DE102011084834A1

DE102011084834A1 - Brennkraftmaschine mit mehreren Auslaßöffnungen je Zylinder und Ladungswechselverfahren für eine derartige Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102011084834A1
Application number: DE102011084834A
Authority: DE
Inventors: Helmut Ruhland; Jens Dunstheimer; Albert Breuer; Shuya Shark Yamada
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2011-10-20
Filing date: 2011-10-20
Publication date: 2013-04-25
Also published as: CN103061899A; US8875675B2; US20130098000A1; US20150047584A1; CN103061899B; US9476364B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens zwei in Reihe angeordnete Zylinder (1, 2, 3, 4) umfaßt, bei der – jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens zwei Auslaßöffnungen (6, 6a, 6b) zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder (1, 2, 3, 4) aufweist, wobei jede Auslaßöffnung (6, 6a, 6b) mit einem Auslaßventil ausgestattet ist, das mittels Ventilbetätigungseinrichtung steuerbar ist und die Auslaßöffnung (6, 6a, 6b) freigibt oder verschließt, – sich an jede Auslaßöffnung (6, 6a, 6b) eine Abgasleitung (7, 7a, 7b) anschließt, und – die Abgasleitungen (7, 7a, 7b) von mindestens zwei Zylindern (1, 2, 3, 4) unter Ausbildung eines Abgaskrümmers (5) zu einer Gesamtabgasleitung (9) zusammenführen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Optimierung des Ladungswechsels einer derartigen Brennkraftmaschine. Es soll eine Brennkraftmaschine bereitgestellt werden, mit der die Vorteile einer großen Ventilüberscheidung bei niedrigen Drehzahlen genutzt werden können, ohne dass Nachteile hinsichtlich der Leistung bei hohen Drehzahlen und hinsichtlich der Reduzierung der Pumparbeit im Teillastbetrieb in Kauf genommen werden müssen. Erreicht wird dies durch eine Brennkraftmaschine, bei der – die mindestens zwei Auslaßöffnungen (6, 6a, 6b) jedes Zylinders (1, 2, 3, 4) eine unterschiedlich lange Öffnungsdauer aufweisen, wobei die Auslaßöffnung (6, 6a, 6b), die dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder (1, 2, 3, 4) zugewandt und am nächsten ist, die kürzere Öffnungsdauer Δshort aufweist, und die Auslaßöffnung (6, 6a, 6b), die von dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder (1, 2, 3, 4) abgewandt und weiter entfernt angeordnet ist, die längere Öffnungsdauer Δlong aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens zwei in Reihe angeordnete Zylinder umfaßt, bei der

– jeder Zylinder mindestens zwei Auslaßöffnungen zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder aufweist, wobei jede Auslaßöffnung mit einem Auslaßventil ausgestattet ist, das mittels Ventilbetätigungseinrichtung steuerbar ist und die Auslaßöffnung freigibt oder verschließt,
– sich an jede Auslaßöffnung eine Abgasleitung anschließt, und
– die Abgasleitungen von mindestens zwei Zylindern unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Optimierung des Ladungswechsels einer derartigen Brennkraftmaschine.
Eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird als Antrieb für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfaßt der Begriff Brennkraftmaschine insbesondere Ottomotoren, die mit einer Fremdzündung ausgestattet sind.
Brennkraftmaschinen verfügen über mindestens einen Zylinderkopf und einen Zylinderblock, die zur Ausbildung der einzelnen Zylinder, d. h. Brennräume, an ihren Montage-Stirnseiten miteinander verbunden werden.
Der Zylinderkopf dient häufig zur Aufnahme des Ventiltriebs. Um den Ladungswechsel zu steuern, benötigt eine Brennkraftmaschine Steuerorgane und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung der Steuerorgane. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Verbrennungsgase über die Auslaßöffnungen und das Füllen des Brennraums, d. h. das Ansaugen des Frischgemisches bzw. der Frischluft, über die Einlassöffnungen. Zur Steuerung des Ladungswechsels werden bei Viertaktmotoren nahezu ausschließlich Hubventile als Steuerorgane verwendet, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine eine oszillierende Hubbewegung ausführen und auf diese Weise die Einlaß- und Auslaßöffnungen freigeben und verschließen. Der für die Bewegung der Ventile erforderliche Ventilbetätigungsmechanismus einschließlich der Ventile selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet.
Eine Ventilbetätigungseinrichtung umfaßt häufig eine Nockenwelle, auf der eine Vielzahl von Nocken angeordnet ist. Grundsätzlich wird zwischen einer untenliegenden Nockenwelle und einer obenliegenden Nockenwelle unterschieden. Dabei wird Bezug genommen auf die Trennebene, d. h. Montagefläche, zwischen Zylinderkopf und Zylinderblock. Liegt die Nockenwelle oberhalb der Montagefläche handelt es sich um eine obenliegende Nockenwelle, andernfalls um eine untenliegende Nockenwelle. Obenliegende Nockenwellen werden vorzugsweise im Zylinderkopf gelagert.
Es ist die Aufgabe des Ventiltriebes die Einlaß- und Auslaßöffnungen der Zylinder rechtzeitig freizugeben bzw. zu verschließen, wobei eine schnelle Freigabe möglichst großer Strömungsquerschnitte angestrebt wird, um die Drosselverluste in den ein- bzw. ausströmenden Gasströmungen gering zu halten und eine möglichst gute Füllung des Zylinders mit Frischgemisch bzw. ein effektives, d. h. vollständiges Abführen der Abgase zu gewährleisten. Nach dem Stand der Technik werden Zylinder daher auch häufig und zunehmend mit zwei oder mehr Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen ausgestattet.
Auch die mindestens zwei Zylinder der Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, weisen mindestens zwei Auslaßöffnungen zum Abführen der Abgase auf. Die Abgasleitungen der Zylinder werden in der Regel unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zusammengeführt; häufig zu einer einzelnen Gesamtabgasleitung. Stromabwärts des Krümmers werden die Abgase dann gegebenenfalls der Turbine eines Abgasturboladers und/oder einem oder mehreren Abgasnachbehandlungssystemen zugeführt.
Aufgrund der beim Ottomotor angewendeten Quantitätsregelung, gemäß der die Leistung durch Verändern der Füllung des Brennraumes eingestellt wird, sind Ottomotoren gegenüber Dieselmotoren durch einen höheren Kraftstoffverbrauch und einen schlechteren Wirkungsgrad gekennzeichnet. Die Variation der Steuerzeiten ist, wie unten beschrieben wird, ein Lösungsansatz zur Verminderung des Kraftstoffverbrauches.
Die Laststeuerung erfolgt in der Regel mittels einer im Ansaugtrakt vorgesehenen Drosselklappe. Durch Verstellen der Drosselklappe kann der Druck der angesaugten Luft hinter der Drosselklappe mehr oder weniger stark reduziert werden. Bei konstantem Brennraumvolumen kann auf diese Weise über den Druck der angesaugten Luft die Luftmasse, d. h. die Quantität, eingestellt werden. Geringe Lasten erfordern eine hohe Drosselung, d. h. umfängliche Druckabsenkung im Ansaugtrakt, weshalb insbesondere im Teillastbereich große Ladungswechselverluste hinzunehmen sind. Um die Drosselverluste zu senken, wurden verschiedene Strategien zur Laststeuerung entwickelt.
Ein Lösungsansatz zur Entdrosselung des ottomotorischen Arbeitsverfahrens besteht in der Verwendung eines variablen Ventiltriebs, mit dem der Hub der Ventile und/oder die Steuerzeiten mehr oder weniger stark variiert werden können. Eine voll variable Ventilsteuerung gestattet für jeden beliebigen Betriebspunkt des Ottomotors speziell abgestimmte Werte für den Hub und die Steuerzeiten. Spürbare Kraftstoffeinsparungen können aber auch mit nur teilweise variablen Ventiltrieben erzielt werden, bei denen beispielsweise die Schließzeit eines Einlaßventils verstellt wird.
Eine Möglichkeit, die Steuerzeiten der Ventile zu variieren, besteht in der Verwendung einer Nockenwellenverstellvorrichtung, mit welcher die Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle um einen gewissen Winkel verdreht werden kann, so dass die Steuerzeiten nach früh oder spät verschoben werden, ohne dass die Öffnungsdauer der Ventile variiert werden könnte. Ein Verdrehen der Nockenwelle und der auf ihr angeordneten Nocken verschiebt die Öffnungszeit und die Schließzeit um denselben Kurbelwinkelbetrag in dieselbe Richtung.
Mittels variabler Ventilsteuerung kann auch die Ventilüberschneidung, d. h. der Kurbelwinkelbereich, in dem der Auslaß bei geöffnetem Einlaß noch nicht geschlossen ist, variiert werden. Während der Ventilüberschneidung kann es bei hohen Lasten zu Spülverlusten kommen, wobei ein Teil der angesaugten Frischluft durch den Zylinder strömt, ohne an der sich anschließenden Verbrennung teilzunehmen. Eine variable Ventilsteuerung ermöglicht eine Variation der Ventilüberschneidung unter anderem in Abhängigkeit von der Drehzahl.
Bei mittels Abgasturboaufladung aufgeladenen Brennkraftmaschinen ist bei niedrigen Drehzahlen eine große Ventilüberschneidung geeignet, um das maximale Drehmoment deutlich anzuheben und das instationäre Betriebsverhalten zu verbessern. Ein bei niedrigen Drehzahlen zwischen Einlaßseite und Auslaßseite vorliegendes Druckgefälle unterstützt einen effektiven Spülvorgang der Zylinder mit Frischluft und sorgt für eine größere Zylinderfüllung und damit für eine höhere Leistung.
Eine große Ventilüberschneidung bzw. ein spätes Schließen der mindestens zwei Auslaßventile ist auch geeignet, die Pumparbeit und damit die Ladungswechselverluste im Teillastbetrieb zu reduzieren.
Hinsichtlich des Ladungswechsels erweist es sich als problematisch, dass die Abgasleitungen der Zylinder ausgehend von der jeweiligen Auslaßöffnung bis hin zur Sammelstelle im Abgaskrümmer, an der die Abgasleitungen zu einer gemeinsamen Gesamtabgasleitung zusammenführen und das heiße Abgas der Zylinder gesammelt wird, bei modernen Brennkraftmaschinen immer kürzer ausgeführt werden, d. h. eine immer geringere Länge aufweisen. Die Gründe für diese Entwicklung sind unterschiedlicher Art. Zunehmend häufig wird der Abgaskrümmer in den Zylinderkopf integriert, um von einer im Zylinderkopf vorgesehenen Kühlung zu partizipieren und den Krümmer nicht aus thermisch hoch belastbaren Werkstoffen fertigen zu müssen, die kostenintensiv sind.
Die kurzen Abgasleitungen können dazu führen, dass sich die Zylinder der Brennkraftmaschine beim Ladungswechsel gegenseitig in nachteiliger Weise beeinflussen, insbesondere der durch eine ablaufende Restgasausspülung erzielte Effekt zumindest teilweise zunichte gemacht wird.
So kann bei einem Vier-Zylinder-Reihenmotor, dessen Zylinder mit der Zündfolge 1 – 3 – 4 – 2 betrieben werden, beispielsweise der vierte Zylinder den in der Zündfolge vorangehenden dritten Zylinder, d. h. den vorher gezündeten Zylinder, während des Ladungswechsels nachteilig beeinflussen und aus dem vierten Zylinder stammendes Abgas in den dritten Zylinder gelangen, bevor dessen Auslaßventile schließen. Die Evakuierung der Verbrennungsgase aus dem vierten Zylinder beruht dabei im Wesentlichen auf zwei unterschiedlichen Mechanismen. Wenn sich zu Beginn des Ladungswechsels ein Auslaßventil öffnet, strömen die Verbrennungsgase aufgrund des gegen Ende der Verbrennung im Zylinder vorherrschenden hohen Druckniveaus und der damit verbundenen hohen Druckdifferenz zwischen Brennraum und Abgassystem mit hoher Geschwindigkeit durch die Auslaßöffnung in die Abgasleitung. Dieser druckgetriebene Strömungsvorgang ist um so stärker, je höher das abgegebene Drehmoment ist und wird durch eine hohe Druckspitze begleitet, die auch als Vorauslaßstoß bezeichnet wird und sich entlang der Abgasleitung fortpflanzt. Im weiteren Verlauf des Ladungswechsels gleichen sich die Drücke im Zylinder und in der Abgasleitung weitgehend an, so dass die Verbrennungsgase nun infolge der Kolbenbewegung ausgeschoben werden.
Die aus dem vierten Zylinder stammenden und in den dritten Zylinder eingeleiteten Abgase müssen als nachteilig anzusehen werden.
Um dieser aus den kurzen Abgasleitungen resultierenden Problematik entgegen zu treten, wird nach dem Stand der Technik die Öffnungsdauer der Auslaßventile bzw. Auslaßöffnungen verkürzt, d. h. der Auslaß später geöffnet oder früher geschlossen. Um die Vorteile einer großen Ventilüberscheidung weiter nutzen zu können, wird der Auslaß bei niedrigen Drehzahlen vorzugsweise später geöffnet und an der Schließzeit festgehalten. Diese Maßnahme gestattet damit die Verbesserung der Drehmomentcharakteristik bei niedrigen Drehzahlen. Aufgrund der verkürzten Öffnungsdauer der Auslaßventile ergeben sich aber Nachteile hinsichtlich der Leistung bei hohen Drehzahlen und der Reduzierung der Pumparbeit im Teillastbetrieb zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs.
Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden und mit der insbesondere die Vorteile einer großen Ventilüberscheidung bei niedrigen Drehzahlen genutzt werden können und das Überströmen von Abgasen zwischen zwei in der Zündfolge benachbarten Zylindern verhindert werden kann, ohne dass Nachteile hinsichtlich der Leistung bei hohen Drehzahlen und hinsichtlich der Reduzierung der Pumparbeit im Teillastbetrieb in Kauf genommen werden müssen.
Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Optimierung des Ladungswechsels einer derartigen Brennkraftmaschine aufzuzeigen.
Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens zwei in Reihe angeordnete Zylinder umfaßt, bei der

– jeder Zylinder mindestens zwei Auslaßöffnungen zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder aufweist, wobei jede Auslaßöffnung mit einem Auslaßventil ausgestattet ist, das mittels Ventilbetätigungseinrichtung steuerbar ist und die Auslaßöffnung freigibt oder verschließt,
– sich an jede Auslaßöffnung eine Abgasleitung anschließt, und
– die Abgasleitungen von mindestens zwei Zylindern unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen, und die dadurch gekennzeichnet ist, dass
– die mindestens zwei Auslaßöffnungen jedes Zylinders eine unterschiedlich lange Öffnungsdauer aufweisen, wobei die Auslaßöffnung, die dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder zugewandt und am nächsten ist, die kürzere Öffnungsdauer Δ_short aufweist, und die Auslaßöffnung, die von dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder abgewandt und weiter entfernt angeordnet ist, die längere Öffnungsdauer Δ_long aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine werden nicht sämtliche Auslaßöffnungen eines Zylinders mit einer verkürzten Öffnungsdauer versehen, d. h. betrieben, um die – eingangs beschriebene – gegenseitige Einflußnahme der Zylinder beim Ladungswechsel zu unterbinden. Vielmehr wird bedarfsgerecht darauf abgestellt, welche Auslaßöffnung eine derartige Verkürzung der Öffnungsdauer tatsächlich erfordert, um sicherzustellen, dass kein Abgas, das durch diese Auslaßöffnung strömt, in einen anderen, d. h. in den vorher gezündeten Zylinder gelangt.
Erfindungsgemäß verfügt jeder Zylinder der Brennkraftmaschine über mindestens zwei Auslaßöffnungen, die unterschiedlich weit entfernt von dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder, d. h. dem vorher gezündeten Zylinder, bzw. dessen Auslaßöffnungen im Zylinderkopf angeordnet sind.
Die Auslaßöffnung des Zylinders, die dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder zugewandt und am nächsten ist, ist die Auslaßöffnung, deren Abgas via Abgassystem den kürzeren Weg zu diesem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder aufweist. Insofern ist diese nächstgelegene Auslaßöffnung die im Hinblick auf den Ladungswechsel kritische Auslaßöffnung, die erfindungsgemäß mit einer kürzeren Öffnungsdauer Δ_short versehen, d. h. betrieben wird.
Die andere Auslaßöffnung, die von dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder abgewandt und weiter entfernt angeordnet ist, kann und wird erfindungsgemäß mit einer längeren Öffnungsdauer Δ_long ausgestattet, d. h. betrieben. Diese längere Öffnungsdauer Δ_long ist unschädlich, da die durch diese weiter entfernt angeordnete Auslaßöffnung austretenden Abgase eine weitere Wegstrecke via Abgassystem zurück legen müssen, um zu dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder zu gelangen. Folglich kann die weiter entfernte Auslaßöffnung früher geöffnet und/oder später geschlossen werden als die dem vorher gezündeten Zylinder zugewandte Öffnung.
Während nach dem Stand der Technik die Öffnungsdauer sämtlicher Auslaßventile bzw. Auslaßöffnungen verkürzt wird, wird erfindungsgemäß nur die Öffnungsdauer einer Auslaßöffnung jedes Zylinders verkürzt, wohingegen zumindest eine weitere Auslaßöffnung jedes Zylinders mit einer längeren Öffnungsdauer ausgestattet ist, d. h. betrieben wird.
Diese mindestens eine länger geöffnete Auslaßöffnung je Zylinder führt dazu, dass die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden können, d. h. sich das Leistungsangebot bei hohen Drehzahlen verbessert und das Potential zur Reduzierung der Pumparbeit im Teillastbetrieb wieder erhöht wird.
Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird somit die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, mit der insbesondere die Vorteile einer großen Ventilüberscheidung bei niedrigen Drehzahlen genutzt werden kann, ohne dass Nachteile hinsichtlich der Leistung bei hohen Drehzahlen und hinsichtlich der Reduzierung der Pumparbeit im Teillastbetrieb in Kauf genommen werden müßten.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine werden gemäß den Unteransprüchen beschrieben. Dabei wird deutlich werden, weshalb die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine über einen optimierten Ladungswechsel verfügt.
Die unterschiedlich großen Öffnungsdauern der mindestens zwei Auslaßöffnungen jedes Zylinders können beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die beiden dazugehörigen Auslaßventile mittels unterschiedlicher Nocken, d. h. mittels Nocken unterschiedlicher Kontur, betätigt werden.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens zwei Auslaßöffnungen jedes Zylinders dieselbe Schließzeit aufweisen.
Die Steuerzeit “Auslaß schließt“ dient maßgeblich zur Einstellung der Ventilüberscheidung, welche insbesondere hinsichtlich eines Spülens der Zylinder und einer Reduzierung der Pumparbeit im Teillastbetrieb von Bedeutung ist. Insofern ist es nicht sinnvoll, die mindestens zwei Auslaßöffnungen eines Zylinders zu unterschiedlichen Steuerzeiten zu schließen, d. h. eine Auslaßöffnung zu schließen, wohingegen eine andere Auslaßöffnung weiter offen gelassen wird. Eine derartige Vorgehensweise würde das Abführen von Abgas aus dem Zylinder nicht beenden, sondern nur den Gesamtströmungsquerschnitt des Auslasses verringern. Dies würde die Drosselverluste in der austretenden Abgasströmung erhöhen und insbesondere einem effektiven Spülen der Zylinder entgegen stehen.
Aus den genannten Gründen ist es vorteilhaft, die mindestens zwei Auslaßöffnungen jedes Zylinders mit derselben Schließzeit auszustatten, d. h. zu betreiben. Prinzipbedingt wird dann die weiter entfernte Auslaßöffnung, d. h. die Auslaßöffnung mit der längeren Öffnungsdauer Δ_long, früher geöffnet als die dem vorher gezündeten Zylinder zugewandte Auslaßöffnung, welche erfindungsgemäß die kürzere Öffnungsdauer Δ_short aufweist.
Vorteilhaft sind deshalb auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen

– die mindestens zwei Auslaßöffnungen jedes Zylinders im Hinblick auf die Öffnungszeiten einen Versatz Δ aufweisen.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen gilt: 2°KW < Δ ≤ 10°KW.
Vorteilhaft sind dabei auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen gilt: 10°KW < Δ ≤ 15°KW bzw. 15°KW < Δ ≤ 25°KW.
Wie groß der Versatz Δ bzw. der Unterschied zwischen der kürzeren Öffnungsdauer Δ_short und der längeren Öffnungsdauer Δ_long im Einzelfall gewählt wird, hängt von einer Vielzahl von Einflußgrößen ab, insbesondere von der Anzahl der Zylinder, deren Abgasleitungen unter Ausbildung eines Krümmers zusammengeführt werden, der Zündfolge dieser Zylinder und der Leitungslänge der einzelnen Abgasleitungen, die sich an die Auslaßöffnungen anschließen.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Abgasleitungen der mindestens zwei Zylinder innerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes unter Ausbildung eines integrierten Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen.
Ausführungsformen, bei denen die Abgasleitungen gruppenweise innerhalb und/oder außerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes unter Ausbildung von mindestens zwei Abgaskrümmern zu mehreren Gesamtabgasleitungen zusammenführen, sind ebenfalls erfindungsgemäße Brennkraftmaschinen.
Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Abgasleitungen der mindestens zwei Zylinder unter Ausbildung eines zumindest teilweise in den mindestens einen Zylinderkopf integrierten Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen.
Wie bereits erwähnt lassen sich durch die Integration des Abgaskrümmers in den Zylinderkopf thermisch hoch belastbare Werkstoffe zur Fertigung des Krümmers einsparen, wodurch die Herstellungskosten gesenkt werden können.
Die Integration des Abgaskrümmers in den Zylinderkopf hat aber auch Vorteile hinsichtlich einer im Abgasabführsystem angeordneten Turbine eines Abgasturboladers bzw. hinsichtlich der eingesetzten Abgasnachbehandlungssysteme. Man ist bemüht, den bzw. die Abgasturbolader möglichst nahe am Auslaß der Brennkraftmaschine anzuordnen, um auf diese Weise die Abgasenthalpie der heißen Abgase, die maßgeblich vom Abgasdruck und der Abgastemperatur bestimmt wird, optimal nutzen zu können und ein schnelles Ansprechverhalten des Turboladers zu gewährleisten. Zum anderen soll auch der Weg der heißen Abgase zu den verschiedenen Abgasnachbehandlungssystemen möglichst kurz sein, damit die Abgase wenig abkühlen und die Abgasnachbehandlungssysteme möglichst schnell ihre Betriebstemperatur bzw. Anspringtemperatur erreichen, insbesondere nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine.
In diesem Zusammenhang wird daher grundsätzlich angestrebt, die thermische Trägheit des Teilstücks der Abgasleitung zwischen Auslaßöffnung am Zylinder und Abgasnachbehandlungssystem bzw. zwischen Auslaßöffnung am Zylinder und Turbine des Abgasturboladers zu minimieren, was durch Reduzierung der Masse und der Länge dieses Teilstückes erreicht werden kann, aber auch durch Reduzierung der wärmeübertragenden Fläche des Krümmers. Dabei ist die Integration des Krümmers zielführend.
Die Integration verkürzt die Gesamtwegstrecke aller Abgasleitungen und ermöglicht eine kompakte, weniger voluminöse Bauweise der Brennkraftmaschine, eine Gewichtsreduzierung und ein effektives Packaging der gesamten Antriebseinheit im Motorraum.
Ein derartig ausgebildeter Zylinderkopf ist thermisch höher belastet als ein herkömmlicher Zylinderkopf, der mit einem externen Krümmer ausgestattet ist, und stellt daher erhöhte Anforderungen an die Kühlung, weshalb vorzugsweise eine Flüssigkeitskühlung im Zylinderkopf vorgesehen wird.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der Zylinderkopf vier in Reihe angeordnete Zylinder umfaßt, deren Zündzeitpunkte jeweils einen Abstand von 180°KW aufweisen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist bei einem Vier-Zylinder-Reihenmotor besonders vorteilhaft, da die Öffnungsdauer eines Auslaßventils ohne weiteres 200°KW übersteigen kann, beispielsweise 230°KW beträgt, aber die vier Zylinder im Abstand von 180°KW gezündet werden. Insofern besteht Bedarf die Zylinder in der Weise zu betreiben, d. h. die Auslaßöffnungen in der Art zu öffnen, dass sich die Zylinder beim Ladungswechsel nicht nachteilig beeinflussen. Unterschiedliche Öffnungsdauern der Auslaßventile sind dabei zielführend.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen mindestens eine Aufladevorrichtung vorgesehen ist. Als Aufladevorrichtung kann beispielsweise ein Abgasturbolader und/oder ein Kompressor eingesetzt werden.
Ein Abgasturbolader umfaßt einen Verdichter und eine Turbine, die auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in der Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung der Zylinder erreicht wird. Gegebenenfalls ist eine Ladeluftkühlung vorgesehen, mit der die komprimierte Verbrennungsluft vor Eintritt in die Zylinder gekühlt wird.
Die Aufladung dient in erster Linie der Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine. Die für den Verbrennungsprozeß benötigte Luft wird dabei verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden. Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern, oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Bei gleichen Fahrzeugrandbedingungen läßt sich so das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist.
Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine wird nach dem Stand der Technik durch unterschiedliche Maßnahmen zu verbessern versucht. Beispielsweise durch eine kleine Auslegung des Turbinenquerschnittes und gleichzeitiger Abgasabblasung, insbesondere aber durch den Einsatz mehrerer Abgasturbolader, deren Turbinen parallel oder in Reihe angeordnete werden.
Bei Brennkraftmaschinen, deren Ventilbetätigungseinrichtung eine Auslaßnockenwelle umfaßt, sind Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen die Phase zwischen einer Kurbelwelle und der Auslaßnockenwelle verstellbar ist.
Eine Möglichkeit, die Steuerzeiten der Auslaßventile zu verstellen, bietet die Nockenwellenverstellung, mit der die Auslaßnockenwelle gegenüber der Kurbelwelle um einen gewissen Winkel verdreht, d. h. in der Phase verstellt wird, so dass die Steuerzeiten nach früh oder spät verschoben werden. Die Öffnungsdauer der Ventile bleibt unverändert.
Ein Verdrehen der Auslaßnockenwelle gestattet eine Variation der Ventilüberschneidung, insbesondere in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine.
Bei Brennkraftmaschinen, deren Ventilbetätigungseinrichtung eine Einlaßnockenwelle umfaßt, sind Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen die Phase zwischen einer Kurbelwelle und der Einlaßnockenwelle verstellbar ist.
Eine Möglichkeit, die Steuerzeiten der Einlaßventile zu verstellen, bietet die Nockenwellenverstellung, mit der die Einlaßnockenwelle gegenüber der Kurbelwelle um einen gewissen Winkel verdreht, d. h. in der Phase verstellt wird, so dass die Steuerzeiten nach früh oder spät verschoben werden.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen zum Einbringen von Kraftstoff in die Zylinder eine Direkteinspritzung vorgesehen ist.
Die Einspritzung von Kraftstoff direkt in den Brennraum des Zylinders wird als eine geeignete Maßnahme angesehen, den Kraftstoffverbrauch auch bei Ottomotoren spürbar zu reduzieren, weshalb die Entwicklung direkteinspritzender Ottomotoren zunehmend an Bedeutung gewonnen hat.
Die Direkteinspritzung ist prinzipbedingt mit einer Innenkühlung des Brennraums bzw. des Gemisches verbunden, wodurch eine höhere Verdichtung und/oder Aufladung und folglich eine bessere Ausnutzung des Kraftstoffes ohne die für den Ottomotor sonst charakteristische frühzeitige Selbstentzündung des Kraftstoffes, dem sogenannten Klopfen, möglich ist.
Die direkte Einspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum ist darüber hinaus ein geeignetes Mittel zur Realisierung einer geschichteten Brennraumladung, die ebenfalls zur Entdrosselung des ottomotorisches Arbeitsverfahren beiträgt, da die Brennkraftmaschine mit Hilfe des Schichtladebetriebs sehr weit abgemagert werden kann, was insbesondere im Teillastbetrieb d. h. im unteren und mittleren Lastbereich, wenn nur geringe Kraftstoffmengen einzuspritzen sind, thermodynamische Vorteile bietet.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen

– jeder Zylinder mindestens zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Frischluft bzw. Frischgemisch in den Zylinder aufweist, wobei jede Einlaßöffnung mit einem Einlaßventil ausgestattet ist, das mittels Ventilbetätigungseinrichtung steuerbar ist und die Einlaßöffnung freigibt oder verschließt, und sich an jede Einlaßöffnung eine Ansaugleitung anschließt.

Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe wird gelöst durch ein Verfahren zur Optimierung des Ladungswechsels einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens zwei in Reihe angeordnete Zylinder umfaßt, bei der

– jeder Zylinder mindestens zwei Auslaßöffnungen zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder aufweist, wobei jede Auslaßöffnung mit einem Auslaßventil ausgestattet ist, das mittels Ventilbetätigungseinrichtung steuerbar ist und die Auslaßöffnung freigibt oder verschließt,
– sich an jede Auslaßöffnung eine Abgasleitung anschließt, und
– die Abgasleitungen von mindestens zwei Zylindern unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass
– die mindestens zwei Auslaßöffnungen jedes Zylinders unterschiedlich lange geöffnet werden und zwar in der Art, dass die Auslaßöffnung, die dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder zugewandt und am nächsten ist, für eine kürzere Dauer Δ_short geöffnet wird als die Auslaßöffnung, die von dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder abgewandt und weiter entfernt angeordnet ist und für eine längere Dauer Δ_long geöffnet wird.

Das bereits für die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine Gesagte gilt in analoger Weise auch für das erfindungsgemäße Verfahren. Es wird insbesondere Bezug genommen auf die Beschreibung der Ausführungsformen der Brennkraftmaschine.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die mindestens zwei Auslaßöffnungen jedes Zylinders zur selben Steuerzeit geschlossen werden. Die Gründe sind die bereits Genannten.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen

– die Auslaßöffnung mit der längeren Öffnungsdauer Δ_long um einen vorgebbaren Kurbelwinkelbetrag Δ früher geöffnet wird als die Auslaßöffnung mit der kürzeren Öffnungsdauer Δ_short.

Für den Versatz Δ gilt: 2°KW < Δ ≤ 10°KW, 10°KW < Δ ≤ 15°KW oder 15°KW < Δ ≤ 25°KW.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß den 1 und 2 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
1 schematisch den Abgaskrümmer einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine, und
2 in einem Diagramm die Steuerzeiten der beiden Auslaßöffnungen eines Zylinders dieser ersten Ausführungsform.
1 zeigt schematisch den im Zylinderkopf integrierten Abgaskrümmer 5 einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
Bei dem in 1 dargestellten Abgaskrümmer 5 handelt es sich um den Abgaskrümmer 5 eines Vier-Zylinder-Reihenmotors, der vier in Reihe angeordnete Zylinder 1, 2, 3, 4 umfaßt, die mit der Zündfolge 1 – 3 – 4 – 2 betrieben werden.
Jeder der vier Zylinder 1, 2, 3, 4 ist mit zwei Auslaßöffnungen 6, 6a, 6b ausgestattet, wobei sich an jede Auslaßöffnung 6, 6a, 6b eine Abgasleitung 7, 7a, 7b zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder 1, 2, 3, 4 anschließt. Die Auslaßöffnungen 6, 6a, 6b werden durch Betätigung von Auslaßventilen freigegeben und verschlossen (nicht dargestellt).
Die Abgasleitungen 7, 7a, 7b der Zylindern 1, 2, 3, 4 führen unter Ausbildung des Abgaskrümmer 5 zu einer Gesamtabgasleitung 9 zusammen, wobei zunächst die beiden Abgasleitungen 7, 7a, 7b jedes Zylinders 1, 2, 3, 4 zu einer dem Zylinder 1, 2, 3, 4 zugehörigen Teilabgasleitung 8 zusammenführen, bevor diese Teilabgasleitungen 8 in die Gesamtabgasleitung 9 münden.
Die Integration des Krümmers 5 in den Zylinderkopf bedingt kurze Abgasleitungen 7, 7a, 7b. Damit sich die Zylinder 1, 2, 3, 4 beim Ladungswechsel nicht gegenseitig beeinträchtigen, insbesondere während des Spülvorgangs kein aus anderen Zylindern 1, 2, 3, 4 stammendes Abgas in den Zylinder 1, 2, 3, 4 gelangt, werden die zwei Auslaßöffnungen 6, 6a, 6b jedes Zylinders 1, 2, 3, 4 unterschiedlich lange geöffnet, d. h. mit unterschiedlich langen Öffnungsdauern ausgestattet. Dabei weist jeweils die Auslaßöffnung 6, 6a, 6b, die dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder 1, 2, 3, 4 zugewandt und am nächsten ist, die kürzere Öffnungsdauer Δ_short auf, da diese Öffnung 6, 6a, 6b im Hinblick auf den Ladungswechsel des vorher gezündeten Zylinders 1, 2, 3, 4 die kritische Auslaßöffnung 6, 6a, 6b ist. Hingegen kann die Auslaßöffnung 6, 6a, 6b, die von dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder 1, 2, 3, 4 abgewandt und weiter entfernt angeordnet ist, mit einer längeren Öffnungsdauer Δ_long ausgestattet werden.
Bei dem in 1 dargestellten Krümmer 5 eines Vier-Zylinder-Reihenmotors, dessen Zylinder 1, 2, 3, 4 mit der Zündfolge 1 – 3 – 4 – 2 im Abstand von 180°KW gezündet werden, ergeben sich die folgenden Öffnungsdauern für die acht Auslaßöffnungen 6, 6a, 6b der vier Zylinder 1, 2, 3, 4.
Die erste Öffnung 6, 6a des ersten Zylinders 1, die erste Öffnung 6, 6a des zweiten Zylinders 2, die zweite Öffnung 6, 6b des dritten Zylinders 3 und die zweite Öffnung 6, 6b des vierten Zylinders 4 weisen eine lange Öffnungsdauer Δ_long auf. Die zweite Öffnung 6, 6b des ersten Zylinders 1, die zweite Öffnung 6, 6b des zweiten Zylinders 2, die erste Öffnung 6, 6a des dritten Zylinders 3 und die erste Öffnung 6, 6a des vierten Zylinders 4 weisen eine kurze Öffnungsdauer Δ_short auf.
Diese Öffnungsdauern gewährleisten beispielsweise, dass der vierte Zylinder 4 den in der Zündfolge vorangehenden dritten Zylinder 3, d. h. den vorher gezündeten Zylinder 3, während des Ladungswechsels nicht nachteilig beeinflußt und aus dem vierten Zylinder 4 stammendes heißes Abgas nicht in den dritten Zylinder 3 gelangt.
Die erste Auslaßöffnung 6, 6a des vierten Zylinders 4, d. h. die Auslaßöffnung 6, 6a, die dem in der Zündfolge vorangehenden dritten Zylinder 3 zugewandt und am nächsten ist, weist die kürzere Öffnungsdauer Δ_short auf, wohingegen die zweite Öffnung 6, 6b des vierten Zylinders 4 länger geöffnet werden kann, ohne den Ladungswechsel des dritten Zylinder 3 zu stören, da diese Öffnung 6, 6b von dem vorher gezündeten dritten Zylinder 3 abgewandt und weiter entfernt angeordnet ist.
2 zeigt in einem Diagramm die Steuerzeiten AÖ₁, AÖ₂, AS₁, AS₂ der beiden Auslaßöffnungen 6, 6a, 6b eines Zylinders 1, 2, 3, 4 der ersten Ausführungsform.
Dargestellt sind die Steuerzeiten AÖ₁, AÖ₂, AS₁, AS₂ der beiden Auslaßöffnungen 6, 6a, 6b des vierten Zylinders 4.
Die erste Auslaßöffnung 6, 6a des vierten Zylinders 4 weist eine kurze Öffnungsdauer Δ_short auf. Diese Auslaßöffnung 6, 6a öffnet zur Steuerzeit AÖ₁ und schließt zur Steuerzeit AS₁. Die zweite Auslaßöffnung 6, 6b des vierten Zylinders 4 weist eine längere Öffnungsdauer Δ_long auf. Diese Öffnung 6, 6b öffnet zur Steuerzeit AÖ₂ und schließt zur Steuerzeit AS₂. Die zwei Auslaßöffnungen 6, 6a, 6b des Zylinders 4 weisen damit dieselbe Schließzeit AS₁, AS₂ auf, wohingegen ihre Öffnungszeiten AÖ₁, AÖ₂ einen Versatz Δ aufweisen.
Bezugszeichenliste

1: erster Zylinder
2: zweiter Zylinder
3: dritter Zylinder
4: vierter Zylinder
5: Abgaskrümmer
6: Auslaßöffnung
6a: erste Auslaßöffnung
6b: zweite Auslaßöffnung
7: Abgasleitung
7a: erste Abgasleitung
7b: zweite Abgasleitung
8: Teilabgasleitung
9: Gesamtabgasleitung
AÖ₁: Steuerzeit Auslaß öffnet – erstes Auslaßventil
AÖ₂: Steuerzeit Auslaß öffnet – zweites Auslaßventil
AS₁: Steuerzeit Auslaß schließt – erstes Auslaßventil
AS₂: Steuerzeit Auslaß schließt – zweites Auslaßventil
°KW: Grad Kurbelwinkel
OT: oberer Totpunkt
UT: unterer Totpunkt
Δ: Versatz der Öffnungszeiten der beiden Auslaßöffnungen eines Zylinders
Δ_long: längere Öffnungsdauer der Auslaßöffnung eines Zylinders, die dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder am nächsten ist
Δ_short: kürzere Öffnungsdauer der Auslaßöffnung eines Zylinders, die von dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder weiter entfernt angeordnet ist

Claims

Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens zwei in Reihe angeordnete Zylinder (1, 2, 3, 4) umfaßt, bei der – jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens zwei Auslaßöffnungen (6, 6a, 6b) zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder (1, 2, 3, 4) aufweist, wobei jede Auslaßöffnung (6, 6a, 6b) mit einem Auslaßventil ausgestattet ist, das mittels Ventilbetätigungseinrichtung steuerbar ist und die Auslaßöffnung (6, 6a, 6b) freigibt oder verschließt, – sich an jede Auslaßöffnung (6, 6a, 6b) eine Abgasleitung (7, 7a, 7b) anschließt, und – die Abgasleitungen (7, 7a, 7b) von mindestens zwei Zylindern (1, 2, 3, 4) unter Ausbildung eines Abgaskrümmers (5) zu einer Gesamtabgasleitung (9) zusammenführen, dadurch gekennzeichnet, dass – die mindestens zwei Auslaßöffnungen (6, 6a, 6b) jedes Zylinders (1, 2, 3, 4) eine unterschiedlich lange Öffnungsdauer aufweisen, wobei die Auslaßöffnung (6, 6a, 6b), die dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder (1, 2, 3, 4) zugewandt und am nächsten ist, die kürzere Öffnungsdauer Δ_short aufweist, und die Auslaßöffnung (6, 6a, 6b), die von dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder (1, 2, 3, 4) abgewandt und weiter entfernt angeordnet ist, die längere Öffnungsdauer Δ_long aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – die mindestens zwei Auslaßöffnungen (6, 6a, 6b) jedes Zylinders (1, 2, 3, 4) dieselbe Schließzeit aufweisen.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die mindestens zwei Auslaßöffnungen (6, 6a, 6b) jedes Zylinders (1, 2, 3, 4) im Hinblick auf die Öffnungszeiten einen Versatz Δ aufweisen.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: 2°KW < Δ ≤ 10°KW.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: 10°KW < Δ ≤ 15°KW.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: 15°KW < Δ ≤ 25°KW.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitungen (7, 7a, 7b) der mindestens zwei Zylinder (1, 2, 3, 4) innerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes unter Ausbildung eines integrierten Abgaskrümmers (5) zu einer Gesamtabgasleitung (9) zusammenführen.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem Zylinderkopf, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf vier in Reihe angeordnete Zylinder (1, 2, 3, 4) umfaßt, deren Zündzeitpunkte jeweils einen Abstand von 180°KW aufweisen.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Aufladevorrichtung vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, bei der die Ventilbetätigungseinrichtung eine Auslaßnockenwelle umfaßt, dadurch gekennzeichnet, dass die Phase zwischen einer Kurbelwelle und der Auslaßnockenwelle verstellbar ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zum Einbringen von Kraftstoff in die Zylinder (1, 2, 3, 4) eine Direkteinspritzung vorgesehen ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Frischluft bzw. Frischgemisch in den Zylinder (1, 2, 3, 4) aufweist, wobei jede Einlaßöffnung mit einem Einlaßventil ausgestattet ist, das mittels Ventilbetätigungseinrichtung steuerbar ist und die Einlaßöffnung freigibt oder verschließt, und sich an jede Einlaßöffnung eine Ansaugleitung anschließt.
Verfahren zur Optimierung des Ladungswechsels einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens zwei in Reihe angeordnete Zylinder (1, 2, 3, 4) umfaßt, bei der – jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens zwei Auslaßöffnungen (6, 6a, 6b) zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder (1, 2, 3, 4) aufweist, wobei jede Auslaßöffnung (6, 6a, 6b) mit einem Auslaßventil ausgestattet ist, das mittels Ventilbetätigungseinrichtung steuerbar ist und die Auslaßöffnung (6, 6a, 6b) freigibt oder verschließt, – sich an jede Auslaßöffnung (6, 6a, 6b) eine Abgasleitung (7, 7a, 7b) anschließt, und – die Abgasleitungen (7, 7a, 7b) von mindestens zwei Zylindern (1, 2, 3, 4) unter Ausbildung eines Abgaskrümmers (5) zu einer Gesamtabgasleitung (9) zusammenführen, dadurch gekennzeichnet, dass – die mindestens zwei Auslaßöffnungen (6, 6a, 6b) jedes Zylinders (1, 2, 3, 4) unterschiedlich lange geöffnet werden und zwar in der Art, dass die Auslaßöffnung (6, 6a, 6b), die dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder (1, 2, 3, 4) zugewandt und am nächsten ist, für eine kürzere Dauer Δ_short geöffnet wird als die Auslaßöffnung (6, 6a, 6b), die von dem in der Zündfolge vorangehenden Zylinder (1, 2, 3, 4) abgewandt und weiter entfernt angeordnet ist und für eine längere Dauer Δ_long geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass – die mindestens zwei Auslaßöffnungen (6, 6a, 6b) jedes Zylinders (1, 2, 3, 4) zu derselben Steuerzeit geschlossen werden.
Verfahren nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass – die Auslaßöffnung (6, 6a, 6b) mit der längeren Öffnungsdauer Δ_long um einen vorgebbaren Kurbelwinkelbetrag Δ früher geöffnet wird als die Auslaßöffnung (6, 6a, 6b) mit der kürzeren Öffnungsdauer Δ_short.