DE102009035559A1

DE102009035559A1 - Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs sowie Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung

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Publication number: DE102009035559A1
Application number: DE200910035559
Authority: DE
Inventors: Matthias Brendel; Stefan Dr. Dengler; Rainer Dr. Wurms
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2009-07-31
Filing date: 2009-07-31
Publication date: 2011-02-03
Also published as: WO2011012223A3; WO2011012223A4; WO2011012223A2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebsaggregat (2) mit mindestens zwei Zylinderbänken (3, 4), welchem jeweils ein Kurbel- und ein Ventiltrieb zugeordnet ist, wobei die Kurbeltriebe für einen gemeinsamen Antrieb (5) miteinander koppelbar sind und zwischen zumindest einem der Kurbeltriebe und einer Abtriebseinrichtung (5') eine schaltbare Kupplung (9) vorgesehen ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Zylinderbänke (3, 4) eine unterschiedliche Anzahl an Zylindern (10) und/oder einen unterschiedlichen Hubraum aufweisen und/oder für unterschiedliche Leistungen ausgelegt sind und/oder die Zylinderbänke (3, 4) gegeneinander geneigt sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebsaggregat mit mindestens zwei Zylinderbänken, welchen jeweils ein Kurbel- und ein Ventiltrieb zugeordnet ist, wobei die Kurbeltriebe für einen gemeinsamen Abtrieb miteinander koppelbar sind und zwischen zumindest einem der Kurbeltriebe und einer Abtriebseinrichtung eine schaltbare Kupplung vorgesehen ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung, beispielsweise eines Kraftfahrzeugs.
Antriebsvorrichtungen der eingangs genannten Art sind aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der US 7,032,385 B2 . Dort werden zwei Zylinderbänke in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet und derart betrieben, dass bei einer geringen Leistungsanforderung lediglich eine der Zylinderbänke, bei einer Leistungsanforderung, die über einem Grenzwert liegt, beide Zylinderbänke betrieben werden. Auf diese Weise kann insbesondere die in der Antriebsvorrichtung auftretende Reibung bei niedriger Leistungsanforderung reduziert werden, da lediglich eine der Zylinderbänke in Betrieb ist. Die andere Zylinderbank ist mittels der Kupplung entkoppelt und steht vorzugsweise still, so dass unnötige Reibungsverluste vermieden werden. Zu diesem Zweck weisen die Zylinderbänke jeweils einen eigenen Kurbel- und einen eigenen Ventiltrieb auf, damit sie unabhängig voneinander gesteuert beziehungsweise geregelt werden können. Die Kurbeltriebe sind beispielsweise über die Kupplung miteinander koppelbar und können den gemeinsamen Abtrieb antreiben. Die Kupplung ist dabei schaltbar, sodass die Zylinderbänke beziehungsweise deren Kurbeltriebe gezielt voneinander abgekoppelt und somit eine der Zylinderbänke außer Betrieb genommen werden kann. Die US 7,032,385 B2 sieht vor, gleichartige Zylinderbänke in dem Antriebsaggregat zu verwenden und sie nebeneinander anzuordnen. Dies wirft jedoch das Problem auf, dass die Zylinderbänke nicht gezielt auf bestimmte Leistungsbereiche abgestimmt werden können beziehungsweise dass die Antriebsvorrichtung einen sehr großen Bauraum beansprucht.
Es ist daher Ziel der Erfindung, eine Antriebsvorrichtung vorzustellen, welche die eingangs genannten Probleme nicht aufweist, sondern insbesondere gezielt an bestimmte Leistungsanforderungen beziehungsweise Leistungsabstufungen angepasst werden kann und gleichzeitig einen möglichst geringen Bauraum beansprucht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Antriebsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Zylinderbänke eine unterschiedliche Anzahl an Zylindern und/oder einen unterschiedlichen Hubraum aufweisen und/oder für unterschiedliche Leistungen ausgelegt sind und/oder die Zylinderbänke gegeneinander geneigt sind. Beispielsweise kann eine der Zylinderbänke drei, die andere vier Zylinder aufweisen. Somit kann die Zylinderbank mit den drei Zylindern in einem Niedriglastbereich – also einem Bereich, in welchem lediglich eine geringe Leistung angefordert wird – betrieben werden, während die Zylinderbank mit den vier Zylindern von dem gemeinsamen Abtrieb entkoppelt ist. Die Zylinderbank mit der geringeren Zylinderanzahl wird also vorzugsweise in dem Niedriglastbereich verwendet, da in ihr geringere Reibungsverluste auftreten beziehungsweise sie mit besserem Wirkungsgrad betrieben werden kann. Zusätzlich oder alternativ können die Zylinderbänke einen unterschiedlichen Hubraum aufweisen. Auch dies dient dazu, in dem Niedriglastbereich nur die Zylinderbank verwenden zu können, welche einen niedrigeren Reibungsverlust und/oder einen höheren Wirkungsgrad aufweist. Generell ist es für das Antriebsaggregat beziehungsweise die Zylinderbänke vorteilhaft, wenn diese stets bei möglichst hoher Auslastung betrieben werden, da sie in diesem Bereich einen hohen Wirkungsgrad aufweisen. Mit Vorteil ist das Antriebsaggregat also derart ausgelegt, dass jeweils diejenige Zylinderbank betrieben wird, die bei der angeforderten Leistung den höchsten Wirkungsgrad aufweist. Zusätzlich oder alternativ können die Zylinderbänke auch für unterschiedliche Leistungen ausgelegt sein. Dies kann beispielsweise durch die bereits vorstehend erwähnten Möglichkeiten, also eine unterschiedliche Anzahl an Zylindern oder einen unterschiedlichen Hubraum – erzielt werden, aber auch durch weitere Parameter, wie beispielsweise unterschiedliche Kompression, unterschiedliche Ventilanzahl, Aufladung, Ansteuerung und dergleichen. Um den Bauraum des Antriebsaggregats möglichst gering zu halten, kann es zusätzlich oder alternativ vorgesehen sein, die Zylinderbänke gegeneinander geneigt anzuordnen. Somit wird eine vorteilhafte V-Anordnung der Zylinderbänke zueinander erreicht, wobei beispielsweise in dem Raum zwischen den Zylinderbänken weitere Elemente des Antriebsaggregats beziehungsweise der Antriebsvorrichtung angeordnet sein können (zum Beispiel ein Lader). Die schaltbare Kupplung ist dazu vorgesehen, zumindest eine der Zylinderbänke von der Betriebseinrichtung zu entkoppeln, um sie vollständig stilllegen zu können. Den Zylinderbänken können jeweils erforderliche Elemente für einen Massenausgleich zugeordnet sein.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Zylinderbänke sowie die jeweils dazugehörigen Kurbel- und Ventiltriebe jeweils eine eigenständige Brennkraftmaschine bilden. Das Antriebsaggregat ist also aus mindestens zwei eigenständigen Brennkraftmaschinen zusammengesetzt. Dies bietet den Vorteil, marktgängige Brennkraftmaschinen miteinander kombinieren zu können, um das hier beschriebene Antriebsaggregat zu realisieren. Dies ermöglicht eine kostengünstige Ausführung der Antriebsvorrichtung des Kraftfahrzeugs. Die Brennkraftmaschinen können jeweils ein eigenes Gehäuse aufweisen. Alternativ können die Brennkraftmaschinen jedoch auch in ein gemeinsames Gehäuse integriert sein.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kurbeltriebe derart koppelbar sind, dass eine gleichmäßige Zündreihenfolge der Zylinderbänke vorliegt. Werden die Zylinderbänke im Wesentlichen unabhängig voneinander betrieben und lediglich für den gemeinsamen Abtrieb miteinander gekoppelt, so liegt mit großer Wahrscheinlichkeit eine unregelmäßige Zündreihenfolge der Zylinderbänke vor. Daraus resultieren vor allem akustische Probleme des Antriebsaggregats. Aus diesem Grund soll die ungleichmäßige Zündreihenfolge vermieden werden, indem die Kurbeltriebe derart miteinander verbunden werden können, dass die gleichmäßige Zündreihenfolge vorliegt. Das bedeutet, dass Zündungen in den Zylindern der beiden Zylinderbänke jeweils mit gleichem zeitlichem Abstand zu der jeweils vorhergehenden Zündung durchgeführt werden. Bei der Zündreihenfolge werden also nicht nur die Zylinder einer der Zylinderbänke, sondern die Gesamtheit der Zylinder der mindestens zwei Zylinderbänke betrachtet.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht ein Koppelgetriebe zur Koppelung der Kurbeltriebe vor. Über das Koppelgetriebe können die Kurbeltriebe miteinander verbunden werden, sodass sie mit dem gemeinsamen Abtrieb wirkverbunden sind. Dabei kann es vorgesehen sein, dass zumindest eine der Zylinderbänke stets mit dem gemeinsamen Abtrieb verbunden ist und die jeweils andere Zylinderbank über das Koppelgetriebe dem gemeinsamen Abtrieb zuschaltbar ist. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Koppelgetriebe derart ausgebildet ist, dass lediglich jeweils eine der Zylinderbänke oder beide Zylinderbänke mit dem gemeinsamen Abtrieb verbunden sind. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass zunächst eine Zylinderbank mit dem Abtrieb verbunden ist, welche eine vergleichsweise geringe Leistung erbringen kann. Liegt eine Leistungsanforderung vor, welche diese Leistung überschreitet, so wird die andere Zylinderbank anstelle der ersten Zylinderbank mit dem Abtrieb verbunden, wobei die nun mit dem Abtrieb verbundene Zylinderbank eine höhere Leistung erbringen kann. Übersteigt die Leistungsanforderung auch diese höhere Leistung, so werden die Zylinderbänke für den gemeinsamen Abtrieb miteinander gekoppelt. Dabei sind diese Ausführungen rein beispielhaft zu verstehen, es können selbstverständlich beliebig viele Zylinderbänke vorgesehen sein, die über das Koppelgetriebe einzeln oder Kombination miteinander derart gekoppelt werden, sodass jeweils der beste Wirkungsgrad der Antriebsvorrichtung erreicht werden kann. Das Koppelgetriebe kann die Kurbeltriebe mit einer beliebigen Übersetzung miteinander koppeln. Beispielsweise kann eine 1:1-Übersetzung vorliegen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass das Koppelgetriebe eine Übersetzung aufweist, die einem Verhältnis der Anzahl der Zylinder der Zylinderbänke entspricht. Weist beispielsweise eine der Zylinderbänke vier, die andere drei Zylinder auf, so ist eine Übersetzung von 1:1,33 vorgesehen. Das bedeutet, dass die Zylinderbänke jeweils in der gleichen Zeit eine Zündreihenfolge aller Zylinder durchlaufen, sodass sie zueinander synchron betrieben werden. Auf diese Weise kann die gleichmäßige Zündreihenfolge beziehungsweise ein gleichmäßiger Zündabstand der Zylinder erreicht werden. Für einen konstanten beziehungsweise gleichmäßigen Zündabstand werden die Antriebsaggregate somit bei unterschiedlichen Drehzahlen betrieben.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer Drehmomentanforderung unter einem festlegbaren Grenzwert lediglich eine der Zylinderbänke betrieben ist und die Kurbeltriebe nicht gekoppelt sind. Wie bereits vorstehend beschrieben, soll bei einer Drehmomentanforderung beziehungsweise einer Leistungsanforderung, die unter dem Grenzwert liegt, lediglich diejenige der Zylinderbänke betrieben werden, die bei der entsprechenden Drehmoment- beziehungsweise Leistungsanforderung den besten Wirkungsgrad aufweist, das heißt, am wirtschaftlichsten betrieben werden kann. Die andere Zylinderbank ist in diesem Fall deaktiviert, wird also nicht betrieben. Somit kann ein guter Gesamtwirkungsgrad des Antriebsaggregats erreicht werden, da insbesondere die Reibungsverluste der nicht betriebenen Zylinderbank entfallen. Da die Kurbeltriebe nicht gekoppelt sein sollen, entfällt ebenfalls der Reibungsverlust, der durch einen Schleppbetrieb der jeweils nicht betriebenen Zylinderbank verursacht wäre.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer Drehmomentanforderung, die größer ist als der Grenzwert, eine weitere der Zylinderbänke mit der einen der Zylinderbänke gekoppelt betreibbar ist. Liegt also eine Drehmoment- beziehungsweise Leistungsanforderung vor, die das von einer einzelnen der Zylinderbänke erzeugbare Drehmoment beziehungsweise die von dieser erzeugbare Leistung überschreitet, so werden die Zylinderbänke miteinander gekoppelt, um so das geforderte Drehmoment beziehungsweise die geforderte Leistung bereitzustellen. Das Koppeln ist dabei beispielsweise über das Koppelgetriebe vorgesehen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Kupplung eine Formschluss- oder eine Kraftschlusskupplung ist. Über die Kupplung können die einzelnen Zylinderbänke von der Abtriebseinrichtung entkoppelt werden. Die Abtriebseinrichtung umfasst dabei auch das Koppelgetriebe, über welches die Kurbeltriebe miteinander gekoppelt werden können. Dabei kann jeder der Zylinderbänke eine derartige schaltbare Kupplung zugeordnet sein. Alternativ ist eine der Zylinderbänke permanent mit der Abtriebseinrichtung verbunden, während die weitere Zylinderbank mittels der schaltbaren Kupplung von der Abtriebseinrichtung entkoppelbar ist. Die Kupplung kann eine Formschluss- oder eine Kraftschlusskupplung sein. Sie ist mittels einer Steuerungs- und/oder Regelungseinrichtung schaltbar.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Zylinderbänke in einem gemeinsamen Gehäuse des Antriebsaggregats vorgesehen sind. Dies kann auch dann vorgesehen sein, wenn die Zylinderbänke sowie die jeweils dazugehörigen Kurbel- und Ventiltriebe jeweils einer eigenständigen Brennkraftmaschine zugeordnet sind. In diesem Fall sind die Brennkraftmaschinen in dem gemeinsamen Gehäuse des Antriebsaggregats angeordnet.
Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung eines Kraftfahrzeugs, insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen, wobei die Antriebsvorrichtung ein Antriebsaggregat mit mindestens zwei Zylinderbänken aufweist, welche jeweils ein Kurbel- und Ventiltrieb zugeordnet ist, wobei die Kurbeltriebe für einen gemeinsamen Abtrieb miteinander koppelbar sind und zwischen zumindest einem der Kurbeltriebe und einer Abtriebseinrichtung eine schaltbare Kupplung vorgesehen ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Zylinderbänke eine unterschiedliche Anzahl an Zylindern und/oder einen unterschiedlichen Hubraum aufweisen und/oder für unterschiedliche Leistungen ausgelegt sind und/oder die Zylinderbänke gegeneinander geneigt sind.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Zylinderbänke unabhängig voneinander betrieben werden können. Das bedeutet, dass sie mittels der schaltbaren Kupplung derart voneinander getrennt werden können, dass eine der Zylinderbänke arbeitet, also ein Drehmoment beziehungsweise eine Leistung erzeugt, während die andere Zylinderbank vollständig stillsteht. Auf diese Weise werden durch ein Schleppen der zweiten Zylinderbank verursachte Reibungsverluste vermieden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass bei einer Drehmomentanforderung unter einem festlegbaren Grenzwert lediglich eine der Zylinderbänke betrieben wird und die Kurbeltriebe nicht gekoppelt sind.
Ebenso ist vorgesehen, dass bei einer Drehmomentanforderung, die größer ist als der Grenzwert, eine weitere der Zylinderbänke mit der einen der Zylinderbänke gekoppelt betrieben wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von in der Zeichnung wiedergegebenen Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei keine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigen:
1 eine erste Ausführungsform der Antriebsvorrichtung,
2 eine weitere Ausführungsform der Antriebsvorrichtung,
3a ein Antriebsaggregat der Antriebsvorrichtung mit zwei Zylinderbänken, wobei beide Zylinderbänke jeweils vier Zylinder aufweisen und V-förmig gegeneinander geneigt sind,
3b eine weitere Ausführungsform des Antriebsaggregats, wobei eine der Zylinderbänke vier, die andere drei Zylinder aufweist,
4 ein Diagramm, in welchem Zündabstände für ein Antriebsaggregat gemäß
3b dargestellt sind, wenn die beiden Zylinderbänke mit einer 1:1-Übersetzung miteinander verbunden sind, und
5 ein weiteres Diagramm, in welchem die Zündabstände des in der 3b gezeigten Antriebsaggregats dargestellt sind, wenn die Zylinderbänke mit einer 1:1,33-Übersetzung miteinander gekoppelt sind.
Die 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Antriebsvorrichtung 1 eines Kraftfahrzeugs (nicht dargestellt). Die Antriebsvorrichtung 1 umfasst ein Antriebsaggregat 2 mit einer ersten Zylinderbank 3 und einer zweiten Zylinderbank 4. Dabei weisen sowohl die erste Zylinderbank 3 als auch die zweite Zylinderbank 4 jeweils vier Zylinder auf, wobei die erste Zylinderbank 3 einen geringeren Hubraum aufweist als die zweite Zylinderbank 4. Mittels der ersten Zylinderbank 3 ist also lediglich ein geringeres Drehmoment beziehungsweise eine geringere Leistung erzeugbar als mit der zweiten Zylinderbank 4. Die Zylinderbänke 3 und 4 weisen jeweils einen Kurbel- und einen Ventiltrieb (beide nicht dargestellt) auf. Die Kurbeltriebe der Zylinderbänke 3 und 4 sind für einen gemeinsamen Abtrieb 5 miteinander koppelbar. In dem Abtrieb 5 ist eine Anfahrkupplung 6 und ein Starter 7, der auch als Generator (Starter-Generator) eingesetzt werden kann, vorgesehen. Der Starter 7 ist also eine elektrische Maschine. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erste Zylinderbank 3 beziehungsweise ihr Kurbeltrieb unmittelbar mit dem Abtrieb 5 verbunden. Die zweite Zylinderbank 4 beziehungsweise ihr Kurbeltrieb sind über ein Koppelgetriebe 8 einer Abtriebseinrichtung 5' mit der ersten Zylinderbank 3 beziehungsweise deren Kurbeltrieb trennbar wirkverbunden. Dazu ist zwischen der zweiten Zylinderbank 4 und dem Koppelgetriebe 8 eine Kupplung 9 angeordnet. Diese ist schaltbar, sodass die zweite Zylinderbank 4 gezielt dem Abtrieb 5 zugeschaltet werden kann. In diesem Fall arbeiten die Zylinderbänke 3 und 4 parallel.
Die Zylinderbänke 3 und 4 sind im Sinne eines V-Motors gegeneinander geneigt. Dabei kann beispielsweise ein Winkel von 90° vorgesehen sein. Beim Betreiben der Antriebsvorrichtung 1 beziehungsweise des Antriebsaggregats 2 ist es vorgesehen, bei einer Drehmoment- beziehungsweise Leistungsanforderung, die unter einem festlegbaren Grenzwert liegt, lediglich die erste Zylinderbank 3 zu betreiben, während die zweite Zylinderbank 4 mittels der Kupplung 9 von dem Abtrieb 5 entkoppelt ist. Dabei wird die zweite Zylinderbank 4 vollständig außer Betrieb genommen, sodass dort insbesondere keine Reibungsverluste auftreten. Durch das Entkoppeln von dem Abtrieb 5 beziehungsweise der ersten Zylinderbank 3 werden Reibungsverluste, die durch einen Schleppbetrieb der zweiten Zylinderbank 4 durch die erste Zylinderbank 3 erzeugt würden, vermieden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Zylinderbänke 3 und 4 gegeneinander geneigt und weisen dieselbe Anzahl an Zylindern auf.
Alternativ kann es jedoch auch vorgesehen sein, dass das Antriebsaggregat 2 der Antriebsvorrichtung 1 Zylinderbänke 3 und 4 mit einer unterschiedlichen Anzahl an Zylindern aufweist, wie in 2 dargestellt. Wie bereits anhand von 1 erläutert, weisen dabei die Zylinder der zweiten Zylinderbank 4 einen größeren Hubraum auf, als die der ersten Zylinderbank 3. Weisen die Zylinderbänke 3 und 4 eine unterschiedliche Anzahl an Zylindern auf, so liegt eine ungleichmäßige Zündreihenfolge vor, wenn diese über das Koppelgetriebe 8 mit einer 1:1-Übersetzung miteinander gekoppelt werden. Dies liegt darin begründet, dass bei gleicher Drehzahl ein jeweils alle Zylinder einer Zylinderbank 3 oder 4 umfassender Zündzyklus umso schneller abläuft, je weniger Zylinder vorgesehen sind, wenn der Zündabstand zwischen den Zylindern jeweils gleich ist. Für die 1:1-Übersetzung werden während eines Zündzyklus durch die erste Zylinderbank 3 vier Zündungen und durch die zweite Zylinderbank 4 drei Zündungen vorgenommen. Die Dauer eines Arbeitsspiels beträgt also für die erste Zylinderbank 3 ein Mehrfaches von 180°, während der entsprechende Zeitraum für die zweite Zylinderbank 4 ein Mehrfaches von 240° beträgt. Um einen gleichmäßige Zündabstand der Zylinderbänke 3 und 4 zu erreichen, wird daher das Koppelgetriebe 8 mit einer 1:1,33-Übersetzung ausgelegt.
Die 3a zeigt eine Ausführung des Antriebsaggregats 2 mit der ersten Zylinderbank 3 und der zweiten Zylinderbank 4, wobei jede Zylinderbank 3 oder 4 jeweils vier Zylinder 10 aufweist. Ebenso liegt derselbe Hubraum vor und auch die Leistung der Zylinderbänke 3 und 4 ist identisch. Es liegen also zwei gleichartige Zylinderbänke 3 und 4 vor. Diese sind jedoch gegeneinander geneigt, sodass insgesamt eine V8-Anordnung des Antriebsaggregats 2 vorliegt. Dabei wird die erste Zylinderbank 3 sowie die zweite Zylinderbank 4 jeweils von einer eigenständigen Brennkraftmaschine 11 gebildet. Diese können jedoch in einem gemeinsamen Gehäuse (nicht dargestellt) des Antriebsaggregats 2 vorgesehen sein.
Die 3b zeigt – analog zu der 3a – ein Antriebsaggregat 2. Hierbei weist die erste Zylinderbank 3 vier Zylinder 10 und die zweite Zylinderbank 4 drei Zylinder 10 auf. Die Zylinderbänke 3 und 4 sind V-förmig zueinander geneigt, sodass insgesamt eine V7-Anordnung vorliegt.
Die 4 zeigt ein Diagramm, in welchem eine Zündreihenfolge 12 der ersten Zylinderbank 3 mit vier Zylindern 10 und eine Zündreihenfolge 13 für die drei Zylinder 10 aufweisende zweite Zylinderbank 4 dargestellt sind. Für die Zündreihenfolge 12 ergibt sich ein Zündzeitpunkt und damit ein Zündabstand, der ein Mehrfaches von 180° beträgt und eine Zündreihenfolge der Zylinder 10 3-4-2-1, während für die Zündreihenfolge 13 der Zündabstand ein Mehrfaches von 240° beträgt und die Zündreihenfolge der Zylinder 10 2-3-1 ist. Daraus ergibt sich, wenn die erste Zylinderbank 3 mit der zweiten Zylinderbank 4 mit einer 1:1-Übersetzung gekoppelt ist, eine gemeinsame Zündreihenfolge 14. In dieser sind die Zündzeitpunkte der Zylinder der beiden Zylinderbänke 3 und 4 zusammengefasst, wobei durch die 1:1-Übersetzung zwischen den Zylinderbänken 3 und 4 eine vollständige Umdrehung des Kurbeltriebs der ersten Zylinderbank 3 einer vollständigen Umdrehung des Kurbeltriebs der zweiten Zylinderbank 4 entspricht. Daraus ergibt sich, wie in der 4 dargestellt, dass der Zündzeitpunkt jeweils eine Differenz zu dem vorhergegangenen Zündzeitpunkt von 180°, 60°, 120°, 120°, 60° und 180° aufweist, die Zündabstände also 180°, 60°, 120°, 120°, 60° und 180° betragen. Es ist offensichtlich, dass hier eine unregelmäßige Zündreihenfolge der Zylinderbänke 3 und 4 vorliegt.
Um dies zu vermeiden, wird zwischen den Zylinderbänken 3 und 4 eine Übersetzung von 1:1,33 vorgesehen. Das bedeutet, dass die zweite Zylinderbank 4, welche drei Zylinder 10 aufweist, schneller dreht. Die entsprechenden Zündreihenfolgen 12 und 13 sind in 5 dargestellt, wobei ein Zündzeitpunkt von 540° KW (KW: Kurbelwellenwinkel) – der ersten Zylinderbank 3 einem Zündzeitpunkt von 720° der zweiten Zylinderbank 4 entspricht und zur Zündung aller Zylinder 10 ein Zeitraum – bezüglich der ersten Zylinderbank 3 – von 720° notwendig ist. Für die gemeinsame Zündreihenfolge 14 ergibt sich somit ein gleichmäßiger Verlauf, wobei beispielsweise die Zylinder 10 mit den laufenden Nummern 3 und 2, die Zylinder 10 mit der Nummern 4 und 3 und die Zylinder 10 mit den Nummern 2 und 1 jeweils der ersten Zylinderbank 3 und der zweiten Zylinderbank 4 gleichzeitig zünden, während zu dem ersten Zylinder 10 der ersten Zylinderbank 3 kein Äquivalent der zweiten Zylinderbank 4 vorliegt. Daraus kann wiederum ein ungleichmäßiges Laufgeräusch resultieren, da zu drei Zeitpunkten zwei Zylinder 10 der Zylinderbänke 3 und 4 zünden, während zu einem Zeitpunkt lediglich ein Zylinder 10 zündet. Aus diesem Grund werden die Zündzeitpunkte der Zylinderbänke 3 und 4 beispielsweise um 90° gegeneinander versetzt. Daraus resultiert die modifizierte gemeinsame Zündreihenfolge 14', wie in 5 dargestellt. Für diese liegt, wie ebenfalls gezeigt, ein jeweils gleichmäßiger Zündabstand von 90° vor, wobei zu jedem Zündzeitpunkt lediglich ein Zylinder 10 aktiviert wird.
Bezugszeichenliste

1: Antriebsvorrichtung
2: Antriebsaggregat
3: 1. Zylinderbank
4: 2. Zylinderbank
5: Abtrieb
5': Abtriebseinrichtung
6: Anfahrkupplung
7: Starter
8: Koppelgetriebe
9: Kupplung
10: Zylinder
11: Brennkraftmaschine
12: Zündreihenfolge
13: Zündreihenfolge
14: gemeinsame Zündreihenfolge
14': gemeinsame Zündreihenfolge

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- US 7032385 B2 [0002, 0002]

Claims

Antriebsvorrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, mit einem Antriebsaggregat (2) mit mindestens zwei Zylinderbänken (3, 4), welchen jeweils ein Kurbel- und ein Ventiltrieb zugeordnet ist, wobei die Kurbeltriebe für einen gemeinsamen Abtrieb (5) miteinander koppelbar sind und zwischen zumindest einem der Kurbeltriebe und einer Abtriebseinrichtung (5') eine schaltbare Kupplung (9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbänke (3, 4) eine unterschiedliche Anzahl an Zylindern (10) und/oder einen unterschiedlichen Hubraum aufweisen und/oder für unterschiedliche Leistungen ausgelegt sind und/oder die Zylinderbänke (3, 4) gegeneinander geneigt sind.
Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbänke (3, 4) sowie die jeweils dazugehörigen Kurbel- und Ventiltriebe jeweils eine eigenständige Brennkraftmaschine (11) bilden.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbeltriebe derart koppelbar sind, dass eine gleichmäßige Zündreihenfolge der Zylinderbänke (3, 4) vorliegt.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Koppelgetriebe (8) zur Koppelung der Kurbeltriebe.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Koppelgetriebe (8) eine Übersetzung aufweist, die einem Verhältnis der Anzahl der Zylinder (10) der Zylinderbänke (3, 4) entspricht.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Drehmomentanforderung unter einem festlegbaren Grenzwert lediglich eine der Zylinderbänke (3, 4) betrieben ist und die Kurbeltriebe nicht gekoppelt sind.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Drehmomentanforderung, die größer ist als der Grenzwert, eine weitere der Zylinderbänke (3, 4) mit der einen der Zylinderbänke (4, 3) gekoppelt betreibbar ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kupplung (9) eine Formschluss- oder eine Kraftschlusskupplung ist.
Antriebsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbänke (3, 4) in einem gemeinsamen Gehäuse des Antriebsaggregats (2) vorgesehen sind.
Verfahren zum Betreiben einer Antriebsvorrichtung (1) eines Kraftfahrzeugs, insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Antriebsvorrichtung (1) ein Antriebsaggregat (2) mit mindestens zwei Zylinderbänken (3, 4) aufweist, welchen jeweils ein Kurbel- und ein Ventiltrieb zugeordnet ist, wobei die Kurbeltriebe für einen gemeinsamen Abtrieb (5) miteinander koppelbar sind und zwischen zumindest einem der Kurbeltriebe und einer Abtriebseinrichtung (5') eine schaltbare Kupplung (9) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbänke (3, 4) eine unterschiedliche Anzahl an Zylindern (10) und/oder einen unterschiedlichen Hubraum aufweisen und/oder für unterschiedliche Leistungen ausgelegt sind und/oder die Zylinderbänke (3, 4) gegeneinander geneigt sind.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbänke (3, 4) unabhängig voneinander betrieben werden.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Drehmomentanforderung unter einem festlegbaren Grenzwert lediglich eine der Zylinderbänke (3, 4) betrieben wird und die Kurbeltriebe nicht gekoppelt sind.
Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Drehmomentanforderung, die größer ist als der Grenzwert, eine weitere der Zylinderbänke (4, 3) mit der einen der Zylinderbänke (3, 4) gekoppelt betrieben wird.