DE19716274B4

DE19716274B4 - Reciprocating internal combustion engine

Info

Publication number: DE19716274B4
Application number: DE19716274A
Authority: DE
Inventors: Dr. Metzner Frank; Hermann Deutsch; Dr. Meyer-Hessing Frank
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1997-04-18
Publication date: 2012-05-24
Anticipated expiration: 2017-04-19
Also published as: JP2000508736A; ES2140224T3; EP0895563B1; WO1997040267A1; DE19716274A1; PT895563E; EP0895563A1; DE59700667D1

Abstract

Hubkolben-Brennkraftmaschine mit einer ersten und einer zweiten V-förmig zueinanderstehenden Reihe (R1 und R2) von Zylindern, welche entlang einer der Reihen (R1, R2) gegenüber den Zylindern der anderen Reihe (R2, R1) in Längsrichtung der Brennkraftmaschine versetzt angeordnet und mit einer gemeinsamen Kurbelwelle (4) verbunden sind, gekennzeichnet durch zwei weitere, V-förmig zueinander stehende dritte und vierte Reihen (R3 und R4) von Zylindern, deren eine (R3) in dem V-Raum (V1) zwischen der ersten und zweiten Reihe (R1 und R2) und deren andere (R4) außerhalb dieses V-Raumes (V1) angeordnet ist und alle Zylinder (Z1 bis Z8) mit der einen Kurbelwelle (4) verbunden sind.Reciprocating internal combustion engine with a first and a second V-shaped row (R1 and R2) of cylinders which along one of the rows (R1, R2) relative to the cylinders of the other row (R2, R1) offset in the longitudinal direction of the internal combustion engine and are connected to a common crankshaft (4), characterized by two further, V-shaped third and fourth rows (R3 and R4) of cylinders, one of which (R3) in the V-space (V1) between the first and second Row (R1 and R2) and the other (R4) outside this V-space (V1) is arranged and all cylinders (Z1 to Z8) are connected to the one crankshaft (4).

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolben-Brennkraftmaschine mit mehreren, entlang zweier unter einem Winkel zueinanderstehender Reihen von Zylindern gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a reciprocating internal combustion engine with a plurality, along two rows of cylinders at an angle to each other according to the preamble of patent claim 1.

Eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine ist aus DE-Z MTZ Motortechnische Zeitschrift 52, 1991, Nr. 3, Seiten 100 ff bekannt. Der dort beschriebene und von der Anmelderin in Großserie produzierte, sogenannte VR-Motor weist in zwei Reihen zusammengefaßte Zylinder auf, wobei diese beiden Reihen unter einem vergleichsweise engen Gabelwinkel zueinander stehen. Gegenüber bekannten, V-förmigen Brennkraftmaschinen mit vergleichsweise großem Gabelwinkel bietet diese Zylinderanordnung den Vorteil, daß lediglich ein einziges Zylinderkurbelgehäuse mit allen darin in einem Block vereinigten Zylindern sowie lediglich ein allen Zylindern gemeinsamer Zylinderkopf benötigt wird. Durch den Versatz der beiden Zylinderreihen in Längsrichtung zueinander liegt die Baulänge eines solchen VR-Motors mit z. B. 6 Zylindern nur unwesentlich über der eines konventionellen 4-zylindrigen Reihenmotors, wobei jedoch gegenüber 6-zylindrigen, klassischen V-Brennkraftmaschinen eine erheblich geringere Baubreite beansprucht wird.A generic internal combustion engine is known from DE-Z MTZ Motortechnische Zeitschrift 52, 1991, No. 3, pages 100 ff. The described therein and produced by the applicant in mass production, so-called VR engine has two rows of combined cylinders, these two rows are at a comparatively narrow angle to each other. Compared with known, V-shaped internal combustion engines with a comparatively large fork angle, this cylinder arrangement offers the advantage that only a single cylinder crankcase with all the cylinders combined in a block and only one cylinder head common to all cylinders is needed. Due to the offset of the two rows of cylinders in the longitudinal direction to each other, the length of such a VR engine with z. B. 6 cylinders only slightly above that of a conventional 4-cylinder in-line engine, but with respect to 6-cylindrical, classic V-type internal combustion engines, a significantly lower overall width is claimed.

Die Zylinderbänke dieses Motors weisen einen Gabelwinkel von 15° zueinander auf und die jeweils drei Zylinderachsen einer Zylinderreihe liegen in einer gemeinsamen Ebene, welche sich in einem Abstand von 12,5 mm unterhalb der Kurbelwelle schneiden. Dieser geschränkte Kurbeltrieb führt zu einer weiteren Verkürzung des Motors.The cylinder banks of this engine have a fork angle of 15 ° to each other and the three cylinder axes of a row of cylinders lie in a common plane, which intersect at a distance of 12.5 mm below the crankshaft. This limited crank drive leads to a further shortening of the engine.

Bezüglich der Geometrie des Kurbeltriebes und der verwendeten Kurbelwellenkröpfungslagen sowie der Zündfolgen sei auf die DE-Z MTZ, Motortechnische Zeitschrift 51, 1990, Nr. 10 verwiesen, welche sich detailliert mit diesem VR-Motorkonzept auseinandersetzt und dabei auch Vorschläge bezüglich der Verwendung von einer, zwei oder drei Nockenwellen im gemeinsamen Zylinderkopf zur Betätigung von jeweils zwei oder vier Ventilen je Brennraum unterbreitet.With regard to the geometry of the crank mechanism and the crankshaft cranking positions used and the ignition sequences, reference is made to DE-Z MTZ, Motortechnische Zeitschrift 51, 1990, No. 10, which deals with this VR engine concept in detail and also includes proposals for the use of a two or three camshafts in the common cylinder head for actuating two or four valves per combustion chamber submitted.

Zur Erzielung einer möglichst kompakten Zylinderanordnung hat es neben dem bereits zitierten VR-Konzept bereits weitere Lösungsansätze gegeben.In order to achieve a compact cylinder arrangement as possible, there have already been other approaches besides the VR concept already cited.

So ist aus dem DE-Buch Luftgekühlte Fahrzeugmotoren, Mackerle, Jehlicka, Moebus, Franksche Verlagsbuchhandlung Stuttgart, Seite 509, ein 16-zylindriger Motor mit H-förmiger Zylinderanordnung bekannt geworden. Eine kompakte Anordnung wird hier durch das Übereinanderanordnen von zwei 8-zylindrigen Boxerbrennkraftmaschinen erzielt. Diese arbeiten jeweils auf eine eigene Kurbelwelle, welche aneinander gekoppelt einen einwelligen Abtrieb bedienen. Die beiden sich jeweils gegenüberliegenden, 4-Zylindrigen Reihen weisen keinen Längsversatz zueinander auf, da die beiden Pleuel von sich gegenüberliegenden Zylindern durch die Verwendung eines Gabelpleuels auf einen gemeinsamen Hubzapfen der Kurbelwelle arbeiten.Thus, from the DE-book air-cooled vehicle engines, Mackerle, Jehlicka, Moebus, Franksche Verlagsbuchhandlung Stuttgart, page 509, a 16-cylinder engine with H-shaped cylinder assembly has become known. A compact arrangement is achieved here by the superposition of two 8-cylinder boxer internal combustion engines. These each work on their own crankshaft, which coupled to each other serve a single-shaft output. The two opposing, 4-cylinder rows have no longitudinal offset to each other, since the two connecting rods of opposing cylinders work by the use of a clevis on a common crankpin of the crankshaft.

Aus der gleichen Quelle, Seiten 515 ff ist eine weitere, kompakte Anordnung in X-Form bekannt. Bezüglich einer vertikalen Ebene sind spiegelbildlich zueinander jeweils zwei Reihen von Zylindern V-förmig zueinander angeordnet, welche alle auf einen nicht geschränkten Kurbeltrieb mit einer gemeinsamen Kurbelwelle arbeiten, das heißt alle Zylinderlängsachsen schneiden die Kurbelwellenmittellängsachse. Die Kurbelwelle weist lediglich vier Kröpfungen auf, da auf jeden dieser Hubzapfen ein Hauptpleuel mit drei Nebenpleuel arbeitet, das heißt die insgesamt vier Zylinderreihen weisen keinen Längsversatz zueinander auf.From the same source, pages 515 ff, another compact arrangement in X-form is known. With respect to a vertical plane mirror images of each other two rows of cylinders V-shaped arranged to each other, all of which work on a non-constrained crank drive with a common crankshaft, that is, all cylinder longitudinal axes intersect the crankshaft center longitudinal axis. The crankshaft has only four cranks, as a Hauptpleuel works with three Nebenpleuel on each of these crank pin, that is, the total of four rows of cylinders have no longitudinal offset to each other.

Eine weitere kompakte Anordnung von mehreren Zylindern einer Brennkraftmaschine in W-Form ist aus der DE-Z sportauto, März 1988, Nr. 3, Seiten 90 ff bekannt. Diese vergleichsweise breit, jedoch kurzbauende Zylinderanordnung weist drei 4-zylindrige Reihen auf, von denen eine mittige in einer vertikalen Ebene liegt, während die anderen beiden V-förmig, mit der ersten Reihe als Winkelhalbierender, angeordnet sind. Die drei Reihen weisen zueinander einen Längsversatz auf, da jeweils drei Zylinder mit ihren Pleueln nebeneinanderliegend auf einen gemeinsamen Hubzapfen der Kurbelwelle arbeiten.Another compact arrangement of several cylinders of an internal combustion engine in W-shape is known from DE-Z sports car, March 1988, No. 3, pages 90 ff. This comparatively wide, but short-building cylinder assembly has three 4-cylinder rows, of which a central one lies in a vertical plane, while the other two are arranged in a V-shape, with the first row as an angle bisector. The three rows have a longitudinal offset from one another, since three cylinders with their connecting rods work side by side on a common crankpin of the crankshaft.

Problematisch bei einer solchen Anordnung ist die gleichmäßige Versorgung der den Zylindern zugeordneten Brennräume mit Frischgemisch sowie die Abfuhr der Verbrennungsgase, da sich in dem V-Raum auf einer Seite der horizontalen Ebene nur Einlaßkanäle für zwei Zylinderreihen befinden, während auf der anderen Seite in diesem V-Raum die einer der Zylinderreihen zugeordneten Einlaßkanäle und die Auslaßkanäle der anderen Zylinderreihe angeordnet werden müssen.The problem with such an arrangement is the uniform supply of the combustion chambers associated with the cylinders fresh mixture and the removal of the combustion gases, since in the V-space on one side of the horizontal plane only intake ports for two rows of cylinders are located, while on the other side in this V -Space which one of the rows of cylinders associated intake ports and the exhaust ports of the other cylinder bank must be arranged.

Letztendlich ist es aus der DE-Z MTZ Motortechnische Zeitschrift 1940, Heft 2, Seiten 52 und 53 bekannt, zwei V-förmige Brennkraftmaschinen zu einem Doppel-V-Motor derart zusammenzufassen, daß die Winkelhalbierenden der jeweils unter einem Zylinderwinkel von 60° stehenden V-Reihen einen Winkel von 90° zueinander bilden. Die jeweils beiden Reihen eines V-Raumes arbeiten dabei auf eine eigene Kurbelwelle.Finally, it is known from DE-Z MTZ Motortechnische Zeitschrift 1940, No. 2, pages 52 and 53, two V-shaped internal combustion engines to form a double-V engine such that the bisectors of each standing at a cylinder angle of 60 ° V Rows make an angle of 90 ° to each other. The two rows of a V-space work on its own crankshaft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Hubkolben-Brennkraftmaschine mit mehreren, unter einem Winkel zueinander stehenden und einen Längsversatz zueinander aufweisenden Zylindern derart weiterzubilden, daß unter Beanspruchung eines möglichst geringen Bauraumes eine kompakte Anordnung einer vergleichsweise großen Zylinderanzahl ermöglicht wird. Zugleich soll hierbei eine einwandfreie Zufuhr von Frischluft bzw. des Ableiten der Abgase, sowie ein einwandfreier Antrieb der den Gaswechsel bereitstellenden Gaswechselventile gewährleistet sein.The invention is based on the object, a generic reciprocating internal combustion engine with several, at an angle to each other standing and a longitudinal offset to each other having cylinders in such a way that under stress of the smallest possible space, a compact arrangement of a relatively large number of cylinders is made possible. At the same time a perfect supply of fresh air and the discharge of the exhaust gases, as well as a perfect drive of the gas exchange providing gas exchange valves should be ensured.

Die Lösung dieser Aufgabe gelenkt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.The solution of this object is achieved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are specified in the dependent claims.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe bei einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine durch eine Anordnung von zwei weiteren, ebenfalls V-förmig zueinanderstehenden Reihen von Zylindern, wobei eine dieser Zylinderreihen in dem V-Raum zwischen der ersten und zweiten Reihe angeordnet ist und die weitere, vierte Reihe außerhalb dieses V-Raumes liegt, wobei die Zylinder aller Reihen auf eine gemeinsame Kurbelwelle arbeiten. Bei geeigneter Wahl der zwischen den einzelnen Reihen liegenden Winkel ist es hierdurch möglich, eine kompakte Anordnung der Zylinder zu erzielen, wodurch insbesondere die Baulänge in Richtung der Kurbelwellenachse kurz gehalten werden kann. Durch die gradzahlige Anzahl der Reihen von Zylindern ist ebenfalls eine symmetrische Anordnung von Leitungen für die Luftzufuhr sowie für Abgase gewährleistet.The invention solves this problem in a generic internal combustion engine by an arrangement of two further, also V-shaped rows of cylinders, one of these rows of cylinders in the V space between the first and second row is arranged and the other, fourth row outside This V-space is located, with the cylinders of all rows working on a common crankshaft. With a suitable choice of lying between the individual rows angle, this makes it possible to achieve a compact arrangement of the cylinder, which in particular the length can be kept short in the direction of the crankshaft axis. By the even number of rows of cylinders also a symmetrical arrangement of pipes for the air supply and exhaust gases is ensured.

Weiterhin ist hiermit die Grundlage für einen baukastenartigen Aufbau einer Reihe von gleichartigen Brennkraftmaschinen mit unterschiedlicher Zylinderanzahl unter Wahrung der grundsätzlich kompakten Anordnung und unter Beibehaltung von vorhandenen Leitungen gegeben. Hierbei können sowohl gradzahlige wie auch ungradzahlige Zylinderanzahlen in jeder Reihe zur Anwendung kommen.Furthermore, this is the basis for a modular structure of a number of similar internal combustion engines with different numbers of cylinders while maintaining the fundamentally compact arrangement and while maintaining existing lines given. Both even and odd number of cylinders can be used in each row.

In vorteilhafter Ausgestaltung ist zur Erzielung eines vergleichsweise einfachen Aufbaus vorgesehen, daß die zusätzlichen, dritten und vierten Reihen einen Längsversatz zueinander und zu den beiden ersten Reihen von Zylindern aufweisen. Somit können unter Vermeidung von vergleichsweise kompliziert und teuer zu fertigenden Gabelpleueln für alle Zylinder einheitliche Pleuel verwendet werden.In an advantageous embodiment, to achieve a comparatively simple construction, it is provided that the additional, third and fourth rows have a longitudinal offset from one another and from the first two rows of cylinders. Thus, while avoiding comparatively complicated and expensive to be produced Gabelpleueln uniform connecting rods can be used for all cylinders.

Bevorzugt ist vorgesehen, daß der zwischen der ersten und zweiten Zylinderreihe und der zwischen der dritten und vierten Zylinderreihe gebildete Gabelwinkel jeweils identisch groß ist und das die durch diesen Gabelwinkel gebildeten V-Räume um einen bestimmten Zylinderwinkel zueinander verdreht angeordnet sind. Dieser Zylinderwinkel ist dabei so gewählt, daß die unter diesem Winkel zueinanderstehenden ersten und dritten bzw. zweiten und vierten Reihen spiegelsymmetrisch bezüglich der jeweils anderen beiden Reihen zu einer die Kurbelwelle aufnehmenden Mittelebene der Brennkraftmaschine liegen. Unter der Annahme einer senkrecht verlaufenden Mittelebene ergeben sich somit zu beiden Seiten dieser Ebene jeweils V-förmig zueinander angeordnete Zylinderreihen, wobei der Zylinderwinkel innerhalb dieser V-förmigen Reihen vergleichsweise klein gewählt wird.It is preferably provided that the fork angle formed between the first and second row of cylinders and between the third and fourth row of cylinders is in each case identically large and that the V spaces formed by this fork angle are arranged rotated by a certain cylinder angle relative to each other. This cylinder angle is chosen so that the mutually opposite at this angle first and third or second and fourth rows are mirror-symmetrically with respect to the other two rows to a crankshaft receiving center plane of the internal combustion engine. Assuming a vertically extending center plane thus results in each case V-shaped mutually arranged cylinder rows on both sides of this plane, wherein the cylinder angle is chosen to be relatively small within these V-shaped rows.

In weiterer bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist gemäß Anspruch 4 vorgesehen, daß der Kurbeltrieb dieser Brennkraftmaschine geschränkt ausgeführt ist, das heißt die Zylinderachsen der beiden Reihen auf einer Seite der Mittelebene schneiden sich bei lotrechter Anordnung der Mittelebene unterhalb dieser und auf der gegenüberliegenden Seite. Hierdurch ist eine weitere Verkürzung der Brennkraftmaschine durch Ineinanderschieben der den jeweils zwei Reihen zugeordneten Zylindern möglich.In a further preferred embodiment of the invention is provided according to claim 4, that the crank mechanism of this engine is designed to be limited, that is, the cylinder axes of the two rows on one side of the median plane intersect with vertical arrangement of the median plane below this and on the opposite side. As a result, further shortening of the internal combustion engine by telescoping of the two rows associated cylinders is possible.

Zur Erzielung von gleichmäßigen Zündabständen auch bei unterschiedlicher Zylinderanzahl kann bei z. B. jeweils zwei Zylindern pro Zylinderreihe, also insgesamt 8 Zylindern, ein sich aus dem Bild der Kurbelwelle ergebender Kurbelstern mit 4 Kröpfungen vorgesehen sein, wobei jede Kröpfung zwei zueinander versetzte Lager für Pleuel aufweist. Auf diese gemeinsame, versetzte Kröpfung arbeiten jeweils die Pleuel von zwei um den Gabelwinkel zueinander versetzter Zylinder der ersten und dritten bzw. zweiten und vierten Reihe.To achieve uniform ignition intervals even with different numbers of cylinders can at z. B. two cylinders per row of cylinders, that is a total of 8 cylinders, be provided from the image of the crankshaft resulting crank star with 4 cranks, each crank has two mutually offset bearings for connecting rods. The connecting rods of two cylinders of the first and third or second and fourth rows offset from each other by the angle of the fork work on this common offset offset.

Alternativ kann beispielsweise zur Erzielung einer insgesamt 10-zylindrigen Brennkraftmaschine vorgesehen sein, daß zwei der Zylinderreihen jeweils drei Zylinder und die beiden weiteren jeweils zwei Zylinder aufweisen.Alternatively, for example, to achieve a total of 10-cylinder internal combustion engine be provided that two of the cylinder rows each have three cylinders and the other two each have two cylinders.

Bevorzugt ist dabei zur Verwendung möglichst gleicher Teile und zur Erzielung einer symmetrischen Anordnung vorgesehen, die Reihen mit der größeren Anzahl von Zylindern um den Gabelwinkel zueinander versetzt anzuordnen.Preference is given to use as possible the same parts and to achieve a symmetrical arrangement to arrange the rows with the larger number of cylinders offset by the fork angle to each other.

In weiterer, vorteilhafter Ausgestaltung kann vorgesehen sein, daß die zu beiden Seiten der Mittelebene liegenden und um den Zylinderwinkel zueinander versetzten Reihen jeweils zu einem zusammenhängenden Zylinderblock zusammengefaßt sind, welcher von einem diesen beiden Reihen gemeinsamen Zylinderkopf abgedeckt sein kann.In a further, advantageous embodiment can be provided that the lying on both sides of the median plane and offset by the cylinder angle rows are each combined to form a contiguous cylinder block, which may be covered by a cylinder head common to these two rows.

Zur Erzielung einer bauraumoptimalen Anordnung beispielsweise des Steuertriebes der Brennkraftmaschine können die beiden zusammengefaßten Zylinderreihen zu jeder Seite der Mittelebene insgesamt identisch ausgebildet sein, wodurch weitere vorteilhafte Effekte hinsichtlich Bauteilaufwand, Montage etc. erzielbar sind.To achieve a space-optimal arrangement, for example, the control drive of the internal combustion engine, the two combined rows of cylinders can be formed identical to each side of the center plane, whereby further advantageous effects in terms of component costs, assembly, etc. can be achieved.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläuterten Ausführungsbeispiel. Further advantages of the invention will become apparent from the following explained with reference to a drawing embodiment.

Es zeigen:Show it:

1 eine schematische Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine, 1 a schematic plan view of an internal combustion engine according to the invention,

2 eine schematische Seitenansicht zu 1 des Kurbeltriebes und 2 a schematic side view to 1 of the crank mechanism and

3 einen Querschnitt durch eine Brennkraftmaschine. 3 a cross section through an internal combustion engine.

Eine im weiteren nur als Brennkraftmaschine bezeichnete Hubkolben-Brennkraftmaschine weist insgesamt vier Reihen R1, R2, R3, R4 von Zylindern auf, wobei jeweils zwei dieser Reihen R1, R3 und R2, R4 auf einer der beiden Seiten S1, S2 einer Mittelebene ME angeordnet sind, welche eine Kurbelwellenachse 1 aufnimmt.A reciprocating internal combustion engine, which is referred to hereinafter only as an internal combustion engine, has a total of four rows R1, R2, R3, R4 of cylinders, two of these rows R1, R3 and R2, R4 being arranged on one of the two sides S1, S2 of a center plane ME , which is a crankshaft axis 1 receives.

Die der Seite S1 zugeordnete Reihe R1 und die der Seite S2 zugeordnete Reihe R2 stehen unter einem Gabelwinkel δ1 V-förmig zueinander und definieren zwischen sich somit einen ersten V-Raum V1.The row R1 associated with the side S1 and the row R2 associated with the side S2 are V-shaped at a fork angle δ1 and thus define a first v-space V1 between them.

In analoger Weise sind die beiden weiteren Zylinderreihen R3 und R4 den Seiten S1 und S2 zugeordnet und stehen unter einem Gabelwinkel δ2, einen weiteren V-Raum V2 definierend, zueinander. Somit steht die dritte Reihe R3 in dem ersten V-Raum V1, während die vierte Reihe R4 außerhalb dieses Raumes V1 angeordnet ist.In an analogous manner, the two further cylinder rows R3 and R4 are associated with the sides S1 and S2 and are at a fork angle δ2, defining another V-space V2 to each other. Thus, the third row R3 is in the first V-space V1, while the fourth row R4 is outside of this space V1.

Die auf der Seite S1 liegenden Reihen R1 und R3 sind zu einer Gruppe G1 zusammengefaßt, wobei Zylinderachsen ZR1 der ersten Reihe und Zylinderachsen ZR3 der dritten Reihe wiederum unter einem V-förmigen Zylinderwinkel αG1 zueinander stehen.The rows R1 and R3 on the side S1 are combined to form a group G1, cylinder rows ZR1 of the first row and cylinder axes ZR3 of the third row again being at a V-shaped cylinder angle αG1.

Die Größe der Gabelwinkel δ1 und δ2 ist dabei identisch gewählt ebenso wie die Größe der Zylinderwinkel αG1 und αG2, wobei die gesamte Anordnung bezüglich der Mittelebene ME so getroffen ist, daß die Gruppen G1 und G2 jeweils symmetrisch zu dieser Mittelebene ME liegen und dadurch die Reihen R1, R3 bzw. R2, R4 dieser Gruppen G1 bzw. G2 jeweils spiegelsymmetrisch zu dieser Ebene ME angeordnet sind.The size of the fork angle δ1 and δ2 is chosen identical as well as the size of the cylinder angle αG1 and αG2, wherein the entire arrangement is made with respect to the median plane ME so that the groups G1 and G2 are symmetrical to this median plane ME and thus the rows R1, R3 or R2, R4 of these groups G1 and G2 are each arranged mirror-symmetrically to this plane ME.

Innerhalb der Gruppen G1 und G2 weisen die Zylinderachsen ZR1 und ZR3 beziehungsweise ZR2 und ZR4 zueinander entlang der Kurbelwellenachse 1 einen identischen Reihenversatz 2 auf.Within the groups G1 and G2, the cylinder axes ZR1 and ZR3 or ZR2 and ZR4 to each other along the crankshaft axis 1 an identical row offset 2 on.

Die beiden Gruppen G1 und G2 wiederum weisen entlang dieser Kurbelwellenachse 1 einen Gruppenversatz 3 auf.The two groups G1 and G2 in turn point along this crankshaft axis 1 a group offset 3 on.

Die Zylinderachsen ZR1 bis ZR4 liegen somit jeweils in einer von vier senkrecht zur Mittelebene ME ausgebildeten Schnittebenen SE1 bis SE4.The cylinder axes ZR1 to ZR4 thus each lie in one of four cutting planes SE1 to SE4 which are formed perpendicular to the center plane ME.

Das Zusammenwirken der einzelnen Zylinder im Kurbeltrieb sei anhand einer 8-zylindrigen Ausführung der Brennkraftmaschine erläutert. Gemäß 1 sind hierbei die Zylinder Z1 und Z3 der ersten Reihe R1, die Zylinder Z2 und Z4 der dritten Reihe R3, die Zylinder Z5 und Z7 der zweiten Reihe R2 und die Zylinder Z6 und Z8 der vierten Reihe R4 zugeordnet. Eine Kurbelwelle 4 der Brennkraftmaschine weist insgesamt vier Kröpfungen 5, 6, 7, 8 auf und ist in insgesamt fünf Hauptlagern 9 eines Kurbelgehäuses 10 abgestützt. Zur Erzielung einer gleichmäßigen und komfortablen Zündfolge arbeiten jeweils zwei Zylinder mittels der ihnen zugeordneten Pleuel 11 auf eine der Kröpfungen, wobei die beiden Pleuellager 12, 13 einer Kröpfung einen Versatz um einen Differenzwinkel Δφ aufweisen.The interaction of the individual cylinders in the crank mechanism will be explained with reference to an 8-cylinder version of the internal combustion engine. According to 1 Here, the cylinders Z1 and Z3 of the first row R1, the cylinders Z2 and Z4 of the third row R3, the cylinders Z5 and Z7 of the second row R2 and the cylinders Z6 and Z8 of the fourth row R4 assigned. A crankshaft 4 The internal combustion engine has a total of four cranks 5 . 6 . 7 . 8th up and is in a total of five main camps 9 a crankcase 10 supported. In order to achieve a uniform and comfortable ignition sequence, two cylinders each operate by means of the connecting rods assigned to them 11 on one of the cranks, the two connecting rod bearings 12 . 13 a crank offset by a difference angle Δφ have.

Die jeweils um den Gruppenversatz 3 zueinander gestaffelten und einem der V-Räume V1 bzw. V2 zugeordneten Zylinder arbeiten auf eine der Kröpfungen. Somit sind die Pleuel 11 der Zylinder Z1 und Z5 mit der Kröpfung 5, die Zylinder Z2 und Z6 mit der Kröpfung 6, die Zylinder Z3 und Z7 mit der Kröpfung 7 und die Zylinder Z4 und Z8 mit der Kröpfung 8 verbunden. Wie aus 2, rechts ersichtlich, sind die in den Schnittebenen SE1 und SE2 liegenden Pleuel 11 der Zylinder Z1 und Z5 in der Kröpfung 5 um den Gruppenversatz 3 zueinander beabstandet. Zwischen den in der Schnittebene SE2 und SE4 liegenden Pleueln 11 von Zylinder Z5 und Z6 liegt der, üblicherweise als Zylinderabstand bezeichnete, Reihenversatz 2 vor.The each about the group offset 3 Staggered to one another and one of the V-spaces V1 and V2 associated cylinder work on one of the cranks. Thus, the connecting rods 11 the cylinder Z1 and Z5 with the crank 5 , the cylinders Z2 and Z6 with the crank 6 , the cylinders Z3 and Z7 with the crank 7 and the cylinders Z4 and Z8 with the crank 8th connected. How out 2 On the right, the connecting rods SE1 and SE2 are in the cutting planes 11 the cylinder Z1 and Z5 in the crank 5 around the group offset 3 spaced apart. Between the connecting planes SE2 and SE4 connecting rods 11 of cylinders Z5 and Z6 is the, commonly referred to as cylinder spacing, row offset 2 in front.

Der Kurbeltrieb der Brennkraftmaschine ist geschränkt ausgeführt, das heißt die um den Zylinderwinkel αG1 bzw. αG2 zueinanderstehenden Zylinderachsen ZR1, ZR3 bzw. ZR2, ZR4 schneiden sich nicht mit der Kurbelwellenachse 1. Bezüglich einer die Mittelebene senkrecht entlang der Kurbelwellenachse 1 durchdringenden Querebene QE liegt ein Schnittpunkt SP1 der ersten Gruppe G1 auf der Seite S2 auf der von den Reihen R1 und R3 abgewandten Seite der Querebene QE. Spiegelbildlich bezüglich der Mittelebene ME liegt dazu ein weiterer Schnittpunkt SP2 der zweiten Gruppe G2.The crank mechanism of the internal combustion engine is designed to be restricted, that is to say the cylinder axes ZR1, ZR3 or ZR2, ZR4 which adjoin one another by the cylinder angle αG1 or αG2 do not intersect with the crankshaft axis 1 , With respect to a center plane perpendicular along the crankshaft axis 1 penetrating transverse plane QE is an intersection point SP1 of the first group G1 on the side S2 on the side facing away from the rows R1 and R3 side of the transverse plane QE. In mirror image with respect to the center plane ME, there is another intersection point SP2 of the second group G2.

Aufgrund der Schränkung des Kurbeltriebes fallen die maximalen Strecklagen der Pleuel 11 im oberen bzw. unteren Totpunkt OT bzw. UT nicht mit der jeweiligen Zylinderachse ZR zusammen. Wird der während der Drehung der Kurbelwelle 4 auftretende Kurbelwinkel φ in Anlehnung an einen ungeschränkten Kurbeltrieb von einer Parallelen 13 zur Zylinderachse ZR durch die Kurbelwellenachse 1 ausgezählt, so werden OT und UT bei einem Kurbelwinkelversatz von φ* erreicht. Aufgrund der Lage der Schnittpunkte SP1 und SP2 bezüglich der Querebene QE auf der von den Gruppen G1 bzw. G2 abgewandten Seite stellt sich eine positive oder negative Schränkung ein, so daß der untere Totpunkt UT dem oberen Totpunkt OT nach mehr oder weniger als 180° Kurbelwinkel φ folgt.Due to the setting of the crank mechanism, the maximum extended positions of the connecting rods are lost 11 in the upper or bottom dead center OT or UT not together with the respective cylinder axis ZR. Will be during the rotation of the crankshaft 4 occurring crank angle φ based on an unrestricted crank mechanism of a parallels 13 to the cylinder axis ZR through the crankshaft axis 1 counted, then OT and UT are reached at a crank angle offset of φ *. Due to the location of Intersections SP1 and SP2 with respect to the transverse plane QE on the side facing away from the groups G1 and G2, respectively, adjusts itself positively or negatively, so that the bottom dead center UT follows the top dead center OT after more or less than 180 ° crank angle φ.

Die gewählte Schränkung ermöglicht ein bauraumoptimierendes Zusammenrücken der Zylinder innerhalb der Gruppen G1 und G2, so daß die jeweiligen Zylinder dieser Gruppen G1 und G2 in einem gemeinsamen Zylinderblock 15 bzw. 16 zusammengegossen werden können. Diese sind jeweils von einem den beiden Zylinderreihen einer Gruppe gemeinsamen Zylinderkopf 17 bzw. 18 überdeckt.The selected offset allows a space-optimizing collapse of the cylinders within the groups G1 and G2, so that the respective cylinders of these groups G1 and G2 in a common cylinder block 15 respectively. 16 can be poured together. These are each of a cylinder head common to the two cylinder rows of a group 17 respectively. 18 covered.

Das Zusammenspiel der zuvor erläuterten 8-zylindrigen Anordnung sei kurz anhand eines Zahlenbeispieles erläutert. Die Gabelwinkel δ1 und δ2 betragen 72°, die Zylinderwinkel αG1 und αG2 jeweils 15°. Aufgrund der symmetrischen Anordnung zu der Mittelebene ME stellt sich bezüglich der Winkelhalbierenden 19 der Zylinderwinkel αG1 und αG2 ebenfalls der Gabelwinkel δ1 bzw. δ2 ein. Wegen der in zwei Ebenen liegenden vier Kröpfungen 5 bis 8 stellt sich eine Zündfolge zwischen den einzelnen Zylindern im Abstand von 90° Kurbelwinkel φ ein. Bei einer gewählten Zündfolge in der Reihenfolge Z1-Z5-Z4-Z8-Z6-Z3-Z7-Z2, stellen sich die in dem Kurbelstern 20 gemäß 2, links, anhand von den Zylindern Z1 bis Z8 zugeordneten Pfeilen P1 bis P8, gezeigten Lagen der Zündzeitpunkte ein. Während zwischen Zylinder Z1 und Z5, welche auf die eine gemeinsame Kröpfung 5 arbeiten, mit 90° ein harmonischer Zündabstand gegeben wäre, stellt sich aufgrund des Gabelwinkels δ von 72° ein Differenzwinkel von Δφ von 18° ein, wobei in diesem Falle beim Zünden des Zylinders Z1 im oberen Totpunkt OT der Zylinder Z5 um den Differenzwinkel Δφ von 18° nacheilt. Für den in der Zündfolge auf den Zylinder 5 folgenden Zylinder Z4 stehlt sich infolge des gewälten Gabelwinkels δ, des Zylinderwinkels αG und des Kurbelwinkelversatzes φ* ein Kurbelwinkel φ von etwa 140° ein. Zum Zündzeitpunkt des Zylinders Z4 eilt der auf der gleichen Kröpfung 8 arbeitende Zylinder Z8 wiederum um den Differenzwinkel Δφ von 18° nach.The interaction of the previously explained 8-cylindrical arrangement will be explained briefly with reference to a numerical example. The fork angles δ1 and δ2 are 72 °, the cylinder angles αG1 and αG2 are each 15 °. Due to the symmetrical arrangement to the center plane ME is with respect to the bisector 19 the cylinder angle αG1 and αG2 also the fork angle δ1 or δ2. Because of the four cranks located in two levels 5 to 8th sets a firing order between the individual cylinders at a distance of 90 ° crank angle φ. With a selected firing order in the order Z1-Z5-Z4-Z8-Z6-Z3-Z7-Z2, those in the crank star 20 according to 2 , Left, based on the cylinders Z1 to Z8 associated arrows P1 to P8, shown positions of the ignition on. While between cylinders Z1 and Z5, which points to the one common crank 5 work, given a harmonic firing interval at 90 °, is due to the fork angle δ of 72 ° a differential angle of Δφ of 18 °, in which case when igniting the cylinder Z1 in the top dead center OT of the cylinder Z5 by the difference angle Δφ of 18 ° lags. For in the firing order on the cylinder 5 Following cylinder Z4 stems due to the gewälten fork angle δ, the cylinder angle αG and the crank angle offset φ * a crank angle φ of about 140 °. At the ignition of the cylinder Z4 rushes on the same crank 8th working cylinder Z8 turn by the difference angle Δφ of 18 °.

Alternativ kann bei einer 10-zylindrigen Anordnung auf den Versatz innerhalb der einzelnen Kröpfungen 5 bis 8 verzichtet werden. Hierbei sind den Reihen R3 und R4 jeweils drei Zylinder zugeordnet, während die Reihen R1 und R2 jeweils zwei Zylinder tragen. Während hierbei die zuvor beschriebene spiegelbildliche Anordnung der erwähnten Winkellagen zu der Mittelebene ME erhalten bleibt, ist die Anordnung der Reihen nicht spiegelbildlich, da auf die auf der Seite S1 liegende dreizylindrige Reihe R3 auf der Seite S2 zunächst eine zweizylindrige Reihe R2 folgt.Alternatively, in a 10-cylinder arrangement, the offset within the individual cranks may be different 5 to 8th be waived. Here, the rows R3 and R4 are each assigned three cylinders, while the rows R1 and R2 each carry two cylinders. While in this case the above-described mirror image arrangement of the mentioned angular positions is maintained to the center plane ME, the arrangement of the rows is not mirror image, since the lying on the side S1 three-cylinder row R3 on the side S2 initially followed by a two-cylinder row R2.

Unter der Annahme, daß es sich auch hierbei um eine 4-Takt-Brennkraftmaschine handelt, ist bei einem Gabelwinkel von 72° der Versatz innerhalb der insgesamt 5 Kröpfungen entbehrlich. Zur Erzielung eines gleichmäßigen Zündabstandes von 72° Kurbelwinkel φ liegen die 5 Kröpfungen in insgesamt 5 Ebenen.Assuming that this is also a 4-stroke internal combustion engine, with a fork angle of 72 °, the offset within the total of 5 cranks is dispensable. To achieve a uniform firing interval of 72 ° crank angle φ the 5 cranks are in a total of 5 levels.

In einer weiteren Alternative mit einer insgesamt 12-zylindrigen Anordnung stellt sich bei einem Gabelwinkel von 72° eines 4-Takt-Motors eine Zündfolge mit einem Abstand von 60° Kurbelwinkel φ ein. Die Kurbelwelle 4 trägt hierbei insgesamt sechs mit einem Versatz um den Differenzwinkel Δφ versehene Kröpfungen. Unter Annahme des gleichen Gabelwinkels δ von 72° und des Zündabstandes von 60° stellt sich an jeder Kröpfung ein Differenzwinkel Δφ von 12° ein. Hierbei arbeitet beispielsweise gemäß 1 ein Zylinder Z'1 der ersten Reihe R1 mit dem siebten Zylinder Z'7 der Reihe R2 auf eine Kröpfung, wobei dann nach dem Zünden von Z'1 in OT der Zylinder Z'7 um den Differenzwinkel Δφ von 12° voreilt.In a further alternative with a total of 12-cylindrical arrangement turns at a fork angle of 72 ° of a 4-stroke engine, a firing order with a distance of 60 ° crank angle φ a. The crankshaft 4 in this case carries a total of six cranks provided with an offset by the differential angle Δφ. Assuming the same fork angle δ of 72 ° and the firing interval of 60 °, a differential angle Δφ of 12 ° is established at each offset. Here, for example, works according to 1 a cylinder Z'1 of the first row R1 with the seventh cylinder Z'7 of the row R2 on a cranking, in which case after the ignition of Z'1 in OT the cylinder Z'7 leads by the difference angle Δφ of 12 °.

Der Kurbelwelle 4 ist abtriebsseitig ein Schwungrad 25 zugeordnet. Benachbart zu diesem ist ein Kettentrieb zum Antrieb von Nockenwellen 27 und 28 der Gruppe G1 und Nockenwellen 29 und 30 der Gruppe G2 angeordnet. Diese betätigen über Nocken 31 und 32 als Hubventile ausgebildete Einlaßventile 33 und Auslaßventile 34 unter Zwischenschaltung von Rollenschlepphebeln 35, wobei jedem Zylinder Z1 bis Z8 vier Hubventile zugeordnet sind.The crankshaft 4 the output side is a flywheel 25 assigned. Adjacent to this is a chain drive for driving camshafts 27 and 28 the group G1 and camshafts 29 and 30 the group G2 arranged. These operate via cams 31 and 32 formed as a lift valves inlet valves 33 and exhaust valves 34 with the interposition of roller drag levers 35 , wherein each cylinder Z1 to Z8 four lifting valves are assigned.

Die symmetrische und insgesamt vierreihige Anordnung der Zylinder ermöglicht die Ausbildung von völlig symmetrisch und gleichartig gestalteten Atmungswegen zur Frischluftzufuhr sowie eine symmetrische Anordnung von Abgasleitungen.The symmetrical and four-row arrangement of the cylinder allows the formation of completely symmetrical and similarly designed breathing paths for fresh air supply and a symmetrical arrangement of exhaust pipes.

Eine Luftansauganlage zur Beatmung der Brennräume 40 der Brennkraftmaschine ist im wesentlichen symmetrisch zur Mittelebene ME und mit oberhalb der Gruppen G1 und G2 ausgebildeten Sammelvolumina 37 und 38 versehen. Verbrennungsluft wird über Saugrohre 41 aus den erwähnten Sammelvolumina 37, 38 zu Einlaßkanälen 41 geführt, wobei alle Einlaßkanäle 41 einer Gruppe G1 bzw. G2 in je einen Flansch 42 münden, welcher an der Reihe R3 bzw. R2 der Mittelebene ME zugewandt ausgebildet ist. Alle Auslaßkanäle 43 der jeweiligen Gruppe G1 oder G2 sind zu bezüglich der Mittelebene ME außenliegenden Flanschen 44 der Reihen R1 bzw. R4 geführt.An air intake system for ventilation of the combustion chambers 40 the internal combustion engine is substantially symmetrical to the center plane ME and formed above the groups G1 and G2 collecting volumes 37 and 38 Mistake. Combustion air is via intake pipes 41 from the mentioned collection volumes 37 . 38 to inlet channels 41 led, whereby all inlet channels 41 a group G1 or G2 in each case a flange 42 open, which is formed on the row R3 and R2 of the center plane ME facing. All outlet channels 43 of the respective group G1 or G2 are external flanges with respect to the center plane ME 44 the rows R1 and R4 out.

Die Zylinderblöcke 15 und 16 sind einstückig und materialeinheitlich mit dem Kurbelgehäuse 10 ausgebildet, dessen außenliegende Wandungen 45 im Bereich der Kurbelwellenachse 1 über die Querebene QE gezogen sind.The cylinder blocks 15 and 16 are one-piece and made of the same material as the crankcase 10 formed, whose outer walls 45 in the area of the crankshaft axis 1 are drawn across the transverse plane QE.

Claims

Reciprocating internal combustion engine with a first and a second V-shaped row (R1 and R2) of cylinders which along one of the rows (R1, R2) relative to the cylinders of the other row (R2, R1) offset in the longitudinal direction of the internal combustion engine and with a common crankshaft ( 4 ), characterized by two further, V-shaped third and fourth rows (R3 and R4) of cylinders, one of which (R3) in the V-space (V1) between the first and second rows (R1 and R2) and whose other (R4) is arranged outside this V-space (V1) and all the cylinders (Z1 to Z8) with the one crankshaft ( 4 ) are connected.

Internal combustion engine according to Claim 1, characterized in that the third and fourth rows (R3 and R4) have an offset ( 3 ) to each other and the third row (R3) to the first row (R1) and the fourth row (R4) to the second row (R2) each have an offset ( 2 ) to each other.

Internal combustion engine according to Claim 2, characterized in that the fork angles (δ1 and δ2) formed between the first and second rows (R1 and R2) and the third and fourth rows (R3 and R4) are of identical size and in that the fork angles (δ1 , δ2) formed V-spaces (V1, V2) are arranged rotated by a cylinder angle (αG1, αG2) to each other that under this cylinder angle (αG1) mutually adjacent first and third row (R1 and R3) mirror-symmetric with respect to the third and fourth Row (R3 and R4) to one the crankshaft ( 4 ) receiving center plane (ME) of the internal combustion engine are.

Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the cylinder axes (ZR1, ZR3 and ZR2, ZR4) of each arranged on one side (S1 and S2) of the median plane (ME) rows (R1, R3 and R2, R4) intersect, wherein the points of intersection (SP1 and SP2) with respect to a plane perpendicular to the median plane (ME) through the crankshaft axis ( 1 ) extending transverse plane (QE) on the side facing away from the rows (R1 to R4) side of this transverse plane (QE) and on the opposite side (S2 and S1) of the median plane (ME).

Internal combustion engine according to claim 3 or 4, characterized in that the number of cylinders is an integer multiple of the number of rows of cylinders and in each case two offset by the fork angle (δ1, δ2) cylinder (Z1 and Z5) of the first and second row (R1 and R2) or (Z2 and Z6) of the third and fourth series (R3 and R4) with a common, offset offset ( 5 respectively. 6 ) of the crankshaft ( 4 ) are connected.

Internal combustion engine according to claim 3 or 4, characterized in that at least two (R3, R4) of the rows have an identical, larger number of cylinders than the other two rows (R1, R2).

Internal combustion engine according to claim 6, characterized in that the rows (R3, R4) with the larger number are offset from each other by the fork angle (δ1, δ2)

Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims 1 to 7, characterized in that the cylinder angle (αG1 or αG2) formed between the first and the third or the second and the fourth row (R1 and R3 or R2 and R4) comparatively is selected to be small, so that the cylinders (Z1 to Z4) of the rows (R1 and R3) combined into a first group (G1) form a one-piece cylinder block ( 15 ) and the other cylinders (Z5 to Z8) to a similar cylinder block ( 16 ) of a second group (G2) are summarized.

Internal combustion engine according to one or more of the preceding claims 1 to 8, characterized in that the fork angle (δ1 or δ2) formed between the first and second series (R1 and R2) and the third and fourth series (R3 and R4) is between 60 ° and 90 °, preferably 72 °.

Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that between the cylinders of the first row (R1) and the third row (R3) and the second row (R2) and the fourth row (R4) occurring cylinder angle (αG1 or αG2) between 10 ° and 20 °, preferably 15 °.

Internal combustion engine according to claim 5 or 6, characterized in that the cylinder axes (ZR1, ZR2) of the on a common offset ( 5 ) of the crankshaft ( 4 ) operating cylinders (Z1, Z5) in perpendicular to the median plane (ME) extending cutting planes (SE1, SE2) (legend are arranged, which in the direction of the crankshaft axis ( 1 ) around the group offset ( 3 ) are spaced from each other.

Internal combustion engine according to claim 5 or 6, characterized in that the cylinder axes (ZR2, ZR4) of each of a crank ( 5 . 6 ) of the crankshaft ( 4 ) working cylinders (Z5, Z6) in perpendicular to the median plane (ME) extending cutting planes (SE2, SE4) are arranged lying around the row offset ( 2 ) are spaced from each other.