DE102019126350B3

DE102019126350B3 - Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und Verfahren zum Betreiben derselben

Info

Publication number: DE102019126350B3
Application number: DE102019126350.6A
Authority: DE
Inventors: André Casal-Kulzer; Frank Schürg; Wolfgang Zücker; Gerald Block; Andreas Grote; Christian Maas; Kerstin Brandes
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Volkswagen AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG; Volkswagen AG
Priority date: 2019-09-30
Filing date: 2019-09-30
Publication date: 2020-12-17
Anticipated expiration: 2039-10-01

Abstract

Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit acht Zylindern (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), wobei jeweils vier Zylinder in einer Zylinderbank (9, 10) angeordnet sind, die in V-Stellung mit einem Winkel von 90° zueinander ausgerichtet sind, wobei die Kolben der Zylinder über Pleuel an eine Crossplane-Kurbelwelle derart gekoppelt sind, dass sich die Pleuel von jeweils zwei gegenüberliegenden Zylindern sich gegenüberliegender Zylinderbänke (9, 10) einen gemeinsamen Hubzapfen der Crossplane-Kurbelwelle teilen, und wobei die Zylinder eine Zündreihenfolge aufweisen, in welcher in jeder Zylinderbank (9, 10) Zylinder mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander mit Ventilüberschneidung gezündet werden. Die Brennkraftmaschine weist ein Luftsystem (11), über welches den Zylindern Verbrennungsluft zuführbar ist, und ein Abgassystem (14), über welches von den Zylindern Abgas abführbar ist, auf, wobei das Abgassystem (14) derart ausgebildet ist, dass jeweils einer der Zylinder jeder Zylinderbank, die mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° und Ventilüberschneidung unmittelbar hintereinander gezündet werden, eine separate Abgasleitung (15, 16) nutzt, um das Abgas dieses Zylinders einer Abgasrückführung (17) zuzuführen, wohingegen die übrigen Zylinder jeder Zylinderbank (9, 10) jeweils mindestens einen Abgaskrümmer (18, 19) nutzen, um das Abgas dieser Zylinder nicht der Abgasrückführung (17) zuzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs und ein Verfahren zum Betreiben derselben.
Aus der US 7 503 167 B2 ist eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit sechs Zylindern oder acht Zylindern bekannt. Bei einer Brennkraftmaschine mit acht Zylindern sind jeweils vier Zylinder in einer Zylinderbank angeordnet. Die beiden Zylinderbänke sind dabei in einer V-Stellung unter Ausbildung einer V8-Brennkraftmaschine positioniert. Die Brennkraftmaschine verfügt über ein Abgassystem mit einer Abgasrückführung, um Abgas, das aus dem Abgassystem entnommen wird, mit den Zylindern über ein Luftsystem zuzuführender Verbrennungsluft zu vermischen.
Aus der US 2014/0196697 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit vier Zylindern und Abgasrückführung bekannt. Die Abgasrückführung ist dabei derart ausgeführt, dass das Abgas ausschließlich eines der vier Zylinder zur Abgasrückführung genutzt wird, wobei das Abgas dieses Zylinders ausschließlich mit derjenigen Verbrennungsluft gemischt wird, die den anderen drei Zylindern zugeführt wird. Diejenige Verbrennungsluft, die dem Zylinder zugeführt wird, dessen Abgas zur Abgasrückführung genutzt wird, wird nicht mit Abgas gemischt.
Aus der US 2017/0074214 A1 ist eine weitere Brennkraftmaschine mit vier Zylindern und Abgasrückführung bekannt, wobei auch hier das Abgas ausschließlich eines der vier Zylinder zur Abgasrückführung genutzt wird. Die Ladeluft sämtlicher Zylinder, also auch desjenigen Zylinders, dessen Abgas zur Abgasrückführung genutzt wird, wird mit dem Abgas der Abgasrückführung gemischt.
US 2016 / 0 290 210 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine mit Zylindern, die in Zylinderbänken in V-Konfiguration angeordnet sind. Die Brennkraftmaschine weist ein Luftsystem auf, über welches den Zylindern Verbrennungsluft zuführbar ist. Die Brennkraftmaschine weist ein Abgassystem auf, über welches von den Zylindern Abgas abführbar. Das Abgassystem weist separate Abgaskrümmer für eine Abgasrückführung auf. Je Zylinderbank ist ein Abgaskrümmer vorhanden.
US 2009 / 0 013 969 A1 offenbart eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit Zylindern, die in Zylinderbänken angeordnet sind. Die Brennkraftmaschine weist ein Luftsystem auf, über welches den Zylindern Verbrennungsluft zuführbar ist. Die Brennkraftmaschine weist ein Abgassystem auf, über welches von den Zylindern Abgas abführbar. Zylinder der Brennkraftmaschine werden mit Ventilüberscheidung betreiben.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige 8-Zylinder Brennkraftmaschine in V-Bauweise eines Kraftfahrzeugs mit hohem Wirkungsgrad und ein Verfahren zum Betreiben derselben zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist acht Zylinder auf, wobei jeweils vier Zylinder in einer Zylinderbank angeordnet sind, und wobei die beiden Zylinderbänke in V-Stellung mit einem Winkel von 90° zwischen den Zylinderbänken zueinander ausgerichtet sind.
Die Kolben der Zylinder der beiden Zylinderbänke sind über Pleuel an eine Crossplane-Kurbelwelle derart gekoppelt, dass sich die Pleuel von jeweils zwei gegenüberliegenden Zylindern sich gegenüberliegender Zylinderbänke einen gemeinsamen Hubzapfen der Crossplane-Kurbelwelle teilen.
Die Zylinder der beiden Zylinderbänke weisen eine Zündreihenfolge auf, in welcher in jeder Zylinderbank Zylinder mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander mit einer Ventilüberschneidung gezündet werden. Die Ventilüberscheidung betrifft dabei jeweils die einlassseitigen Gaswechselventile und die auslassseitigen Gaswechselventile der in der jeweiligen Zylinderbank mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander zündenden Zylinder.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist ferner ein Luftsystem auf, über welches den Zylindern Verbrennungsluft zuführbar ist.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine weist ferner ein Abgassystem auf, über welches von den Zylindern Abgas abführbar ist, wobei das Abgassystem derart ausgebildet ist, dass jeweils einer der Zylinder jeder Zylinderbank, die mit dem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° und Ventilüberschneidung unmittelbar hintereinander zünden, eine separate Abgasleitung nutzt, um das Abgas dieses Zylinders einer Abgasrückführung zuzuführen, wohingegen die übrigen Zylinder jeder Zylinderbank jeweils mindestens einen Abgaskrümmer nutzen, um das Abgas dieser Zylinder nicht der Abgasrückführung zuzuführen und damit an der Abgasrückführung vorbeizuführen.
Die erfindungsgemäße V8-Brennkraftmaschine verfügt über einen hohen Wirkungsgrad. Jeweils vier Zylinder der V8-Brennkraftmaschine sind in einer Zylinderbank angeordnet, wobei die beiden Zylinderbänke einen Winkel von 90° einschließen. Die Kolben der Zylinder sind über eine Crossplane-Kurbelwelle gekoppelt. In der Zündreihenfolge der Zylinder werden in jeder Zylinderbank jeweils zwei Zylinder mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander mit Ventilüberschneidung gezündet. Die erfindungsgemäße V8-Brennkraftmaschine verfügt weiterhin über ein Luftsystem und ein Abgassystem. Das Abgassystem ist dabei derart ausgeführt, dass in jeder Zylinderbank einer der beiden Zylinder der jeweiligen Zylinderbank, die unmittelbar hintereinander gezündet werden, eine separate Abgasleitung aufweist, um das Abgas dieses Zylinders der jeweiligen Zylinderbank für die Abgasrückführung zu nutzen. Das Abgas der anderen Zylinder der jeweiligen Zylinderbank wird nicht zur Abgasrückführung genutzt, sondern vielmehr über den mindestens einen Abgaskrümmer der jeweiligen Zylinderbank geführt, insbesondere in Richtung auf eine Abgasnachbehandlung und/oder einen Aufladebaugruppe wie einen Abgasturbolader.
Die Erfindung stellt eine V8-Brennkraftmaschine mit hohem Wirkungsgrad bereit. Die V8-Brennkraftmaschine kann mit einer Abgasrückführrate von 25 % betrieben werden. Dabei wird je Zylinderbank derjenige Zylinder, dessen Abgas für die Abgasrückführung genutzt wird, vorzugsweise unterstöchiometrisch betrieben, wobei das Abgas dieses Zylinders vollständige zur Abgasrückführung genutzt wird. Die anderen Zylinder der jeweiligen Zylinderbank werden vorzugsweise stöchiometrisch betrieben, wobei das Abgas dieser Zylinder nicht zur Abgasrückführung genutzt wird.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung weist das Abgassystem mindestens einen Abgasturbolader und/oder eine Abgasnachbehandlung auf, wobei das Abgas der Zylinder, welche die jeweilige separate Abgasleitung nutzen, der Abgasrückführung jedoch nicht dem mindestens einen Abgasturbolader und/oder der Abgasnachbehandlung zuführbar ist, und wobei das Abgas der Zylinder, welche den jeweiligen Abgaskrümmer nutzten, dem mindestens einen Abgasturbolader und/oder der Abgasnachbehandlung jedoch nicht der Abgasrückführung zuführbar ist. Hiermit ist es möglich, den Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine weiter zu steigern und/oder Abgas-Schadstoffemissionen weiter zu reduzieren.
Das Verfahren zum Betreiben der Brennkraftmaschine ist in Anspruch 8 definiert.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:

1 eine schematische Darstellung einer ersten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
2 eine schematische Darstellung einer zweiten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
3 eine schematische Darstellung einer dritten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
4 eine schematische Darstellung einer vierten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
5 eine schematische Darstellung einer fünften erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
6 eine schematische Darstellung einer sechsten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
7 eine schematische Darstellung einer siebten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
8 eine schematische Darstellung einer achten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine;
9 eine schematische Darstellung einer neunten erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine
10 eine schematische Darstellung einer weiteren erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine.

Die Erfindung betrifft eine V8-Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs.
1 zeigt stark schematisiert eine erfindungsgemäße V8-Brennkraftmaschine mit acht Zylindern 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8. Jeweils vier Zylinder sind in einer Zylinderbank 9, 10 angeordnet, nämlich die Zylinder 1, 2, 3 und 4 in der Zylinderbank 9 und die Zylinder 5, 6, 7 und 8 in der Zylinderbank 10.
Die beiden Zylinderbänke 9, 10 sind in V-Stellung mit einem Winkel von 90° zwischen den Zylinderbänken 9, 10 angeordnet bzw. zueinander ausgerichtet.
Es ist dem hier angesprochen Fachmann geläufig, dass jeder Zylinder einer Brennkraftmaschine über ein Pleuel mit einer Kurbelwelle gekoppelt ist. Die Kolben der acht Zylinder 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 sowie die Pleuel derselben und die Kurbelwelle der Brennkraftmaschine sind in 1 nicht gezeigt.
Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine sind sämtliche Kolben der acht Zylinder 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 mit einer Crossplane-Kurbelwelle gekoppelt, und zwar derart, dass sich die Pleuel von jeweils zwei gegenüberliegenden Zylindern sich gegenüberliegender Zylinderbänke 9, 10 einen gemeinsamen Hubzapfen der Kurbelwelle teilen.
So teilen sich die Zylinder 1 und 5, die Zylinder 2 und 6, die Zylinder 3 und 7 sowie die Zylinder 4 und 8 jeweils einen gemeinsamen Hubzapfen einer Crossplane-Kurbelwelle.
Der Winkel zwischen benachbarten Hubzapfen, der sogenannte Hubzapfenversatz, beträgt bei einer Crossplane-Kurbelwelle 90° oder 270°.
Die acht Zylinder 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 und 8 der V8-Brennkraftmaschine weisen eine definierte Zündreihenfolge auf. In jeder Zylinderbank 9, 10 werden jeweils zwei Zylinder mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander mit einer Ventilüberschneidung gezündet. Die Ventilüberscheidung betrifft dabei jeweils die einlassseitigen Gaswechselventile und die auslassseitigen Gaswechselventile der in der jeweiligen Zylinderbank mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander zündenden Zylinder.
Ventilüberschneidung der einlassseitigen Gaswechselventile bedeutet, dass bei einem ersten zündenden Zylinder der beiden unmittelbar hintereinander zündenden Zylinder der jeweiligen Zylinderbank 9, 10 ein einlassseitiges Gaswechselventil noch geöffnet ist, wenn ein einlassseitiges Gaswechselventil des zweiten zündenden Zylinders der beiden unmittelbar hintereinander zündenden Zylinder der jeweiligen gleichen Zylinderbank 9, 10 sich zu öffnen beginnt.
Ventilüberschneidung der auslassseitigen Gaswechselventile bedeutet, dass bei einem ersten zündenden Zylinder der beiden unmittelbar hintereinander zündenden Zylinder der jeweiligen Zylinderbank 9, 10 ein auslassseitiges Gaswechselventil noch geöffnet ist, wenn ein auslassseitiges Gaswechselventil des zweiten zündenden Zylinders der beiden unmittelbar hintereinander zündenden Zylinder der jeweiligen gleichen Zylinderbank 9, 10 sich zu öffnen beginnt.
Vorzugsweise nutzen die acht Zylinder der beiden Zylinderbänke 9 und 10 der Brennkraftmaschine die Zündreihenfolge: „1-3-7-2-6-5-4-8“, wobei bei dieser Zündreihenfolge demnach zuerst der Zylinder 1 der Zylinderbank 9, dann der Zylinder 3 der Zylinderbank 9, dann der Zylinder 7 der Zylinderbank 10, dann der Zylinder 2 der Zylinderbank 9, dann der Zylinder 6 der Zylinderbank 10, dann der Zylinder 5 der Zylinderbank 10, dann der Zylinder 4 der Zylinderbank 9 und dann der Zylinder 8 der Zylinderbank 10 gezündet wird, jeweils mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90°, woraus folgt, dass in der obigen Zündreihenfolge in der Zylinderbank 9 die Zylinder 1 und 3 der Zylinderbank 9 und in der Zylinderbank 10 die Zylinder 6 und 5 der Zylinderbank 10 mit dem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander gezündet werden, und zwar mit Ventilüberschneidung.
Obwohl die Zündreihenfolge „1-3-7-2-6-5-4-8“ bevorzugt ist, können auch andere Zündreihenfolgen an solchen V8-Brennkraftmaschinen genutzt werden, und zwar die Zündreihenfolge „1-8-4-3-6-5-7-2“ oder auch die Zündreihenfolge „1-5-4-2-6-3-7-8“.
Bei der Zündreihenfolge „1-8-4-3-6-5-7-2“ wird zunächst der Zylinder 1 der Zylinderbank 9, dann der Zylinder 8 der Zylinderbank 10, dann der Zylinder 4 der Zylinderbank 9, dann der Zylinder 3 der Zylinderbank 9, dann der Zylinder 6 der Zylinderbank 10, dann der Zylinder 5 der Zylinderbank 10, dann der Zylinder 7 der Zylinderbank 10 und anschließend der Zylinder 2 der Zylinderbank 9 gezündet. Demnach werden in der Zylinderbank 9 die beiden Zylinder 4 und 3 mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander gezündet, in der Zylinderbank 10 werden die zwei Zylinder 6 und 5 sowie die zwei Zylinder 5 und 7 jeweils mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander gezündet, und zwar mit Ventilüberschneidung.
In der Zündreihenfolge „1-5-4-2-6-3-7-8“ wird zunächst der Zylinder 1 der Zylinderbank 9, dann der Zylinder 5 der Zylinderbank 10, dann der Zylinder 4 der Zylinderbank 9, dann der Zylinder 2 der Zylinderbank 9, dann der Zylinder 6 der Zylinderbank 10, dann der Zylinder 3 der Zylinderbank 9, dann der Zylinder 7 der Zylinderbank 10 und dann der Zylinder 8 der Zylinderbank 10 gezündet, jeweils mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90°. Daraus folgt, dass in dieser Zündreihenfolge in der Zylinderbank 9 die Zylinder 4 und 2 und in der Zylinderbank 10 die Zylinder 7 und 8 mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander gezündet werden, und zwar mit Ventilüberschneidung.
Die erfindungsgemäße V8-Brennkraftmaschine verfügt weiterhin über ein Luftsystem 11, über welches den Zylindern 1 bis 8 der Zylinderbänke 9, 10 Verbrennungsluft zugeführt werden kann, nämlich über nicht gezeigte, einlassseitige Gaswechselventilen der jeweiligen Zylinder 1 bis 8.
Dann, wenn es sich bei der V8-Brennkraftmaschine um eine aufgeladene Brennkraftmaschine handelt, ist die den Zylindern über das Luftsystem 11 zuführbare Verbrennungsluft über den Verdichter mindestens eines jeweiligen Abgasturboladers und/oder mindestens eines Kompressors führbar.
1 zeigt schematisiert Verdichter 12, 13 von Abgasturboladern, wobei der Verdichter 12 die den Zylindern 1 bis 4 der Zylinderbank 9 zuzuführende Verbrennungsluft verdichtet, und wobei der Verdichter 13 die den Zylindern 5 bis 8 der Zylinderbank 10 zuzuführende Verbrennungsluft verdichtet.
Die Brennkraftmaschine verfügt weiterhin über ein Abgassystem 14. Über das Abgassystem 14 kann von den Zylindern 1 bis 8 der Zylinderbänke 9, 10 Abgas abgeführt werden.
Das Abgassystem 14 einer erfindungsgemäßen V8-Brennkraftmaschine ist derart ausgebildet, dass jeweils einer der beiden Zylinder jeder Zylinderbank 9, 10, die mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° und mit Ventilüberschneidung unmittelbar hintereinander zündbar sind bzw. gezündet werden, eine jeweilige separate Abgasleitung 15, 16 zugeordnet ist, um das Abgas dieser Zylinder, welches über die jeweilige separate Abgasleitung 15, 16 geführt wird, einer Abgasrückführung zuzuführen und damit für die Abgasrückführung zu nutzen, wobei die Abgasrückführung in 1 schematisiert durch den Block 17 dargestellt ist.
Die anderen Zylinder der jeweiligen Zylinderbank 9, 10 nutzen je Zylinderbank 9, 10 mindestens einen Abgaskrümmer, im gezeigten Ausführungsbeispiel einen jeweiligen gemeinsamen Abgaskrümmer 18, 19, nämlich die anderen Zylinder der Zylinderbank 9 den Abgaskrümmer 18 und die anderen Zylinder der Zylinderbank 10 den Abgaskrümmer 19, um das Abgas dieser Zylinder nicht für die Abgasrückführung 17 zu nutzen und demnach an der Abgasrückführung 17 vorbeizuführen.
Vielmehr wird in 1 das über den Abgaskrümmer 18 der Zylinderbank 9 geführte Abgas zunächst mindestens einer Turbine 20 und das über den Abgaskrümmer 19 der Zylinderbank 10 abgeführte Abgas zunächst mindestens einer Turbine 21 eines entsprechenden Abgasturboladers zugeführt, wobei das Abgas stromabwärts der Turbinen 20, 21 einer Abgasnachbehandlung 22 zugeführt wird. Die in der Turbine 20 der Zylinderbank 9 bei der Entspannung des Abgases gewonnene Energie wird zum Antreiben des Verdichters 12 und die in der Turbine 21 der Zylinderbank 10 beim Entspannen des Abgases gewonnene Energie wird zum Antreiben des Verdichters 13 des jeweiligen Turboladers genutzt.
1 betrifft dabei eine Ausführungsform einer V8-Brennkraftmaschine mit der Zündreihenfolge „1-3-7-2-6-5-4-8“, bei welcher also in der Zylinderbank 9 die Zylinder 1 und 3 und in der Zylinderbank 10 die Zylinder 6 und 5 mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander mit Ventilüberschneidung gezündet werden. Dabei ist einem dieser Zylinder eine separate Abgasleitung zugeordnet, und zwar in 1 dem Zylinder 3 der Zylinderbank 9 die separate Abgasleitung 15 und dem Zylinder 5 der Zylinderbank 10 die separate Abgasleitung 16, wobei das Abgas dieser Zylinder 3 und 5 ausschließlich der Abgasrückführung 17 zur Verfügung gestellt wird, um dieses Abgas mit den Zylindern zuzuführender Verbrennungsluft zu vermischen.
Dabei kann dieses Abgas ausschließlich mit derjenigen Verbrennungsluft gemischt werden, die den Zylindern zugeführt wird, deren Abgas nicht zur Abgasrückführung genutzt wird, also denjenigen Zylindern, deren Abgas über die Abgaskrümmer 18 und 19 von den Zylindern abgeführt wird. Alternativ ist es auch möglich, auch diejenige Ladeluft mit Abgas der Abgasrückführung 17 zu mischen, die den Zylindern zugeführt wird, deren Abgas zur Abgasrückführung genutzt wird.
In 1 werden bei der V8-Brennkraftmaschine mit der bevorzugten Zündreihenfolge „1-3-7-2-6-5-4-8“ also je Zylinderbank 9, 10 zwei Zylinder mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander mit Ventilüberscheidung gezündet, wobei im Bereich beider Zylinderbänke 9, 10 das Abgas des jeweils zweiten zündenden Zylinders dieser Zylinder über die jeweilige separate Abgasleitung 15, 16 der Abgasrückführung 17 bereitgestellt wird. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer V8-Brennkraftmaschine mit der Zündreihenfolge „1-3-7-26-5-4-8“, wobei im Ausführungsbeispiel der 2 das Abgas des Zylinders 1 der Zylinderbank 9 und das Abgas des Zylinders 6 der Zylinderbank 10 ausschließlich für die Abgasrückführung 17 genutzt wird, sodass demnach diesen beiden Zylindern die jeweilige separate Abgasleitung 15, 16 zugeordnet ist. Während in 1 die jeweils zweiten zündenden Zylinder der beiden unmittelbar hintereinander zündenden Zylinder als Spenderzylinder für die Abgasrückführung 17 genutzt werden, werden im Ausführungsbeispiel der 2 die jeweiligen ersten zündenden Zylinder der beiden unmittelbar hintereinander gezündeten Zylinder der Zylinderbänke als Spenderzylinder für die Abgasrückführung 17 genutzt, deren Abgas ausschließlich zur Abgasrückführung 17 verwendet wird.
3 und 4 zeigen weitere Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine mit der Zündreihenfolge „1-3-7-2-6-5-4-8“, wobei in 3 dem Zylinder 3 der Zylinderbank 9 und dem Zylinder 6 der Zylinderbank 10 und in 4 dem Zylinder 1 der Zylinderbank 9 und dem Zylinder 5 der Zylinderbank 10 die jeweiligen separaten Abgasleitungen 15 und 16 zugeordnet sind, um das Abgas dieser Zylinder ausschließlich zur Abgasrückführung 17 zu nutzen, wohingegen das Abgas der jeweiligen anderen Zylinder nicht zur Abgasrückführung 17 genutzt wird, sondern vielmehr über den jeweiligen Abgasturbolader und die Abgasnachbehandlung 22 geführt wird.
5 und 6 zeigen Ausführungsbeispiele einer V8-Brennkraftmaschine mit der Zündreihenfolge „1-8-4-3-6-5-7-2“, wobei diese Zündreihenfolge nicht bevorzugt ist, da in der Zylinderbank 10 sowohl die beiden Zylinder 6 und 5 als auch unmittelbar anschließend die beiden Zylinder 5 und 7 jeweils mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander mit Ventilüberschneidung zünden. Nichtsdestotrotz ist die Erfindung auch bei einer V8-Brennkraftmaschine mit einer solchen Zündreihenfolge einsetzbar, wobei dann in 5 dem Zylinder 3 der Zylinderbank 9 und dem Zylinder 5 der Zylinderbank 10 und in 6 dem Zylinder 4 der Zylinderbank 9 und wiederum dem Zylinder 5 der Zylinderbank 10 die separaten Abgasleitungen 15, 16 zugeordnet sind, um das Abgas dieser Zylinder ausschließlich zur Abgasrückführung 17 zu nutzen. Den jeweils anderen Zylindern sind im jeweiligen Ausführungsbeispiel jeweils die gemeinsamen Abgaskrümmer 18, 19 zugeordnet, wobei das Abgas der anderen Zylinder nicht der Abgasrückführung 17 bereitgestellt wird, sondern vielmehr über die Abgasturbolader und die Abgasnachbehandlung 22 geführt wird.
7, 8, 9 und 10 zeigen jeweils Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer V8-Brennkraftmaschinen mit der Zündreihenfolge „1-5-4-2-6-3-7-8“. Im Bereich jeder Zylinderbank 9, 10 werden mit dem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° jeweils zwei Zylinder unmittelbar hintereinander mit Ventilüberschneidung gezündet, und zwar in der Zylinderbank 9 die Zylinder 4 und 2 und in der Zylinderbank 10 die Zylinder 7 und 8. Im Bereich jeder Zylinderbank 9, 10 dient wiederum einer dieser unmittelbar hintereinander mit Ventilüberschneidung zündenden Zylinder als Spenderzylinder für die Abgasrückführung 17, sodass demnach das Abgas dieses Zylinders über die jeweilige separate Abgasleitung 15, 16 ausschließlich der Abgasrückführung 17 zugeführt wird. Den jeweiligen anderen Zylindern der jeweiligen Zylinderbank 9, 10 ist jeweils ein Abgaskrümmer 18, 19 zugeführt, um das Abgas dieser Zylinder an der Abgasrückführung 17 vorbeizuführen, und zwar über die jeweiligen Turbinen 20, 21 der Abgasturbolader und die Abgasnachbehandlung 22 zu führen.
Dabei ist im Ausführungsbeispiel der 7 dem Zylinder 2 der Zylinderbank 9 und dem Zylinder 8 der Zylinderbank 10 die jeweilige separate Abgasleitung 15, 16 zugeordnet, also dem jeweiligen zweiten zündenden Zylinder der in der jeweiligen Zylinderbank 9, 10 unmittelbar hintereinander zündenden Zylinder.
In 8 ist dem Zylinder 4 der Zylinderbank 9 und dem Zylinder 7 der Zylinderbank 10 die jeweilige separate Abgasleitung 15, 16 zugeordnet, also dem jeweiligen ersten zündenden Zylinder der in der jeweiligen Zylinderbank 9, 10 mit Ventilüberschneidung unmittelbar hintereinander zündenden Zylinder.
In der 9 wird der Zylinder 2 der Zylinderbank 9 und der Zylinder 7 der Zylinderbank 10 und im Ausführungsbeispiel der 10 der Zylinder 4 der Zylinderbank 9 und der Zylinder 8 der Zylinderbank 10 jeweils als Spenderzylinder der Abgasrückführung 17 genutzt, dessen Abgas über die jeweilige separate Abgasleitung 15, 16 ausschließlich der Abgasrückführung 17 bereitgestellt wird, um dieses Abgas mit Verbrennungsluft, welche den Zylindern der Brennkraftmaschine zuzuführen ist, zu vermischen.
In sämtlichen gezeigten Ausführungsbeispielen der 1 bis 10 kann eine V8-Brennkraftmaschine mit einer Abgasrückführrate von 25 % betrieben werden. Dabei ist die Zündreihenfolge „1-3-7-2-6-5-4-8“ der Ausführungsbeispiele der 1 bis 4 bevorzugt.
Um einen möglichst gleichmäßigen Zündabstand hinsichtlich der als Spenderzylinder für die Abgasrückführung 17 genutzten Zylinder zu gewährleisten, und so die Einspeisung der Abgasrückführung zu vergleichmäßigen, sind die Ausführungsbeispiele der 1 und 2 besonders bevorzugt, also diejenigen Ausführungsbeispiele, in welchen entweder jeweils die zweiten zündenden Zylinder oder jeweils die ersten zündenden Zylinder der je Zylinderbank mit dem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander mit Ventilüberschneidung zündenden Zylinder als Spenderzylinder für die Abgasrückführung 17 genutzt werden.
In allen Ausführungsbeispielen werden diejenigen Zylinder, deren Abgas für die Abgasrückführung 17 genutzt wird und deren Abgas damit der Abgasrückführung 17 über die jeweiligen separaten Abgasleitungen 15, 16 zuführbar ist, also die Spenderzylinder, vorzugsweise unterstöchiometrisch mit einem Lambda-Wert kleiner 1 betrieben.
Diejenigen Zylinder hingegen, deren Abgas nicht für die Abgasrückführung 17 genutzt wird, deren Abgas also über den im jeweiligen Ausführungsbeispiel jeweiligen gemeinsamen Abgaskrümmer 18, 19 nicht der Abgasrückführung 17 zuführbar ist, werden vorzugsweise stöchiometrisch mit einem Lambda-Wert gleich 1 betrieben.
Insgesamt kann eine V8-Brennkraftmaschine mit hohem Wirkungsgrad bereitgestellt werden. Abgas-Schadstoffemissionen können reduziert werden.

Claims

Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, mit acht Zylindern (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8), wobei die Zylinder in zwei Zylinderbänken (9, 10) angeordnet sind, die in V-Stellung mit einem Winkel von 90° zueinander ausgerichtet sind, wobei die Kolben der Zylinder (1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8) über Pleuel an eine Crossplane-Kurbelwelle derart gekoppelt sind, dass sich die Pleuel von jeweils zwei gegenüberliegenden Zylindern sich gegenüberliegender Zylinderbänke (9, 10) einen gemeinsamen Hubzapfen der Kurbelwelle teilen, wobei die Zylinder eine Zündreihenfolge aufweisen, in welcher in jeder Zylinderbank (9, 10) Zylinder mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° unmittelbar hintereinander mit einer Ventilüberschneidung gezündet werden, mit einem Luftsystem (11), über welches den Zylindern Verbrennungsluft zuführbar ist, mit einem Abgassystem (14), über welches von den Zylindern Abgas abführbar ist, wobei das Abgassystem (14) derart ausgebildet ist, dass jeweils einer der Zylinder jeder Zylinderbank, die mit einem Kurbelwellenwinkelversatz von 90° und Ventilüberschneidung unmittelbar hintereinander gezündet werden, eine separate Abgasleitung (15, 16) nutzt, um das Abgas dieses Zylinders einer Abgasrückführung (17) zuzuführen, wohingegen die übrigen Zylinder jeder Zylinderbank (9, 10) jeweils mindestens einen Abgaskrümmer (18, 19) nutzen, um das Abgas dieser Zylinder nicht der Abgasrückführung (17) zuzuführen.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Zylinderbank (9) einen ersten Zylinder (1), einen zweiten Zylinder (2), einen dritten Zylinder (3) und einen vierten Zylinder (4) aufweist, eine zweite Zylinderbank (10) einen fünften Zylinder (5), einen sechsten Zylinder (6), einen siebten Zylinder (7) und einen achten Zylinder (8) aufweist, der erste und fünfte Zylinder (1, 5), der zweite und sechste Zylinder (2, 6), der dritte und siebte Zylinder (3, 7) und der vierte und achte Zylinder (4, 8) über Pleuel jeweils an einen gemeinsamen Hubzapfen der Kurbelwelle gekoppelt sind, wobei in einer Zündreihenfolge (1-3-7-2-6-5-4-8)zuerst der erste Zylinder (1), dann der dritte Zylinder (3), dann der siebte Zylinder (7), dann der zweite Zylinder (2), dann der sechste Zylinder (6), dann der fünfte Zylinder (5), dann der vierte Zylinder (4) und dann der achte Zylinder (8) gezündet wird, wobei der dritte Zylinder (3) oder der erste Zylinder (1) der ersten Zylinderbank (9) eine erste separate Abgasleitung (15) nutzt, wobei der fünfte Zylinder (5) oder sechste Zylinder (6) der zweiten Zylinderbank (10) eine zweite separate Abgasleitung (16) nutzt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Zylinderbank (9) einen ersten Zylinder (1), einen zweiten Zylinder (2), einen dritten Zylinder (3) und einen vierten Zylinder (4) aufweist, eine zweite Zylinderbank (10) einen fünften Zylinder (5), einen sechsten Zylinder (6), einen siebten Zylinder (7) und einen achten Zylinder (8) aufweist, der erste und fünfte Zylinder (1, 5), der zweite und sechste Zylinder (2, 6), der dritte und siebte Zylinder (3, 7) und der vierte und achte Zylinder (4, 8) über Pleuel jeweils einen gemeinsamen Hubzapfen der Kurbelwelle gekoppelt sind wobei in einer Zündreihenfolge (1-8-4-3-6-5-7-2) zuerst der erste Zylinder (1), dann der achte Zylinder (8), dann der vierte Zylinder (4), dann der dritte Zylinder (3), dann der sechste Zylinder (6), dann der fünfte Zylinder (5), dann der siebte Zylinder (7) und dann der zweite Zylinder (2) gezündet wird, wobei der dritte Zylinder (3) oder der vierte Zylinder (4) der ersten Zylinderbank (9) eine erste separate Abgasleitung (15) nutzt, wobei der fünfte Zylinder (5) der zweiten Zylinderbank (10) eine zweite separate Abgasleitung (16) nutzt.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Zylinderbank (9) einen ersten Zylinder (1), einen zweiten Zylinder (2), einen dritten Zylinder (3) und einen vierten Zylinder (4) aufweist, eine zweite Zylinderbank (10) einen fünften Zylinder (5), einen sechsten Zylinder (6), einen siebten Zylinder (7) und einen achten Zylinder (8) aufweist, der erste und fünfte Zylinder (1, 5), der zweite und sechste Zylinder (2, 6), der dritte und siebte Zylinder (3, 7) und der vierte und achte Zylinder (4, 8) über Pleuel jeweils einen gemeinsamen Hubzapfen der Kurbelwelle gekoppelt sind, wobei in einer Zündreihenfolge (1-5-4-2-6-3-7-8) zuerst der erste Zylinder (1), dann der fünfte Zylinder (5), dann der vierte Zylinder (4), dann der zweite Zylinder (2), dann der sechste Zylinder (6), dann der dritte Zylinder (3), dann der siebte Zylinder (7) und dann der achte Zylinder (8) gezündet wird, wobei der zweite Zylinder (2) oder der vierte Zylinder (4) der ersten Zylinderbank (1) eine erste separate Abgasleitung (15) nutzt, wobei der siebte Zylinder (7) oder der achte Zylinder (8) der zweiten Zylinderbank (10) eine zweite separate Abgasleitung (16) aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgassystem (14) mindestens einen Abgasturbolader (12, 13, 20, 21) aufweist, das Abgas derjenigen Zylinder, welche die jeweilige separate Abgasleitung (15, 16) nutzen, der Abgasrückführung (17) jedoch nicht dem mindestens einen Abgasturbolader (12, 13, 20, 21) zuführbar ist, das Abgas derjenigen Zylinder, welche den jeweiligen Abgaskrümmer (18, 19) nutzten, dem mindestens einen Abgasturbolader (12, 13, 20, 21) zuführbar jedoch nicht der Abgasrückführung (17) zuführbar ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgassystem (14) eine Abgasnachbehandlung (22) aufweist, das Abgas derjenigen Zylinder, welche die jeweilige separate Abgasleitung (15, 16) nutzen, der Abgasrückführung (17) zuführbar jedoch der Abgasnachbehandlung (22) zuführbar ist, das Abgas derjenigen Zylinder, welche den jeweiligen Abgaskrümmer (18, 19) nutzten, der Abgasnachbehandlung (22) zuführbar jedoch nicht der Abgasrückführung (17) zuführbar ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder, deren Abgas nicht der Abgasrückführung zugeführt wird, je Zylinderbank (9, 10) jeweils einen gemeinsamen Abgaskrümmer (18, 19) nutzen.
Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder, deren Abgas der Abgasrückführung zugeführt wird, vorzugsweise unterstöchiomterisch betrieben werden, die Zylinder, deren Abgas nicht der Abgasrückführung zugeführt wird, vorzugsweise stöchiomterisch betrieben werden.