DE102015220973A1

DE102015220973A1 - A method of operating an exhaust-gas-charged four-cycle internal combustion engine with partial deactivation and four-cycle internal combustion engine for carrying out such a process

Info

Publication number: DE102015220973A1
Application number: DE102015220973.3A
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 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.The invention relates to a method for operating a supercharged four-stroke internal combustion engine comprising at least two cylinders (1, 2, 3, 4), in which - each cylinder (1, 2, 3, 4) has at least one outlet opening (3b, 4b) and at least one inlet opening (3a, 4a), - the cylinders (1, 2, 3, 4) form at least two groups, wherein cylinders (1, 4) of a first group also operate cylinders (1, 2) which are in operation when the internal combustion engine is partially shut down 4) and cylinders (2, 3) of a second group are designed as load-dependent switchable cylinders (2, 3), and - the cylinders (1, 2, 3, 4) are grouped, so that in each case two cylinders (1, 2 , 3, 4) form a pair of cylinders comprising a cylinder (1, 4) of the first group and a cylinder (2, 3) of the second group, in which during the partial shutdown - each operating cylinder (1, 4) of first group is operated according to a two-stroke working method, each cylinder (1, 4) of the ers Group as a charge air-receiving cylinder (1, 4) via overflow (8) with the associated cylinder (2, 3) of the second group of the cylinder pair is connected as a charge air delivering cylinder (2, 3) for the purpose of fresh air supply.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer 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.

The invention relates to a method for operating a supercharged four-stroke internal combustion engine having at least one cylinder head comprising at least two cylinders, in which

Each cylinder has at least one outlet opening for discharging the exhaust gases via the exhaust gas removal system and at least one inlet opening for supplying charge air via the intake system and has a piston which is movable along a piston longitudinal axis between a bottom dead center UT and a top dead center OT,
At least one exhaust-gas turbocharger is provided, which comprises a turbine arranged in the exhaust-gas removal system and a compressor arranged in the intake system,
- At least two cylinders are configured in such a way that these cylinders form at least two groups each having at least one cylinder, wherein the at least one cylinder of a first group is also in partial deactivation of the internal combustion engine in operation cylinder and the at least one cylinder of a second group is designed as a load-dependent switchable cylinder, and
- Each inlet opening and each outlet opening of a cylinder is equipped with an at least partially variable valve train with a valve which blocks or releases the associated opening.

Des Weiteren betrifft die Erfindung eine aufgeladene Vier-Takt-Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens.Furthermore, the invention relates to a supercharged four-stroke internal combustion engine for carrying out such a method.

Eine Vier-Takt-Brennkraftmaschine der genannten Art wird als Kraftfahrzeugantrieb eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine Dieselmotoren und Ottomotoren, aber auch Hybrid-Brennkraftmaschinen, d. h, Brennkraftmaschinen, die mit einem Hybrid-Brennverfahren betrieben werden, sowie Hybrid-Antriebe, die neben der Brennkraftmaschine eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine umfassen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder als zuschaltbarer Hilfsantrieb zusätzlich Leistung abgibt.A four-stroke internal combustion engine of the type mentioned is used as a motor vehicle drive. In the context of the present invention, the term internal combustion engine includes diesel engines and gasoline engines, but also hybrid internal combustion engines, d. h, internal combustion engines, which are operated by a hybrid combustion method, and hybrid drives, which in addition to the internal combustion engine include a drive-connected to the engine electric machine, which receives power from the internal combustion engine or emits additional power as a switchable auxiliary drive.

Brennkraftmaschinen verfügen über einen Zylinderblock und mindestens einen Zylinderkopf, die zur Ausbildung der einzelnen Zylinder miteinander verbunden werden.Internal combustion engines have a cylinder block and at least one cylinder head, which are connected to form the individual cylinders.

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.Modern internal combustion engines are operated almost exclusively according to a four-stroke work process. As part of the change of charge, the combustion gases are pushed out via the outlet openings of the at least two cylinders and the charge air is filled via the inlet openings. In order to control the charge cycle, an internal combustion engine requires control means and actuators to operate these controls. To control the charge cycle, four-stroke engines use almost exclusively globe valves as control members, which perform an oscillating lifting movement during operation of the internal combustion engine and in this way release and close the inlet openings and outlet openings. The required for the movement of a valve valve actuating mechanism including the valve itself is referred to as a valve train. The at least one cylinder head is generally used to accommodate this valve train.

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.It is the task of the valve drive to release the corresponding inlet opening or outlet opening of the cylinder in good time or to close, with a quick release of the largest possible flow cross section is sought to keep the throttle losses in the incoming and outflowing gas flows low and the best possible Filling the cylinder or an effective, d. h, to ensure complete removal of the exhaust gases. Therefore, the cylinders are also often equipped with multiple inlet openings and outlet openings.

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.The intake pipes leading to the intake ports and the exhaust pipes connecting to the exhaust ports are at least partially integrated in the cylinder head in the prior art. The intake lines of the cylinders are regularly merged into a common Gesamtansaugleitung or groups to several Gesamtansaugleitungen. The combination of intake manifolds to a total intake manifold is generally referred to as an intake manifold in the context of the present invention.

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.The cylinder block has a corresponding number of cylinder bores for receiving the pistons or the cylinder tubes. The piston of each cylinder of an internal combustion engine is axially movably guided in a cylinder tube and limits together with the cylinder tube and the cylinder head the combustion chamber of a cylinder. The piston serves to transfer the gas forces generated by the combustion to the crankshaft. For this purpose, the piston is articulated by means of a piston pin with a connecting rod, which in turn is movably mounted on the crankshaft in the region of a Kurbelwellenkröpfung. The crankshaft mounted in the crankcase receives the connecting rod forces, wherein the oscillating stroke movement of the piston in a rotating rotational movement of the crankshaft is transformed. The crankshaft transmits the torque to the drive train.

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.In the development of internal combustion engines, it is a fundamental goal to minimize fuel consumption. In this context, the charging of internal combustion engines is becoming increasingly important. The charge is a suitable means to increase the capacity of an internal combustion engine with unchanged displacement, or to reduce the displacement at the same power. In any case, the charging leads to an increase in space performance and a lower power mass. If the cubic capacity is reduced, the load spectrum can be shifted to higher loads at the same vehicle boundary conditions, where the specific fuel consumption is lower. The charging of an internal combustion engine thus supports the efforts to minimize fuel consumption, d. h, to improve the efficiency of the internal combustion engine.

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.Supercharged internal combustion engines are preferably equipped with a charge air cooling, with which the compressed combustion air is cooled before entering the cylinder. As a result, the density of the charge air supplied continues to increase. The cooling also contributes in this way to a compression and better filling of the combustion chambers, d. h, to an improved degree of filling, at. It may be advantageous to equip the intercooler with a bypass line in order to bypass the intercooler when necessary, for example, after a cold start.

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.The internal combustion engine object of the present invention is an internal combustion engine charged by turbocharging. The advantage of an exhaust gas turbocharger, for example in comparison to a mechanical supercharger, is that no mechanical connection is required for transmitting power between the supercharger and the internal combustion engine. While a mechanical supercharger obtains the energy required for its drive from the internal combustion engine and thus reduces the power provided and in this way adversely affects the efficiency, the exhaust gas turbocharger uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases.

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.The design of the exhaust turbocharger often causes difficulties, in principle, a noticeable increase in performance in all speed ranges is sought. However, a torque drop is regularly observed when falling below a certain speed. This torque drop becomes understandable if it is taken into account that the boost pressure ratio depends on the turbine pressure ratio. For example, if the engine speed is reduced, this leads to a smaller exhaust gas mass flow and thus to a smaller turbine pressure ratio. As a result, the boost pressure ratio and the charge pressure also decrease at lower speeds, which is equivalent to a torque drop.

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.Basically, the drop in charge pressure can be counteracted by a small exhaust gas turbocharger, d. h, an exhaust gas turbocharger with a small turbine cross section is used in order to generate a sufficient charge pressure even with small exhaust gas streams can. Ultimately, the torque drop is thus shifted only to lower speeds. In addition, this approach, d. h, the reduction of the turbine cross section, limits, since the desired charging and performance increase should be possible even at high speeds without restriction and to the extent desired. A small design of the turbine cross-section in combination with a Abgasabblasung is not over the entire speed range expedient and satisfactory.

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.The torque characteristic of a supercharged internal combustion engine is attempted to be improved by different measures according to the prior art, for example by the use of a plurality of exhaust gas turbochargers arranged in series and / or in parallel; optionally in combination with one or more mechanical loaders and / or auxiliary electrical drives.

Bei der Entwicklung von Brennkraftmaschinen ist es ein grundsätzliches Ziel, den Kraftstoffverbrauch zu minimieren, wobei ein verbesserter Gesamtwirkungsgrad im Vordergrund der Bemühungen steht.In the development of internal combustion engines, it is a fundamental goal to minimize fuel consumption, with an improved overall efficiency in the foreground of the efforts.

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. The fuel consumption and thus the efficiency, especially in gasoline engines, d. h, in spark-ignited internal combustion engines. The reason for this lies in the basic working method of the gasoline engine. The load control is usually carried out by means of a throttle valve provided in the intake system. By adjusting the throttle, the pressure of the intake air behind the throttle valve can be reduced more or less. The farther the throttle is closed, d. h, the more it blocks the intake system, the higher the pressure loss of the intake air across the throttle and the lower the pressure of the intake air downstream of the throttle and before the intake into the at least two cylinders, d. h, combustion chambers. With a constant combustion chamber volume, the air mass, d. h, the quantity will be set. This also explains why the quantity control proves to be disadvantageous especially in partial load operation, because low loads require high throttling and Pressure reduction in the intake system, whereby the charge exchange losses increase with decreasing load and increasing throttling.

Um die beschriebenen Verluste zu senken, wurden verschiedene Strategien zur Entdrosselung einer fremdgezündeten Brennkraftmachine entwickelt.In order to reduce the losses described, various strategies have been developed for de-throttling a spark-ignited internal combustion engine.

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.One approach to dethrottling the gasoline engine is, for example, an Otto engine working method with direct injection. The direct injection of the fuel is a suitable means for realizing a stratified combustion chamber charge. The direct injection of the fuel into the combustion chamber thus allows within certain limits a quality control of the gasoline engine. The mixture formation takes place by the direct injection of the fuel in the cylinders or in the air in the cylinders and not by external mixture formation, in which the fuel is introduced into the intake system in the intake air.

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.Another way to optimize the combustion process of a gasoline engine, is the use of an at least partially variable valve train. In contrast to conventional valve trains, in which both the stroke of the valves and the control times are not variable, these parameters influencing the combustion process and thus the fuel consumption can be varied more or less by means of variable valve trains. Throttle-free and thus lossless load control is already possible if the closing time of the intake valve and the intake valve lift can be varied. The mixture mass flowing into the combustion chamber during the intake process is then controlled not by means of a throttle valve but via the intake valve lift and the opening duration of the intake valve.

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.Another solution for de-throttling a gasoline engine offers the cylinder deactivation, d. h, the shutdown of individual cylinders in certain load ranges. The efficiency of the gasoline engine in partial load operation can be improved by a partial shutdown, d. h, be increased because the shutdown of a cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine increases the load of the remaining still operating cylinders at constant engine power, so that the throttle valve can be opened to introduce a larger mass of air in these cylinders further, making a total a Entdrosselung the internal combustion engine is achieved. The continuously operating cylinders also operate during partial shutdown in the area of higher loads, where the specific fuel consumption is lower. The load collective is shifted to higher loads.

Die während der Teilabschaltung weiter betriebenen Zylinder weisen zudem aufgrund der größeren zugeführten Luftmasse bzw. Gemischmasse eine verbesserte Gemischbildung auf.The further operated during the partial shutdown cylinder also have due to the larger air mass supplied or mixture mass improved mixture formation.

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.Further efficiency advantages result from the fact that a deactivated cylinder as a result of the lack of combustion no wall heat losses generated as a result of heat transfer from the combustion gases to the combustion chamber walls.

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.Although diesel engines, d. h, auto-ignition internal combustion engines, due to the applied quality control originally higher efficiency, d. h, a lower fuel consumption, have as gasoline engines, in which the load - as described above - is set by throttling or quantity control on the filling of the cylinder, there is also improvement potential for diesel engines and improvement in terms of fuel consumption and efficiency.

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.A concept for reducing fuel consumption is also the cylinder deactivation in diesel engines, d. h, the shutdown of individual cylinders in certain load ranges. The efficiency of the diesel engine in part load operation can be improved by a partial shutdown, d. h, be increased, because the shutdown of at least one cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine at constant engine power also in the diesel engine, the load of the remaining operating cylinders, so that these cylinders operate in areas of higher loads, in which the specific fuel consumption is lower. The load collective in part-load operation of the diesel engine is shifted to higher loads.

Hinsichtlich der Wandwärmeverluste ergeben sich dieselben Vorteile wie beim Ottomotor, weshalb auf die entsprechenden Ausführungen Bezug genommen wird.With regard to the wall heat losses, the same advantages result as in the gasoline engine, for which reason reference is made to the corresponding explanations.

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.The partial shutdown in diesel engines should also prevent the fuel-air mixture under the quality scheme with decreasing load by reducing the amount of fuel used too much.

Die im Stand der Technik beschriebenen Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen mit Teilabschaltung und die dazugehörigen Verfahren zum Betreiben dieser Brennkraftmaschinen weisen dennoch deutliches Verbesserungspotential auf.The multi-cylinder internal combustion engines with partial deactivation described in the prior art and the associated methods for operating these internal combustion engines nevertheless have clear potential for improvement.

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.If, for the purpose of partial shutdown, the fuel supply to the deactivatable cylinders is prevented, d. h, set, the deactivated cylinders continue to participate in the charge cycle, if the associated valve train of these cylinders not is deactivated or can not be deactivated. The charge cycle losses generated thereby reduce the improvements in fuel consumption and efficiency achieved by the partial shutdown and counteract these so that the benefit of the partial shutdown is at least partially lost; h, the partial shutdown in the sum actually brings a less significant improvement.

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.In order to remedy the disadvantageous effects described above, it can be expedient to provide switchable or adjustable valve drives on the inlet side and on the outlet side, with which the deactivated cylinders are kept closed during the partial shutdown and thus do not continue to take part in the charge exchange. This also prevents that guided by the deactivated cylinder cooler charge air reduces the enthalpy of the exhaust gas flow provided to the turbine and cool down the deactivated cylinders quickly.

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.Switchable valve trains, however, may lead to further problems in internal combustion engines charged by means of exhaust-gas turbocharging, such as the internal combustion engine which is the subject of the present invention, since the turbine of an exhaust-gas turbocharger is designed for a certain amount of exhaust gas and thus regularly also for a specific number of cylinders. If the valve drive of a deactivated cylinder is deactivated, initially the total mass flow through the cylinders of the internal combustion engine is reduced. The exhaust gas mass flow guided through the turbine decreases and, with this, as a rule, also the turbine pressure ratio. A decreasing turbine pressure ratio has the consequence that the boost pressure ratio also decreases, d. h, the boost pressure drops.

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.In fact, the boost pressure would have to be increased, d. h, be increased to the more in-service cylinders to charge more air, because when switching off at least one cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine, the load on the remaining still operating cylinders increases, which is why these cylinders more charge air and more fuel is to supply , The drive power available at the compressor for generating a sufficiently high charge pressure depends on the exhaust gas enthalpy of the hot exhaust gases, which is largely determined by the exhaust pressure and the exhaust gas temperature, and the exhaust gas mass or the exhaust gas flow.

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.In gasoline engines, the boost pressure in the load range relevant for partial shutdown can be increased in a simple manner by opening the throttle valve. This option is omitted in the diesel engine. The low charge air flow may cause the compressor to operate beyond the surge line.

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.The effects described above lead to a limitation of the applicability of the partial shutdown, namely a restriction of the speed range and the load range in which the partial shutdown can be used. With small charge air quantities, the boost pressure can not be increased as needed due to an insufficient compressor power or turbine power.

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.The charge pressure at partial shutdown and thus the still in operation cylinders supplied charge air quantity could be increased, for example, by a small design of the turbine cross-section and simultaneous Abgasabblasung, whereby the relevant for a partial shutdown load range would be extended again. However, this approach has the disadvantage that the charging behavior is insufficient when all cylinders are operated.

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 Vier-Takt-Brennkraftmaschine weiter optimiert wird.In light of the above, it is an object of the present invention to provide a method according to the preamble of claim 1, with which the partial shutdown of a four-stroke internal combustion engine is further optimized.

Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine aufgeladene Vier-Takt-Brennkraftmaschine zur Durchführung eines derartigen Verfahrens bereitzustellen.Another object of the present invention is to provide a supercharged four-cycle internal combustion engine for performing such a method.

Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben einer 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,

das dadurch gekennzeichnet ist, dass 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, und während der Teilabschaltung

– 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.

The first sub-problem is solved by a method for operating a supercharged four-stroke internal combustion engine having at least one cylinder head comprising at least two cylinders, in which

Each cylinder has at least one outlet opening for discharging the exhaust gases via the exhaust gas removal system and at least one inlet opening for supplying charge air via the intake system and has a piston which is movable along a piston longitudinal axis between a bottom dead center UT and a top dead center OT,
At least one exhaust-gas turbocharger is provided, which comprises a turbine arranged in the exhaust-gas removal system and a compressor arranged in the intake system,
- At least two cylinders are configured in such a way that these cylinders form at least two groups each having at least one cylinder, wherein the at least one cylinder of a first group is also in partial shutdown of the internal combustion engine in operation cylinder and the at least one cylinder of a second Group is designed as a load-dependent switchable cylinder, and
Each inlet opening and each outlet opening of a cylinder is equipped with an at least partially variable valvetrain with a valve which blocks or releases the associated opening,

which is characterized in that the cylinders are grouped in such a way that each two cylinders form a pair of cylinders comprising a cylinder of the first group and a cylinder of the second group, and during the partial shutdown

- Each cylinder of the first group is operated in partial shutdown of the internal combustion engine operating according to a two-stroke working method, including each cylinder of the first group at least one further inlet opening for supplying charge air via an overflow channel, the overflow channel equipped with at least one shut-off and each cylinder of the first group is at least connectable as a charge air-receiving cylinder via overflow with the associated cylinder of the second group of the cylinder pair as a charge air-supplying cylinder for the purpose of fresh air supply,
The at least one inlet opening of each cylinder of the first group is blocked by deactivating an associated at least partially variable valve train,
The at least one outlet opening of each cylinder of the first group is operated in accordance with the two-stroke working method,
- At least one outlet opening of each deactivated cylinder of the second group is blocked by an associated at least partially variable valve train is deactivated,
- At least one inlet opening of each deactivated cylinder of the second group is operated adapted to the two-stroke working method, and
- Each intercooler receiving cylinder for the purpose of fresh air supply via overflow is connected to the associated cylinder of the second group of the cylinder pair as a charge air delivering cylinder when the piston of the intercooler cylinder moves in the course of a compression stroke from bottom dead center to top dead center.

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.According to the method of the invention, a deactivated cylinder is misused during the partial shutdown and used as a pump or piston working machine to provide and supply charge air to a further operating cylinder.

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.By this measure, the applicability of the partial shutdown to low speeds and low loads expand or expand. According to the invention, the amount of charge air supplied to the cylinders which are still in operation during partial shutdown no longer depends exclusively on the available compressor power or the charge pressure that can be generated by the compressor. Rather, the amount of charge air supplied to a cylinder in operation is increased or adjusted as required by means of a deactivated cylinder.

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.For this purpose, cylinder pairs are formed, wherein according to the invention in each case one cylinder of the first group, d. h, a cylinder which is still operating at partial shutdown, and a cylinder of the second group, d. h, a switched off at Teilabschaltung cylinder, form a pair of cylinders. The deactivated cylinder of the pair of cylinders is used during the partial shutdown as Ladeluftliefernder cylinder which provides the operating cylinder of the pair of cylinders charge air, which is why the latter cylinder is also referred to as a charge air-receiving cylinder and considered.

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.Per cylinder pair an overflow is provided which connects the charge air receiving cylinder of the cylinder pair for the purpose of supplying fresh air via overflow with the associated intercooler cylinder of the cylinder pair to introduce charge air via the overflow from the switched off intercooler cylinder in the charge air receiving in-service cylinder of the cylinder pair.

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.The internal combustion engine according to the invention is also operated during the partial shutdown according to a two-stroke working method, in which compared to the four-stroke working process eliminates the power strokes of the suction of charge air and the expulsion of exhaust gas. The charge is changed rather by blowing in charge air via at least one further inlet opening of the cylinder, which is at least connectable to the associated overflow channel.

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.Each intercooler receiving cylinder of a pair of cylinders is connected for the purpose of fresh air supply via overflow with the intercooler cylinder of the cylinder pair, when the piston of the intercooler cylinder moves in the context of a compression stroke from bottom dead center to top dead center. In this way, the shut-off cylinder operated as a pump or as a piston working machine additionally blows charge air into the operating cylinder of the cylinder pair during the partial shutdown.

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.Basically, the overflow should be released or when the piston of the intercooler cylinder is in the compression stroke. Nevertheless, the overflow channel can already be released when the piston of the intercooler cylinder is still before the bottom dead center of the compression stroke. Likewise, the overflow can be blocked again when the piston of the intercooler cylinder is already back to the top dead center of the compression stroke.

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.The inventive conversion of the internal combustion engine in the two-stroke working method has the advantage that the frequency with which the ignition is initiated in the operating cylinders during the partial shutdown does not change, provided that it is assumed that half of the cylinder Internal combustion engine is switched off during partial shutdown. As a result, the known from the prior art disadvantages in terms of noise emission and the torsional vibration excitation of the crankshaft are avoided. The latter causes in particular speed fluctuations of the internal combustion engine, which are undesirable. In addition, the two-stroke work process is characterized by a high power density.

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.The partial shut-off and the two-cycle operation applied during the partial shut-down require adapted actuation of the inlet openings and outlet openings of the cylinders or valves and valve trains associated with the openings.

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.In the internal combustion engine according to the invention, the at least one inlet opening of each cylinder of the first group is blocked during the partial shutdown by an associated at least partially variable valve train is deactivated. This takes into account the fact that the supply of fresh air or fresh air supply to the cylinders in operation takes place via the overflow channel from the switched off charge-air-supplying cylinders. The at least one outlet opening of each cylinder of the first group is operated in accordance with the two-stroke operating method in order to be able to remove the exhaust gas from the cylinders in operation or to discharge it in accordance with the two-stroke operating method.

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.At least one exhaust port of each deactivated cylinder of the second group is blocked during the partial shutdown by deactivating an associated at least partially variable valve train. Preferably, all the outlet openings of a deactivated cylinder of the second group are blocked during the partial shutdown. This prevents the charge air introduced into a deactivated cylinder via the intake system from escaping on the exhaust side or being discharged via the exhaust gas removal system and is no longer available to the cylinders in operation. The last-mentioned variant is used in particular when no outlet opening of the deactivated cylinder is required or used to supply fresh air to the cylinder in operation during partial shut-off.

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.At least one inlet opening of each deactivated cylinder of the second group is operated according to the two-stroke working method adapted to supply the deactivated cylinder via intake with charge air or fresh air. In addition, the inlet side of a deactivated cylinder can be operated in very different ways, depending on how many inlet openings the deactivated cylinder is equipped, and depending on whether the inlet-side intake of the deactivated cylinder forms the overflow with and optionally one or several inlet openings of the deactivated cylinder must be opened to release the overflow or feed with fresh air.

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.In particular, all the inlet openings of a deactivated cylinder of the second group can be operated in accordance with the two-stroke operating method to supply the deactivated cylinder with fresh air, namely, if at least one outlet opening for fresh air supply of a working in partial shutdown cylinder is used.

Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 aufgezeigt, mit dem die Teilabschaltung einer Vier-Takt-Brennkraftmaschine weiter optimiert wird. Das erfindungsgemäße Verfahren löst somit die erste der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe.With the method according to the invention a method according to the preamble of claim 1 is shown, with which the partial shutdown of a four-stroke internal combustion engine is further optimized. The method according to the invention thus solves the first sub-task on which the invention is based.

Die erfindungsgemäße 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.The internal combustion engine according to the invention has at least two cylinders or at least two groups each having at least one cylinder. As such, four-cylinder engines configured in two groups of two cylinders each, or six-cylinder engines configured in two groups of three cylinders, are also internal combustion engines of the invention. The cylinder groups preferably comprise an equal number of cylinders.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens werden in Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.Further advantageous embodiments of the method according to the invention are discussed in connection with the subclaims.

Wie die mindestens eine Einlassöffnung eines abgeschalteten Zylinders im Rahmen des Zwei-Takt-Arbeitsverfahrens betrieben bzw. geöffnet wird, hängt von mehreren Einflussfaktoren ab.How the at least one inlet opening of a deactivated cylinder is operated or opened in the context of the two-stroke operating method depends on a plurality of influencing factors.

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.On the one hand, whether the intercooler cylinder has more than one inlet opening and if necessary, how many inlet openings are connected to the charge-air-receiving cylinder via the overflow channel. If the cylinder supplying the charge has, for example, two inlet openings, of which only one inlet opening is connected to the charge-air-receiving cylinder via overflow channel, the other inlet opening should be closed before the opening of this inlet opening-for the purpose of supplying fresh air to the charge air-receiving cylinder-so that the charge air can only be supplied via the overflow channel can escape or be discharged and does not get back into the intake system. With regard to the supply of fresh air to the cylinder supplying the charge, both inlet openings can be opened or only one inlet opening, in particular if one of the two inlet openings is to be continuously communicated or connectable to the overflow channel in the two-stroke working method.

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.In principle, the inlet openings of a deactivated cylinder are to be operated or opened in accordance with the tasks assigned to them in the context of the two-stroke working method. D. h, at each inlet opening is to be considered whether this inlet opening of the fresh air supply of the intercooler cylinder and / or the fresh air supply of the charge air receiving cylinder is used.

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. The point in time at which the at least one inlet opening of the deactivated cylinder is opened or closed depends not only on the assigned task but also on the size of the mechanical or thermodynamic offset of the two cylinders of the cylinder pair, d. h, whether this offset is 90, 120 or 180 ° CA, for example.

Insofern ist auch die Kurbelwellenkröpfung von Bedeutung. Das Verdichtungsverhältnis ist ebenfalls zu berücksichtigen.In this respect, crankshaft cranking is also important. The compression ratio must also be taken into account.

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.For example, embodiments of the method in which each cylinder of the first group can be connected as a charge air-receiving cylinder via overflow channel with at least one inlet opening of the associated cylinder of the second group of the cylinder pair as a charge air-supplying cylinder are advantageous.

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.A charge-delivering cylinder, d. h, a cylinder of the second group, may have an inlet opening, which then serves both to suck in charge air and to discharge this charge air via the overflow channel.

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.However, a charge-supplying cylinder may also have more than one inlet opening. Then, all inlet openings can serve for the intake of charge air and / or the discharge of this charge air via the overflow channel, but also only one inlet opening or a limited number or selection of inlet openings.

Insofern ergeben sich auch unterschiedliche Verfahrensvarianten betreffend diese mindestens eine Einlassöffnung des ladeluftliefernden Zylinders, welche im Folgenden kurz dargelegt werden.In this respect, there are also different process variants relating to these at least one inlet opening of the intercooler, which will be briefly set forth below.

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.Against the background of what has been said, embodiments of the method can advantageously be used in which each cylinder of the first group can be connected as a charge-air-receiving cylinder via an overflow channel to an inlet opening of the associated cylinder of the second group of the cylinder pair as a charge-air-supplying cylinder.

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.

For operating a supercharged four-stroke internal combustion engine in which each cylinder has two inlet openings for supplying charge air via intake system, embodiments of the method may be advantageous, which are characterized in that each cylinder of the first group as a charge air-receiving cylinder via overflow with a first Inlet opening of the associated cylinder of the second group of the cylinder pair is connectable as a charge air-supplying cylinder, wherein

- The first inlet opening of the intercooler cylinder is operated with respect to the fresh air supply of the charge air-receiving cylinder, and
- The second inlet opening of the intercooler cylinder is operated with respect to the fresh air supply of the intercooler cylinder in the two-stroke working method.

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.With regard to the above embodiments, method variants are advantageous in which the valve of the at least one inlet opening of the charge-air-supplying cylinder, which can be connected to the overflow channel, is opened for the purpose of supplying fresh air to the charge-air-receiving cylinder.

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.Advantageous - also the above embodiments concerning - embodiments of the method in which the valve of the at least one inlet opening of the intercooler, which is at least connectable to the overflow, for the purpose of fresh air supply to the intercooler cylinder near the top dead center is opened to form two valve strokes ,

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.Advantageous in this context are embodiments of the method in which the valve of the at least one inlet opening of the charge air delivering cylinder, which is at least connectable to the overflow, before the top dead center to form a first valve is opened a first time and after top dead center is opened a second time to form a second valve.

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.In the context of the present invention, a valve already forms two valve strokes when the valve lift is increased again as part of the opening process after the stroke has previously been reduced, without the valve between the two valve lifts needs to be completely closed.

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.The above in connection with the fresh air supply of a cylinder also in partial shutdown in operation with respect to the at least one inlet port of a deactivated cylinder said applies in an analogous manner for the at least one outlet of the deactivated cylinder, if the fresh air supply of a cylinder also in partial shutdown in operation the outlet side of the deactivated cylinder takes place and for this purpose at least one outlet opening of the deactivated cylinder is used.

Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich eine Brennkraftmaschine zur Durchführung eines Verfahrens einer vorstehend beschriebenen Art bereitzustellen, wird gelöst durch eine aufgeladene Vier-Takt-Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf umfassend mindestens zwei Zylinder, bei der

und die dadurch gekennzeichnet ist, dass

– 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.

The second sub-task on which the invention is based, namely to provide an internal combustion engine for carrying out a method of the type described above, is achieved by a supercharged four-stroke internal combustion engine having at least one cylinder head comprising at least two cylinders, in which

Each cylinder has at least one outlet opening for discharging the exhaust gases via the exhaust gas removal system and at least one inlet opening for supplying charge air via the intake system and has a piston which is movable along a piston longitudinal axis between a bottom dead center UT and a top dead center OT,
At least one exhaust-gas turbocharger is provided, which comprises a turbine arranged in the exhaust-gas removal system and a compressor arranged in the intake system,
- At least two cylinders are configured in such a way that these cylinders form at least two groups each having at least one cylinder, wherein the at least one cylinder of a first group is also in partial deactivation of the internal combustion engine in operation cylinder and the at least one cylinder of a second group is designed as a load-dependent switchable cylinder, and
Each inlet opening and each outlet opening of a cylinder is equipped with an at least partially variable valvetrain with a valve which blocks or releases the associated opening,

and which is characterized in that

- The cylinders are grouped in such a way that each two cylinders form a pair of cylinders, comprising a cylinder of the first group and a cylinder of the second group, wherein the cylinder of the second group as a charge air-supplying cylinder to the cylinder of the first group as a charge air-receiving cylinder during the Partial shutdown provides additional charge air, including an at least temporarily formable overflow is provided with at least one shut-off and the intercooler cylinder connects with at least one other inlet opening of the associated charge air-receiving cylinder to charge air via the overflow from the switched off intercooler cylinder in the charge air-receiving in Insert operating cylinder of the cylinder pair.

Das bereits für das erfindungsgemäße Verfahren Gesagte gilt auch für die erfindungsgemäße 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.What has already been said for the method according to the invention also applies to the internal combustion engine according to the invention, which is why reference is generally made at this point to the statements made above with regard to the method. The various internal combustion engines sometimes require different process variants and vice versa.

Vorteilhaft können Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine sein, bei denen das Ansaugsystem den Überströmkanal zumindest mit ausbildet.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the intake system forms the overflow channel at least can be advantageous.

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.The overflow channel can be formed by walls of the intake system or of the intake manifold. However, the overflow channel regularly requires additional walls, which connect to the intake system or intake manifold and connect the overflow passage to the further intake port of the charge-air-receiving cylinder.

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.However, the overflow channel must be a detachable from the rest of the intake system at least during the compression stroke of the intercooler cylinder, including the shut-off of the overflow itself can serve. It is also advantageous if the overflow channel separate from the intake system, d. h, can close and the at least one inlet opening of the intercooler off-switched cylinder, which is opened in the context of compression stroke for the purpose of transferring charge air, also for the intake of charge air in the intake stroke of the deactivated cylinder can be used. This applies in particular for the normal operation of the internal combustion engine after completion of the partial shutdown. Then the deactivatable cylinder is at least one more inlet opening for the change of charge available. The at least one shut-off element the overflow channel may be formed, for example, as a flap. The flap closes the overflow during normal operation of the engine and separates the overflow in two-stroke operation from the rest of the intake system, then at least during the compression stroke of the intercooler cylinder.

Vorteilhaft sind aus den vorstehend genannten Gründen auch Ausführungsformen der aufgeladenen 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.Also advantageous for the reasons mentioned above, embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which the overflow is designed as a detachable from the rest of the intake system channel, which can be separated by pressing a shut-off from the rest of the intake system. The rest of the intake system is the part of the intake system that does not form the overflow channel.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen 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.Advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which the at least one further inlet opening of each charge air-receiving cylinder of the first group is formed like a slit. It is then possible to make use of the findings relating to two-stroke internal combustion engines which regularly use slots for the charge exchange.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen 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.Advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which the at least one further inlet opening of each charge air-receiving cylinder of the first group is arranged near the bottom dead center. Then the charge air is injected via overflow into a large cylinder volume, whereby the filling of the charge air-receiving cylinder is facilitated.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen 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.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which each further inlet opening is equipped with a further shut-off element, with which the further inlet opening can be closed, are advantageous. The further inlet opening is then closed in particular during the compression stroke of the fired charge air-receiving cylinder and optionally during normal operation of the internal combustion engine, so that no gases from the crankcase via overflow into the intake system, when the piston of the fired charge air-receiving cylinder moves in the direction of top dead center.

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.The overflow of gases from the crankcase into the intake system can also be prevented with the shut-off element of the overflow channel, which for this purpose has to separate the overflow channel from the intake system when the piston of the fired charge-air-receiving cylinder moves in the direction of top dead center.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen die zwei Zylinder eines Zylinderpaares jeweils benachbart in dem mindestens einen Zylinderkopf angeordnete Zylinder sind.Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which the two cylinders of a cylinder pair are each adjacent to each other in the cylinder arranged at least one cylinder head are advantageous.

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.The local proximity of the two cylinders of a pair of cylinders, d. h, its geographical proximity, has advantages for the method and the internal combustion engine according to the invention, since the distance between a charge-air-receiving cylinder and a charge-supplying cylinder is shortened. The overflow channel is structurally simpler, is less long and less bulky. In particular, the latter supports the transfer of charge air from the charge-supplying cylinder in the charge air-receiving cylinder.

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.Advantageously, in this context in internal combustion engines with at least one cylinder head and four along the longitudinal axis of the cylinder head arranged in series cylinders in which the two outer cylinders are also in partial shutdown of the engine in operation cylinders of the first group and the two inner cylinder load-dependent switchable cylinder the second group are, embodiments of the supercharged internal combustion engine, which are characterized in that each form an outer cylinder and the adjacent inner cylinder form a pair of cylinders.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen 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.Advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, which are characterized in that each cylinder has two or more inlet openings for supplying charge air and / or two or more outlet openings for discharging the exhaust gases.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder zum Einbringen von Kraftstoff mit einer Direkteinspritzung ausgestattet ist.Advantageous embodiments of the supercharged internal combustion engine, in which each cylinder is equipped for introducing fuel with a direct injection.

Vorteilhaft sind dabei Ausführungsformen, bei denen jeder Zylinder zum Zwecke der Direkteinspritzung mit einer Einspritzdüse ausgestattet ist.Embodiments in which each cylinder is equipped with an injection nozzle for the purpose of direct injection are advantageous.

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.The fuel supply can be deactivated faster and more reliable for the purpose of partial shutdown in direct-injection internal combustion engines as in internal combustion engines with intake manifold injection, in which fuel residues in the intake manifold can lead to unwanted burns in the deactivated cylinder.

Nichtsdestotrotz können Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft sein, bei denen zum Zwecke einer Kraftstoffversorgung eine Saugrohreinspritzung vorgesehen ist.Nevertheless, embodiments of the internal combustion engine may be advantageous in which for the purpose of a fuel supply, a port injection is provided.

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. Embodiments of the supercharged internal combustion engine in which at least two exhaust-gas turbochargers are provided, each of which comprises a turbine arranged in the exhaust-gas removal system and a compressor arranged in the intake system, are advantageous.

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.The torque characteristic of a supercharged internal combustion engine may be increased by a plurality of turbochargers arranged in parallel, i. h, can be improved by a plurality of parallel turbines of smaller turbine cross-section, with turbines are switched successively with increasing exhaust gas amount; similar to a register charge.

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.The torque characteristic can also be advantageously influenced by means of a plurality of exhaust-gas turbochargers connected in series. By switching in series of two exhaust gas turbochargers, one of which is an exhaust gas turbocharger as a high pressure stage and an exhaust gas turbocharger as a low pressure stage, the map can be widened in an advantageous manner, both towards smaller compressor streams and towards larger compressor streams.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Ausführungsform der aufgeladenen Vier-Takt-Brennkraftmaschine und gemäß den 1a und 1b näher erläutert. Hierbei zeigt:In the following, the invention is based on an embodiment of the supercharged four-stroke internal combustion engine and according to the 1a and 1b explained in more detail. Hereby shows:

1a schematisch und fragmentarisch eine erste Ausführungsform der Vier-Takt-Brennkraftmaschine im Normalbetrieb, teilweise geschnitten, und 1a schematically and fragmentarily a first embodiment of the four-stroke internal combustion engine in normal operation, partially cut, and

1b schematisch und fragmentarisch die in 1a dargestellte Vier-Takt-Brennkraftmaschine während der Teilabschaltung, teilweise geschnitten. 1b schematically and fragmentarily the in 1a illustrated four-stroke internal combustion engine during the partial shutdown, partially cut.

1a zeigt schematisch und fragmentarisch eine erste Ausführungsform der Vier-Takt-Brennkraftmaschine im Normalbetrieb, teilweise geschnitten. 1a shows schematically and fragmentarily a first embodiment of the four-stroke internal combustion engine in normal operation, partially cut.

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).It is a four-cylinder in-line engine with direct injection, in which the four cylinders 1 . 2 . 3 . 4 along the longitudinal axis of the cylinder head, d. h, arranged in series, and each equipped with an injector for injecting fuel (not shown).

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).Every cylinder 1 . 2 . 3 . 4 has two inlet openings 3a . 4a for supplying charge air via intake system 7 on, being attached to each inlet opening 3a . 4a a suction line 5a . 6a followed. The suction lines 5a . 6a lead to the formation of an intake manifold 7 to a total intake pipe 7a together. To exhaust the exhaust gases via Abgasabführsystem is every cylinder 1 . 2 . 3 . 4 with two outlet openings 3b . 4b fitted. In addition, each cylinder has 1 . 2 . 3 . 4 via a piston which is movable along a piston longitudinal axis between a bottom dead center UT and a top dead center OT (not shown).

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.For the purpose of charging, the internal combustion engine is equipped with at least one exhaust-gas turbocharger, which has a turbine arranged in the exhaust-gas removal system and one in the intake system 7 arranged compressor comprises.

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.The four cylinders 1 . 2 . 3 . 4 are configured and form two groups with two cylinders each 1 . 2 . 3 . 4 , where the two outer cylinders 1 . 4 form a first group whose cylinder 1 . 4 are also in partial shutdown of the internal combustion engine in operation, and the two inner cylinder 2 . 3 form a second group whose cylinder 2 . 3 as a load-dependent switchable cylinder 2 . 3 are formed, which are turned off in the context of a partial shutdown.

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.Each inlet opening 3a . 4a and each outlet opening 3b . 4b is equipped with a valvetrain comprising a valve which has the associated opening 3a . 4a . 3b . 4b locks and releases, with the two outlet openings 3b every disconnectable cylinder 2 . 3 the second group and the two inlet openings 4a each in partial shutdown of the internal combustion engine in operation cylinder 1 . 4 equipped with a deactivatable valvetrain, which is deactivated at Teilabschaltung to the respective opening 3b . 4a to block during partial shutdown.

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.The four cylinders 1 . 2 . 3 . 4 are further grouped in the way that each two cylinders 1 . 2 . 3 . 4 form a cylinder pair, which is a cylinder 1 . 4 the first group and a cylinder 2 . 3 the second group, wherein the cylinder 2 . 3 the second group as a load-delivering cylinder 2 . 3 the cylinder 1 . 4 the first group as a cargo-receiving cylinder 1 . 4 during the partial shutdown charge air via an overflow channel 8th provides. In each case an external cylinder 1 . 4 and the adjacent inner cylinder 2 . 3 form a pair of cylinders, each cylinder also in partial shutdown of the internal combustion engine in operation 1 . 4 the first group is operated during the partial shutdown according to a two-stroke working method.

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).The provided for transferring charge air overflow 8th is from walls of the intake manifold 7 with trained and includes additional walls, attached to the intake manifold 7 connect and the overflow channel 8th with another inlet opening 8a of the charge-air-receiving cylinder 1 . 4 connect. By overflow channel 8th is present in the further inlet opening 8a the charge air receiving fourth cylinder 4 with a single inlet opening 3a of the intercooler third cylinder 3 at least connectable or connected during partial shutdown to charge air via the overflow 8th from the deactivated intercooler third cylinder 3 in the in-service charge air receiving fourth cylinder 4 of the cylinder pair (see also 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.The overflow channel 8th is at least during the compression stroke of the intercooler cylinder 3 from the remaining intake system 7 separable, including a shut-off 8b the overflow channel 8th serves, in the present case as a pivotable flap 8b is trained.

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.In normal operation of the internal combustion engine, if all cylinders 1 . 2 . 3 . 4 are in operation and operated according to a four-stroke working method, the overflow is 8th from the intake system 7 detachable and by flap 8b closed (see 1a ). The inlet opening 3a of the disconnectable cylinder 3 , which is opened during partial shutdown in the context of the compression stroke for the purpose of transferring charge air, can then for the intake of charge air in the context of the intake stroke of the disengageable cylinder 3 be used. This also applies in principle to the partial shutdown. Then stands the deactivated cylinder 3 an inlet opening 3a more for the fresh air supply available.

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.The outlet openings 4b each cylinder operating at partial shutdown 1 . 4 the first group are operated during the partial shutdown adapted to the two-stroke operating method to the exhaust from the operating cylinders 1 . 4 dissipate.

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.Because the fourth charge air receiving cylinder 4 in the present case via overflow channel 8th only with one, d. h, a first inlet opening 3a of the third supercharging cylinder 3 is connectable or connected, this first inlet opening 3a of the intercooler cylinder 3 at least also with regard to the fresh air supply of the charge air-receiving cylinder 4 operated while the other, the second inlet port 3a of the intercooler cylinder 3 with regard to the fresh air supply of the intercooler cylinder 3 operated in the context of the two-stroke work procedure.

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.The first inlet opening 3a of the intercooler cylinder 3 connected to the overflow channel 8th is connectable, for the purpose of fresh air supply to the charge air-receiving cylinder 4 open. The valve of this first inlet opening 3a opens before the top dead center to form a first valve lift a first time and after top dead center to form a second valve a second time.

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. 1b shows schematically and fragmentarily the in 1a illustrated four-stroke internal combustion engine during the partial shutdown, partially cut. It should only be supplementary to 1a For that reason, reference is made to FIG 1a , The same reference numerals have been used for the same parts.

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.During the partial shutdown, the further inlet opening 8a the charge air receiving fourth cylinder 4 via overflow channel 8th with a single inlet opening 3a of the intercooler third cylinder 3 connected to charge air via the overflow 8th from the deactivated intercooler third cylinder 3 in the in-service charge air receiving fourth cylinder 4 of the cylinder pair. For this purpose, the overflow 8th at least during the compression stroke of the intercooler cylinder 3 open and from the rest of the intake system 7 separated, what the as a shut-off 8b Serving flap 8b is pivoted.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: erster Zylinder, außenliegender Zylinder, ladeluftempfangender Zylinder first cylinder, outboard cylinder, charge air receiving cylinder
22: zweiter Zylinder, innenliegender Zylinder, abschaltbarer Zylinder second cylinder, internal cylinder, deactivatable cylinder
33: dritter Zylinder, innenliegender Zylinder, abschaltbarer Zylinder third cylinder, internal cylinder, deactivatable cylinder
3a3a: Einlassöffnung des dritten Zylinders Inlet opening of the third cylinder
3b3b: Auslassöffnung des dritten Zylinders Outlet opening of the third cylinder
44: vierter Zylinder, außenliegender Zylinder, ladeluftempfangender Zylinder fourth cylinder, outboard cylinder, charge air receiving cylinder
4a4a: Einlassöffnung des vierten Zylinders Inlet opening of the fourth cylinder
4b4b: Auslassöffnung des vierten Zylinders Outlet opening of the fourth cylinder
5a5a: Ansaugleitung des dritten Zylinders Suction line of the third cylinder
6a6a: Ansaugleitung des vierten Zylinders Suction line of the fourth cylinder
77: Ansaugsystem, Einlasskrümmer Intake system, intake manifold
7a7a: Gesamtansaugleitung Gesamtansaugleitung
88th: Überströmkanal overflow
8a8a: weitere Einlassöffnung eines ladeluftempfangenden Zylinders further inlet opening of a charge air-receiving cylinder
8b8b: Absperrelement, Klappe Shut-off element, flap
8c8c: weiteres Absperrelement further shut-off element
8d8d: Rückschlagventil check valve
OTOT: oberer Totpunkt eines Kobens top dead center of a Kobens
UTUT: oberer Totpunkt eines Kolbens top dead center of a piston

Claims

Method for operating a supercharged four-stroke internal combustion engine having at least one cylinder head comprising at least two cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ), in which - each cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) at least one outlet opening ( 3b . 4b ) for discharging the exhaust gases via exhaust gas removal system and at least one inlet opening ( 3a . 4a ) for supplying charge air via Intake system ( 7 ) and has a piston which is movable along a piston longitudinal axis between a bottom dead center UT and a top dead center OT, - at least one exhaust gas turbocharger is provided which has a turbine arranged in the exhaust gas discharge system and one in the intake system ( 7 ), at least two cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) are configured in such a way that these cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) at least two groups each having at least one cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ), wherein the at least one cylinder ( 1 . 4 ) of a first group, a cylinder also in partial shutdown of the internal combustion engine in operation ( 1 . 4 ) and the at least one cylinder ( 2 . 3 ) of a second group as a load-dependent switchable cylinder ( 2 . 3 ), and - each inlet opening ( 3a . 4a ) and each outlet opening ( 3b . 4b ) of a cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) is equipped with an at least partially variable valvetrain with a valve which the associated opening ( 3a . 4a . 3b . 4b ) is blocked or released, characterized in that the cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) are grouped in such a way that in each case two cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) form a cylinder pair which is a cylinder ( 1 . 4 ) of the first group and a cylinder ( 2 . 3 ) of the second group, and during the partial shutdown - each cylinder also in partial shutdown of the internal combustion engine in operation ( 1 . 4 ) of the first group is operated according to a two-stroke working method, to which each cylinder ( 1 . 4 ) of the first group at least one further inlet opening ( 8a ) for supplying charge air via an overflow channel ( 8th ), the overflow channel ( 8th ) with at least one shut-off element ( 8b ) and each cylinder ( 1 . 4 ) of the first group as a charge-air-receiving cylinder ( 1 . 4 ) via overflow channel ( 8th ) with the associated cylinder ( 2 . 3 ) of the second group of the cylinder pair as a charge-supplying cylinder ( 2 . 3 ) is at least connectable for the purpose of fresh air supply, - the at least one inlet opening ( 4a ) of each cylinder ( 1 . 4 ) of the first group is blocked by an associated at least partially variable valve train is deactivated, - the at least one outlet opening ( 4b ) of each cylinder ( 1 . 4 ) of the first group is operated in accordance with the two-stroke working method, - at least one outlet opening ( 3b ) of each deactivated cylinder ( 2 . 3 ) of the second group is blocked by an associated at least partially variable valve train is deactivated, - at least one inlet opening ( 3a ) of each deactivated cylinder ( 2 . 3 ) of the second group is operated according to the two-stroke working method, and - each cylinder receiving the charge air ( 1 . 4 ) for the purpose of fresh air supply via overflow channel ( 8th ) with the associated cylinder ( 2 . 3 ) of the second group of the cylinder pair as a charge-supplying cylinder ( 2 . 3 ) is connected when the piston of the intercooler cylinder ( 2 . 3 ) moves in the course of a compression stroke from bottom dead center to top dead center.

Method according to claim 1, characterized in that each cylinder ( 1 . 4 ) of the first group as a charge-air-receiving cylinder ( 1 . 4 ) via overflow channel ( 8th ) with at least one inlet opening ( 3a ) of the associated cylinder ( 2 . 3 ) of the second group of the cylinder pair as a charge-supplying cylinder ( 2 . 3 ) is connectable.

Method according to claim 2, characterized in that each cylinder ( 1 . 4 ) of the first group as a charge-air-receiving cylinder ( 1 . 4 ) via overflow channel ( 8th ) with an inlet opening ( 3a ) of the associated cylinder ( 2 . 3 ) of the second group of the cylinder pair as a charge-supplying cylinder ( 2 . 3 ) is connectable.

Method according to claim 3 for operating a supercharged four-stroke internal combustion engine, in which each cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) two inlet openings ( 3a . 4a ) for supplying charge air via intake system ( 7 ), characterized in that each cylinder ( 1 . 4 ) of the first group as a charge-air-receiving cylinder ( 1 . 4 ) via overflow channel ( 8th ) with a first inlet opening ( 3a ) of the associated cylinder ( 2 . 3 ) of the second group of the cylinder pair as a charge-supplying cylinder ( 2 . 3 ), wherein - the first inlet opening ( 3a ) of the intercooler cylinder ( 2 . 3 ) with regard to the fresh air supply of the charge air-receiving cylinder ( 1 . 4 ), and - the second inlet opening ( 3a ) of the intercooler cylinder ( 2 . 3 ) with regard to the fresh air supply of the intercooler cylinder ( 2 . 3 ) is operated under the two-stroke work procedure.

Method according to one of claims 2 to 4, characterized in that the valve of the at least one inlet opening ( 3a ) of the intercooler cylinder ( 2 . 3 ), which with the overflow channel ( 8th ) is connected, for the purpose of fresh air supply to the charge air-receiving cylinder ( 1 . 4 ) is opened.

Method according to one of claims 2 to 5, characterized in that the valve of the at least one inlet opening ( 3a ) of the intercooler cylinder ( 2 . 3 ), which with the overflow channel ( 8th ) is at least connectable, for the purpose of fresh air supply to the charge air-receiving cylinder ( 1 . 4 ) is opened near top dead center to form two valve strokes.

Method according to claim 6, characterized in that the valve of the at least one inlet opening ( 3a ) of the intercooler cylinder ( 2 . 3 ), which with the overflow channel ( 8th ) is at least connectable before the top dead center to form a first valve is opened a first time and is opened a second time after top dead center to form a second valve.

Supercharged four-stroke internal combustion engine for carrying out a method according to one of the preceding claims with at least one cylinder head comprising at least two cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ), in which - each cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) at least one outlet opening ( 3b . 4b ) for discharging the exhaust gases via exhaust gas removal system and at least one inlet opening ( 3a . 4a ) for supplying charge air via intake system ( 7 ) and has a piston which is movable along a piston longitudinal axis between a bottom dead center UT and a top dead center OT, - at least one exhaust gas turbocharger is provided which has a turbine arranged in the exhaust gas discharge system and one in the intake system ( 7 ), at least two cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) are configured in such a way that these cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) at least two groups each having at least one cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ), wherein the at least one cylinder ( 1 . 4 ) of a first group, a cylinder also in partial shutdown of the internal combustion engine in operation ( 1 . 4 ) and the at least one cylinder ( 2 . 3 ) of a second group as a load-dependent switchable cylinder ( 2 . 3 ), and - each inlet opening ( 3a . 4a ) and each outlet opening ( 3b . 4b ) of a cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) is equipped with an at least partially variable valvetrain with a valve which the associated opening ( 3a . 4a . 3b . 4b ) is blocked or released, characterized in that - the cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) are grouped in such a way that in each case two cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) form a cylinder pair which is a cylinder ( 1 . 4 ) of the first group and a cylinder ( 2 . 3 ) of the second group, wherein the cylinder ( 2 . 3 ) of the second group as a charge-delivering cylinder ( 2 . 3 ) the cylinder ( 1 . 4 ) of the first group as a charge air receiving cylinder ( 1 . 4 ) during the partial shutdown provides additional charge air, including an at least temporarily formable overflow channel ( 8th ) provided with at least one shut-off element ( 8b ) and the intercooler ( 2 . 3 ) with at least one further inlet opening ( 8a ) of the associated charge-air-receiving cylinder ( 1 . 4 ) to charge air via the overflow channel ( 8th ) from the switched-off charge-supplying cylinder ( 2 . 3 ) in the charge air receiving in-service cylinder ( 1 . 4 ) of the cylinder pair.

Supercharged internal combustion engine according to claim 8, characterized in that the intake system ( 7 ) the overflow channel ( 8th ) at least with forms.

Supercharged internal combustion engine according to claim 9, characterized in that the overflow channel ( 8th ) than from the remaining intake system ( 7 ) detachable channel is formed by pressing a shut-off ( 8b ) from the remaining intake system ( 7 ) is separable.

Supercharged internal combustion engine according to one of claims 8 to 10, characterized in that the at least one further inlet opening ( 8a ) of each charge-air receiving cylinder ( 1 . 4 ) of the first group is slit-like.

Supercharged internal combustion engine according to one of claims 8 to 11, characterized in that the at least one further inlet opening ( 8a ) of each charge-air receiving cylinder ( 1 . 4 ) of the first group is located near the bottom dead center.

Supercharged internal combustion engine according to one of claims 8 to 12, characterized in that each further inlet port ( 8a ) with a further shut-off element ( 8c ), with which the further inlet opening ( 8a ) is closable.

Supercharged internal combustion engine according to one of claims 8 to 13, characterized in that the two cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) of a cylinder pair in each case adjacent in the at least one cylinder head arranged cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) are.

Supercharged internal combustion engine according to claim 14, having at least one cylinder head and four cylinders arranged in series along the longitudinal axis of the cylinder head (US Pat. 1 . 2 . 3 . 4 ), the two outer cylinders ( 1 . 4 ) also in partial shutdown of the internal combustion engine in operation cylinder ( 1 . 4 ) of the first group and the two inner cylinders ( 2 . 3 ) load-dependent switchable cylinders ( 2 . 3 ) of the second group, characterized in that in each case an external cylinder ( 1 . 4 ) and the adjacent inner cylinder ( 2 . 3 ) form a cylinder pair.