DE102010024006A1

DE102010024006A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010024006A1
Application number: DE102010024006A
Authority: DE
Inventors: Thomas Krämer; Dr. Zücker Wolfgang; Stefan Moser; Thomas Laudenbach
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2010-06-11
Filing date: 2010-06-11
Publication date: 2011-12-15

Abstract

Brennkraftmaschine, mit mindestens zwei Zylinderbänken (11, 12), wobei jede Zylinderbank zwei äußere, mit Brennstoffzufuhr im Viertaktverfahren arbeitende Hochdruckzylinder (14, 15, 17, 19) und einen mittleren, ohne Brennstoffzufuhr im Zweitaktverfahren arbeitenden, wechselweise von den Hochdruckzylindern der jeweiligen Zylinderbank mit Abgas befüllten Niederdruckzylinder (16, 19) aufweist, wobei Hubkolben der Zylinder der Zylinderbänke über Pleuel mit Hubzapfen einer Kurbelwelle (13) gekoppelt sind, wobei Ventile, nämlich Einlassventile und Auslassventile, der Zylinder der Zylinderbänke über Nockenwellen ansteuerbar sind, die von der Kurbelwelle aus antreibbar sind, und wobei Abgas, welches die Niederdruckzylinder (16, 19) über Auslassventile (23) derselben verlässt, mindestens einem Abgasturbolader (34) zuführbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der EP 1 961 943 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylinderbänken bekannt, wobei jede Zylinderbank zwei äußere, mit Brennstoffzufuhr im Viertaktverfahren arbeitende Hochdruckzylinder sowie einen mittleren, ohne eigene Brennstoffzufuhr im Zweitaktverfahren arbeitenden Niederdruckzylinder aufweist, welcher von den beiden äußeren Hochdruckzylindern der jeweiligen Zylinderbank mit Abgas befüllt bzw. beaufschlagt wird. Ventile, nämlich Einlassventile und Auslassventile, der Zylinder der Zylinderbänke der in diesem Stand der Technik offenbarten Brennkraftmaschine sind über Nockenwellen ansteuerbar. Hubkolben der Zylinder der Zylinderbänke sind mit Hubzapfen einer Kurbelwelle gekoppelt. Die Nockenwellen der Zylinderbänke sind von der Kurbelwelle aus antreibbar.
Eine weitere Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderbänken, von denen jede Zylinderbank jeweils zwei äußere, mit Brennstoffzufuhr im Viertaktverfahren arbeitende Hochdruckzylinder und einen mittleren, ohne eigene Brennstoffzufuhr im Zweitaktverfahren arbeitenden Niederdruckzylinder aufweist, ist aus der US 2009/0223482 A1 bekannt. So sind auch bei diesem Stand der Technik Hubkolben der Zylinder der Zylinderbänke über Pleuel mit einer Kurbelwelle gekoppelt, wobei solche Hubzapfen der Kurbelwelle, an welchen die Pleuel der Hochdruckzylinder angreifen, in einer gemeinsamen Ebene liegen, wohingegen solche Hubzapfen der Kurbelwelle, an welchen die Pleuel der Niederdruckzylinder angreifen, gegenüber dieser Ebene in Drehrichtung bzw. Umfangsrichtung der Kurbelwelle gesehen versetzt sind, nämlich um einen Kröpfungswinkel von 90°. Hubkolben von sich in Drehrichtung der Kurbelwelle bzw. von sich in Umfangsrichtung der Kurbelwelle gegenüberliegenden Zylindern der unterschiedlichen Zylinderbänke greifen über ihre jeweiligen Pleuel an gemeinsamen Hubzapfen der Kurbelwelle an. So liegen die Hubzapfen der Kurbelwelle, an welcher die Hubkolben sich gegenüberliegender Hochdruckzylinder über ihre Pleuel gemeinsam angreifen, in einer gemeinsamen Ebene, wobei der Hubzapfen der Kurbelwelle, an welcher die Hubkolben der sich in Umfangsrichtung der Kurbelwelle gegenüberliegenden Niederdruckzylinder der beiden Zylinderbänke über ihre Pleuel gemeinsam angreifen, gegenüber dieser Ebene um 90° versetzt ist.
Aus der DE 31 21 301 A1 ist eine weitere Brennkraftmaschine bekannt, die zwei Zylinderbänke mit jeweils drei Zylindern, nämlich mit jeweils zwei äußeren, mit Brennstoffzufuhr im Viertaktverfahren arbeitenden Hochdruckzylindern und einem mittleren, ohne eigene Brennstoffzufuhr im Zweitaktverfahren arbeitenden Niederdruckzylinder, aufweist, wobei der Niederdruckzylinder der jeweiligen Zylinderbank von den beiden äußeren Hochdruckzylindern der jeweiligen Zylinderbank wechselweise mit Abgas befüllt wird. Aus diesem Stand der Technik ist es bereits bekannt, die beiden Zylinderbänke in Form eines Reihenmotors oder in Form eines V-Motors oder in Form eines Boxermotors zueinander anzuordnen.
Obwohl es aus dem oben zitierten Stand der Technik bereits bekannt ist, zur Wirkungsgraderhöhung einer Brennkraftmaschine das Abgas der mit Brennstoffzufuhr im Viertaktverfahren arbeitenden Hochdruckzylindern in den Niederdruckzylindern der Zylinderbänke zu nutzen, besteht Bedarf an einer weiteren Erhöhung des Wirkungsgrads solcher Brennkraftmaschinen mit einfachen Mitteln.
Hiervon ausgehend liegt der hier vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Brennkraftmaschine zu schaffen.
Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Brennkraftmaschine gemäß Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist Abgas, welches die Niederdruckzylinder über Auslassventile derselben verlässt, mindestens einem Abgasturbolader zuführbar. Erfindungsgemäß wird demnach das Abgas der im Viertaktverfahren arbeitenden Hochdruckzylinder, nachdem es in den im Zweitaktverfahren arbeitenden Niederdruckzylindern genutzt wurde, weiterhin in der Turbine mindestens eines Abgasturboladers genutzt, wodurch der Wirkungsgrad solcher Brennkraftmaschinen mit einfachen Mitteln weiter gesteigert werden kann.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die Hochdruckzylinder der Zylinderbänke in einer definierten Zündfolge mit einem definierten Zündabstand betrieben, wobei ein Beaufschlagungsabstand des Abgasturboladers mit Abgas aus den Niederdruckzylindern dem definierten Zündabstand der Hochdruckzylinder folgt. Dies gewährleistet eine besonders effektive Beaufschlagung des Abgasturboladers mit Abgas aus den Niederdruckzylindern und damit einen hohen Wirkungsgrad solcher Brennkraftmaschinen.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1: eine perspektivische Ansicht eines Details eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit zwei Zylinderbänken;
2: eine perspektivische Ansicht eines Details der Brennkraftmaschine der 1 im Bereich einer Zylinderbank und dieser Zylinderbank zugeordneter Nockenwellen;
3: eine perspektivische Ansicht eines weiteren Details der Brennkraftmaschine der 1 im Bereich einer Kurbelwelle und mit der Kurbelwelle über Pleuel gekoppelter Zylinder;
4: das Detail der 4 in einer Vorderansicht;
5: eine Ansicht auf Ventile einer Zylinderbank der Brennkraftmaschine der 1;
6: ein erstes Schema einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine; und
7: ein zweites Schema einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.
Die hier vorliegende Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. 1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine 10, die zwei in V-Stellung zueinander angeordnete Zylinderbänke 11 und 12 aufweist, wobei jede der Zylinderbänke 11 und 12 jeweils drei Zylinder umfasst. 3 zeigt schematisiert die Zylinder der beiden Zylinderbänke 11 und 12 zusammen mit einer Kurbelwelle 13. Eine erste Zylinderbank 11 umfasst zwei äußere, mit Brennstoffzufuhr im Viertaktverfahren arbeitende Hochdruckzylinder 14 und 15 sowie einen mittleren, ohne eigene Brennstoffzufuhr im Zweitaktverfahren arbeitenden, wechselweise von den Hochdruckzylindern 14, 15 mit Abgas befüllten Niederdruckzylinder 16. Ebenso umfasst die zweite Zylinderbank 12 zwei äußere, mit Brennstoffzufuhr im Viertaktverfahren arbeitende Hochdruckzylinder 17 und 18 sowie einen mittleren, ohne eigene Brennstoffzufuhr im Zweitaktverfahren arbeitenden, wechselweise von den Hochdruckzylindern 17 und 18 mit Abgas befüllten Niederdruckzylinder 19.
Wie am besten 3 entnommen werden kann, sind die Zylinder 14, 15 und 16 der ersten Zylinderbank 11 sowie die Zylinder 17, 18 und 19 der zweiten Zylinderbank 12 jeweils in Reihe zueinander positioniert, wobei die Zylinder 14, 15 und 16 der ersten Zylinderbank 11 den Zylindern 17, 18 und 19 der zweiten Zylinderbank 12 in Drehrichtung bzw. in Umfangsrichtung der Kurbelwelle 13 gegenüberliegen. Die Zylinder der Zylinderbänke 11 und 12 liegen sich derart gegenüber, dass sich einerseits Hochdruckzylinder 14, 17 und 15, 18 und andererseits Niederdruckzylinder 16, 19 gegenüberliegen. So kann 3, 4 entnommen werden, dass sich die Hochdruckzylinder 14 und 17, die Hochdruckzylinder 15 und 18 sowie die Niederdruckzylinder 16 und 19 der beiden Zylinderbänke 11 und 12 in Drehrichtung 34 der Kurbelwelle 13 bzw. in Umfangsrichtung derselben gegenüberliegen.
Den Zylindern der beiden Zylinderbänke 11 und 12 sind Ventile zugeordnet. 5 zeigt eine Ansicht auf die Ventile einer Zylinderbank 11 bzw. 12 der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine im Bereich sämtlicher Zylinder der jeweiligen Zylinderbank 11 bzw. 12, wobei gemäß 5 die beiden äußeren, mit Brennstoffzufuhr im Viertaktverfahren arbeitenden Hochdruckzylinder 14, 15 bzw. 17, 18 jeweils zwei Einlassventile 20 für Kraftstoff und Verbrennungsluft bzw. ein Kraftstoff-Verbrennungsluft-Gemisch und jeweils ein Auslassventil 21 für Abgas umfassen. Dann, wenn die Hochdruckzylinder mit Kraftstoffdirekteinspritzung arbeiten, sind separate Einspritzventile für Kraftstoff bzw. Brennstoff vorhanden. Der mittlere, ohne eigene Brennstoffzufuhr im Zweittaktverfahren arbeitende Niederdruckzylinder 16 bzw. 19 der jeweiligen Zylinderbank 11 bzw. 12 umfasst zwei Einlassventile 22 für Abgas sowie zwei Auslassventile 23 für Abgas. Wie bereits erwähnt, wird der Niederdruckzylinder 16 bzw. 19 jeder Zylinderbank 11 bzw. 12 von den Hochdruckzylindern 14, 15 bzw. 17, 18 der jeweiligen Zylinderbank 11, 12 wechselweise mit Abgas befüllt.
In 5 ist durch Pfeile 24 die Kraftstoff- und Verbrennungsluftzufuhr bzw. die Kraftstoff-Verbrennungsluft-Gemischzufuhr zu den jeweiligen äußeren Hochdruckzylindern der Zylinderbänke gezeigt. Pfeile 25 visualisieren das Überströmen von Abgas aus den äußeren Hochdruckzylindern 14, 15 bzw. 17, 18 der jeweiligen Zylinderbank 11 bzw. 12 in jeweiligen Niederdruckzylinder 16 bzw. 19 derselben. Pfeile 26 verdeutlichen das Ableiten von Abgas aus dem jeweiligen Niederdruckzylinder 16, 19 der jeweiligen Zylinderbank 11, 12.
Die oben erwähnten Ventile 20, 21, 22 und 23 der Zylinder der Zylinderbänke 11 und 12 sind über Nockenwellen 27 und 28 ansteuerbar, nämlich über sogenannte Einlass-Nockenwellen 27 und sogenannte Auslass-Nockenwelle 28. Die Einlassventile 20 der Hochdruckzylinder 14, 15 bzw. 17, 18 sowie die Einlassventile 22 der Niederdruckzylinder 16 bzw. 19 werden dabei über die jeweilige Einlass-Nockenwelle 27 der jeweiligen Zylinderbank 11 bzw. 12 angesteuert, wohingegen die Auslassventile 21 der Hochdruckzylinder 14, 15 bzw. 17, 19 sowie die Auslassventile 23 des Niederdruckzylinders 16 bzw. 19 der jeweiligen Zylinderbank 11 bzw. 12 von der jeweiligen Auslass-Nockenwelle 28 der jeweiligen Zylinderbank 11 bzw. 12 angesteuert werden.
Wie bereits ausgeführt, arbeiten die Hochdruckzylinder 14, 15 bzw. 17, 18 der beiden Zylinderbänke 11 und 12 in Viertaktverfahren, wohingegen die Niederdruckzylinder 16 bzw. 19 der Zylinderbänke 11, 12 im Zweitaktverfahren arbeiten. Dabei werden die Niederdruckzylinder 16 bzw. 19 von den jeweiligen Hochdruckzylindern 14, 15 bzw. 17, 18 wechselweise mit Abgas befüllt, wodurch für die Auslassventile 23 der Niederdruckzylinder 16, 19 der Zylinderbänke 11, 12 eine unterschiedliche zeitliche Ansteuerung erforderlich ist wie für die übrigen Ventile der Zylinder der Zylinderbänke. Daher sind gemäß 2 zur Ansteuerung der Auslassventile 23 des Niederdruckzylinders 16 bzw. 19 der jeweiligen Zylinderbank 11 bzw. 12 auf der Auslass-Nockenwelle 28 der jeweiligen Zylinderbank 11 bzw. 12 als Doppelnocken 29 ausgebildete Nocken positioniert, wohingegen die Nocken zur Ansteuerung der übrigen Ventile 20, 21 und 22 der Zylinder der jeweiligen Zylinderbank 11 bzw. 12 als Einfachnocken 30 ausgeführt sind.
Zur Gewährleistung des Überströmens des Abgases von den Hochdruckzylindern 14, 15 bzw. 17, 18 der Zylinderbänke 11, 12 in den Niederdruckzylinder 16, 19 der jeweiligen Zylinderbank sind Überströmkanäle vorhanden, wobei 2 einen derartigen Überströmkanal 31 zeigt.
Die Brennkraftmaschine 10 weist die Kurbelwelle 13 auf, wobei über die Kurbelwelle 13 die Nockenwellen 27, 28 der Zylinderbänke 11, 12 antreibbar sind. Hubkolben 33 der Zylinder 14 bis 19 der beiden Zylinderbänke 11 und 12 sind mit der Kurbelwelle 13 über Pleuel 32 gekoppelt (siehe 3 und 4), wobei die Pleuel 32 der Hubkolben 33 an sogenannten Hubzapfen der Kurbelwelle 13 angreifen.
Wie bereits ausgeführt, sind im gezeigten Ausführungsbeispiel die Zylinderbänke 11 und 12 der Brennkraftmaschine 10 unter Gewährleistung einer V-Bauweise zueinander positioniert, nämlich gemäß 4 derart, dass die Hochdruckzylinder 14 und 15 der ersten Zylinderbank 11 und die Hochdruckzylinder 17 und 18 der zweiten Zylinderbank 12 in Drehrichtung 34 der Kurbelwelle 13 gesehen einen definierten Zylinderbankversatzwinkel β einschließen. Dieser Zylinderbankversatzwinkel β beträgt gemäß 4 beispielsweise 120°. Der definierte Zylinderbankversatzwinkel β kann jedoch auch 90° oder 180° betragen. Ferner sind auch andere Zylinderbankversatzwinkel β denkbar.
Wie 4 weiterhin entnommen werden kann, ist der Niederdruckzylinder 16 der ersten Zylinderbank 11 gegenüber den Hochdruckzylindern 14 und 15 derselben um einen ersten definierten Zylinderversatzoffsetwinkel β_OF11 versetzt. Der Niederdruckzylinder 19 der zweiten Zylinderbank 12 ist gegenüber den Hochdruckzylindern 17, 18 derselben um einen zweiten definierten Zylinderversatzoffsetwinkel β_OF12 versetzt. Dabei sind gemäß 4 diese Zylinderversatzoffsetwinkel β_OF11 und β_OF12 vorzugsweise betragsmäßig gleich groß, dieselben weisen jedoch unterschiedliche Vorzeichen auf. Es ist jedoch auch möglich, dass sich die Beträge der beiden Zylinderversatzoffsetwinkel β_OF11 und β_OF12 voneinander unterscheiden.
In 4 ist der Niederdruckzylinder 16 der Zylinderbank 11 gegenüber den Hochdruckzylindern 14 und 15 derselben in Drehrichtung 34 der Kurbelwelle 13 um den Zylinderversatzoffsetwinkel β_OF11 versetzt, wohingegen der Niederdruckzylinder 19 der Zylinderbank 12 gegenüber den Hochdruckzylindern 17, 18 derselben entgegengesetzt zur Drehrichtung 34 der Kurbelwelle 13 um den Zylinderversatzoffsetwinkel β_OF12 versetzt ist. Die Zylinderversatzoffsetwinkel β_OF11 und β_OF12 verfügen über einen Betrag zwischen 1° und 10°.
Durch den obigen Versatz der Niederdruckzylinder 16 und 19 gegenüber den Hochdruckzylindern 14, 15 und 17, 18 der Zylinderbänke 11 und 12 können Überströmkanäle 31 mit relativ kleinen Volumina bereitgestellt werden. Ein kleines Volumen in einem Überströmkanal 31 minimiert Verluste bei der Entspannung des über den jeweiligen Überströmkanal 31 zu überführenden Abgases. Dies hat positive Auswirkungen auf den mit der Brennkraftmaschine realisierbaren Wirkungsgrad.
Erfindungsgemäß umfasst die Brennkraftmaschine 10 zur Steigerung des Wirkungsgrads derselben mindestens einen Abgasturbolader 34, dem Abgas ausgehend von den Niederdruckzylindern 16, 19 der Zylinderbänke 11, 12 zugeführt werden kann. In den gezeigten Ausführungsbeispielen ist ein einziger Abgasturbolader 34 vorhanden, dem Abgas aus den Niederdruckzylindern 16, 19 beider Zylinderbänke 11 und 12 zugeführt werden kann.
6 und 7 verdeutlichen dabei schematisiert, dass die Positionierung des Abgasturboladers 34 abhängig von der Zuführrichtung 24 des Kraftstoff-Verbrennungsluft-Gemischs zu den Hochdruckzylindern 14, 15, 17 und 18 der Zylinderbänke 11 und 12 sowie abhängig von der Abführrichtung 26 des Abgases aus den Niederdruckzylindern 16, 19 der Zylinderbänke 11 und 12 ist. Gemäß 1, 6 ist der Abgasturbolader 34 zwischen den beiden in V-Stellung zueinander positionierten Zylinderbänken 11 und 12 angeordnet. In 7 ist der Abgasturbolader 34 hingegen vor bzw. hinter den beiden Zylinderbänken 11 und 12 positioniert.
Erfindungsgemäß wird demnach Abgas, welches die Hochdruckzylinder 14, 15, 17, 18 der Zylinderbänke 11 und 12 verlässt, zunächst den Niederdruckzylindern 16, 19 der jeweiligen Zylinderbank 11 bzw. 12 zugeführt und anschließend hieran ausgehend von den Niederdruckzylindern 16, 19 mindestens einem Abgasturbolader 34, nämlich einer Turbine desselben, zugeführt, um im Abgas enthaltene Energie weiter zu nutzen. Hierdurch kann ein Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine 10 weiter gesteigert werden.
Die Hochdruckzylinder 14, 15, 17 und 18 der Zylinderbänke 11 und 12 werden in einer definierten Zündfolge mit einem definierten Zündabstand betrieben, wobei ein Beaufschlagungsabstand des Abgasturboladers 34 mit Abgas dem definierten Zündabstand folgt bzw. synchron zu demselben ist. Hierdurch ist eine weitere Wirkungsgradsteigerung möglich.
Vorzugsweise werden die Hochdruckzylinder 14, 15, 17 und 18 der Zylinderbänke 11 und 12 mit einer definierten Zündfolge derart betrieben, dass zuerst Kraftstoff bzw. ein Kraftstoff-Verbrennungsluft-Gemisch in einem ersten Hochdruckzylinder 14 einer ersten Zylinderbank 11, anschließend in einem diesem ersten Hochdruckzylinder 11 in Umfangsrichtung der Kurbelwelle 13 gesehen gegenüberliegenden, ersten Hochdruckzylinder 17 einer zweiten Zylinderbank 12, anschließend in einem zweiten Hochdruckzylinder 15 der ersten Zylinderbank 11, und anschließend in einem diesem zweiten Hochdruckzylinder 15 der ersten Zylinderbank 11 in Umfangsrichtung der Kurbelwelle 13 gesehen gegenüberliegenden, zweiten Hochdruckzylinder 18 der zweiten Zylinderbank 12 gezündet wird. Die Zündfolge der Hochdruckzylinder 14, 15, 17 und 18 der Zylinderbänke 11 und 12 der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine lautet demnach: Zylinder 14-Zylinder 17-Zylinder 15-Zylinder 18 bzw. 14-17-15-18.
In die obige Zündfolge der Hochdruckzylinder 14, 15, 17 und 18 der Zylinderbänke 11 und 12 sind Befüllungen der Niederdruckzylinder 16, 19 der Zylinderbänke 11, 12 eingeschoben, nämlich derart, dass nach jeder Zündung in einem Hochdruckzylinder 14, 15, 17, 18 einer Zylinderbank 11, 12 und vor der sich unmittelbar anschließenden Zündung in einem Hochdruckzylinder 14, 15, 17, 18 der jeweils anderen Zylinderbank 11, 12 Abgas aus dem Hochdruckzylinder, in welchem die Zündung abgeschlossen ist, in den Niederdruckzylinder der jeweiligen Zylinderbank 11, 12 überführt wird.
So wird dann, wenn im Hochdruckzylinder 14 der Zylinderbank 11 die Zündung abgeschlossen ist und bevor die Zündung im Hochdruckzylinder 17 der Zylinderbank 12 erfolgt, Abgas aus dem Hochdruckzylinder 14 der Zylinderbank 11 in den Niederdruckzylinder 16 der Zylinderbank 11 überführt. Ebenso wird nach einer Zündung im Hochdruckzylinder 17 der Zylinderbank 12 und vor der nachfolgenden Zündung im Hochdruckzylinder 15 der Zylinderbank 11 Abgas vom Hochdruckzylinder 17 der Zylinderbank 12 in den Niederdruckzylinder 19 der Zylinderbank 12 überführt. Die um die Befüllungen der Niederdruckzylinder 16 und 19 erweiterte Zündfolge der Hochdruckzylinder 14, 15, 17 und 18 lautet demnach: 14-16-17-19-15-16-18-19.
Der Zündabstand zwischen den Hochdruckzylindern 14, 15, 17 und 18 der Zylinderbänke 11 und 12 in der obigen Zündfolge ist vom Zylinderbankversatzwinkel β, den die Hochdruckzylinder 14 und 15 der ersten Zylinderbank 11 und die Hochdruckzylinder 17 und 18 der zweiten Zylinderbank 12 in Drehrichtung bzw. Umfangsrichtung der Kurbelwelle 13 gesehen einschließen, abhängig.
Dann, wenn der Zylinderbankversatzwinkel β 120° beträgt, beträgt der Zündabstand der Zündfolge 14-17-15-18 der Hochdruckzylinder 120°-240°-120°-240°. Die Beaufschlagung der Niederdruckzylinder 16, 19 mit Abgas der Hochdruckzylinder 14, 15, 17 und 18 erfolgt dann bei 90° oder 120°.
Dann, wenn der Zylinderbankversatzwinkel β 90° beträgt, beträgt der Zündabstand der Zündfolge 14-17-15-18 der Hochdruckzylinder 90°-270°-90°-270°, wobei die Beaufschlagung der Niederdruckzylinder 16, 19 mit Abgas wiederum bei 90° oder 120° erfolgt.
Dann, wenn der Zylinderbankversatzwinkel β 180° beträgt, beträgt der Zündabstand der Zündfolge 14-17-15-18 der Hochdruckzylinder 180°-180°-180°-180°, die Beaufschlagung der Niederdruckzylinder 16, 19 mit Abgas der Hochdruckzylinder erfolgt dann vorzugsweise bei 90°.
Wie bereits ausgeführt, folgt die Beaufschlagung des Abgasturboladers 34, nämlich der Turbine desselben, mit Abgas aus den Niederdruckzylindern 16, 19 synchron dem definierten Zündabstand.
Bei einem Zylinderbankversatzwinkel β von 120° beträgt demnach der Beaufschlagungsabstand des Abgasturboladers 120°-240°-120°-240°.
Bei einem Zylinderbankversatzwinkel β von 90° beträgt der Beaufschlagungsabstand des Abgasturboladers 34 90°-270°-90°-270°.
Bei einem Zylinderbankversatzwinkel β von 180° beträgt der Beaufschlagungsabstand des Abgasturboladers 34 180°-180°-180°-180°.

Die beiden nachfolgenden Tabellen I und II geben die bevorzugten Kombinationen von Zylinderbankversatzwinkel β, Zündfolge der Hochdruckzylinder, Zündabstand der Hochdruckzylinder 14, 15, 7 und 18, Beaufschlagung der Niederdruckzylinder 16 und 19 sowie Beaufschlagung des Abgasturboladers 34 wieder.

β	Zündfolge Hochdruckzylinder	Zündabstand Hochdruckzylinder	Beaufschlagung Turbolader
90°	14-17-15-18	90°-270°-90°-270°	90°-270°-90°-270°
90°	14-17-15-18	90°-270°-90°-270°	90°-270°-90°-270°
180°	14-17-15-18	180°-180°-180°-180°	180°-180°-180°-180°
120°	14-17-15-18	120°-240°-120°-240°	120°-240°-120°-240°
90°	14-17-15-18	90°-270°-90°-270°	90°-270°-90°-270°
120°	14-17-15-18	120°-240°-120°-240°	120°-240°-120°-240°

Tabelle I

β	Zündfolge Hochdruckzylinder	Zündabstand Hochdruckzylinder	Beaufschlagung Niederdruckzylinder
90°	14-17-15-18	90°-270°-90°-270°	90°
90°	14-17-15-18	90°-270°-90°-270°	90°
180°	14-17-15-18	180°-180°-180°-180°	90°
120°	14-17-15-18	120°-240°-120°-240°	90°
90°	14-17-15-18	90°-270°-90°-270°	120°
1120°	14-17-15-18	120°-240°-120°-240°	120°

Der definierte Zündabstand der Hochdruckzylinder 14, 15, 17 und 18 sowie der Beaufschlagungsabstand des Abgasturboladers 34 sowie vorzugsweise die Beaufschlagung der Niederdruckzylinder 16, 19 sind demnach vom Zylinderbankversatzwinkel β abhängig.

In der nachfolgenden Tabelle III sind weiterhin für die Kurbelwelle 13 bevorzugte Kröpfungsabstände sowie die bevorzugte Anzahl von je Hubzapfen angreifenden Pleueln wiedergegeben. So liegen solche Hubzapfen der Kurbelwelle 13, an welchen die Pleuel der Hochdruckzylinder 14, 15, 17 und 18 angreifen, immer in einer gemeinsamen Ebene, wohingegen solche Hubzapfen der Kurbelwelle 13, an welchen die Pleuel der Niederdruckzylinder 16 und 19 angreifen, gegenüber dieser Ebene in Drehrichtung bzw. Umfangsrichtung der Kurbelwelle gesehen versetzt sind, nämlich um einen Kröpfungswinkel. Dann wenn je Hubzapfen zwei Pleuel angreifen, greifen die Pleuel der Hubkolben der sich gegenüberliegenden Zylinder an einem gemeinsamen Hubzapfen an. Dann, wenn je Hubzapfen ein Pleuel angreift, greifen die Pleuel der Hubkolben der sich gegenüberliegenden Zylinder an einem separaten Hubzapfen an. Die Hubzapfen für die Pleuel der Hubkolben der Hochdruckzylinder liegen dabei immer in einer gemeinsamen Ebene.

β	Zündfolge Hochdruckzylinder	Kurbelwelle Kröpfungsabstand	Kurbelwelle Pleuel je Hubzapfen
90°	14-17-15-18	90°-270°	2
90°	14-17-15-18	90°-90°-90°-90°	1
180°	14-17-15-18	90°-270°	2
120°	14-17-15-18	90°-90°-90°-90°	1
90°	14-17-15-18	120°-240°	2
120°	14-17-15-18	120°-240°	2

Tabelle III

In den Tabellen I, II und III beziehen sich Angaben in identischen Zeilenpositionen auf jeweils eine gemeinsame Ausführungsvariante.
Bezugszeichenliste

10: Brennkraftmaschine
11: Zylinderbank
12: Zylinderbank
13: Kurbelwelle
14: Hochdruckzylinder
15: Hochdruckzylinder
16: Niederdruckzylinder
17: Hochdruckzylinder
18: Hochdruckzylinder
19: Niederdruckzylinder
20: Einlassventil
21: Auslassventil
22: Einlassventil
23: Auslassventil
24: Kraftstoff- und Verbrennungsluftzufuhr
25: Abgasüberströmen
26: Abgasabfuhr
27: Einlassnockenwelle
28: Auslassnockenwelle
29: Doppelnocken
30: Einfachnocken
31: Überströmkanal
32: Pleuel
33: Hubkolben
34: Abgasturbolader

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 1961943 A1 [0002]
US 2009/0223482 A1 [0003]
DE 3121301 A1 [0004]

Claims

Brennkraftmaschine, mit mindestens zwei Zylinderbänken, wobei jede Zylinderbank zwei äußere, mit Brennstoffzufuhr im Viertaktverfahren arbeitende Hochdruckzylinder und einen mittleren, ohne Brennstoffzufuhr im Zweitaktverfahren arbeitenden, wechselweise von den Hochdruckzylindern der jeweiligen Zylinderbank mit Abgas befüllten Niederdruckzylinder aufweist, wobei Hubkolben der Zylinder der Zylinderbänke über Pleuel mit Hubzapfen einer Kurbelwelle gekoppelt sind, und wobei Ventile, nämlich Einlassventile und Auslassventile, der Zylinder der Zylinderbänke über Nockenwellen ansteuerbar sind, die von der Kurbelwelle aus antreibbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass Abgas, welches die Niederdruckzylinder (16, 19) über Auslassventile (23) derselben verlässt, mindestens einem Abgasturbolader (34) zuführbar ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckzylinder (14, 15, 17, 18) der Zylinderbänke (11, 12) mit einer definierten Zündfolge derart betrieben werden, dass zuerst Kraftstoff bzw. ein Kraftstoff-Verbrennungsluft-Gemisch in einem ersten Hochdruckzylinder (14) einer ersten Zylinderbank (11), anschließend in einem diesem ersten Hochdruckzylinder (14) der ersten Zylinderbank (11) in Drehrichtung bzw. Umfangsrichtung der Kurbelwelle (13) gegenüberliegenden, ersten Hochdruckzylinder (17) einer zweiten Zylinderbank (12), anschließend in einem zweiten Hochdruckzylinder (15) der ersten Zylinderbank (11) und anschließend in einem diesem zweiten Hochdruckzylinder (15) der ersten Zylinderbank (11) in Drehrichtung bzw. Umfangsrichtung der Kurbelwelle (13) gegenüberliegenden, zweiten Hochdruckzylinder (18) der zweiten Zylinderbank (12) gezündet wird.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die obige Zündfolge Befüllungen der Niederdruckzylinder (16, 19) der Zylinderbänke (11, 12) derart eingeschoben sind, dass nach jeder Zündung in einem Hochdruckzylinder, einer Zylinderbank und vor der sich unmittelbar anschließenden Zündung in einem Hochdruckzylinder der jeweils anderen Zylinderbank Abgas aus dem Hockdruckzylinder, in welchem die Zündung abgeschlossen ist, in den Niederdruckzylinder der jeweiligen Zylinderbank überführt wird.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckzylinder (14, 15, 17, 18) der Zylinderbänke (11, 12) in einer definierten Zündfolge mit einem definierten Zündabstand betrieben werden, wobei ein Beaufschlagungsabstand des Abgasturboladers (34) mit Abgas aus den Niederdruckzylindern (16, 19) dem definierten Zündabstand folgt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckzylinder (14, 15) der ersten Zylinderbank (11) und die Hochdruckzylinder (17, 18) der zweiten Zylinderbank (12) in Drehrichtung der Kurbelwelle (13) gesehen einen definierten Zylinderbankversatzwinkel (β) von 90° einschließen, wobei der Zündabstand der Zündfolge und der Beaufschlagungsabstand des Abgasturboladers (34) 90°-270°-90°-270° beträgt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung der Niederdruckzylinder (16, 19) mit Abgas der Hochdruckzylinder bei 90° oder 120° erfolgt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckzylinder (14, 15) der ersten Zylinderbank (11) und die Hochdruckzylinder (17, 18) der zweiten Zylinderbank (12) in Drehrichtung der Kurbelwelle (13) gesehen einen definierten Zylinderbankversatzwinkel (β) von 120° einschließen, wobei der Zündabstand der Zündfolge und der Beaufschlagungsabstand des Abgasturboladers (34) 120°-240°-120°-240° beträgt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung der Niederdruckzylinder (16, 19) mit Abgas der Hochdruckzylinder bei 90° oder 120° erfolgt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckzylinder (14, 15) der ersten Zylinderbank (11) und die Hochdruckzylinder (17, 18) der zweiten Zylinderbank (12) in Drehrichtung der Kurbelwelle (13) gesehen einen definierten Zylinderbankversatzwinkel (β) von 180° einschließen, wobei der Zündabstand der Zündfolge und der Beaufschlagungsabstand des Abgasturboladers (34) 180°-180°-180°-180° beträgt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung der Niederdruckzylinder (16, 19) mit Abgas der Hochdruckzylinder bei 90° erfolgt.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der definierte Zündabstand der Hochdruckzylinder (14, 15, 17, 18) und der Beaufschlagungsabstand des Abgasturboladers (34) vom Zylinderbankversatzwinkel (β) abhängig ist.