DE102012210303B4

DE102012210303B4 - Fremdgezündete Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Teilabschaltung und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102012210303B4
Application number: DE102012210303.1A
Authority: DE
Inventors: Albert Breuer; Thomas Lorenz; Klaus Moritz Springer; Helmut Ruhland
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2012-06-19
Filing date: 2012-06-19
Publication date: 2014-05-15
Anticipated expiration: 2032-06-20
Also published as: DE102012210303A1; RU2013127683A; RU2633336C2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens vier in Reihe angeordnete Zylinder und damit zwei außenliegende Zylinder und mindestens zwei innenliegende Zylinder umfaßt, bei der – die mindestens vier Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass sie mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens zwei Zylindern bilden, wobei die zwei außenliegenden Zylinder eine erste Gruppe bilden und die mindestens zwei innenliegenden Zylinder eine zweite Gruppe bilden, deren Zylinder als lastabhängig zuschaltbare Zylinder ausgebildet sind, die bei Unterschreiten einer vorgebbaren Last abgeschaltet sind, – jeder Zylinder mindestens eine Auslaßöffnung 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 vier Zylindern unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine. Es soll eine fremdgezündete Brennkraftmaschine der genannten Art bereitgestellt werden, deren Ladungswechsel hinsichtlich der Gefahr eines Überströmens von Abgas optimiert ist. Erreicht wird dies durch eine fremdgezündete Brennkraftmaschine, bei der – die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder eine unterschiedlich lange Öffnungsdauer aufweisen, wobei die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder die längere Öffnungsdauer Δlong und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder die kürzere Öffnungsdauer Δshort aufweisen.

Description

Die Erfindung betrifft eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens vier in Reihe angeordnete Zylinder und damit zwei außenliegende Zylinder und mindestens zwei innenliegende Zylinder umfaßt, bei der

– die mindestens vier Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass sie mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens zwei Zylindern bilden, wobei die zwei außenliegenden Zylinder eine erste Gruppe bilden und die mindestens zwei innenliegenden Zylinder eine zweite Gruppe bilden, deren Zylinder als lastabhängig zuschaltbare Zylinder ausgebildet sind, die bei Unterschreiten einer vorgebbaren Last abgeschaltet sind,
– jeder Zylinder mindestens eine Auslaßöffnung 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 vier Zylindern unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine.
Eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art wird beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2009 060 211 A1 beschrieben und als Antrieb für Kraftfahrzeuge eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfaßt der Begriff Brennkraftmaschine Ottomotoren, die mit einer Fremdzündung ausgestattet sind.
Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist es ein grundsätzliches Ziel, den Kraftstoffverbrauch zu verringern, wobei ein verbesserter Gesamtwirkungsgrad im Vordergrund der Bemühungen steht.
Problematisch sind der Kraftstoffverbrauch und damit der Wirkungsgrad insbesondere bei Ottomotoren, d. h. bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen. Der Grund hierfür liegt im prinzipiellen Arbeitsverfahren des Ottomotors. 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. Je weiter die Drosselklappe geschlossen ist, d. h. je mehr diese den Ansaugtrakt versperrt, desto höher ist der Druckverlust der angesaugten Luft über die Drosselklappe hinweg und desto geringer ist der Druck der angesaugten Luft stromabwärts der Drosselklappe und vor dem Einlaß in die mindestens vier Zylinder, d. h. Brennräume. Bei konstantem Brennraumvolumen kann auf diese Weise über den Druck der angesaugten Luft die Luftmasse, d. h. die Quantität eingestellt werden. Dies erklärt auch, weshalb sich die Quantitätsregelung gerade im Teillastbetrieb als nachteilig erweist, denn geringe Lasten erfordern eine hohe Drosselung und Druckabsenkung im Ansaugtrakt, wodurch die Ladungswechselverluste mit abnehmender Last und zunehmender Drosselung steigen.
Um die beschriebenen Verluste zu senken, wurden verschiedene Strategien zur Entdrosselung einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine entwickelt.
Eine Möglichkeit, den Ottomotor zu entdrosseln, besteht in der Verwendung eines zumindest teilweise variablen Ventiltriebs. Im Gegensatz zu konventionellen Ventiltrieben, bei denen sowohl der Hub der Ventile als auch die Steuerzeiten nicht veränderlich sind, können diese den Ladungswechsel und damit den Kraftstoffverbrauch beeinflussenden Parameter mittels variabler Ventiltriebe mehr oder weniger stark variiert werden. Ideal wäre eine voll variable Ventilsteuerung, die für jeden beliebigen Betriebspunkt des Ottomotors speziell abgestimmte Werte für den Hub und die Steuerzeiten zuläßt. Spürbare Kraftstoffeinsparungen können aber auch mit nur teilweise variablen Ventiltrieben erzielt werden. Eine drosselfreie und damit verlustfreie Laststeuerung ist bereits möglich, wenn die Schließzeit des Einlaßventils und der Einlaßventilhub variiert werden können. Die während des Ansaugvorganges in den Brennraum einströmende Gemischmasse wird dann nicht mittels Drosselklappe, sondern über den Einlaßventilhub und die Öffnungsdauer des Einlaßventils gesteuert.
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 wird bzw. 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 die mindestens eine Auslaßöffnung 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 Ladeluft durch den Zylinder strömt, ohne an der sich anschließenden Verbrennung teilzunehmen. Eine variable Ventilsteuerung kann eine Variation der Ventilüberschneidung unter anderem in Abhängigkeit von der Drehzahl ermöglichen.
Bei mittels Abgasturboaufladung aufgeladenen Brennkraftmaschinen ist bei niedrigen Drehzahlen eine große Ventilüberschneidung geeignet, 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 Ladeluft und sorgt für eine größere Zylinderfüllung und damit für eine höhere Leistung. Eine solche Ventilsteuerung wird auch beschrieben in ”Ottomotor-Management” der Robert Bosch GmbH, 3. Auflage 2005, Vieweg Verlag, Wiesbaden.
Eine große Ventilüberschneidung bzw. ein spätes Schließen der mindestens zwei Auslaßventile ist auch geeignet, die Pumparbeit und damit die Ladungswechselverluste im Teillastbetrieb zu reduzieren.
Ein weiterer Lösungsansatz zur Entdrosselung eines Ottomotors bietet die Zylinderabschaltung, d. h. die Abschaltung einzelner Zylinder in bestimmten Lastbereichen. Der Wirkungsgrad des Ottomotors im Teillastbetrieb kann durch eine Teilabschaltung verbessert, d. h. erhöht werden, denn die Abschaltung eines Zylinders einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine erhöht bei konstanter Motorleistung die Belastung der übrigen noch in Betrieb befindlichen Zylinder, so dass die Drosselklappe zum Einbringen einer größeren Luftmasse in diese Zylinder weiter geöffnet werden kann bzw. muß, wodurch insgesamt eine Entdrosselung der Brennkraftmaschine erreicht wird. Die ständig in Betrieb befindlichen Zylinder arbeiten während der Teilabschaltung, d. h. im Teillastbetrieb der Brennkraftmaschine, zudem häufig im Bereich höherer Lasten, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Das Lastkollektiv wird zu höheren Lasten hin verschoben.
Die während der Teilabschaltung weiter betriebenen Zylinder weisen zudem aufgrund der größeren zugeführten Luftmasse eine verbesserte Gemischbildung auf und tolerieren höhere Abgasrückführraten.
Weitere Wirkungsgradvorteile ergeben sich dadurch, dass ein abgeschalteter Zylinder infolge der fehlenden Verbrennung keine Wandwärmeverluste infolge eines Wärmeüberganges von den Verbrennungsgasen an die Brennraumwände generiert.
Auch die vorliegende Erfindung betrifft eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Teilabschaltung.
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 mit Frischgemisch bzw. Ladeluft 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. Die für die Bewegung der Ventile erforderliche Betätigungseinrichtung einschließlich der Ventile selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet. Ein Ventiltrieb umfaßt in der Regel mindestens eine Nockenwelle, auf der eine Vielzahl von Nocken angeordnet ist.
Die Zylinder der Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, weisen jeweils mindestens eine Auslaßöffnung zum Abführen der Abgase auf, wobei die sich an die Auslaßöffnungen anschließenden Abgasleitungen von mindestens vier Zylindern unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen. Stromabwärts des Krümmers können die Abgase dann gegebenenfalls der Turbine eines Abgasturboladers und/oder einem oder mehreren Abgasnachbehandlungssystemen zugeführt werden.
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 an 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, d. h. überströmen, bevor dessen mindestens ein Auslaßventil schließt. Die Problematik, dass Abgas aus einem später zündenden und damit später auslassenden Zylinder in einen früher zündenden und damit früher auslassenden Zylinder gelangen kann, beschreibt auch die deutsche Offenlegungsschrift DE 199 54 689 A1 . 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 umso 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 angesehen werden.
Um dieser aus den kurzen Abgasleitungen resultierenden Problematik entgegen zu treten, wird nach dem Stand der Technik die Öffnungsdauer der Auslaßventile bzw. der Auslaßöffnungen verkürzt, d. h. der Auslaß später geöffnet und/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 weiterhin 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 fremdgezündete Brennkraftmaschine mit Teilabschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, mit der die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwunden werden, insbesondere die Vorteile einer großen Ventilüberscheidung besser genutzt werden können, und deren Ladungswechsel gleichzeitig hinsichtlich der Gefahr eines Überströmens von Abgas optimiert ist.
Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine aufzuzeigen.
Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens vier in Reihe angeordnete Zylinder und damit zwei außenliegende Zylinder und mindestens zwei innenliegende Zylinder umfaßt, bei der

– die mindestens vier Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass sie mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens zwei Zylindern bilden, wobei die zwei außenliegenden Zylinder eine erste Gruppe bilden und die mindestens zwei innenliegenden Zylinder eine zweite Gruppe bilden, deren Zylinder als lastabhängig zuschaltbare Zylinder ausgebildet sind, die bei Unterschreiten einer vorgebbaren Last abgeschaltet sind,
– jeder Zylinder mindestens eine Auslaßöffnung 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 vier Zylindern unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen,

– die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder eine unterschiedlich lange Öffnungsdauer aufweisen, wobei die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder die längere Öffnungsdauer Δ_long und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder die kürzere Öffnungsdauer Δ_short aufweisen.

Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine werden nicht die Auslaßöffnungen sämtlicher Zylinder mit einer verkürzten Öffnungsdauer versehen, d. h. betrieben, um die – eingangs beschriebene – gegenseitige Einflußnahme der Zylinder beim Ladungswechsel zu unterbinden. Die Entscheidung, ob eine Auslaßöffnung mit einer verkürzten Öffnungsdauer ausgestattet wird oder nicht, wird davon abhängig gemacht, ob der dazugehörige Zylinder ein ständig in Betrieb befindlicher Zylinder oder ein zuschaltbarer Zylinder, d. h. bei Teilabschaltung abgeschalteter Zylinder, ist.
Bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine der vorliegenden Art mit Teilabschaltung werden in der Regel und auch erfindungsgemäß die innenliegenden Zylinder als zuschaltbare Zylinder ausgeführt, wohingegen die außenliegenden Zylinder die – bei laufender Brennkraftmaschine – ständig in Betrieb befindlichen Zylinder sind.
So kann beispielsweise bei einem Vier-Zylinder-Reihenmotor, dessen Zylinder im normalen Betrieb mit der Zündfolge 1 – 3 – 4 – 2 gezündet werden, auch bei Teilabschaltung ein regelmäßiges Zündmuster 1 – 4 generiert werden, bei welchem die ständig in Betrieb befindlichen außenliegenden Zylinder der Brennkraftmaschine, d. h. der erste und der vierte Zylinder, einen regelmäßigen Zündabstand von 360°KW haben. Dies hat Vorteile einerseits hinsichtlich des Massenausgleichs und andererseits in Bezug auf das Überströmen von Abgas von einem Zylinder in einen anderen Zylinder. Aufgrund der Tatsache, dass der bei Teilabschaltung weiter betriebene erste und vierte Zylinder weit beabstandet zueinander im Zylinderkopf angeordnet sind und ihre Arbeitsprozesse einen Versatz von 360°KW aufweisen, besteht nicht die Gefahr, dass einer dieser Zylinder einen anderen Zylinder beim Ladungswechsel beeinflußt bzw. selber von einem anderen Zylinder beim Ladungswechsel beeinflußt wird. Insofern können die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder mit einer längeren Öffnungsdauer Δ_long ausgestattet werden. Die innenliegenden Zylinder, die aufgrund ihrer Anordnung besonders anfällig sind für das Überströmen von Abgas, sind abgeschaltet.
Die längere Öffnungsdauer Δ_long der außenliegenden Zylinder gestattet es, bei Teilabschaltung die Vorteile einer großen Ventilüberscheidung zur Verbesserung der Drehmomentcharakteristik bei niedrigen Drehzahlen nutzen zu können, ohne Nachteile hinsichtlich der Leistung bei hohen Drehzahlen oder hinsichtlich der Reduzierung der Pumparbeit bei niedrigen Lasten hinnehmen zu müssen. Letzteres führt zu einer weiteren Verminderung des Kraftstoffverbrauchs bei Teilabschaltung und damit zu einer Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs der Brennkraftmaschine insgesamt. Insofern ergeben sich Synergien, da die erfindungsgemäße Zuweisung einer längeren Öffnungsdauer Δ_long zu den außenliegenden ständig in Betrieb befindlichen Zylindern den Betrieb der Brennkraftmaschine in vielfältiger Weise verbessert, insbesondere hinsichtlich des Wirkungsgrades.
Sind sämtliche Zylinder der Brennkraftmaschine in Betrieb, bleiben die Vorteile, die sich aus der längeren Öffnungsdauer Δ_long der außenliegenden Zylinder ergeben, grundsätzlich erhalten, wobei einem Überströmen von Abgas bei Beteiligung der innenliegenden Zylinder dadurch entgegengewirkt wird, dass die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder mit einer kürzeren Öffnungsdauer Δ_short ausgestattet werden. Dies verhindert beispielsweise, dass Abgas aus einem außenliegenden Zylinder in einen innenliegenden Zylinder gelangt, d. h. Abgas aus dem vierten Zylinder in den vorher gezündeten dritten Zylinder gelangt oder Abgas aus dem ersten Zylinder in den vorher gezündeten zweiten Zylinder gelangt.
Untersuchungen haben gezeigt, dass ein Überströmen von Abgas aus einem innenliegenden Zylinder in einen außenliegenden Zylinder weniger zu befürchten ist. D. h. ein Überströmen von Abgas aus dem zweiten Zylinder in den vorher gezündeten vierten Zylinder oder ein Überströmen von Abgas aus dem dritten Zylinder in den vorher gezündeten ersten Zylinder weniger kritisch ist. Die Gründe sind die Folgenden.
Zum einen ist die Wegstrecke, die das Abgas im Krümmer zurück zu legen hat, länger, wenn auch nur geringfügig. Zum anderen weisen die Abgasleitungen von der Auslaßöffnung des jeweiligen Zylinders bis zur Sammelstelle im Krümmer, an der die Abgasleitungen der Zylinder zusammenführen, unterschiedliche Längen auf. Die unterschiedlich langen Abgasleitungen haben zur Folge, dass in das Abgasabführsystem während eines Spülvorganges eingeleitete Frischluft beispielsweise in der Abgasleitung des ersten Zylinders eine längere Frischluftsäule ausbildet als in der Abgasleitung des zweiten Zylinders.
Zündet der zweite innenliegende Zylinder vor dem ersten außenliegenden Zylinder, muß die Druckwelle, die vom ersten Zylinder ausgeht, nur eine vergleichsweise kurze Frischluftsäule überwinden bzw. in den zweiten Zylinder zurückschieben, bevor dieselbe Druckwelle bereits aus dem zweiten Zylinder abgeführtes Abgas bzw. aus dem ersten Zylinder stammendes Abgas in den zweiten Zylinder einleitet.
Zündet hingegen der vierte außenliegende Zylinder vor dem zweiten innenliegenden Zylinder, muß die Druckwelle, die vom zweiten Zylinder ausgeht, eine längere Frischluftsäule überwinden bzw. in den vierten Zylinder zurückschieben, bevor dieselbe Druckwelle bereits aus dem vierten Zylinder abgeführtes Abgas bzw. aus dem zweiten Zylinder stammendes Abgas in den vierten Zylinder einleitet.
Die Wegstrecke, die das Abgas zum Überströmen in einen anderen Zylinder entlang der Abgasleitung dieses Zylinders und entgegen der originären Strömungsrichtung zurücklegen muß, ist in beiden Fällen unterschiedlich lang.
Während nach dem Stand der Technik die Öffnungsdauer sämtlicher Auslaßventile bzw. Auslaßöffnungen verkürzt wird, wird erfindungsgemäß die Öffnungsdauer der Auslaßöffnungen nur in dem Umfang modifiziert, den eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Teilabschaltung erfordert.
Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird die erste der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst, nämlich eine Brennkraftmaschine bereitgestellt, mit der die Vorteile einer großen Ventilüberscheidung besser genutzt werden können und deren Ladungswechsel gleichzeitig hinsichtlich der Gefahr eines Überströmens von Abgas optimiert ist.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine werden im Folgenden gemäß den Unteransprüchen beschrieben.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder dieselbe Öffnungszeit aufweisen.
Damit weisen die innenliegenden Zylinder eine frühere Schließzeit auf als die außenliegenden Zylinder. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass die innenliegenden Zylinder hinsichtlich des Überströmens von Abgas besonders anfällig sind, insbesondere anfälliger als die außenliegenden Zylinder. Das frühe Schließen der innenliegenden Zylinder verhindert, dass Abgas aus einem außenliegenden Zylinder in einen innenliegenden Zylinder gelangt. Bei einem Vier-Zylinder-Reihenmotor wird dadurch beispielsweise sicher gestellt, dass kein Abgas aus dem vierten Zylinder in den benachbarten dritten Zylinder gelangt und kein Abgas aus dem ersten Zylinder in den benachbarten zweiten Zylinder überströmen kann.
Daher ist es vorteilhaft, die Auslaßöffnungen der Zylinder mit derselben Öffnungszeit auszustatten, d. h. zu betreiben.
Aus den genannten Gründen sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder im Hinblick auf die Schließzeit 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 vier Zylinder innerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes unter Ausbildung eines integrierten Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen. Alternativ können die Abgasleitungen auch außerhalb des Zylinderkopfes zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen; wie weiter unten beschrieben.
Ausführungsformen, bei denen die Abgasleitungen gruppenweise innerhalb und/oder außerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes unter Ausbildung von mindestens zwei Abgaskrümmern zu mehreren Gesamtabgasleitungen zusammenführen, können ebenfalls erfindungsgemäße Brennkraftmaschinen sein.
Vorteilhaft sind auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen die Abgasleitungen der mindestens vier Zylinder unter Ausbildung eines zumindest teilweise in den mindestens einen Zylinderkopf integrierten Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen.
Wie bereits erwähnt lassen sich bei einer flüssigkeitsgekühlten Brennkraftmaschine 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 grundsätzlich bemüht, die Turbine eines Abgasturboladers 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 eines 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 mindestens eine 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 Normalbetrieb der Brennkraftmaschine im Abstand von 180°KW gezündet werden. Insofern besteht Bedarf, die Zylinder – möglichst häufig – in der Weise zu betreiben, dass sich die Zylinder beim Ladungswechsel möglichst wenig und selten nachteilig beeinflussen. Unterschiedliche Öffnungsdauern der Auslaßventile für die innenliegenden und die außenliegenden Zylinder in Kombination mit dem Abschalten der innenliegenden Zylinder bei Teilabschaltung 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, d. h. ein mechanischer Lader, 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 mindestens vier Zylinder erreicht wird. Gegebenenfalls ist eine Ladeluftkühlung vorgesehen, mit der die komprimierte Ladeluft 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 kann durch unterschiedliche Maßnahmen verbessert werden. Beispielsweise durch eine kleine Auslegung des Turbinenquerschnittes und gleichzeitiger Abgasabblasung, insbesondere aber durch den Einsatz mehrerer Abgasturbolader, deren Turbinen parallel oder in Reihe angeordnet werden.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen

– jede Auslaßöffnung mit einem Auslaßventil ausgestattet ist, das mittels Ventilbetätigungseinrichtung steuerbar ist, und
– die Ventilbetätigungseinrichtung eine Auslaßnockenwelle umfaßt mit Auslaßnocken zur Betätigung der Auslaßventile, wobei die Auslaßnocken der außenliegenden Zylinder und die Auslaßnocken der innenliegenden Zylinder unterschiedliche Nockennasen zur Realisierung einer unterschiedlich langen Öffnungsdauer Δ_long, Δ_short aufweisen.

Eine unterschiedlich große Öffnungsdauer wird vorliegend dadurch realisiert wird, dass die entsprechenden Nocken mit einer unterschiedlichen Nasenkontur ausgebildet sind.
Die für die Bewegung der Ventile vorgesehene Betätigungseinrichtung eines Ventiltriebs umfaßt eine Nockenwelle, auf der eine Vielzahl von Nocken beabstandet zueinander angeordnet ist, wobei die Nocken bei umlaufender Nockenwelle mit ihrer Nockennase in ein Nockenfolgeelement eingreifen bzw. dieses betätigen. Das Nockenfolgeelement kann ein Schwinghebel, Kipphebel oder Stößel sein, welches sich wiederum in Eingriff befindet mit einem Hubventil. Die Rotation der Nocke resultiert in einer oszillierenden Hubbewegung des Ventils.
Die Öffnungsdauer eines Ventils wird nun von der Kontur der dazugehörigen Nockennase bestimmt, d. h. von der Berührfläche zwischen Nockennase und Nockenfolgeelemente und dem Drehwinkel, über welchen sich die Nockennase und das Nockenfolgeelement miteinander in Eingriff befinden.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder mindestens zwei Auslaßöffnungen zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder aufweist.
Im Rahmen des Ladungswechsels ist die schnelle Freigabe möglichst großer Strömungsquerschnitte ein primäres Ziel. Um die Drosselverluste in den ein- bzw. ausströmenden Gasströmungen gering zu halten und eine möglichst gute Füllung der Zylinder mit Frischgemisch bzw. ein effektives, d. h. vollständiges Abführen der Abgase zu gewährleisten, ist es vorteilhaft die mindestens vier Zylinder mit zwei oder mehr Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen auszustatten.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen zum Einbringen von Kraftstoff in die mindestens vier Zylinder eine Direkteinspritzung vorgesehen ist.
Ein weiterer Lösungsansatz zur Entdrosselung einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine ist die Direkteinspritzung. Die direkte Einspritzung des Kraftstoffes ist ein geeignetes Mittel zur Realisierung einer geschichteten Brennraumladung. Die Direkteinspritzung des Kraftstoffes in den Brennraum ermöglicht damit in gewissen Grenzen eine Qualitätsregelung beim Ottomotor. Die Gemischbildung erfolgt im Brennraum durch die direkte Einspritzung des Kraftstoffes in die Zylinder bzw. in die in den Zylindern befindliche Ladeluft und nicht durch äußere Gemischbildung, bei der der Kraftstoff im Ansaugtrakt in die angesaugte Ladeluft eingebracht wird.
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 möglich ist, ohne dass eine frühzeitige Selbstentzündung des Kraftstoffes, das sogenannte Klopfen, zu befürchten wäre.
Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe wird gelöst durch Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche mit vier in Reihe angeordneten Zylindern, bei dem die Verbrennung in den Zylindern mittels Fremdzündung in der Reihenfolge 1 – 3 – 4 – 2 initiiert wird, wobei die Zylinder beginnend mit einem außenliegenden Zylinder der Reihe nach entlang der Längsachse des mindestens einen Zylinderkopfes durchgezählt und numeriert werden.
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.
Wie bereits weiter oben ausgeführt wurde, eignet sich die erfindungsgemäße Ausgestaltung besonders für einen Vier-Zylinder-Reihenmotor. Unterschiedliche Öffnungsdauern der Auslaßventile für die innenliegenden und die außenliegenden Zylinder in Kombination mit dem Abschalten der innenliegenden Zylinder bei Teilabschaltung führen zu einem gegenüber dem Stand der Technik verbesserten Ladungswechsel.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder im Rahmen des Ladungswechsels unterschiedlich lang geöffnet werden, wobei die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder länger geöffnet und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder kürzer geöffnet werden. Die Gründe sind die bereits Genannten.
Vorteilhaft sind Verfahrensvarianten, bei denen die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder zu derselben Steuerzeit geöffnet werden.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Auslaßöffnungen mit der kürzeren Öffnungsdauer Δ_short um einen vorgebbaren Kurbelwinkelbetrag Δ früher geschlossen werden als die Auslaßöffnungen mit der längeren Öffnungsdauer Δ_long _. Für den Versatz Δ gilt: 2°KW < Δ ≤ 10°KW, 10°KW < Δ ≤ 15°KW oder 15°KW < Δ ≤ 25°KW.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die Zylinder der zweiten Gruppe

– bei Unterschreiten einer vorgebbaren Last T_down abgeschaltet werden, und
– bei Überschreiten einer vorgebbaren Last T_up zugeschaltet werden.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen die vorgebbare Last T_down und/oder T_up von der Drehzahl n der Brennkraftmaschine abhängig ist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen zum Abschalten eines Zylinders der zweiten Gruppe die Kraftstoffversorgung und/oder die Fremdzündung des Zylinders deaktiviert wird.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels gemäß 1 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
1 in einem Diagramm die Steuerzeiten einer Auslaßöffnung eines außenliegenden Zylinders sowie die Steuerzeiten einer Auslaßöffnung eines innenliegenden Zylinders einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
1 zeigt in einem Diagramm die Steuerzeiten AÖ_cylinder,out, AS_cylinder,out einer Auslaßöffnung eines außenliegenden Zylinders sowie die Steuerzeiten AÖ_cylinder,in, AS_cylinder,in einer Auslaßöffnung eines innenliegenden Zylinders einer ersten Ausführungsform der Brennkraftmaschine.
Die Auslaßöffnung eines außenliegenden Zylinders weist eine lange Öffnungsdauer Δ_long auf. Diese Öffnung öffnet zur Steuerzeit AÖ_cylinder,out und schließt zur Steuerzeit AS_cylinder,out. Die Auslaßöffnung eines innenliegenden Zylinders weist hingegen eine kürzere Öffnungsdauer Δ_short auf, die zur Steuerzeit AÖ_cylinder,in öffnet und zur Steuerzeit AS_cylinder,in schließt. Die Auslaßöffnungen der beiden Zylinder weisen dieselben Öffnungszeiten, aber unterschiedliche Schließzeiten auf. Die Schließzeiten AS_cylinder,out, AS_cylinder,in haben einen Versatz Δ.
Bezugszeichen

AÖ_cylinder,in

Steuerzeit ”Auslaß öffnet” eines innenliegender Zylinder

AÖ_cylinder,out

Steuerzeit ”Auslaß öffnet” eines außenliegender Zylinder

AS_cylinder,in

Steuerzeit ”Auslaß schließt” eines innenliegender Zylinder

AS_cylinder,out

Steuerzeit ”Auslaß schließt” eines außenliegender Zylinder

°KW

Grad Kurbelwinkel

OT

oberer Totpunkt

UT

unterer Totpunkt

Δ

Versatz der Schließzeit der Auslaßöffnung eines außenliegenden Zylinders gegenüber der Auslaßöffnung eines innenliegenden Zylinders

Δ_long

längere Öffnungsdauer der Auslaßöffnung eines außenliegenden Zylinders

Δ_short

kürzere Öffnungsdauer der Auslaßöffnung eines innenliegenden Zylinders

Claims

Fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der mindestens vier in Reihe angeordnete Zylinder und damit zwei außenliegende Zylinder und mindestens zwei innenliegende Zylinder umfaßt, bei der – die mindestens vier Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass sie mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens zwei Zylindern bilden, wobei die zwei außenliegenden Zylinder eine erste Gruppe bilden und die mindestens zwei innenliegenden Zylinder eine zweite Gruppe bilden, deren Zylinder als lastabhängig zuschaltbare Zylinder ausgebildet sind, die bei Unterschreiten einer vorgebbaren Last abgeschaltet sind, – jeder Zylinder mindestens eine Auslaßöffnung 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 vier Zylindern unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen, dadurch gekennzeichnet, dass – die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder eine unterschiedlich lange Öffnungsdauer aufweisen, wobei die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder die längere Öffnungsdauer Δ_long und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder die kürzere Öffnungsdauer Δ_short aufweisen.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder dieselbe Öffnungszeit aufweisen.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder im Hinblick auf die Schließzeit einen Versatz Δ aufweisen.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: 2°KW < Δ ≤ 10°KW.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: 10°KW < Δ ≤ 15°KW.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: 15°KW < Δ ≤ 25°KW.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitungen der mindestens vier Zylinder innerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes unter Ausbildung eines integrierten Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche mit einem Zylinderkopf, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Zylinderkopf vier in Reihe angeordnete Zylinder umfaßt, deren Zündzeitpunkte jeweils einen Abstand von 180°KW aufweisen.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Aufladevorrichtung vorgesehen ist.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – jede Auslaßöffnung mit einem Auslaßventil ausgestattet ist, das mittels Ventilbetätigungseinrichtung steuerbar ist, und – die Ventilbetätigungseinrichtung eine Auslaßnockenwelle umfaßt mit Auslaßnocken zur Betätigung der Auslaßventile, wobei die Auslaßnocken der außenliegenden Zylinder und die Auslaßnocken der innenliegenden Zylinder unterschiedliche Nockennasen zur Realisierung einer unterschiedlich langen Öffnungsdauer Δ_long, Δ_short aufweisen.
Fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder mindestens zwei Auslaßöffnungen zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder aufweist.
Verfahren zum Betreiben einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche mit vier in Reihe angeordneten Zylindern, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbrennung in den Zylindern mittels Fremdzündung in der Reihenfolge 1 – 3 – 4 – 2 initiiert wird, wobei die Zylinder beginnend mit einem außenliegenden Zylinder der Reihe nach entlang der Längsachse des mindestens einen Zylinderkopfes durchgezählt und numeriert werden.
Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder im Rahmen des Ladungswechsels unterschiedlich lang geöffnet werden, wobei die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder länger geöffnet und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder kürzer geöffnet werden.
Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslaßöffnungen der außenliegenden Zylinder und die Auslaßöffnungen der innenliegenden Zylinder zu derselben Steuerzeit geöffnet werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder der zweiten Gruppe – bei Unterschreiten einer vorgebbaren Last T_down abgeschaltet werden, und – bei Überschreiten einer vorgebbaren Last T_up zugeschaltet werden.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die vorgebbare Last T_down und/oder T_up von der Drehzahl n der Brennkraftmaschine abhängig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abschalten eines Zylinders der zweiten Gruppe die Kraftstoffversorgung und/oder die Fremdzündung des Zylinders deaktiviert wird.