereiche, insbesondere translatorisch, bewegbar sind, insbesondere relativ zu einem Gehäuse des zweiten Ventilelements, wodurch das zweite Ventilelement zwischen den Zuständen umschaltbar ist.

Zur Erfindung gehört auch ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen

Verbrennungskraftmaschine. Dabei sind Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine als Vorteile und vorteilhafte

Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs anzusehen und umgekehrt.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und

Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen

Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

Die Zeichnung zeigt in:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen

Verbrennungskraftmaschine;

Fig. 2 ausschnittsweise eine schematisch Schnittansicht eines Ventilelements der

Verbrennungskraftmaschine gemäß einer ersten Ausführungsform; und

Fig. 3 ausschnittsweise eine schematisch Schnittansicht des Ventilelements

gemäß einer zweiten Ausführungsform.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Darstellung eine Verbrennungskraftmaschine 10 für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen

Personenkraftwagen. Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ein beispielsweise als Zylindergehäuse, insbesondere als Zylinderkurbelgehäuse, ausgebildetes Motorgehäuse 12 auf, durch welches Brennräume in Form von Zylindern 14 und 16 gebildet sind. Die Zylinder 14 gehören zu einer ersten Gruppe beziehungsweise bilden eine erste Gruppe an Zylindern, welche die Zylinder 16 zu einer zweiten Gruppe an Zylindern gehören beziehungsweise eine zweite Gruppe an Zylindern bilden. Die erste Gruppe wird auch als erster Teil bezeichnet, während die zweite Gruppe auch als zweiter Teil der Zylinder 14 und 16 bezeichnet wird.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist einen zumindest von Luft durchströmbaren Ansaugtrakt 18 auf, mittels welchem beispielsweise die den Ansaugtrakt 18

durchströmende Luft zu den insbesondere in die Zylinder 14 und 16 geführt wird. Dabei ist in dem Ansaugtrakt 18 der Luftfilter 20 zum Filtern der Luft angeordnet. Außerdem ist in dem Ansaugtrakt 18 eine beispielsweise als Drosselklappe 22 ausgebildete

Ventileinrichtung angeordnet, mittels welcher eine in die Zylinder 14 und 16 einströmende Menge der den Ansaugtrakt 18 durchströmenden Luft einstellbar ist.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ferner wenigstens einen Abgasturbolader 24 auf, welcher einen in dem Ansaugtrakt 18 angeordneten Verdichter 26 mit wenigstens einem Verdichterrad 28 aufweist. Mittels des Verdichterrads 28 wird die den Ansaugtrakt 18 durchströmende Luft verdichtet. Hierdurch wird die Luft erwärmt. Um einem besonders hohen Aufladegrad zu realisieren, ist in dem Ansaugtrakt 18 stromab des Verdichters 26 ein Ladeluftkühler 30 angeordnet, mittels welchem die verdichtete und dadurch erwärmte Luft gekühlt wird, bevor die verdichtete Luft in die Zylinder 14 und 16 einströmt.

In einem befeuerten Betrieb der Verbrennungskraftmaschine 10 werden den Zylindern 14 und 16 die Luft und ein insbesondere flüssiger Kraftstoff zugeführt, welcher

beispielsweise in die Zylinder 14 und 16 direkt eingespritzt wird. Hierdurch entsteht im jeweiligen Zylinder 14 beziehungsweise 16 ein Kraftstoff-Luft-Gemisch, welches, insbesondere durch Fremdzündung, gezündet und in der Folge verbrannt wird. Daraus resultiert Abgas der Verbrennungskraftmaschine 10, welche einen von dem Abgas durchströmbaren Abgastrakt 32 aufweist. Mittels des Abgastrakts 32 wird das Abgas aus den Zylindern 14 und 16 abgeführt. Der Abgasturbolader 24 weist dabei eine in dem Abgastrakt 32 angeordnete Turbine 34 mit einem Turbinengehäuse 36 auf. Das

Turbinengehäuse 36 weist eine erste Flut 38, eine zweite Flut 40 und eine dritte Flut 42 auf, wobei die Fluten 38 und 40 Hauptfluten der Turbine 34 sind. Die Flut 42 ist eine Nebenflut der Turbine 34.

Aus Fig. 1 ist erkennbar, dass der Abgastrakt 32 ein der ersten Flut 38 zugeordnetes und in die erste Flut 38 mündendes und dabei mit der ersten Flut 38 fluidisch verbundenes erstes Abgasleitungselement 44 aufweist. Außerdem umfasst der Abgastrakt 32 ein zweites Abgasleitungselement 46, welches der zweiten Flut 40 zugeordnet ist und dabei in die zweite Flut 40 mündet und fluidisch mit der zweiten Flut 40 verbunden ist.

Außerdem ist ein drittes Abgasleitungselement 48 des Abgastrakts 32 vorgesehen, wobei das dritte Abgasleitungselement 48 der dritten Flut 42 zugeordnet ist und dabei in die dritte Flut 42 mündet und fluidisch mit der dritten Flut 42 verbunden ist. Die

Abgasleitungselemente 44, 46 und 48 werden auch als Fluten oder Abgasfluten bezeichnet.

Das Turbinengehäuse 36 weist einen Aufnahmeraum 52 auf, in welchen die Fluten 38, 40 und 42 münden. Die Fluten 38, 40 und 42 sind von Abgas durchströmbar und dienen dazu, dass die Fluten 38, 40 und 42 durchströmende Abgas in den Aufnahmeraum 52 zu leiten. Die Turbine 34 weist dabei ein Turbinenrad 50 auf, welches drehbar in dem

Aufnahmeraum 52 angeordnet ist. Somit ist das Turbinenrad 50 um eine Drehachse relativ zu dem Turbinengehäuse 36 drehbar. Das über die Fluten 38, 40 und 42 in den Aufnahmeraum 52 eingeleitete Abgas kann das Turbinenrad 50 anströmen und dadurch antreiben, wodurch das Turbinenrad 50 um die Drehachse gedreht wird. Die Fluten 38, 40 und 42 sind dabei Spiralkanäle, welche sich in Umfangsrichtung des Turbinenrads 50 über dessen Umfang zumindest im Wesentlichen spiralförmig erstrecken.

Das Turbinenrad 50 und das Verdichterrad 28 sind Bestandteile eines Rotors 54 des Abgasturboladers 24. Der Rotor 54 umfasst dabei auch eine Welle 56, welche drehfest mit dem Verdichterrad 28 und mit dem Turbinenrand 50 verbunden ist. Dadurch, dass das Turbinenrad 50 von dem Abgas angetrieben wird, wird das Verdichterrad 28 über die Welle 56 von dem Turbinenrad 50 angetrieben. Hierdurch wird mittels des Verdichterrads 28 die den Ansaugtrakt 18 durchströmende Luft verdichtet, wodurch im Abgas enthaltene Energie zum Verdichten der Luft genutzt wird.

Die Verbrennungskraftmaschine 10 weist ferner eine Umgehungseinrichtung 58 auf, welche wenigstens eine Umgehungsleitung 60 aufweist. Über die Umgehungsleitung 60 ist das Turbinenrad 50 von zumindest einem Teil des Abgases aus den Brennräumen (Zylindern 14 und 16) zu umgehen. Dies bedeutet, dass das die Umgehungsleitung 60 durchströmende Abgas das Turbinenrad 50 nicht antreibt, sondern an dem Turbinenrad 50 vorbeigeleitet wird. Die Umgehungsleitung 60 ist dabei an wenigstens einer ersten Verbindungsstelle und an wenigstens einer zweiten Verbindungsstelle fluidisch mit dem Abgastrakt 32 verbunden, wobei die erste Verbindungsstelle stromauf des Turbinenrads 50 und die zweite Verbindungsstelle stromab des Turbinenrads 50 angeordnet ist. In dem Abgastrakt 32 ist ferner wenigstens eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 62 angeordnet, mittels welcher das Abgas nachbehandelt werden kann. Dabei ist die Abgasnachbehandlungseinrichtung 62 stromab der zweiten Verbindungsstelle

angeordnet. Die Verbrennungskraftmaschine 10 umfasst außerdem eine Ventileinrichtung 64, welche ein erstes Ventilelement 66 und ein zweites Ventilelement 68 aufweist. Das jeweilige Ventilelement 66 beziehungsweise 68 wird auch als Stellorgan bezeichnet. Das erste Ventilelement 66 wird auch als Wastegate bezeichnet, da es genutzt wird, um eine die Umgehungsleitung 60 durchströmende und somit das Turbinenrad 50 umgehende Menge des Abgases zu stellen. Dieses Umgehen des Turbinenrads 50 wird auch als Abblasen oder Abblasung bezeichnet, sodass die Umgehungsleitung 60 und das

Wastegate zur Abblasung verwendet werden.

Wie aus Fig. 1 erkennbar ist, ist die Umgehungsleitung 60 über das erste Ventilelement 66 fluidisch mit den Abgasleitungselementen 44 und 46 verbunden, sodass

beispielsweise Abas aus zumindest einem der Zylinder 16 und Abgas aus zumindest einem der Zylinder 14 über das Ventilelement 66 in die Umgehungsleitung 60 einströmen kann. Somit ist mittels des ersten Ventilelements 66 die die Umgehungsleitung 60 durchströmende Menge des Abgases aus den Abgasleitungselementen 44 und 46 einstellbar.

Während des befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine 10 fördern die Zylinder 14 ihr Abgas in das Abgasleitungselement 44, nicht jedoch in das

Abgasleitungselement 46, sodass die Zylinder 14 zu dem Abgasleitungselement 44 zusammengeführt sind. Während des befeuerten Betriebs fördern die Zylinder 16 ihr Abgas in das Abgasleitungselement 46, nicht jedoch in das Abgasleitungselement 44, sodass die Zylinder 16 zu dem Abgasleitungselement 46 zusammengeführt sind. Dabei kann zumindest ein Teil des Abgases aus zumindest einem der Zylinder 14 und zumindest ein Teil des Abgases aus zumindest einem der Zylinder 16 abgezweigt und über das erste Ventilelement 66 in die Umgehungsleitung 60 eingeleitet werden, sodass das die Umgehungsleitung 60 durchströmende Abgas beispielsweise sowohl aus wenigstens einem der Zylinder 14 als aus wenigstens einem der Zylinder 16 stammt.

Um nun einen besonders vorteilhaften Betrieb realisieren zu können, ist das zweite Ventilelement 68 fluidisch mit den Abgasleitungselementen 44 und 46 verbunden.

Außerdem weist das zweite Ventilelement 68, wie besonders gut aus einer

Zusammenschau mit Fig. 2 erkennbar ist, wenigstens eine Hauptflutenverbindung 70 auf, über welche die Abgasleitungselemente 44 und 46 und somit beispielsweise die

Hauptfluten fluidisch miteinander verbindbar sind. Wie ebenfalls besonders gut in Zusammenschau mit Fig. 2 erkennbar ist, ist das zweite Ventilelement 68 zwischen einem ersten Zustand, einem zweiten Zustand, einem dritten Zustand und einem vierten Zustand umschaltbar. In dem ersten Zustand ist das dritte Abgasleitungselement 48 über das zweite Ventilelement 68 mit den Abgasleitungselementen 44 und 46 fluidisch verbunden und dadurch mit Abgas aus den Abgasleitungselementen 44 und 46 versorgbar, während die Hauptflutenverbindung 70 geschlossen beziehungsweise versperrt ist. Hierdurch wird beispielsweise zumindest ein jeweiliger Teil des die jeweiligen Abgasleitungselementen 44 und 46 durchströmenden Abgases aus den Abgasleitungselementen 44 und 46 abgezweigt und über das zweite Ventilelement 68 in das dritte Abgasleitungselement 48 beziehungsweise in die Nebenflut eingeleitet. Dabei ist eine Flutenverbindung der Hauptfluten getrennt beziehungsweise unterbrochen, da die Hauptflutenverbindung 70 versperrt ist. Hierdurch kann beispielsweise eine

Stoßaufladung beziehungsweise ein Stoßaufladebetrieb dargestellt werden. In dem zweiten Zustand ist die Hauptflutenverbindung 70 geschlossen, und das dritte

Abgasleitungselement 48 ist mittels des zweiten Ventilelements 68 von den

Abgasleitungselementen 44 und 46 getrennt. Ist somit in dem ersten Zustand die Nebenflut zugeschaltet beziehungsweise aktiviert, ist in dem zweiten Zustand die Nebenflut deaktiviert beziehungsweise abgeschaltet. Sowohl in dem ersten Zustand als auch in dem zweiten Zustand ist eine Flutenverbindung der Hauptfluten unterbrochen.

In dem dritten Zustand ist das dritte Abgasleitungselement 48 mittels des zweiten Ventilelements 68 von den Abgasleitungselementen 44 und 46 getrennt, wodurch die Nebenflut abgeschaltet ist. Die Hauptflutenverbindung 70 jedoch ist freigegeben, sodass die Abgasleitungselemente 44 und 46 über das zweite Ventilelement 68, insbesondere in dem Ventilelement 68, fluidisch miteinander verbunden sind. Somit ist in dem dritten Zustand eine Flutenverbindung der Hauptfluten aktiviert beziehungsweise eingestellt, sodass beispielsweise eine Stauaufladung beziehungsweise ein Stauaufladebetrieb realisierst ist.

In dem vierten Zustand ist das dritte Abgasleitungselement 48 über das zweite

Ventilelement 68 mit den Abgasleitungselementen 44 und 46 fluidisch verbunden und dadurch mit Abgas aus den Abgasleitungselementen 44 und 46 versorgbar, während die Hauptflutenverbindung 70 freigegeben ist, sodass die Abgasleitungselemente 44 und 46 über das zweite Ventilelement 68, insbesondere in dem Ventilelement 68, fluidisch miteinander verbunden sind. Somit ist die Flutenverbindung der Hauptfluten in dem vierten Zustand eingestellt beziehungsweise aktiviert.

Fig. 2 zeigt eine erste Ausführungsform des zweiten Ventilelements 68. Das zweite Ventilelement 68 weist beispielsweise ein Ventilgehäuse 72 mit einem ersten Anschluss 74, einem zweiten Anschluss 76 und einem dritten Anschluss 78 auf. Über den Anschluss 74 ist das Ventilelement 68 beispielsweise mit dem Abgasleitungselement 44 und somit mit der ersten Flut 38 fluidisch verbunden, welche auch als erste Hauptflut bezeichnet wird. Über den Anschluss 76 ist beispielsweise das Ventilelement 68 fluidisch mit dem Abgasleitungselement 46 und somit mit der zweiten Flut 40 verbunden, welche auch als zweite Hauptflut bezeichnet wird. Über den Anschluss 78 ist beispielsweise das

Ventilelement 68 fluidisch mit dem dritten Abgasleitungselement 48 und somit mit der Nebenflut verbunden.

Das Ventilelement 68 weist dabei vier Ventilbereiche 79, 80, 82 und 84 auf, welche beispielsweise jeweilige Ventilteile des Ventilelements 68 sind. Die Ventilbereiche 79, 80, 82 und 84 sind, insbesondere relativ zu dem Ventilgehäuse 72, translatorisch bewegbar, um dadurch das Ventilelement 68 zwischen den vier Zuständen umzuschalten. Dabei veranschaulichen in Fig. 2 Doppelpfeile 86 die Bewegung beziehungsweise Bewegbarkeit der Ventilbereiche 79, 80, 82 und 84 relativ zu dem Ventilgehäuse 72. Die Ventilbereiche 79, 80, 82 und 84 werden somit genutzt, um die vier Zustände des Ventilelements 68 zu realisieren. Dabei sind die Ventilteile des Ventilelements 68 beispielsweise separat von einem Ventilteil des Ventilelements 66 ausgebildet und zusätzlich zu dem Ventilteil des Ventilelements 66 vorgesehen, wobei das Ventilteil des Ventilelements 66 auch als weiteres Ventilteil bezeichnet wird. Mittels des weiteren Ventilteils ist beispielsweise die die Umgehungsleitung 60 durchströmende Menge des Abgases einstellbar. Dabei weist das Ventilelement 66 beispielsweise einen ersten Aktor auf, welcher auch als erstes Stellglied bezeichnet wird. Mittels des ersten Aktors ist das weitere Ventilteil bewegbar, um dadurch die Menge des die Umgehungsleitung 60 durchströmenden Abgases einzustellen. Das Ventilelement 68 weist beispielsweise einen zweiten Aktor auf, welcher auch als zweites Stellglied bezeichnet wird. Dabei sind die Ventilteile des Ventilelements 68 beispielsweise mittels des zweiten Aktors bewegbar, um dadurch das Ventilelement 68 zwischen den Zuständen umschalten zu können. Insbesondere ist es möglich, die Aktoren der Ventilelemente 66 und 68 separat beziehungsweise unabhängig voneinander anzusteuern, sodass beispielsweise die Ventilteile der Ventilelemente 66 und 68 relativ zueinander bewegt werden können. Darunter ist insbesondere zu verstehen, dass die Ventilbereiche 79, 80, 82 und 84 des Ventilelements 68 bewegt werden können, während eine Bewegung eines weiteren Ventilteils des Ventilelements 68 unterbleibt und/oder umgekehrt. Dadurch kann eine Funktionstrennung dargestellt werden, in deren Rahmen die Funktionen der Flutentrennung beziehungsweise Flutenverbindung und der

Abblasung getrennt gehalten beziehungsweise getrennt voneinander durchgeführt werden können. Bei der in Fig. 2 gezeigten ersten Ausführungsform sind die Ventilteile des Ventilelements 68 translatorisch bewegbar beziehungsweise verschiebbar, insbesondere relativ zu dem Ventilgehäuse 72, wodurch das zweite Ventilelement 68 zwischen den Zuständen umschaltbar ist.

Dabei weist der erste Ventilbereich 79 zwei Kanäle 88 und 90 und eine die Kanäle 88 und 90 voneinander trennende, zwischen den Kanälen 88 und 90 angeordneten Trennwand 92 auf. In dem ersten Zustand ist der Kanal 88 über den Anschluss 74 fluidisch mit dem Abgasleitungselement 44 verbunden, und der zweite Kanal 90 ist über den Anschluss 76 fluidisch mit dem Abgasleitungselement 46 verbunden. Ferner sind die Kanäle 88 und 90 über den Anschluss 78 fluidisch mit dem Abgasleitungselement 48 verbunden. Das Abgas aus den Abgasleitungselementen 44 und 46 kann somit über die Anschlüsse 74 und 76 in die Kanäle 88 und 90 einströmen, die Kanäle 88 und 90 durchströmen und von den Kanälen 88 und 90 in das Abgasleitungselement 48 und weiter in die Nebenflut strömen und die Nebenflut durchströmen. Ferner ist in dem ersten Zustand die

Hauptflutenverbindung 70 mittels der die Kanäle 88 und 90 voneinander trennenden Trennwand 92 geschlossen und somit fluidisch versperrt.

In dem zweiten Zustand ist mittels des Ventilbereichs 80 die Hauptflutenverbindung 70 fluidisch versperrt, und das Abgasleitungselement 48 ist von den Abgasleitungselementen 44 und 46 mittels des Ventilbereichs 80 getrennt.

In dem dritten Zustand ist mittels des dritten Ventilbereichs 82 die Hauptflutenverbindung 70 freigegeben, sodass über die Hauptflutenverbindung 70 mittels eines

Verbindungskanals 92 die Abgasleitungselemente 44 und 46 und somit die Hauptfluten miteinander verbunden sind. Dabei ist in dem dritten Zustand das dritte

Abgasleitungselement 48 mittels des dritten Ventilbereichs 82 von den

Abgasleitungselementen 44 und 46 getrennt.

Der vierte Ventilbereich 84 weist zwei weitere Kanäle 94 und 96 auf, welche über einen Verbindungskanal 98 des Ventilbereichs 84 fluidisch miteinander verbunden sind. In dem vierten Zustand ist der weitere Kanal 94 fluidisch mit dem Abgasleitungselement 44 verbunden, während der weitere Kanal 96 fluidisch mit dem Abgasleitungselement 46 verbunden ist. Ferner sind in dem vierten Zustand die weiteren Kanäle 94 und 96 über die Hauptflutenverbindung 70 fluidisch miteinander verbunden, da beispielsweise in dem vierten Zustand der Verbindungskanal 98 in der Hauptflutenverbindung 70 angeordnet ist. Außerdem sind in dem vierten Zustand die weiteren Kanäle 94 und 96 fluidisch mit dem dritten Abgasleitungselement 48 verbunden, sodass in dem vierten Zustand das

Abgasleitungselement 48 über die weiteren Kanäle 94 und 96 mit den

Abgasleitungselementen 44 und 46 verbunden ist. Dabei veranschaulichen in Fig. 2 nicht mit Bezugszeichen versehene Pfeile das den jeweiligen Ventilbereich 79, 80, 82 und 84 durchströmende Abgas.

Fig. 3 zeigt eine zweite Ausführungsform des zweiten Ventilelements 68. Dabei weist das Ventilelement 68 wenigstens ein Ventilteil 100 auf, welches - wie in Fig. 3 durch einen Doppelpfeil 102 veranschaulicht ist - um eine Schwenkachse 104 relativ zu dem

Ventilgehäuse 72 verschwenkbar ist. Fig. 3 zeigt beispielsweise eine Schließstellung des Ventilteils 100, wobei in der Schließstellung mittels des Ventilteils 100 die

Hauptflutenverbindung 70 fluidisch versperrt ist. Ferner ist in der Schließstellung mittels des Ventilteils 100 der Anschluss 78 von den Anschlüssen 74 und 76 getrennt, sodass das Abgasleitungselement 48 von den Abgasleitungselementen 44 und 46 fluidisch getrennt wird. Das Ventilteil 100 ist beispielsweise zwischen der Schließstellung und wenigstens einer Offenstellung relativ zu dem Ventilgehäuse 72 verschwenkbar, wobei die wenigstens eine Offenstellung in Fig. 3 durchgestrichelte Linien veranschaulicht ist. In der Offenstellung gibt das Ventilteil 100 beispielsweise sowohl die Hauptflutenverbindung 70 als auch eine fluidische Verbindung des Anschlusses 78 mit den Anschlüssen 74 und 76 frei, sodass in der wenigstens einen Offenstellung beispielsweise sowohl die

Hauptflutenverbindung 70 freigeben als auch das Abgasleitungselement 48 mit den Abgasleitungselementen 44 und 46 fluidisch verbunden ist.

Im Vergleich zu herkömmlichen Verbrennungskraftmaschinen ist es möglich, die

Hauptfluten besonders klein auszuführen, wodurch ein besonders vorteilhafter

Stoßaufladebetrieb darstellbar ist. Ferner kann bedarfsgerecht zwischen dem

Stoßaufladebetrieb und dem Stauaufladebetrieb umgeschaltet werden. Des Weiteren kann die zuvor genannte Funktionstrennung realisiert werden, sodass ein besonders vorteilhafter Betrieb realisierbar ist. Daimler AG

Bezugszeichenliste

10 Verbrennungskraftmaschine

12 Motorgehäuse

14 Zylinder

16 Zylinder

18 Ansaugtrakt

20 Luftfilter

22 Drosselklappe

24 Abgasturbolader

26 Verdichter

28 Verdichterrad

30 Ladeluftkühler

32 Abgastrakt

34 Turbine

36 Turbinengehäuse

38 erste Flut

40 zweite Flut

42 dritte Flut

44 erstes Abgasleitungselement

46 zweites Abgasleitungselement

48 drittes Abgasleitungselement

50 Turbinenrad

52 Aufnahmeraum

54 Rotor

56 Welle

58 Umgehungseinrichtung

60 Umgehungsleitung

62 Abgasnachbehandlungseinrichtung

64 Ventileinrichtung 66 erstes Ventilelement

68 zweites Ventilelement

70 Überströmöffnung

72 Ventilgehäuse

74 Anschluss

76 Anschluss

78 Anschluss

79 erster Ventilbereich

80 zweiter Ventilbereich

82 dritter Ventilbereich

84 vierter Ventilbereich

86 Doppelpfeil

88 Kanal

90 Kanal

92 Verbindungskanal

94 weiterer Kanal

96 weiterer Kanal

98 Verbindungskanal

100 Ventilteil

102 Doppelpfeil

104 Schwenkachse