DE102017004640A1 - Internal combustion engine in V-construction for a motor vehicle - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine (10) in V-Bauweise für ein Kraftfahrzeug, mit zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken (12, 14), welche jeweils wenigstens vier Zylinder (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) aufweisen, wobei in wenigstens einem Betriebszustand der Verbrennungskraftmaschine (10) vier der Zylinder (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) aufgeladen und vier der Zylinder (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) als Saugmotor arbeiten, wobei zumindest in dem wenigstens einen Betriebszustand eine unregelmäßige Zündfolge der Zylinder (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) vorgesehen ist.The invention relates to a V-shaped internal combustion engine (10) for a motor vehicle, having two cylinder banks (12, 14) arranged in a V shape, each having at least four cylinders (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 ), wherein in at least one operating state of the internal combustion engine (10) four of the cylinders (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) charged and four of the cylinders (1, 2, 3, 4, 5, 6 , 7, 8) operate as a naturally aspirated engine, wherein an irregular firing order of the cylinders (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) is provided at least in the at least one operating state.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine in V-Bauweise für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a V-type internal combustion engine for a motor vehicle, in particular for a motor vehicle, according to the preamble of
Eine solche Verbrennungskraftmaschine in V-Bauweise für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen, wird auch als V-Motor bezeichnet und ist beispielsweise bereits der
Des Weiteren offenbart die
Außerdem ist aus der
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbrennungskraftmaschine der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders vorteilhafter Betrieb realisieren lässt.Object of the present invention is to develop an internal combustion engine of the type mentioned in such a way that a particularly advantageous operation can be realized.
Diese Aufgabe wird durch eine Verbrennungskraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by an internal combustion engine having the features of
Um eine Verbrennungskraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass sich ein besonders vorteilhafter und insbesondere effizienter Betrieb der vorzugsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine realisieren lässt, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass zumindest in dem wenigstens einen Betriebszustand eine unregelmäßige Zündfolge der Zylinder vorgesehen ist.In order to develop an internal combustion engine specified in the preamble of
Die Verbrennungskraftmaschine ist ein insbesondere als V-Motor ausgebildeter Motor, bei welchem ein erster Teil der Zylinder rein saugmotorisch und hochverdichtet und ein zweiter Teil der Zylinder in einem aufgeladenen Betrieb arbeitet. Insbesondere ist es denkbar, dass die Verbrennungskraftmaschine als V-Motor oder aber als davon unterschiedliche Verbrennungskraftmaschine ausgebildet ist, sodass unterschiedliche Bauarten und/oder Zylinderanzahlen vorgesehen sein können. Vorzugsweise jedoch handelt es sich um einen V8-Motor mit einer beispielsweise kreuzförmigen und somit als Crossplane-Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle und einem Zündabstand der einzelnen Zylinder von 90 Grad Kurbelwinkel.The internal combustion engine is an engine designed in particular as a V-type engine, in which a first part of the cylinders is purely suction-engine-driven and highly compressed and a second part of the cylinders operates in a supercharged mode. In particular, it is conceivable that the internal combustion engine is designed as a V-engine or as a different internal combustion engine, so that different types and / or numbers of cylinders can be provided. Preferably, however, is a V8 engine with an example cross-shaped and thus designed as a crossplane crankshaft output shaft and a firing interval of the individual cylinders of 90 degrees crank angle.
Die vier als Saugmotor und somit saugmotorisch arbeitenden Zylinder bilden beispielsweise ein erstes Teilsystem, während die vier aufgeladen arbeitenden Zylinder beispielsweise ein zweites Teilsystem bilden und beispielsweise mittels wenigstens eines Turboladers aufgeladen werden. Vorzugsweise bezieht der Turbolader seine kinetische Energie aus Abgasenergie der Zylinder des zweiten Teilsystems. Mit anderen Worten weist der Turbolader beispielsweise eine Turbine auf, welche von Abgas aus den vier Zylindern des zweiten Teilsystems antreibbar ist. Ferner ist vorzugsweise für das zweite Teilsystem ein gekühlter Ladeluftkreis vorgesehen.The four operating as a naturally aspirated engine and thus suction motor cylinder form, for example, a first subsystem, while the four charged working cylinder form, for example, a second subsystem and are charged, for example by means of at least one turbocharger. Preferably, the turbocharger draws its kinetic energy from exhaust gas energy of the cylinders of the second subsystem. In other words, the turbocharger, for example, a turbine, which is driven by exhaust gas from the four cylinders of the second subsystem. Furthermore, a cooled charge air circuit is preferably provided for the second subsystem.
Die Unterteilung der Zylinder für das erste Teilsystem und für das zweite Teilsystem erfolgt vorzugsweise so, dass in jedem Teilsystem ein Zündabstand von 180 Grad Kurbelwinkel vorliegt. Vorzugsweise weisen die Teilsysteme voneinander getrennte Reinluft- und/oder Abgasleitungen auf, deren Verlauf abhängig von der gewählten Zündfolge ist. Ist die Abtriebswelle beispielsweise als flache Kurbelwelle und somit als Flatplane-Kurbelwelle ausgebildet, so kann durch die Wahl der Zündfolge je ein Teilsystem exakt einer Zylinderbank zugeordnet werden, wodurch die Komplexität der Verbrennungskraftmaschine besonders gering gehalten werden kann.The subdivision of the cylinders for the first subsystem and for the second subsystem is preferably carried out such that there is a firing interval of 180 degrees crank angle in each subsystem. Preferably, the subsystems on each other on separate clean air and / or exhaust pipes, the course of which is dependent on the selected firing order. If the output shaft is designed, for example, as a flat crankshaft and thus as a flatplane crankshaft, a subsystem can be assigned to exactly one cylinder bank by the choice of the firing sequence, as a result of which the complexity of the internal combustion engine can be kept particularly low.
Durch die Erfindung ist die Darstellung eines kosten- und gewichtsreduzierten Verbrennungsmotors mit gleichzeitiger Effizienzsteigerung möglich. Das Konzept ist zudem in gewissem Maße modular und kann dadurch als Eingangsvariante für einen Motorbaukasten umfassend unterschiedliche Leistungsstufen dienen. Da nur ein Teil der Zylinder in Kombination mit einem Aufladesystem betrieben wird, reduziert sich der Kühlbedarf zum Kühlen der Ladeluft, wodurch ein kleineres und damit leichteres Kühlpaket im Kraftfahrzeug realisiert werden kann. Durch die aus dem Konzept hervorgehenden Gewichts- und Kosteneinsparungen ist dieses System eine gute Basis für eine wirtschaftliche Anwendung in Kombination mit Hybridisierungsmaßnahmen beziehungsweise mit der Verwendung von elektrischen Komponenten wie beispielsweise einem elektrischen Zusatzverdichter, mittels welchem beispielsweise die den vier aufgeladen arbeitenden Zylindern zuzuführende Luft verdichtet werden kann. Diese Bausteine werden in der Kosten- und Gewichtsbetrachtung zum Teil oder vollständig durch Einsparmaßnahmen im motorischen Umfeld kompensiert.By the invention, the representation of a cost and weight reduced internal combustion engine with simultaneous increase in efficiency is possible. The concept is also modular to a certain extent and can therefore serve as an input variant for a motor construction kit comprising different power levels. Since only a portion of the cylinders are operated in combination with a charging system, the cooling requirement for cooling the charge air is reduced, resulting in a smaller and thus lighter Cooling package can be realized in the vehicle. Due to the concept of weight and cost savings, this system is a good basis for economical use in combination with hybridization measures or with the use of electrical components such as an electric booster compressor, by means of which, for example, the four charged working cylinders to be supplied air compressed can. In the cost and weight analysis, these components are partially or completely compensated by energy-saving measures in the engine environment.
Da für die saugmotorisch arbeitenden Zylinder kein Verdichter beziehungsweise kein Turbolader erforderlich ist, kann im Vergleich zu einem Bi-Turbomotor ein Turbolader entfallen. Durch die Einsparung eines solchen Turboladers samt Ladeluftstrecke und Ladeluftkühlung ergibt sich ein erheblicher Kosten- und Gewichtsvorteil. Die Kombination mit einem Teilsystem aus saugenden, hochverdichtenden Zylindern ergibt ein sehr effizientes Gesamtsystem. Der hochverdichtete und saugmotorisch arbeitende Teil bietet erhebliche Vorteile bei Niedrig- und Teillastbetrieb. In diesen Betriebszuständen wird auch ein hochaufgeladener und aufgrund dessen gering verdichteter aufgeladener Motor mit einer schlechteren Effizienz betrieben. Weiterhin liefert dieses Teilsystem einen positiven Beitrag für das Ansprechverhalten, da das geforderte Moment unmittelbar zur Verfügung steht. Die aufgeladen arbeitenden Zylinder ermöglichen dabei eine hohe Systemleistung durch einen hohen Aufladegrad bei hoher Volllasteffizienz. Dadurch wird die Betriebsbandbreite des Motors erhöht, und das Betriebsfenster mit hoher Effizienz ausgeweitet. Es wird mittels der Erfindung eine Kombination der jeweiligen Vorteile eines Saugmotors mit denen eines Turbomotors erzielt.Since no compressor or no turbocharger is required for the intake-working cylinder, a turbocharger can be omitted compared to a bi-turbo engine. By saving such a turbocharger including charge air gap and charge air cooling results in a significant cost and weight advantage. The combination with a subsystem of absorbing, high-compression cylinders results in a very efficient overall system. The high density and intake engine working part offers significant advantages in low and part load operation. In these operating conditions, a supercharged and due to its low-density supercharged engine is operated with a poorer efficiency. Furthermore, this subsystem provides a positive contribution to the response since the required torque is immediately available. The supercharged working cylinders allow a high system performance through a high degree of supercharging at high full load efficiency. This increases the operating bandwidth of the motor and expands the operating window with high efficiency. It is achieved by means of the invention, a combination of the respective advantages of a suction motor with those of a turbo engine.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in der einzigen Figur alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of a preferred embodiment and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the figure description and / or alone in the single figure can be used not only in the respectively indicated combination but also in other combinations or alone, without the frame to leave the invention.
Die Zeichnung zeigt in der einzigen Fig. eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug.The drawing shows in the single FIGURE is a schematic representation of an internal combustion engine according to the invention for a motor vehicle.
Die einzige Fig. zeigt in einer schematischen Darstellung eine im Ganzen mit 10 bezeichnete Verbrennungskraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, insbesondere für einen Kraftwagen wie beispielsweise einen Personenkraftwagen. Die Verbrennungskraftmaschine
Um nun einen besonders effizienten und somit energie- beziehungsweise kraftstoffverbrauchsgünstigen Betrieb zu realisieren, ist es vorgesehen, dass die Zylinder
Beispielsweise ist dem ersten Teilsystem ein erstes Reinluftsystem zugeordnet, wobei dem zweiten Teilsystem ein von dem ersten Reinluftsystem getrenntes zweites Reinluftsystem zugeordnet ist. Die den jeweiligen Zylindern
Alternativ oder zusätzlich dazu ist es vorgesehen, dass der Abgastrakt ein beispielsweise dem ersten Teilsystem zugeordnetes erstes Abgassystem und ein dem zweiten Teilsystem zugeordnetes und von dem ersten Abgassystem getrenntes zweites Abgassystem aufweist. Mittels des ersten Abgassystems wird beispielsweise das Abgas der saugmotorisch arbeitenden Zylinder
1-5-4-2-6-3-7-8Alternatively or additionally, it is provided that the exhaust gas tract, for example, has a first exhaust gas system assigned to the first subsystem and a second exhaust gas system assigned to the second subsystem and separated from the first exhaust gas system. By means of the first exhaust system, for example, the exhaust gas of the suction
1-5-4-2-6-3-7-8
Innerhalb des jeweiligen Teilsystems ist beispielsweise ein Zündabstand von 180 Grad Kurbelwinkel vorgesehen, wobei die Zylinder
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Zylindercylinder
- 22
- Zylindercylinder
- 33
- Zylindercylinder
- 44
- Zylindercylinder
- 55
- Zylindercylinder
- 66
- Zylindercylinder
- 77
- Zylindercylinder
- 88th
- Zylindercylinder
- 1010
- VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
- 1212
- Zylinderbankcylinder bank
- 1414
- Zylinderbankcylinder bank
- 1616
- Aufladesystemcharging system
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 3824346 A1 [0002]DE 3824346 A1 [0002]
- DE 102012110922 A1 [0003]DE 102012110922 A1 [0003]
- DE 102015108445 A1 [0004]DE 102015108445 A1 [0004]
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DE102017004640.9A DE102017004640A1 (en) | 2017-05-15 | 2017-05-15 | Internal combustion engine in V-construction for a motor vehicle |
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DE102017004640A1 true DE102017004640A1 (en) | 2018-11-15 |
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DE102017004640.9A Withdrawn DE102017004640A1 (en) | 2017-05-15 | 2017-05-15 | Internal combustion engine in V-construction for a motor vehicle |
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