DE102015220972A1

DE102015220972A1 - Verfahren zum Betreiben einer abgasturboaufgeladenen selbstzündenden Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit Teilabschaltung und selbstzündende Vier-Takt-Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens

Info

Publication number: DE102015220972A1
Application number: DE102015220972.5A
Authority: DE
Inventors: Helmut Kindl; Andreas Kuske; Jörg Kemmerling; Dr. Smiljanovski Vanco; Franz Arnd Sommerhoff; Leonhard Bartsch; Hanno Friederichs; Frank Wunderlich
Original assignee: Ford Global Technologies LLC
Current assignee: Ford Global Technologies LLC
Priority date: 2015-10-27
Filing date: 2015-10-27
Publication date: 2017-04-27

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen selbstzündenden Vier-Takt-Brennkraftmaschine umfassend mindestens zwei Zylinder (1, 2, 3, 4), bei der – jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens eine Auslassöffnung (3b, 4b) und mindestens eine Einlassöffnung (3a, 4a) aufweist, – die Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens zwei Gruppen bilden, wobei Zylinder (1, 4) einer ersten Gruppe auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindliche Zylinder (1, 4) sind und Zylinder (2, 3) einer zweiten Gruppe als lastabhängig schaltbare Zylinder (2, 3) ausgebildet sind, und – die Zylinder (1, 2, 3, 4) gruppiert sind, so dass jeweils zwei Zylinder (1, 2, 3, 4) ein Zylinderpaar bilden, welches einen Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe und einen Zylinder (2, 3) der zweiten Gruppe umfasst, bei dem während der Teilabschaltung – jeder in Betrieb befindliche Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe gemäß einem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren betrieben wird, wobei jeder Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe als ladeluftempfangender Zylinder (1, 4) via Überströmkanal (8) mit dem zugehörigen Zylinder (2, 3) der zweiten Gruppe des Zylinderpaares als ladeluftlieferndem Zylinder (2, 3) zwecks Frischluftzufuhr verbunden wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer selbstzündenden aufgeladenen Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf umfassend mindestens zwei Zylinder, bei der

– jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem und mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen von Ladeluft via Ansaugsystem aufweist und über einen Kolben verfügt, der entlang einer Kolbenlängsachse zwischen einem unteren Totpunkt UT und einem oberen Totpunkt OT bewegbar ist,
– mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst,
– mindestens zwei Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass diese Zylinder mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden, wobei der mindestens eine Zylinder einer ersten Gruppe ein auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindlicher Zylinder ist und der mindestens eine Zylinder einer zweiten Gruppe als lastabhängig schaltbarer Zylinder ausgebildet ist, und
– jede Einlassöffnung und jede Auslassöffnung eines Zylinders mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet ist mit einem Ventil, welches die zugehörige Öffnung versperrt oder freigibt.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine aufgeladene selbstzündende Vier-Takt-Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.
Eine selbstzündende Vier-Takt-Brennkraftmaschine der genannten Art wird als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, d. h, selbstzündende Brennkraftmaschinen, die mit einem Hybrid-Brennverfahren betrieben werden, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der selbstzündenden Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.
Brennkraftmaschinen verfügen über einen Zylinderblock und mindestens einen Zylinderkopf, die zur Ausbildung der einzelnen Zylinder miteinander verbunden werden.
Moderne Brennkraftmaschinen werden nahezu ausschließlich gemäß einem vier Takte umfassenden Arbeitsverfahren betrieben. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Verbrennungsgase über die Auslassöffnungen der mindestens zwei Zylinder und das Füllen mit Ladeluft über die Einlassöffnungen. Um den Ladungswechsel zu steuern, benötigt eine Brennkraftmaschine Steuerorgane und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung dieser Steuerorgane. 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 Einlassöffnungen und Auslassöffnungen freigeben und verschließen. Der für die Bewegung eines Ventils erforderliche Ventilbetätigungsmechanismus einschließlich des Ventils selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet. Der mindestens eine Zylinderkopf dient in der Regel zur Aufnahme dieses Ventiltriebs.
Es ist die Aufgabe des Ventiltriebs die zugehörige Einlassöffnung bzw. Auslassöffnung des Zylinders rechtzeitig freizugeben bzw. zu verschließen, wobei eine schnelle Freigabe eines möglichst großen Strömungsquerschnittes angestrebt wird, um die Drosselverluste in den ein- bzw. ausströmenden Gasströmungen gering zu halten und eine möglichst gute Füllung des Zylinders bzw. ein effektives, d. h, vollständiges Abführen der Abgase zu gewährleisten. Daher werden die Zylinder auch häufig mit mehreren Einlassöffnungen bzw. Auslassöffnungen ausgestattet.
Die Ansaugleitungen, die zu den Einlassöffnungen führen, und die Abgasleitungen, die sich an die Auslassöffnungen anschließen, sind nach dem Stand der Technik zumindest teilweise im Zylinderkopf integriert. Die Ansaugleitungen der Zylinder werden regelmäßig zu einer gemeinsamen Gesamtansaugleitung zusammengeführt oder gruppenweise zu mehreren Gesamtansaugleitungen. Die Zusammenführung von Ansaugleitungen zu einer Gesamtansaugleitung wird im Allgemeinen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Einlasskrümmer bezeichnet.
Der Zylinderblock weist zur Aufnahme der Kolben bzw. der Zylinderrohre eine entsprechende Anzahl an Zylinderbohrungen auf. Der Kolben jedes Zylinders einer Brennkraftmaschine wird axial beweglich in einem Zylinderrohr geführt und begrenzt zusammen mit dem Zylinderrohr und dem Zylinderkopf den Brennraum eines Zylinders. Der Kolben dient der Übertragung der durch die Verbrennung generierten Gaskräfte auf die Kurbelwelle. Hierzu ist der Kolben mittels eines Kolbenbolzens mit einer Pleuelstange gelenkig verbunden, die wiederum im Bereich einer Kurbelwellenkröpfung auf der Kurbelwelle beweglich gelagert ist. Die im Kurbelgehäuse gelagerte Kurbelwelle nimmt die Pleuelstangenkräfte auf, wobei die oszillierende Hubbewegung der Kolben in eine rotierende Drehbewegung der Kurbelwelle transformiert wird. Die Kurbelwelle überträgt dabei das Drehmoment an den Antriebsstrang.
Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist es ein grundsätzliches Ziel, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren. Auch in diesem Zusammenhang gewinnt die Aufladung von Brennkraftmaschinen zunehmend an Bedeutung. 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. Wird der Hubraum reduziert, lässt sich bei gleichen Fahrzeugrandbedingungen das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Die Aufladung einer Brennkraftmaschine unterstützt folglich die Bemühungen, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, d. h, den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine zu verbessern.
Aufgeladene Brennkraftmaschinen werden vorzugsweise mit einer Ladeluftkühlung ausgestattet, mit der die komprimierte Verbrennungsluft vor Eintritt in die Zylinder gekühlt wird. Dadurch erhöht sich die Dichte der zugeführten Ladeluft weiter. Die Kühlung trägt auf diese Weise ebenfalls zu einer Verdichtung und besseren Füllung der Brennräume, d. h, zu einem verbesserten Füllungsgrad, bei. Es kann vorteilhaft sein, den Ladeluftkühler mit einer Bypassleitung auszustatten, um den Ladeluftkühler im Bedarfsfall, beispielsweise nach einem Kaltstart, umgehen zu können.
Die Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist eine mittels Abgasturboaufladung aufgeladene Brennkraftmaschine. Der Vorteil eines Abgasturboladers beispielsweise im Vergleich zu einem mechanischen Lader besteht darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb benötigte Energie von der Brennkraftmaschine bezieht und somit die bereitgestellte Leistung mindert und auf diese Weise den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase.
Die Auslegung der Abgasturboaufladung bereitet häufig Schwierigkeiten, wobei grundsätzlich eine spürbare Leistungssteigerung in allen Drehzahlbereichen angestrebt wird. Regelmäßig wird aber ein Drehmomentabfall bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl beobachtet. Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis abhängt. Wird beispielsweise die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasmassenstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis. Dies hat zur Folge, dass zu niedrigeren Drehzahlen hin das Ladedruckverhältnis und der Ladedruck ebenfalls abnehmen, was gleichbedeutend ist mit einem Drehmomentabfall.
Grundsätzlich kann dem Abfall des Ladedrucks dadurch entgegengewirkt werden, dass ein kleiner Abgasturbolader, d. h, ein Abgasturbolader mit einem kleinen Turbinenquerschnitt eingesetzt wird, um auch bei kleinen Abgasströmen einen ausreichenden Ladedruck generieren zu können. Letztendlich wird der Drehmomentabfall damit nur zu niedrigeren Drehzahlen hin verschoben. Zudem sind dieser Vorgehensweise, d. h, der Verkleinerung des Turbinenquerschnitts, Grenzen gesetzt, da die gewünschte Aufladung und Leistungssteigerung auch bei hohen Drehzahlen uneingeschränkt und in dem gewünschten Maße möglich sein soll. Eine kleine Auslegung des Turbinenquerschnitts in Kombination mit einer Abgasabblasung ist nicht über den gesamten Drehzahlbereich zielführend und zufriedenstellend.
Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine wird nach dem Stand der Technik durch unterschiedliche Maßnahmen zu verbessern versucht, beispielsweise durch die Verwendung mehrerer in Reihe und/oder parallel angeordneter Abgasturbolader; gegebenenfalls in Kombination mit einem oder mehreren mechanischen Ladern und/oder elektrischen Hilfsantrieben.
Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist es ein grundsätzliches Ziel, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, 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 Ansaugsystem 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 das Ansaugsystem 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 zwei 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 Ansaugsystem, wodurch die Ladungswechselverluste mit abnehmender Last und zunehmender Drosselung steigen.
Um die beschriebenen Verluste zu senken, wurden verschiedene Strategien zur Entdrosselung einer fremdgezündeten Brennkraftmachine entwickelt.
Ein Lösungsansatz zur Entdrosselung des Ottomotors ist beispielsweise ein ottomotorisches Arbeitsverfahren mit 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 durch die direkte Einspritzung des Kraftstoffes in die Zylinder bzw. in die in den Zylindern befindliche Luft und nicht durch äußere Gemischbildung, bei der der Kraftstoff im Ansaugsystem in die angesaugte Luft eingebracht wird.
Eine andere Möglichkeit, den Verbrennungsprozess eines Ottomotors zu optimieren, 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 Verbrennungsprozess und damit den Kraftstoffverbrauch beeinflussenden Parameter mittels variabler Ventiltriebe mehr oder weniger stark variiert 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.
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 zudem 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 bzw. Gemischmasse eine verbesserte Gemischbildung auf.
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.
Obwohl Dieselmotoren, d. h, selbstzündende Brennkraftmaschinen, aufgrund der angewandten Qualitätsregelung originär einen höheren Wirkungsgrad, d. h, einen niedrigeren Kraftstoffverbrauch, aufweisen als Ottomotoren, bei denen die Last – wie vorstehend beschrieben – mittels Drosselung bzw. Quantitätsregelung über die Füllung der Zylinder eingestellt wird, besteht auch bei Dieselmotoren Verbesserungspotential und Verbesserungsbedarf hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs bzw. Wirkungsgrades.
Ein Konzept zur Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs ist auch bei Dieselmotoren die Zylinderabschaltung, d. h, die Abschaltung einzelner Zylinder in bestimmten Lastbereichen. Der Wirkungsgrad des Dieselmotors im Teillastbetreib kann durch eine Teilabschaltung verbessert, d. h, erhöht werden, denn die Abschaltung mindestens eines Zylinders einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine erhöht bei konstanter Motorleistung auch beim Dieselmotor die Belastung der übrigen noch in Betrieb befindlichen Zylinder, so dass diese Zylinder in Bereichen höherer Lasten arbeiten, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist. Das Lastkollektiv im Teillastbetrieb des Dieselmotors wird zu höheren Lasten hin verschoben.
Hinsichtlich der Wandwärmeverluste ergeben sich dieselben Vorteile wie beim Ottomotor, weshalb auf die entsprechenden Ausführungen Bezug genommen wird.
Die Teilabschaltung bei Dieselmotoren soll auch verhindern, dass das Kraftstoff-Luft-Gemisch im Rahmen der Qualitätsregelung bei abnehmender Last durch Verringerung der eingesetzten Kraftstoffmenge zu stark abmagert.
Die im Stand der Technik beschriebenen Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit Teilabschaltung und die dazugehörigen Verfahren zum Betreiben dieser Brennkraftmaschinen weisen dennoch deutliches Verbesserungspotential auf.
Wird zum Zwecke der Teilabschaltung die Kraftstoffzufuhr zu den abschaltbaren Zylindern unterbunden, d. h, eingestellt, nehmen die abgeschalteten Zylinder weiter am Ladungswechsel teil, falls der dazugehörige Ventiltrieb dieser Zylinder nicht deaktiviert wird bzw. nicht deaktiviert werden kann. Die dabei generierten Ladungswechselverluste mindern die durch die Teilabschaltung erzielten Verbesserungen hinsichtlich des Kraftstoffverbrauchs und Wirkungsgrades und stehen diesen entgegen, so dass der Nutzen der Teilabschaltung zumindest teilweise verloren geht, d. h, die Teilabschaltung in der Summe tatsächlich eine weniger deutliche Verbesserung mit sich bringt.
Um den vorstehend beschriebenen nachteiligen Effekten abzuhelfen, kann es zielführend sein, einlassseitig und auslassseitig schaltbare bzw. verstellbare Ventiltriebe vorzusehen, mit denen die abgeschalteten Zylinder während der Teilabschaltung geschlossen gehalten werden und somit nicht weiter am Ladungswechsel teilnehmen. Dadurch wird auch verhindert, dass die durch die abgeschalteten Zylinder geführte kühlere Ladeluft die Enthalpie des der Turbine zur Verfügung gestellten Abgasstromes mindert und die abgeschalteten Zylinder schnell auskühlen.
Schaltbare Ventiltriebe können aber bei mittels Abgasturbolaufladung aufgeladenen Brennkraftmaschinen wie der Brennkraftmaschine, die Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, zu weiteren Problemen führen, da die Turbine eines Abgasturboladers auf eine bestimmte Abgasmenge und damit regelmäßig auch auf eine bestimmte Anzahl an Zylindern ausgelegt ist. Wird der Ventiltrieb eines abgeschalteten Zylinders deaktiviert, verringert sich zunächst der Gesamtmassenstrom durch die Zylinder der Brennkraftmaschine. Der durch die Turbine geführte Abgasmassenstrom nimmt ab und mit diesem in der Regel auch das Turbinendruckverhältnis. Ein abnehmendes Turbinendruckverhältnis hat zur Folge, dass das Ladedruckverhältnis ebenfalls abnimmt, d. h, der Ladedruck sinkt.
Tatsächlich müsste der Ladedruck aber gesteigert, d. h, erhöht werden, um den weiter in Betrieb befindlichen Zylindern mehr Ladeluft zu zuführen, denn bei Abschaltung mindestens eines Zylinders einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine erhöht sich die Belastung der übrigen noch in Betrieb befindlichen Zylinder, weshalb diesen Zylindern mehr Ladeluft und mehr Kraftstoff zu zuführen ist. Die am Verdichter zur Verfügung stehende Antriebsleistung zur Generierung eines ausreichend hohen Ladedrucks hängt ab von der Abgasenthalpie der heißen Abgase, die maßgeblich vom Abgasdruck und der Abgastemperatur bestimmt wird, und der Abgasmasse bzw. dem Abgasstrom.
Bei Ottomotoren lässt sich der Ladedruck in dem für die Teilabschaltung relevanten Lastbereich in einfacher Weise durch Öffnen der Drosselklappe erhöhen. Diese Möglichkeit entfällt beim Dieselmotor. Der geringe Ladeluftstrom kann dazu führen, dass der Verdichter jenseits der Pumpgrenze arbeitet.
Die vorstehend beschriebenen Effekte führen zu einer Einschränkung der Anwendbarkeit der Teilabschaltung, nämlich zu einer Einschränkung des Drehzahlbereichs und des Lastbereiches, in welchen die Teilabschaltung eingesetzt werden kann. Bei kleinen Ladeluftmengen kann der Ladedruck aufgrund einer nicht ausreichenden Verdichterleistung bzw. Turbinenleistung nicht bedarfsgerecht gesteigert werden.
Der Ladedruck bei Teilabschaltung und damit die den noch in Betrieb befindlichen Zylindern zugeführte Ladeluftmenge könnte beispielsweise durch eine kleine Auslegung des Turbinenquerschnittes und gleichzeitiger Abgasabblasung erhöht werden, wodurch auch der für eine Teilabschaltung relevante Lastbereich wieder erweitert werden würde. Diese Vorgehensweise hat aber den Nachteil, dass das Aufladeverhalten unzureichend ist, wenn sämtliche Zylinder betrieben werden.
Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufzuzeigen, mit dem die Teilabschaltung einer selbstzündenden Vier-Takt-Brennkraftmaschine weiter optimiert wird.
Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine aufgeladene selbstzündende Vier-Takt-Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitzustellen.
Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen selbstzündenden Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf umfassend mindestens zwei Zylinder, bei der

– jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem und mindestens eine Einlassöffnung zum Zuführen von Ladeluft via Ansaugsystem aufweist und über einen Kolben verfügt, der entlang einer Kolbenlängsachse zwischen einem unteren Totpunkt UT und einem oberen Totpunkt OT bewegbar ist,
– mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfasst,
– mindestens zwei Zylinder in der Art konfiguriert sind, dass diese Zylinder mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder bilden, wobei der mindestens eine Zylinder einer ersten Gruppe ein auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindlicher Zylinder ist und der mindestens eine Zylinder einer zweiten Gruppe als lastabhängig schaltbarer Zylinder ausgebildet ist, und
– jede Einlassöffnung und jede Auslassöffnung eines Zylinders mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet ist mit einem Ventil, welches die zugehörige Öffnung versperrt oder freigibt,

– jeder auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindliche Zylinder der ersten Gruppe gemäß einem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren betrieben wird, wozu jeder Zylinder der ersten Gruppe mindestens eine weitere Einlassöffnung zum Zuführen von Ladeluft via einem Überströmkanal aufweist, der Überströmkanal mit mindestens einem Absperrelement ausgestattet ist und jeder Zylinder der ersten Gruppe als ladeluftempfangender Zylinder via Überströmkanal mit dem zugehörigen Zylinder der zweiten Gruppe des Zylinderpaares als ladeluftlieferndem Zylinder zwecks Frischluftzufuhr zumindest verbindbar ist,
– die mindestens eine Einlassöffnung jedes Zylinders der ersten Gruppe versperrt wird, indem ein zugehöriger zumindest teilweise variabler Ventiltrieb deaktiviert wird,
– die mindestens eine Auslassöffnung jedes Zylinders der ersten Gruppe dem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren angepasst betrieben wird,
– mindestens eine Auslassöffnung jedes abgeschalteten Zylinders der zweiten Gruppe versperrt wird, indem ein zugehöriger zumindest teilweise variabler Ventiltrieb deaktiviert wird,
– mindestens eine Einlassöffnung jedes abgeschalteten Zylinders der zweiten Gruppe dem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren angepasst betrieben wird, und
– jeder ladeluftempfangende Zylinder zwecks Frischluftzufuhr via Überströmkanal mit dem zugehörigen Zylinder der zweiten Gruppe des Zylinderpaares als ladeluftlieferndem Zylinder verbunden wird, wenn der Kolben des ladeluftliefernden Zylinders sich im Rahmen eines Kompressionstaktes vom unteren Totpunkt auf den oberen Totpunkt zu bewegt.

Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein abgeschalteter Zylinder während der Teilabschaltung zweckentfremdet und als Pumpe bzw. Kolbenarbeitsmaschine eingesetzt, um einem weiter in Betrieb befindlichen Zylinder Ladeluft bereitzustellen und zu zuführen.
Durch diese Maßnahme lässt sich die Anwendbarkeit der Teilabschaltung hin zu niedrigen Drehzahlen und niedrigen Lasten erweitern bzw. ausdehnen. Die den bei Teilabschaltung weiter in Betrieb befindlichen Zylindern zugeführte Ladeluftmenge hängt erfindungsgemäß nicht mehr ausschließlich von der bereitstehenden Verdichterleistung bzw. dem vom Verdichter generierbaren Ladedruck ab. Vielmehr wird die einem in Betrieb befindlichen Zylinder zugeführte Ladeluftmenge mittels eines abgeschalteten Zylinders bedarfsgerecht erhöht bzw. eingestellt.
Hierzu werden Zylinderpaare gebildet, wobei erfindungsgemäß jeweils ein Zylinder der ersten Gruppe, d. h, ein bei Teilabschaltung weiter in Betrieb befindlicher Zylinder, und ein Zylinder der zweiten Gruppe, d. h, ein bei Teilabschaltung abgeschalteter Zylinder, ein Zylinderpaar bilden. Der abgeschaltete Zylinder des Zylinderpaares dient während der Teilabschaltung als ladeluftliefernder Zylinder, der dem in Betrieb befindlichen Zylinder des Zylinderpaares Ladeluft bereitstellt, weshalb der letztgenannte Zylinder auch als ladeluftempfangender Zylinder bezeichnet und betrachtet wird.
Pro Zylinderpaar ist ein Überströmkanal vorgesehen, der den ladeluftempfangenden Zylinder des Zylinderpaares zwecks Frischluftzufuhr via Überströmkanal mit dem zugehörigen ladeluftliefernden Zylinder des Zylinderpaares verbindet, um Ladeluft via dem Überströmkanal aus dem abgeschalteten ladeluftliefernden Zylinder in den ladeluftempfangenden in Betrieb befindlichen Zylinder des Zylinderpaares einzubringen.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine wird zudem während der Teilabschaltung gemäß einem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren betrieben, bei dem im Vergleich zum Vier-Takt-Arbeitsverfahren die Arbeitstakte des Ansaugens von Ladeluft und des Ausschiebens von Abgas entfallen. Der Ladungswechsel erfolgt vielmehr durch Einblasen von Ladeluft über mindestens eine weitere Einlassöffnung des Zylinders, die mit dem zugehörigen Überströmkanal zumindest verbindbar ist.
Jeder ladeluftempfangende Zylinder eines Zylinderpaares wird zwecks Frischluftzufuhr via Überströmkanal mit dem ladeluftliefernden Zylinder des Zylinderpaares verbunden, wenn der Kolben des ladeluftliefernden Zylinders sich im Rahmen eines Kompressionstaktes vom unteren Totpunkt auf den oberen Totpunkt zu bewegt. Auf diese Weise bläst der als Pumpe bzw. als Kolbenarbeitsmaschine betriebene abgeschaltete Zylinder während der Teilabschaltung zusätzlich Ladeluft in den in Betrieb befindlichen Zylinder des Zylinderpaares ein.
Grundsätzlich sollte der Überströmkanal freigegeben sein bzw. werden, wenn der Kolben des ladeluftliefernden Zylinders sich im Kompressionstakt befindet. Nichtsdestotrotz kann der Überströmkanal auch bereits freigegeben werden, wenn der Kolben des ladeluftliefernden Zylinders sich noch vor dem unteren Totpunkt des Kompressionstaktes befindet. Ebenso kann der Überströmkanal wieder versperrt werden, wenn der Kolben des ladeluftliefernden Zylinders sich bereits wieder hinter dem oberen Totpunkt des Kompressionstaktes befindet.
Die erfindungsgemäße Überführung der Brennkraftmaschine in das Zwei-Takt-Arbeitsverfahren hat den Vorteil, dass sich die Frequenz, mit der die Zündung in den in Betrieb befindlichen Zylindern initiiert wird, während der Teilabschaltung nicht ändert, wenn vorausgesetzt wird, dass die Hälfte der Zylinder der Brennkraftmaschine bei Teilabschaltung abgeschaltet wird. Dadurch werden die aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile hinsichtlich der Geräuschemission und der Drehschwingungsanregung der Kurbelwelle vermieden. Letzteres verursacht insbesondere Drehzahlschwankungen der Brennkraftmaschine, die unerwünscht sind. Zudem ist das Zwei-Takt-Arbeitsverfahren durch eine hohe Leistungsdichte gekennzeichnet.
Die Teilabschaltung und das während der Teilabschaltung angewendete Zwei-Takt-Arbeitsverfahren erfordern eine angepasste Betätigung der Einlassöffnungen und Auslassöffnungen der Zylinder bzw. der zu den Öffnungen gehörenden Ventile und Ventiltriebe.
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird die mindestens eine Einlassöffnung jedes Zylinders der ersten Gruppe während der Teilabschaltung versperrt, indem ein zugehöriger zumindest teilweise variabler Ventiltrieb deaktiviert wird. Dies trägt dem Umstand Rechnung, dass die Frischluftzufuhr bzw. Frischluftversorgung der in Betrieb befindlichen Zylinder via Überströmkanal aus den abgeschalteten ladeluftliefernden Zylindern erfolgt. Die mindestens eine Auslassöffnung jedes Zylinders der ersten Gruppe wird dem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren angepasst betrieben, um das Abgas aus den in Betrieb befindlichen Zylindern abzuführen bzw. gemäß dem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren abführen zu können.
Mindestens eine Auslassöffnung jedes abgeschalteten Zylinders der zweiten Gruppe wird während der Teilabschaltung versperrt, indem ein zugehöriger zumindest teilweise variabler Ventiltrieb deaktiviert wird. Vorzugsweise werden sämtliche Auslassöffnungen eines abgeschalteten Zylinders der zweiten Gruppe während der Teilabschaltung versperrt. Damit wird verhindert, dass die in einen abgeschalteten Zylinder via Ansaugsystem eingebrachte Ladeluft auslassseitig entweicht bzw. via Abgasabführsystem abgeführt wird und den in Betrieb befindlichen Zylindern nicht mehr zur Verfügung steht. Die letztgenannte Variante kommt insbesondere dann zum Einsatz, wenn keine Auslassöffnung des abgeschalteten Zylinders erforderlich ist bzw. genutzt wird, um bei Teilabschaltung den in Betrieb befindlichen Zylinder des Zylinderpaares mit Frischluft zu versorgen.
Mindestens eine Einlassöffnung jedes abgeschalteten Zylinders der zweiten Gruppe wird erfindungsgemäß dem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren angepasst betrieben, um den abgeschalteten Zylinder via Ansaugsystem mit Ladeluft bzw. Frischluft zu versorgen. Die Einlassseite eines abgeschalteten Zylinders kann aber darüber hinaus auf ganz unterschiedliche Weise betrieben werden und zwar abhängig auch davon, mit wie vielen Einlassöffnungen der abgeschaltete Zylinder ausgestattet ist, und abhängig davon, ob das einlassseitige Ansaugsystem des abgeschalteten Zylinders den Überströmkanal mit ausbildet und gegebenenfalls eine oder mehrere Einlassöffnungen des abgeschalteten Zylinders geöffnet werden müssen, um den Überströmkanal freizugeben bzw. mit Frischluft zu speisen.
Insbesondere können sämtliche Einlassöffnungen eines abgeschalteten Zylinders der zweiten Gruppe gemäß dem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren angepasst betrieben werden, um den abgeschalteten Zylinder mit Frischluft zu versorgen, wenn nämlich mindestens eine Auslassöffnung zur Frischluftversorgung eines auch bei Teilabschaltung in Betrieb befindlichen Zylinders genutzt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt, mit dem die Teilabschaltung einer selbstzündenden Vier-Takt-Brennkraftmaschine weiter optimiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren löst somit die erste der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe.
Die erfindungsgemäße selbstzündende Brennkraftmaschine hat mindestens zwei Zylinder bzw. mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder. Insofern sind Brennkraftmaschinen mit vier Zylindern, die in zwei Gruppen mit jeweils zwei Zylindern konfiguriert sind, oder Brennkraftmaschinen mit sechs Zylindern, die in zwei Gruppen mit jeweils drei Zylindern konfiguriert sind, ebenfalls erfindungsgemäße Brennkraftmaschinen. Die Zylindergruppen umfassen vorzugsweise eine gleiche Anzahl an Zylindern.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
Wie die mindestens eine Einlassöffnung eines abgeschalteten Zylinders im Rahmen des Zwei-Takt-Arbeitsverfahrens betrieben bzw. geöffnet wird, hängt von mehreren Einflussfaktoren ab.
Zum einen davon, ob der ladeluftliefernde Zylinder mehr als eine Einlassöffnung aufweist und gegebenenfalls davon, wie viele Einlassöffnungen mit dem ladeluftempfangenden Zylinder via Überströmkanal verbunden werden. Hat der ladeluftliefernde Zylinder beispielsweise zwei Einlassöffnungen, von denen nur eine Einlassöffnung via Überströmkanal mit dem ladeluftempfangenden Zylinder verbunden wird, sollte vor dem Öffnen dieser Einlassöffnung – zwecks Frischluftversorgung des ladeluftempfangenden Zylinders – die andere Einlassöffnung geschlossen werden bzw. sein, damit die Ladeluft nur via Überströmkanal entweichen bzw. abgeführt werden kann und nicht zurück in das Ansaugsystem gelangt. Im Hinblick auf die Frischluftversorgung des ladeluftliefernden Zylinders können beide Einlassöffnungen geöffnet werden oder aber nur eine Einlassöffnung, insbesondere falls im Zwei-Takt-Arbeitsverfahren eine der beiden Einlassöffnungen durchgehend mit dem Überströmkanal kommuniziert bzw. verbindbar sein soll.
Grundsätzlich sind die Einlassöffnungen eines abgeschalteten Zylinders im Rahmen des Zwei-Takt-Arbeitsverfahrens entsprechend den ihnen zugewiesenen Aufgaben zu betreiben bzw. zu öffnen. D. h, bei jeder Einlassöffnung ist zu berücksichtigen, ob diese Einlassöffnung der Frischluftversorgung des ladeluftliefernden Zylinders und/oder der Frischluftversorgung des ladeluftempfangenden Zylinders dient.
Der Zeitpunkt, zu dem die mindestens eine Einlassöffnung des abgeschalteten Zylinders geöffnet bzw. geschlossen wird, hängt neben der zugewiesenen Aufgabe auch davon ab, wie groß der mechanische bzw. thermodynamische Versatz der beiden Zylinder des Zylinderpaares ist, d. h, ob dieser Versatz beispielsweise 90, 120 oder 180°KW beträgt. Insofern ist auch die Kurbelwellenkröpfung von Bedeutung. Das Verdichtungsverhältnis ist ebenfalls zu berücksichtigen.
Vorteilhaft sind vor dem Hintergrund des Gesagten beispielsweise Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen jeder Zylinder der ersten Gruppe als ladeluftempfangender Zylinder via Überströmkanal mit mindestens einer Einlassöffnung des zugehörigen Zylinders der zweiten Gruppe des Zylinderpaares als ladeluftlieferndem Zylinder verbindbar ist.
Ein ladeluftliefernder Zylinder, d. h, ein Zylinder der zweiten Gruppe, kann eine Einlassöffnung aufweisen, die dann sowohl dem Ansaugen von Ladeluft als auch dem Abführen dieser Ladeluft via Überströmkanal dient.
Ein ladeluftliefernder Zylinder kann aber auch mehr als eine Einlassöffnung aufweisen. Dann können sämtliche Einlassöffnungen dem Ansaugen von Ladeluft und/oder dem Abführen dieser Ladeluft via Überströmkanal dienen, aber auch nur eine Einlassöffnung oder eine begrenzte Anzahl bzw. Auswahl an Einlassöffnungen.
Insofern ergeben sich auch unterschiedliche Verfahrensvarianten betreffend diese mindestens eine Einlassöffnung des ladeluftliefernden Zylinders, welche im Folgenden kurz dargelegt werden.
Vorteilhaft können vor dem Hintergrund des Gesagten in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Verfahrens sein, bei denen jeder Zylinder der ersten Gruppe als ladeluftempfangender Zylinder via Überströmkanal mit einer Einlassöffnung des zugehörigen Zylinders der zweiten Gruppe des Zylinderpaares als ladeluftlieferndem Zylinder verbindbar ist.
Zum Betreiben einer aufgeladenen Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der jeder Zylinder zwei Einlassöffnungen zum Zuführen von Ladeluft via Ansaugsystem aufweist, können Ausführungsformen des Verfahrens vorteilhaft sein, die dadurch gekennzeichnet sind, dass jeder Zylinder der ersten Gruppe als ladeluftempfangender Zylinder via Überströmkanal mit einer ersten Einlassöffnung des zugehörigen Zylinders der zweiten Gruppe des Zylinderpaares als ladeluftlieferndem Zylinder verbindbar ist, wobei

– die erste Einlassöffnung des ladeluftliefernden Zylinders im Hinblick auf die Frischluftversorgung des ladeluftempfangenden Zylinders betrieben wird, und
– die zweite Einlassöffnung des ladeluftliefernden Zylinders im Hinblick auf die Frischluftversorgung des ladeluftliefernden Zylinders im Rahmen des Zwei-Takt-Arbeitsverfahrens betrieben wird.

Die vorstehenden Ausführungsformen betreffend sind Verfahrensvarianten vorteilhaft, bei denen das Ventil der mindestens einen Einlassöffnung des ladeluftliefernden Zylinders, die mit dem Überströmkanal verbindbar ist, zwecks Frischluftzufuhr zu dem ladeluftempfangenden Zylinder geöffnet wird.
Vorteilhaft sind – ebenfalls die vorstehenden Ausführungsformen betreffend – Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das Ventil der mindestens einen Einlassöffnung des ladeluftliefernden Zylinders, die mit dem Überströmkanal zumindest verbindbar ist, zwecks Frischluftzufuhr zu dem ladeluftempfangenden Zylinder nahe des oberen Totpunktes unter Ausbildung von zwei Ventilhüben geöffnet wird.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen des Verfahrens, bei denen das Ventil der mindestens einen Einlassöffnung des ladeluftliefernden Zylinders, die mit dem Überströmkanal zumindest verbindbar ist, vor dem oberen Totpunkt unter Ausbildung eines ersten Ventilhubes ein erstes Mal geöffnet wird und nach dem oberen Totpunkt unter Ausbildung eines zweiten Ventilhubes ein zweites Mal geöffnet wird.
Im Rahmen der vorliegenden Erfindung bildet ein Ventil bereits zwei Ventilhübe aus, wenn der Ventilhub im Rahmen des Öffnungsvorganges nochmals vergrößert wird nachdem der Hub zuvor bereits verkleinert wurde, ohne dass das Ventil zwischen den beiden Ventilhüben vollständig geschlossen zu werden braucht.
Das vorstehend im Zusammenhang mit der Frischluftversorgung eines auch bei Teilabschaltung in Betrieb befindlichen Zylinders hinsichtlich der mindestens einen Einlassöffnung eines abgeschalteten Zylinders Gesagte gilt in analoger Weise auch für die mindestens eine Auslassöffnung des abgeschalteten Zylinders, wenn die Frischluftversorgung eines auch bei Teilabschaltung in Betrieb befindlichen Zylinders über die Auslassseite des abgeschalteten Zylinders erfolgt und hierzu mindestens eine Auslassöffnung des abgeschalteten Zylinders genutzt wird.
Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich eine selbstzündende Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens einer vorstehend beschriebenen Art bereitzustellen, wird gelöst durch eine aufgeladene selbstzündende Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf umfassend mindestens zwei Zylinder, bei der

– die Zylinder in der Art gruppiert sind, dass jeweils zwei Zylinder ein Zylinderpaar bilden, welches einen Zylinder der ersten Gruppe und einen Zylinder der zweiten Gruppe umfasst, wobei der Zylinder der zweiten Gruppe als ladeluftliefernder Zylinder dem Zylinder der ersten Gruppe als ladeluftempfangenden Zylinder während der Teilabschaltung zusätzliche Ladeluft bereitstellt, wozu ein zumindest zeitweise ausbildbarer Überströmkanal vorgesehen ist, der mit mindestens einem Absperrelement ausgestattet ist und den ladeluftliefernden Zylinder mit mindestens einer weiteren Einlassöffnung des zugehörigen ladeluftempfangenden Zylinders verbindet, um Ladeluft via dem Überströmkanal aus dem abgeschalteten ladeluftliefernden Zylinder in den ladeluftempfangenden in Betrieb befindlichen Zylinder des Zylinderpaares einzubringen.

Das bereits für das erfindungsgemäße Verfahren Gesagte gilt auch für die erfindungsgemäße selbstzündende Brennkraftmaschine, weshalb an dieser Stelle im Allgemeinen Bezug genommen wird auf die vorstehend hinsichtlich des Verfahrens gemachten Ausführungen. Die verschiedenen Brennkraftmaschinen erfordern teils unterschiedliche Verfahrensvarianten und umgekehrt.
Vorteilhaft können Ausführungsformen der aufgeladenen selbstzündenden Brennkraftmaschine sein, bei denen das Ansaugsystem den Überströmkanal zumindest mit ausbildet.
Der Überströmkanal kann von Wandungen des Ansaugsystems bzw. des Einlasskrümmers mit ausgebildet werden. Regelmäßig erfordert der Überströmkanal dann aber zusätzliche Wandungen, die an das Ansaugsystem bzw. den Einlasskrümmer anschließen und den Überströmkanal mit der weiteren Einlassöffnung des ladeluftempfangenden Zylinders verbinden.
Der Überströmkanal muss aber ein zumindest während des Kompressionstaktes des ladeluftliefernden Zylinders vom übrigen Ansaugsystem abtrennbarer Kanal sein, wozu auch das Absperrelement des Überströmkanals selbst dienen kann. Vorteilhaft ist es auch, wenn sich der Überströmkanal vom Ansaugsystem abtrennen, d. h, verschließen lässt und die mindestens eine Einlassöffnung des ladeluftliefernden abgeschalteten Zylinders, die im Rahmen des Kompressionstaktes zwecks Überführen von Ladeluft geöffnet wird, auch zum Ansaugen von Ladeluft im Rahmen des Ansaugtaktes des abgeschalteten Zylinders verwendet werden kann. Dies gilt im Besonderen für den Normalbetrieb der Brennkraftmaschine nach Beendigung der Teilabschaltung. Dann steht dem abschaltbaren Zylinder mindestens eine weitere Einlassöffnung für den Ladungswechsel zur Verfügung. Das mindestens eine Absperrelement des Überströmkanals kann beispielsweise als Klappe ausgebildet sein. Die Klappe verschließt den Überströmkanal während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine und trennt den Überströmkanal im Zwei-Takt-Betrieb vom übrigen Ansaugsystem, dann zumindest während des Kompressionstaktes des ladeluftliefernden Zylinders.
Vorteilhaft sind aus den vorstehend genannten Gründen auch Ausführungsformen der aufgeladenen selbstzündenden Brennkraftmaschine, bei denen der Überströmkanal als vom übrigen Ansaugsystem abtrennbarer Kanal ausgebildet ist, der durch Betätigen eines Absperrelementes vom übrigen Ansaugsystem abtrennbar ist. Das übrige Ansaugsystem ist der Teil des Ansaugsystems, der den Überströmkanal nicht mit ausbildet.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen selbstzündenden Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens eine weitere Einlassöffnung jedes ladeluftempfangenden Zylinders der ersten Gruppe schlitzartig ausbildet ist. Dann kann auf die bezüglich Zwei-Takt-Brennkraftmaschinen vorliegenden Erkenntnisse zurückgegriffen werden, die regelmäßig Schlitze für den Ladungswechsel verwenden.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen selbstzündenden Brennkraftmaschine, bei denen die mindestens eine weitere Einlassöffnung jedes ladeluftempfangenden Zylinders der ersten Gruppe nahe des unteren Totpunktes angeordnet ist. Dann wird die Ladeluft via Überströmkanal in ein großes Zylindervolumen eingeblasen, wodurch die Füllung des ladeluftempfangenden Zylinders erleichtert wird.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen selbstzündenden Brennkraftmaschine, bei denen jede weitere Einlassöffnung mit einem weiteren Absperrelement ausgestattet ist, mit dem die weitere Einlassöffnung verschließbar ist. Die weitere Einlassöffnung wird dann insbesondere während des Kompressionstaktes des befeuerten ladeluftempfangenden Zylinders verschlossen und gegebenenfalls während des Normalbetriebs der Brennkraftmaschine, damit keine Gase aus dem Kurbelgehäuse via Überströmkanal in das Ansaugsystem gelangen, wenn sich der Kolben des befeuerten ladeluftempfangenden Zylinders in Richtung des oberen Totpunktes bewegt.
Das Überströmen von Gasen aus dem Kurbelgehäuse in das Ansaugsystem kann auch mit dem Absperrelement des Überströmkanals verhindert werden, das hierzu den Überströmkanal vom Ansaugsystem zu trennen hat, wenn sich der Kolben des befeuerten ladeluftempfangenden Zylinders in Richtung des oberen Totpunktes bewegt.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen selbstzündenden Brennkraftmaschine, bei denen die zwei Zylinder eines Zylinderpaares jeweils benachbart in dem mindestens einen Zylinderkopf angeordnete Zylinder sind.
Die lokale Nähe der zwei Zylinder eines Zylinderpaares, d. h, ihre geographische Nähe, hat für das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine Vorteile, da sich die Wegstrecke zwischen einem ladeluftempfangenden Zylinder und einem ladeluftliefernden Zylinder verkürzt. Der Überströmkanal gestaltet sich konstruktiv einfacher, ist weniger lang und weniger voluminös. Insbesondere Letzteres unterstützt das Überführen von Ladeluft aus dem ladeluftliefernden Zylinder in den ladeluftempfangenden Zylinder.
Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang bei Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Zylinderkopf und vier entlang der Längsachse des Zylinderkopfes in Reihe angeordneten Zylindern, bei denen die beiden außenliegenden Zylinder auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindliche Zylinder der ersten Gruppe sind und die beiden innenliegenden Zylinder lastabhängig schaltbare Zylinder der zweiten Gruppe sind, Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, die dadurch gekennzeichnet sind, dass jeweils ein außenliegender Zylinder und der benachbarte innenliegende Zylinder ein Zylinderpaar bilden.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen selbstzündenden Brennkraftmaschine, die dadurch gekennzeichnet sind, dass jeder Zylinder zwei oder mehr Einlassöffnungen zum Zuführen von Ladeluft und/oder zwei oder mehr Auslassöffnungen zum Abführen der Abgase aufweist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen selbstzündenden Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder zum Einbringen von Kraftstoff mit einer Direkteinspritzung ausgestattet ist.
Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen, bei denen jeder Zylinder zum Zwecke der Direkteinspritzung mit einer Einspritzdüse ausgestattet ist.
Die Kraftstoffzufuhr lässt sich zum Zwecke der Teilabschaltung bei direkteinspritzenden Brennkraftmaschinen schneller und zuverlässiger deaktivieren als bei Brennkraftmaschinen mit Saugrohreinspritzung, bei denen Kraftstoffreste im Saugrohr zu ungewollten Verbrennungen im abgeschalteten Zylinder führen können.
Nichtsdestotrotz können Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft sein, bei denen zum Zwecke einer Kraftstoffversorgung eine Saugrohreinspritzung vorgesehen ist.
Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen mindestens zwei Abgasturbolader vorgesehen sind, die jeweils eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter umfassen.
Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann durch mehrere parallel angeordnete Turbolader, d. h, durch mehrere parallel angeordnete Turbinen von kleinerem Turbinenquerschnitt, verbessert werden, wobei mit steigender Abgasmenge Turbinen sukzessive zugeschaltet werden; ähnlich einer Registeraufladung.
Die Drehmomentcharakteristik kann auch mittels mehrerer in Reihe geschalteter Abgasturbolader vorteilhaft beeinflusst werden. Durch das in Reihe Schalten von zwei Abgasturboladern, von denen ein Abgasturbolader als Hochdruckstufe und ein Abgasturbolader als Niederdruckstufe dient, kann das Kennfeld in vorteilhafter Weise aufgeweitet werden und zwar sowohl hin zu kleineren Verdichterströmen als auch hin zu größeren Verdichterströmen.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform der aufgeladenen selbstzündenden Vier-Takt-Brennkraftmaschine und gemäß den 1a und 1b näher erläutert. Hierbei zeigt:
1a schematisch und fragmentarisch eine erste Ausführungsform der selbstzündenden Vier-Takt-Brennkraftmaschine im Normalbetrieb, teilweise geschnitten, und
1b schematisch und fragmentarisch die in 1a dargestellte Vier-Takt-Brennkraftmaschine während der Teilabschaltung, teilweise geschnitten.
1a zeigt schematisch und fragmentarisch eine erste Ausführungsform der selbstzündenden Vier-Takt-Brennkraftmaschine im Normalbetrieb, teilweise geschnitten.
Es handelt sich um einen Vier-Zylinder-Reihenmotor mit Direkteinspritzung, bei dem die vier Zylinder 1, 2, 3, 4 entlang der Längsachse des Zylinderkopfes, d. h, in Reihe, angeordnet und jeweils mit einem Injektor zur Einspritzung von Kraftstoff ausgestattet sind (nicht dargestellt).
Jeder Zylinder 1, 2, 3, 4 weist zwei Einlassöffnungen 3a, 4a zum Zuführen von Ladeluft via Ansaugsystem 7 auf, wobei sich an jede Einlassöffnung 3a, 4a eine Ansaugleitung 5a, 6a anschließt. Die Ansaugleitungen 5a, 6a führen unter Ausbildung eines Einlasskrümmers 7 zu einer Gesamtansaugleitung 7a zusammen. Zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem ist jeder Zylinder 1, 2, 3, 4 mit zwei Auslassöffnungen 3b, 4b ausgestattet. Zudem verfügt jeder Zylinder 1, 2, 3, 4 über einen Kolben, der entlang einer Kolbenlängsachse zwischen einem unteren Totpunkt UT und einem oberen Totpunkt OT bewegbar ist (nicht dargestellt).
Die Brennkraftmaschine ist zum Zwecke der Aufladung mit mindestens einem Abgasturbolader ausgestattet, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem 7 angeordneten Verdichter umfasst.
Die vier Zylinder 1, 2, 3, 4 sind konfiguriert und bilden zwei Gruppen mit jeweils zwei Zylindern 1, 2, 3, 4, wobei die beiden außenliegenden Zylinder 1, 4 eine erste Gruppe bilden, deren Zylinder 1, 4 auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb sind, und die beiden innenliegenden Zylinder 2, 3 eine zweite Gruppe bilden, deren Zylinder 2, 3 als lastabhängig schaltbare Zylinder 2, 3 ausgebildet sind, die im Rahmen einer Teilabschaltung abgeschaltet werden.
Jede Einlassöffnung 3a, 4a und jede Auslassöffnung 3b, 4b ist mit einem Ventiltrieb ausgestattet umfassend ein Ventil, welches die zugehörige Öffnung 3a, 4a, 3b, 4b versperrt und freigibt, wobei die zwei Auslassöffnungen 3b jedes abschaltbaren Zylinders 2, 3 der zweiten Gruppe und die zwei Einlassöffnungen 4a jedes bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindlichen Zylinders 1, 4 mit einem abschaltbaren Ventiltrieb ausgestattet sind, der bei Teilabschaltung deaktiviert wird, um die jeweilige Öffnung 3b, 4a bei Teilabschaltung zu versperren.
Die vier Zylinder 1, 2, 3, 4 sind des Weiteren gruppiert und zwar in der Art, dass jeweils zwei Zylinder 1, 2, 3, 4 ein Zylinderpaar bilden, welches einen Zylinder 1, 4 der ersten Gruppe und einen Zylinder 2, 3 der zweiten Gruppe umfasst, wobei der Zylinder 2, 3 der zweiten Gruppe als ladeluftliefernder Zylinder 2, 3 dem Zylinder 1, 4 der ersten Gruppe als ladeluftempfangenden Zylinder 1, 4 während der Teilabschaltung Ladeluft via einem Überströmkanal 8 bereitstellt. Jeweils ein außenliegender Zylinder 1, 4 und der benachbarte innenliegende Zylinder 2, 3 bilden ein Zylinderpaar, wobei jeder auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindliche Zylinder 1, 4 der ersten Gruppe während der Teilabschaltung gemäß einem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren betrieben wird.
Der zum Überführen von Ladeluft vorgesehene Überströmkanal 8 wird von Wandungen des Einlasskrümmers 7 mit ausgebildet und umfasst zusätzliche Wandungen, die an den Einlasskrümmer 7 anschließen und den Überströmkanal 8 mit einer weiteren Einlassöffnung 8a des ladeluftempfangenden Zylinders 1, 4 verbinden. Mittels Überströmkanal 8 ist vorliegend die weitere Einlassöffnung 8a des ladeluftempfangenden vierten Zylinders 4 mit einer einzelnen Einlassöffnung 3a des ladeluftliefernden dritten Zylinders 3 zumindest verbindbar bzw. während der Teilabschaltung verbunden, um Ladeluft via dem Überströmkanal 8 aus dem abgeschalteten ladeluftliefernden dritten Zylinder 3 in den in Betrieb befindlichen ladeluftempfangenden vierten Zylinder 4 des Zylinderpaares einzubringen (siehe auch 1b).
Der Überströmkanal 8 ist zumindest während des Kompressionstaktes des ladeluftliefernden Zylinders 3 vom übrigen Ansaugsystem 7 abtrennbar, wozu ein Absperrelement 8b des Überströmkanals 8 dient, das vorliegend als verschwenkbare Klappe 8b ausgebildet ist.
Im Normalbetrieb der Brennkraftmaschine, wenn sämtliche Zylinder 1, 2, 3, 4 in Betrieb sind und gemäß einem Vier-Takt-Arbeitsverfahren betrieben werden, ist der Überströmkanal 8 vom Ansaugsystem 7 abtrennbar und mittels Klappe 8b verschlossen (siehe 1a). Die Einlassöffnung 3a des abschaltbaren Zylinders 3, die bei Teilabschaltung im Rahmen des Kompressionstaktes zwecks Überführen von Ladeluft geöffnet wird, kann dann zum Ansaugen von Ladeluft im Rahmen des Ansaugtaktes des abschaltbaren Zylinders 3 verwendet werden. Dies gilt grundsätzlich auch für die Teilabschaltung. Dann steht dem abgeschalteten Zylinder 3 eine Einlassöffnung 3a mehr für die Frischluftversorgung zur Verfügung.
Die Auslassöffnungen 4b jedes bei Teilabschaltung in Betrieb befindlichen Zylinders 1, 4 der ersten Gruppe werden während der Teilabschaltung dem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren angepasst betrieben, um das Abgas aus den in Betrieb befindlichen Zylindern 1, 4 abzuführen.
Da der vierte ladeluftempfangende Zylinder 4 vorliegend via Überströmkanal 8 nur mit einer, d. h, einer ersten Einlassöffnung 3a des dritten ladeluftlieferndem Zylinder 3 verbindbar bzw. verbunden ist, wird diese erste Einlassöffnung 3a des ladeluftliefernden Zylinders 3 zumindest auch im Hinblick auf die Frischluftversorgung des ladeluftempfangenden Zylinders 4 betrieben, während die andere, die zweite Einlassöffnung 3a des ladeluftliefernden Zylinders 3 im Hinblick auf die Frischluftversorgung des ladeluftliefernden Zylinders 3 im Rahmen des Zwei-Takt-Arbeitsverfahrens betrieben wird.
Die erste Einlassöffnung 3a des ladeluftliefernden Zylinders 3, die mit dem Überströmkanal 8 verbindbar ist, wird zwecks Frischluftzufuhr zu dem ladeluftempfangenden Zylinder 4 geöffnet. Das Ventil dieser ersten Einlassöffnung 3a öffnet vor dem oberen Totpunkt unter Ausbildung eines ersten Ventilhubes ein erstes Mal und nach dem oberen Totpunkt unter Ausbildung eines zweiten Ventilhubes ein zweites Mal.
1b zeigt schematisch und fragmentarisch die in 1a dargestellte Vier-Takt-Brennkraftmaschine während der Teilabschaltung, teilweise geschnitten. Es soll nur ergänzend zu 1a ausgeführt werden, weshalb im Übrigen Bezug genommen wird auf 1a. Für dieselben Teile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet.
Während der Teilabschaltung wird die weitere Einlassöffnung 8a des ladeluftempfangenden vierten Zylinders 4 via Überströmkanal 8 mit einer einzelnen Einlassöffnung 3a des ladeluftliefernden dritten Zylinders 3 verbunden, um Ladeluft via dem Überströmkanal 8 aus dem abgeschalteten ladeluftliefernden dritten Zylinder 3 in den in Betrieb befindlichen ladeluftempfangenden vierten Zylinder 4 des Zylinderpaares einzublasen. Hierzu wird der Überströmkanal 8 zumindest während des Kompressionstaktes des ladeluftliefernden Zylinders 3 geöffnet und vom übrigen Ansaugsystem 7 abgetrennt, wozu die als Absperrelement 8b dienende Klappe 8b verschwenkt wird.
Bezugszeichenliste

1: erster Zylinder, außenliegender Zylinder, ladeluftempfangender Zylinder
2: zweiter Zylinder, innenliegender Zylinder, abschaltbarer Zylinder
3: dritter Zylinder, innenliegender Zylinder, abschaltbarer Zylinder
3a: Einlassöffnung des dritten Zylinders
3b: Auslassöffnung des dritten Zylinders
4: vierter Zylinder, außenliegender Zylinder, ladeluftempfangender Zylinder
4a: Einlassöffnung des vierten Zylinders
4b: Auslassöffnung des vierten Zylinders
5a: Ansaugleitung des dritten Zylinders
6a: Ansaugleitung des vierten Zylinders
7: Ansaugsystem, Einlasskrümmer
7a: Gesamtansaugleitung
8: Überströmkanal
8a: weitere Einlassöffnung eines ladeluftempfangenden Zylinders
8b: Absperrelement, Klappe
8c: weiteres Absperrelement
8d: Rückschlagventil
OT: oberer Totpunkt eines Kobens
UT: oberer Totpunkt eines Kolbens

Claims

Verfahren zum Betreiben einer aufgeladenen selbstzündenden Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf umfassend mindestens zwei Zylinder (1, 2, 3, 4), bei der – jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens eine Auslassöffnung (3b, 4b) zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem und mindestens eine Einlassöffnung (3a, 4a) zum Zuführen von Ladeluft via Ansaugsystem (7) aufweist und über einen Kolben verfügt, der entlang einer Kolbenlängsachse zwischen einem unteren Totpunkt UT und einem oberen Totpunkt OT bewegbar ist, – mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem (7) angeordneten Verdichter umfasst, – mindestens zwei Zylinder (1, 2, 3, 4) in der Art konfiguriert sind, dass diese Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder (1, 2, 3, 4) bilden, wobei der mindestens eine Zylinder (1, 4) einer ersten Gruppe ein auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindlicher Zylinder (1, 4) ist und der mindestens eine Zylinder (2, 3) einer zweiten Gruppe als lastabhängig schaltbarer Zylinder (2, 3) ausgebildet ist, und – jede Einlassöffnung (3a, 4a) und jede Auslassöffnung (3b, 4b) eines Zylinders (1, 2, 3, 4) mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet ist mit einem Ventil, welches die zugehörige Öffnung (3a, 4a, 3b, 4b) versperrt oder freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (1, 2, 3, 4) in der Art gruppiert sind, dass jeweils zwei Zylinder (1, 2, 3, 4) ein Zylinderpaar bilden, welches einen Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe und einen Zylinder (2, 3) der zweiten Gruppe umfasst, und während der Teilabschaltung – jeder auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindliche Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe gemäß einem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren betrieben wird, wozu jeder Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe mindestens eine weitere Einlassöffnung (8a) zum Zuführen von Ladeluft via einem Überströmkanal (8) aufweist, der Überströmkanal (8) mit mindestens einem Absperrelement (8b) ausgestattet ist und jeder Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe als ladeluftempfangender Zylinder (1, 4) via Überströmkanal (8) mit dem zugehörigen Zylinder (2, 3) der zweiten Gruppe des Zylinderpaares als ladeluftlieferndem Zylinder (2, 3) zwecks Frischluftzufuhr zumindest verbindbar ist, – die mindestens eine Einlassöffnung (4a) jedes Zylinders (1, 4) der ersten Gruppe versperrt wird, indem ein zugehöriger zumindest teilweise variabler Ventiltrieb deaktiviert wird, – die mindestens eine Auslassöffnung (4b) jedes Zylinders (1, 4) der ersten Gruppe dem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren angepasst betrieben wird, – mindestens eine Auslassöffnung (3b) jedes abgeschalteten Zylinders (2, 3) der zweiten Gruppe versperrt wird, indem ein zugehöriger zumindest teilweise variabler Ventiltrieb deaktiviert wird, – mindestens eine Einlassöffnung (3a) jedes abgeschalteten Zylinders (2, 3) der zweiten Gruppe dem Zwei-Takt-Arbeitsverfahren angepasst betrieben wird, und – jeder ladeluftempfangende Zylinder (1, 4) zwecks Frischluftzufuhr via Überströmkanal (8) mit dem zugehörigen Zylinder (2, 3) der zweiten Gruppe des Zylinderpaares als ladeluftlieferndem Zylinder (2, 3) verbunden wird, wenn der Kolben des ladeluftliefernden Zylinders (2, 3) sich im Rahmen eines Kompressionstaktes vom unteren Totpunkt auf den oberen Totpunkt zu bewegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe als ladeluftempfangender Zylinder (1, 4) via Überströmkanal (8) mit mindestens einer Einlassöffnung (3a) des zugehörigen Zylinders (2, 3) der zweiten Gruppe des Zylinderpaares als ladeluftlieferndem Zylinder (2, 3) verbindbar ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe als ladeluftempfangender Zylinder (1, 4) via Überströmkanal (8) mit einer Einlassöffnung (3a) des zugehörigen Zylinders (2, 3) der zweiten Gruppe des Zylinderpaares als ladeluftlieferndem Zylinder (2, 3) verbindbar ist.
Verfahren nach Anspruch 3 zum Betreiben einer aufgeladenen Vier-Takt-Brennkraftmaschine, bei der jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) zwei Einlassöffnungen (3a, 4a) zum Zuführen von Ladeluft via Ansaugsystem (7) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe als ladeluftempfangender Zylinder (1, 4) via Überströmkanal (8) mit einer ersten Einlassöffnung (3a) des zugehörigen Zylinders (2, 3) der zweiten Gruppe des Zylinderpaares als ladeluftlieferndem Zylinder (2, 3) verbindbar ist, wobei – die erste Einlassöffnung (3a) des ladeluftliefernden Zylinders (2, 3) im Hinblick auf die Frischluftversorgung des ladeluftempfangenden Zylinders (1, 4) betrieben wird, und – die zweite Einlassöffnung (3a) des ladeluftliefernden Zylinders (2, 3) im Hinblick auf die Frischluftversorgung des ladeluftliefernden Zylinders (2, 3) im Rahmen des Zwei-Takt-Arbeitsverfahrens betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil der mindestens einen Einlassöffnung (3a) des ladeluftliefernden Zylinders (2, 3), die mit dem Überströmkanal (8) verbindbar ist, zwecks Frischluftzufuhr zu dem ladeluftempfangenden Zylinder (1, 4) geöffnet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil der mindestens einen Einlassöffnung (3a) des ladeluftliefernden Zylinders (2, 3), die mit dem Überströmkanal (8) zumindest verbindbar ist, zwecks Frischluftzufuhr zu dem ladeluftempfangenden Zylinder (1, 4) nahe des oberen Totpunktes unter Ausbildung von zwei Ventilhüben geöffnet wird.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil der mindestens einen Einlassöffnung (3a) des ladeluftliefernden Zylinders (2, 3), die mit dem Überströmkanal (8) zumindest verbindbar ist, vor dem oberen Totpunkt unter Ausbildung eines ersten Ventilhubes ein erstes Mal geöffnet wird und nach dem oberen Totpunkt unter Ausbildung eines zweiten Ventilhubes ein zweites Mal geöffnet wird.
Aufgeladene selbstzündende Vier-Takt-Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der vorherigen Ansprüche mit mindestens einem Zylinderkopf umfassend mindestens zwei Zylinder (1, 2, 3, 4), bei der – jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens eine Auslassöffnung (3b, 4b) zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem und mindestens eine Einlassöffnung (3a, 4a) zum Zuführen von Ladeluft via Ansaugsystem (7) aufweist und über einen Kolben verfügt, der entlang einer Kolbenlängsachse zwischen einem unteren Totpunkt UT und einem oberen Totpunkt OT bewegbar ist, – mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine und einen im Ansaugsystem (7) angeordneten Verdichter umfasst, – mindestens zwei Zylinder (1, 2, 3, 4) in der Art konfiguriert sind, dass diese Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens zwei Gruppen mit jeweils mindestens einem Zylinder (1, 2, 3, 4) bilden, wobei der mindestens eine Zylinder (1, 4) einer ersten Gruppe ein auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindlicher Zylinder (1, 4) ist und der mindestens eine Zylinder (2, 3) einer zweiten Gruppe als lastabhängig schaltbarer Zylinder (2, 3) ausgebildet ist, und – jede Einlassöffnung (3a, 4a) und jede Auslassöffnung (3b, 4b) eines Zylinders (1, 2, 3, 4) mit einem zumindest teilweise variablen Ventiltrieb ausgestattet ist mit einem Ventil, welches die zugehörige Öffnung (3a, 4a, 3b, 4b) versperrt oder freigibt, dadurch gekennzeichnet, dass – die Zylinder (1, 2, 3, 4) in der Art gruppiert sind, dass jeweils zwei Zylinder (1, 2, 3, 4) ein Zylinderpaar bilden, welches einen Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe und einen Zylinder (2, 3) der zweiten Gruppe umfasst, wobei der Zylinder (2, 3) der zweiten Gruppe als ladeluftliefernder Zylinder (2, 3) dem Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe als ladeluftempfangenden Zylinder (1, 4) während der Teilabschaltung zusätzliche Ladeluft bereitstellt, wozu ein zumindest zeitweise ausbildbarer Überströmkanal (8) vorgesehen ist, der mit mindestens einem Absperrelement (8b) ausgestattet ist und den ladeluftliefernden Zylinder (2, 3) mit mindestens einer weiteren Einlassöffnung (8a) des zugehörigen ladeluftempfangenden Zylinders (1, 4) verbindet, um Ladeluft via dem Überströmkanal (8) aus dem abgeschalteten ladeluftliefernden Zylinder (2, 3) in den ladeluftempfangenden in Betrieb befindlichen Zylinder (1, 4) des Zylinderpaares einzubringen.
Aufgeladene selbstzündende Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Ansaugsystem (7) den Überströmkanal (8) zumindest mit ausbildet.
Aufgeladene selbstzündende Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Überströmkanal (8) als vom übrigen Ansaugsystem (7) abtrennbarer Kanal ausgebildet ist, der durch Betätigen eines Absperrelementes (8b) vom übrigen Ansaugsystem (7) abtrennbar ist.
Aufgeladene selbstzündende Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Einlassöffnung (8a) jedes ladeluftempfangenden Zylinders (1, 4) der ersten Gruppe schlitzartig ausbildet ist.
Aufgeladene selbstzündende Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine weitere Einlassöffnung (8a) jedes ladeluftempfangenden Zylinders (1, 4) der ersten Gruppe nahe des unteren Totpunktes angeordnet ist.
Aufgeladene selbstzündende Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass jede weitere Einlassöffnung (8a) mit einem weiteren Absperrelement (8c) ausgestattet ist, mit dem die weitere Einlassöffnung (8a) verschließbar ist.
Aufgeladene selbstzündende Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Zylinder (1, 2, 3, 4) eines Zylinderpaares jeweils benachbart in dem mindestens einen Zylinderkopf angeordnete Zylinder (1, 2, 3, 4) sind.
Aufgeladene selbstzündende Brennkraftmaschine nach Anspruch 14 mit mindestens einem Zylinderkopf und vier entlang der Längsachse des Zylinderkopfes in Reihe angeordneten Zylindern (1, 2, 3, 4), wobei die beiden außenliegenden Zylinder (1, 4) auch bei Teilabschaltung der Brennkraftmaschine in Betrieb befindliche Zylinder (1, 4) der ersten Gruppe sind und die beiden innenliegenden Zylinder (2, 3) lastabhängig schaltbare Zylinder (2, 3) der zweiten Gruppe sind, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils ein außenliegender Zylinder (1, 4) und der benachbarte innenliegende Zylinder (2, 3) ein Zylinderpaar bilden.