DE202013104803U1 - Charged spark-ignition internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens drei entlang der Längsachse des Zylinderkopfes angeordneten Zylindern (1, 2, 3, 4), bei der – jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens eine Auslassöffnung aufweist, an die sich eine Abgasleitung (51, 52) zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem anschließt, wobei die Abgasleitungen (51, 52) unter Ausbildung eines gemeinsamen Abgaskrümmers (7) zu einer Gesamtabgasleitung (6) zusammenführen, und – mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine in der Gesamtabgasleitung (6) angeordnete einflutige Turbine umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass – mindestens zwei Zylinder (1, 2, 3, 4) ein unterschiedliches Verdichtungsverhältnis εi aufweisen, wobei das Verdichtungsverhältnis εi mit der Leitungslänge ∆li des Abgasabführsystems zwischen der mindestens einen Auslassöffnung des Zylinders (1, 2, 3, 4) und der Turbine korreliert, in der Art, dass der Zylinder (1, 2, 3, 4) mit der kürzeren Leitungslänge ∆li das kleinere Verdichtungsverhältnis εi aufweist.A supercharged spark-ignition internal combustion engine having at least one cylinder head with at least three arranged along the longitudinal axis of the cylinder head cylinders (1, 2, 3, 4), in which - each cylinder (1, 2, 3, 4) has at least one outlet opening, to which a Exhaust pipe (51, 52) for discharging the exhaust gases via Abgasabführsystem connects, the exhaust pipes (51, 52) to form a common exhaust manifold (7) merge to form an exhaust line (6), and - at least one exhaust gas turbocharger is provided, the one in the Comprising at least two cylinders (1, 2, 3, 4) have a different compression ratio εi, wherein the compression ratio εi with the line length .DELTA.li the Abgasabführsystems between the at least one outlet opening of the cylinder (1, 2, 3, 4) and the turbine correlates in such a way that the cylinder (1, 2, 3, 4) having the shorter line length Δli the smaller compression ratio εi.

Description

Die Erfindung betrifft eine aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens drei entlang der Längsachse des Zylinderkopfes angeordneten Zylindern, bei der

  • – jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung aufweist, an die sich eine Abgasleitung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem anschließt, wobei die Abgasleitungen unter Ausbildung eines gemeinsamen Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen, und
  • – mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine in der Gesamtabgasleitung angeordnete einflutige Turbine umfasst.
The invention relates to a supercharged spark-ignition internal combustion engine having at least one cylinder head with at least three cylinders arranged along the longitudinal axis of the cylinder head, in which
  • - Each cylinder has at least one outlet opening, which is followed by an exhaust pipe for discharging the exhaust gases via Abgasabführsystem, wherein the exhaust pipes merge to form a common exhaust manifold to an overall exhaust line, and
  • - At least one exhaust gas turbocharger is provided which comprises a arranged in the entire exhaust line single-flow turbine.

Eine Brennkraftmaschine der oben genannten Art wird beispielsweise als Antrieb für ein Kraftfahrzeug eingesetzt. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung umfasst der Begriff Brennkraftmaschine fremdgezündete Ottomotoren, aber auch fremdgezündete Hybrid-Brennkraftmaschinen, d. h. Brennkraftmaschinen, die mit einem Hybrid-Brennverfahren betrieben werden, bzw. fremdgezündete Brennkraftmaschinen, die über eine mit der Brennkraftmaschine antriebsverbindbare Elektromaschine verfügen, welche Leistung von der Brennkraftmaschine aufnimmt oder zusätzlich Leistung abgibt.An internal combustion engine of the above type is used for example as a drive for a motor vehicle. In the context of the present invention, the term internal combustion engine includes spark ignited gasoline engines, but also spark ignited hybrid internal combustion engines, d. H. Internal combustion engines, which are operated with a hybrid combustion process, or spark-ignited internal combustion engines, which have an electric motor that can be driven in drive with the internal combustion engine, which receives power from the internal combustion engine or additionally delivers power.

Brennkraftmaschinen verfügen über einen Zylinderblock und mindestens einen Zylinderkopf, die zur Ausbildung der Zylinder, d. h. der Brennräume, miteinander verbunden werden, wozu im Zylinderkopf und im Zylinderblock Bohrungen vorgesehen sind. Der Zylinderblock dient als obere Kurbelgehäusehälfte der Aufnahme des Kolbens bzw. des Zylinderrohres jedes Zylinders. Die durch den Zylinderblock gebildete obere Kurbelgehäusehälfte wird ergänzt durch die an den Zylinderblock montierbare und als untere Kurbelgehäusehälfte dienende Ölwanne, die dem Sammeln und Bevorraten des Motoröls dient und Teil des Ölkreislaufs ist. Zur Aufnahme und Lagerung einer Kurbelwelle sind mindestens zwei Lager im Kurbelgehäuse vorgesehen. Zur Übertragung eines Drehmomentes ist jeder Kolben gelenkig mit der Kurbelwelle verbunden. Die im Kurbelgehäuse gelagerte Kurbelwelle nimmt die Pleuelstangenkräfte auf und transformiert die oszillierende Hubbewegung der Kolben in eine rotierende Drehbewegung der Kurbelwelle.Internal combustion engines have a cylinder block and at least one cylinder head, which is used to form the cylinder, d. H. the combustion chambers, are interconnected, including holes in the cylinder head and cylinder block are provided. The cylinder block serves as the upper crankcase half of the receptacle of the piston or the cylinder tube of each cylinder. The upper half of the crankcase formed by the cylinder block is supplemented by the oil pan which can be mounted on the cylinder block and serves as the lower half of the crankcase and which serves to collect and store the engine oil and forms part of the oil circuit. For receiving and supporting a crankshaft at least two bearings are provided in the crankcase. To transmit a torque each piston is pivotally connected to the crankshaft. The crankshaft mounted in the crankcase receives the connecting rod forces and transforms the oscillating stroke movement of the pistons into a rotating rotational movement of the crankshaft.

Der Zylinderkopf dient üblicherweise der Aufnahme des für den Ladungswechsel erforderlichen Ventiltriebs. Zur Betätigung eines Ventils wird einerseits eine Ventilfeder vorgesehen, um das Ventil in Richtung Ventilschließstellung vorzuspannen, und andererseits, um das Ventil entgegen der Vorspannkraft dieser Ventilfeder zu öffnen, eine Ventilbetätigungseinrichtung. Der erforderliche Betätigungsmechanismus einschließlich der Ventile wird als Ventiltrieb bezeichnet. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Abführen der Verbrennungsgase via Abgasleitung über die mindestens eine Auslassöffnung und das Zuführen der Ladeluft via Ansaugleitung über die mindestens eine Einlassöffnung jedes Zylinders. Dabei sind zumindest Teilstücke der mindestens einen Ansaugleitung bzw. der mindestens einen Abgasleitung jedes Zylinders im Zylinderkopf integriert.The cylinder head usually serves to accommodate the valve gear required for the charge cycle. For actuating a valve, on the one hand a valve spring is provided to bias the valve in the direction of valve closing position, and on the other hand, in order to open the valve against the biasing force of this valve spring, a valve actuator. The required actuating mechanism including the valves is referred to as a valvetrain. In the context of the charge exchange, the removal of the combustion gases via the exhaust pipe via the at least one outlet opening and the feeding of the charge air via the intake takes place via the at least one inlet opening of each cylinder. In this case, at least portions of the at least one intake pipe or the at least one exhaust pipe of each cylinder are integrated in the cylinder head.

Die Abgasleitungen der mindestens drei Zylinder werden in der Regel und auch bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zu einer gemeinsamen Gesamtabgasleitung zusammengeführt. Die Zusammenführung von Abgasleitungen zu einer Gesamtabgasleitung wird im Allgemeinen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Abgaskrümmer bezeichnet.The exhaust pipes of the at least three cylinders are usually combined and also in the internal combustion engine according to the invention to form a common total exhaust gas line. The combination of exhaust pipes to an overall exhaust line is generally and in the context of the present invention referred to as exhaust manifold.

Stromabwärts des gemeinsamen Abgaskrümmers werden die Abgase vorliegend zwecks Aufladung der Brennkraftmaschine der einflutigen Turbine mindestens eines Abgasturboladers zugeführt und gegebenenfalls einem oder mehreren Systemen zur Abgasnachbehandlung.Downstream of the common exhaust manifold, in the present case, the exhaust gases are supplied to the single-flow turbine of at least one exhaust-gas turbocharger for charging the internal combustion engine and optionally one or more systems for exhaust-gas aftertreatment.

Der Vorteil eines Abgasturboladers beispielsweise im Vergleich zu einem mechanischen Lader besteht darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine besteht bzw. erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb benötigte Energie vollständig von der Brennkraftmaschine bezieht und somit die bereitgestellte Leistung mindert und auf diese Weise den Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase.The advantage of an exhaust gas turbocharger, for example compared to a mechanical supercharger, is that there is no mechanical connection to the power transmission between the supercharger and the internal combustion engine. While a mechanical supercharger obtains the energy required for its drive completely from the internal combustion engine and thus reduces the power provided and thus adversely affects the efficiency, the exhaust gas turbocharger uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases.

Ein Abgasturbolader umfasst einen im Ansaugsystem angeordneten Verdichter und eine im Abgasabführsystem angeordnete Turbine, die auf derselben Welle angeordnet sind. Der heiße Abgasstrom wird via Gesamtabgasleitung der Turbine zugeführt und entspannt sich unter Energieabgabe in dieser Turbine, wodurch die Welle in Drehung versetzt wird. Die vom Abgasstrom an die Turbine und schließlich an die Welle abgegebene Energie wird für den Antrieb des ebenfalls auf der Welle angeordneten Verdichters genutzt. Der Verdichter fördert und komprimiert die ihm zugeführte Ladeluft, wodurch eine Aufladung der mindestens drei Zylinder erreicht wird. Gegebenenfalls ist eine Ladeluftkühlung vorgesehen, mit der die komprimierte Ladeluft vor Eintritt in die Zylinder gekühlt wird. An exhaust gas turbocharger comprises a compressor arranged in the intake system and a turbine arranged in the exhaust gas discharge system, which are arranged on the same shaft. The hot exhaust gas flow is supplied to the turbine via the entire exhaust gas line and relaxes with the release of energy in this turbine, causing the shaft to rotate. The energy emitted by the exhaust gas flow to the turbine and finally to the shaft is used to drive the compressor, which is also arranged on the shaft. The compressor conveys and compresses the charge air supplied to it, whereby a charge of at least three cylinders is achieved. Optionally, a charge air cooling is provided, with which the compressed charge air is cooled before entering the cylinder.

Die Aufladung dient in erster Linie der Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine. Die für den Verbrennungsprozess benötigte Luft wird dabei verdichtet, wodurch jedem Zylinder pro Arbeitsspiel eine größere Luftmasse zugeführt werden kann. Dadurch können die Kraftstoffmasse und damit der Mitteldruck gesteigert werden. Die Aufladung ist ein geeignetes Mittel, bei unverändertem Hubraum die Leistung einer Brennkraftmaschine zu steigern oder bei gleicher Leistung den Hubraum zu reduzieren. In jedem Fall führt die Aufladung zu einer Erhöhung der Bauraumleistung und einer günstigeren Leistungsmasse. Bei gleichen Fahrzeugrandbedingungen lässt sich so das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin verschieben, bei denen der spezifische Kraftstoffverbrauch niedriger ist.The charge is used primarily to increase the performance of the internal combustion engine. The air required for the combustion process is compressed, which allows each cylinder per working cycle, a larger air mass can be supplied. Thereby The fuel mass and thus the medium pressure can be increased. The charge is a suitable means to increase the capacity of an internal combustion engine with unchanged displacement or to reduce the displacement at the same power. In any case, the charging leads to an increase in space performance and a lower power mass. At the same vehicle boundary conditions, the load collective can thus be shifted to higher loads in which the specific fuel consumption is lower.

Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen der in Rede stehenden Art, bei der die Abgasleitungen eines Zylinderkopfes unter Ausbildung eines gemeinsamen Abgaskrümmers zu einer einzelnen Gesamtabgasleitung zusammengeführt werden und bei der in dieser Gesamtabgasleitung die einflutige Turbine eines Abgasturboladers angeordnet ist, weisen die Zylinder nach dem Ladungswechsel unterschiedliche Restgasanteile auf.In supercharged internal combustion engines of the type in question, in which the exhaust pipes of a cylinder head are combined to form a common exhaust manifold to a single overall exhaust line and in which the single-flow turbine of an exhaust gas turbocharger is arranged in this total exhaust line, the cylinders have different residual gas components after the charge cycle.

Bei einem Zylinderkopf mit vier in Reihe angeordneten Zylindern weisen die innenliegenden Zylinder nach dem Ladungswechsel einen höheren Restgasanteil auf als die beiden außenliegenden Zylinder. Die 1a und 1b zeigen dieses Phänomen und zwar für eine niedrige Drehzahl nmot = 1200min–1 (siehe 1a) und für eine höhere Drehzahl nmot = 6000min–1 (siehe 1b), wobei der Restgasanteil in Prozent [%] an der Zylinderfrischladung auf der Ordinate und die Zylinderzahl auf der Abszisse aufgetragen sind.In a cylinder head with four cylinders arranged in series, the inner cylinders have a higher residual gas content after the charge exchange than the two outer cylinders. The 1a and 1b show this phenomenon for a low speed n mot = 1200min -1 (see 1a ) and for a higher speed n mot = 6000min -1 (see 1b ), with the percentage of residual gas in percent [%] of the fresh cylinder charge on the ordinate and the number of cylinders on the abscissa.

Ursächlich verantwortlich für die unterschiedlichen Restgasanteile sind die während des Ladungswechsels im Abgasabführsystem ablaufenden dynamischen Wellenvorgänge. Die Evakuierung der Verbrennungsgase aus den Zylindern einer Brennkraftmaschine im Rahmen des Ladungswechsels beruht im Wesentlichen auf zwei unterschiedlichen Mechanismen. Wenn sich zu Beginn des Ladungswechsels das Auslassventil nahe des unteren Totpunktes öffnet, strömen die Verbrennungsgase aufgrund des gegen Ende der Verbrennung im Zylinder vorherrschenden hohen Druckniveaus und der damit verbundenen hohen Druckdifferenz zwischen Brennraum und Abgasleitung mit hoher Geschwindigkeit durch die Auslassöffnung in das Abgasabführsystem. Dieser druckgetriebene Strömungsvorgang wird durch eine hohe Druckspitze begleitet, die auch als Vorauslassstoß bezeichnet wird und sich entlang der Abgasleitung mit Schallgeschwindigkeit fortpflanzt, wobei sich der Druck mit zunehmender Wegstrecke infolge Reibung mehr oder weniger stark abbaut, d. h. verringert.The cause of the different residual gas fractions is the dynamic wave processes that take place in the exhaust gas removal system during the charge cycle. The evacuation of the combustion gases from the cylinders of an internal combustion engine as part of the charge exchange is based essentially on two different mechanisms. When, at the beginning of the charge cycle, the exhaust valve opens near bottom dead center, the combustion gases flow at high speed through the exhaust port into the exhaust system due to the high pressure level prevailing in the cylinder at the end of the combustion and the associated high pressure difference between the combustion chamber and the exhaust pipe. This pressure-driven flow process is accompanied by a high pressure peak, which is also referred to as Vorlassstoß and propagates along the exhaust pipe at the speed of sound, whereby the pressure degrades more or less with increasing distance due to friction, d. H. reduced.

Im weiteren Verlauf des Ladungswechsels gleichen sich die Drücke im Zylinder und in der Abgasleitung an, so dass die Verbrennungsgase primär nicht mehr druckgetrieben evakuiert, sondern infolge der Hubbewegung des Kolbens ausgeschoben werden.In the course of the charge cycle, the pressures in the cylinder and in the exhaust line are the same, so that the combustion gases are primarily not evacuated pressure driven, but are ejected as a result of the stroke of the piston.

Die dynamischen Wellenvorgänge bzw. Druckschwankungen im Abgasabführsystem sind der Grund dafür, dass sich die versetzt arbeitenden Zylinder einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine beim Ladungswechsel gegenseitig beeinflussen, insbesondere auch behindern können. Eine verschlechterte Drehmomentcharakteristik bzw. ein gemindertes Leistungsangebot können die Folge sein.The dynamic wave processes or pressure fluctuations in the Abgasabführsystem are the reason why the staggered working cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine when changing the charge influence each other, in particular can hinder. A deteriorated torque characteristic or a reduced power supply may be the result.

Die Druckwellen, die von einem Zylinder ausgehen, laufen nicht nur durch die mindestens eine Abgasleitung dieses Zylinders, sondern vielmehr auch entlang der Abgasleitungen der anderen Zylinder und zwar gegebenenfalls bis zu der am Ende der jeweiligen Leitung vorgesehenen Auslassöffnung. Während des Ladungswechsels bereits in eine Abgasleitung ausgeschobenes bzw. abgeführtes Abgas kann somit erneut in den Zylinder gelangen und zwar infolge der Druckwelle, die von einem anderen Zylinder ausgeht. Als nachteilig erweist es sich insbesondere, wenn gegen Ende des Ladungswechsels an der Auslassöffnung eines Zylinders Überdruck herrscht bzw. sich die Druckwelle eines anderen Zylinders die Abgasleitung entlang in Richtung Auslassöffnung ausbreitet, was der Evakuierung der Verbrennungsgase aus diesem Zylinder entgegenwirkt. Die Verbrennungsgase werden in dieser Phase des Ladungswechsels maßgeblich infolge der Hubbewegung des Kolbens ausgeschoben. Im Einzelfall kann sogar Abgas, das aus einem Zylinder stammt, in einen anderen Zylinder gelangen, bevor dessen Auslass schließt. Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang auch, dass die durch das Abgasabführsystem laufenden Druckwellen reflektiert werden und sich überlagern.The pressure waves emanating from a cylinder, not only run through the at least one exhaust pipe of this cylinder, but also along the exhaust pipes of the other cylinder and possibly up to the provided at the end of each pipe outlet. Exhaust gas that has already been ejected or discharged into an exhaust gas line during the charge exchange can therefore again enter the cylinder as a result of the pressure wave that emanates from another cylinder. It proves to be disadvantageous, in particular, if overpressure prevails at the outlet opening of one cylinder towards the end of the charge change or if the pressure wave of another cylinder propagates along the exhaust pipe in the direction of the outlet opening, which counteracts the evacuation of the combustion gases from this cylinder. The combustion gases are significantly pushed out in this phase of the charge change as a result of the stroke of the piston. In some cases, even exhaust gas that originates from one cylinder can get into another cylinder before its outlet closes. It should also be considered in this context that the pressure waves passing through the exhaust gas removal system are reflected and overlap.

Das im Zylinder befindliche Abgas, d. h. der im Zylinder verbleibende Restgasanteil, hat maßgeblich Einfluss auf das Klopfverhalten einer fremdgezündeten Brennkraftmaschine, wobei die Gefahr einer klopfenden Verbrennung mit zunehmendem Abgasanteil steigt. Um eine klopfende Verbrennung sicher zu vermeiden, werden Zylinder mit höherem Restgasanteil später gezündet als die übrigen Zylinder, d. h. als Zylinder mit niedrigerem Restgasanteil, wobei die dadurch initiierte spätere Verbrennung des Kraftstoff-Luft-Gemisches zu einer kleineren Gaskraft auf den Kolben führt und damit zu einem niedrigeren übertragenen Drehmoment. Die unterschiedlichen zylinderzugehörigen Drehmomente führen zu Drehschwingungen der Kurbelwelle, wobei sich Vibrationen in die übrige Brennkraftmaschine und bis in das Fahrzeug hinein fortpflanzen können.The exhaust gas in the cylinder, d. H. the residual gas content remaining in the cylinder has a decisive influence on the knocking behavior of a spark-ignited internal combustion engine, whereby the risk of knocking combustion increases with increasing proportion of exhaust gas. In order to avoid knocking combustion, cylinders with higher residual gas content are ignited later than the other cylinders, d. H. as a cylinder with lower residual gas content, wherein the subsequent combustion of the fuel-air mixture initiated thereby leads to a smaller gas force on the piston and thus to a lower transmitted torque. The different cylinder-related torques lead to torsional vibrations of the crankshaft, which vibrations can propagate into the rest of the internal combustion engine and into the vehicle into it.

Probleme beim Ladungswechsel einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, wenn während einer Ventilüberschneidung, bei der das Auslassventil bei geöffnetem Einlassventil noch nicht geschlossen ist, das Abgas unter Inkaufnahme von Spülverlusten weitestgehend aus dem Zylinder ausgespült werden soll (siehe auch 1a und 1b).Problems when changing the charge of a multi-cylinder internal combustion engine arise especially at low speeds, if during a Valve overlap, in which the exhaust valve is not yet closed when the inlet valve is open, the exhaust gas is to be flushed out of the cylinder at the cost of flushing losses (see also 1a and 1b ).

Der gegenseitigen Einflussnahme der Zylinder beim Ladungswechsel könnte entgegengewirkt werden durch gleichlange Abgasleitungen der Zylinder unter Inkaufnahme eines komplexen voluminösen Abgasabführsystems oder indem die Abgasleitungen der einzelnen Zylinder für eine längere Wegstrecke voneinander getrennt geführt werden.The mutual influence of the cylinder during the charge cycle could be counteracted by the same length exhaust gas lines of the cylinder at the expense of a complex voluminous Abgasabführsystems or by the exhaust pipes of the individual cylinders are guided separately for a longer distance.

Aus mehreren Gründen ist es aber vorteilhaft, die Abgasleitungen kurz zu gestalten und den Abgaskrümmer weitestgehend in den mindestens einen Zylinderkopf zu integrieren, d. h. die Zusammenführung der Abgasleitungen zu einer Gesamtabgasleitung möglichst umfänglich bereits im Zylinderkopf vorzunehmen.For several reasons, however, it is advantageous to make the exhaust pipes short and to integrate the exhaust manifold as far as possible in the at least one cylinder head, d. H. the merger of the exhaust pipes to make a total exhaust gas as far as possible already in the cylinder head.

Dies führt zu einer kompakteren Bauweise der Brennkraftmaschine und gestattet ein dichtes Packaging der gesamten Antriebseinheit im Motorraum. Zudem ergeben sich Kostenvorteile bei der Herstellung und der Montage und eine Gewichtsreduzierung der Brennkraftmaschine, insbesondere bei einer vollständigen Integration des Abgaskrümmers in den Zylinderkopf.This leads to a more compact design of the internal combustion engine and allows a tight packaging of the entire drive unit in the engine compartment. In addition, there are cost advantages in the manufacture and assembly and a weight reduction of the internal combustion engine, in particular in a complete integration of the exhaust manifold in the cylinder head.

Des Weiteren kann sich die weitestgehende Integration der Zusammenführung der Abgasleitungen vorteilhaft auf die Anordnung und den Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems, welches stromabwärts des Krümmers vorgesehen ist, auswirken. Der Weg der heißen Abgase zu den verschiedenen Abgasnachbehandlungs-systemen sollte möglichst kurz sein, damit den Abgasen wenig Zeit zur Abkühlung eingeräumt wird und die Abgasnachbehandlungssysteme möglichst schnell ihre Betriebstemperatur bzw. Anspringtemperatur erreichen, insbesondere nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine.Furthermore, the most extensive integration of the connection of the exhaust pipes can advantageously affect the arrangement and operation of an exhaust aftertreatment system, which is provided downstream of the manifold. The path of the hot exhaust gases to the various exhaust aftertreatment systems should be as short as possible so that the exhaust gases are given little time to cool down and the exhaust aftertreatment systems reach their operating temperature or light-off temperature as quickly as possible, in particular after a cold start of the internal combustion engine.

In diesem Zusammenhang ist man bemüht, die thermische Trägheit des Teilstücks der Abgasleitungen zwischen Auslassöffnung am Zylinder und Abgasnachbehandlungssystem zu minimieren, was durch Reduzierung der Masse und der Länge dieses Teilstückes erreicht werden kann. Zielführend dabei kann die weitestgehende Integration des Abgaskrümmers in den Zylinderkopf sein.In this connection, efforts are made to minimize the thermal inertia of the section of the exhaust pipes between the exhaust port on the cylinder and exhaust aftertreatment system, which can be achieved by reducing the mass and the length of this section. Leading the way here can be the most extensive integration of the exhaust manifold in the cylinder head.

Bei mittels Abgasturbolader aufgeladenen Brennkraftmaschinen – wie der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine – wird angestrebt, die Turbine möglichst nahe am Auslass, d. h. nahe den Auslassöffnungen der Zylinder, anzuordnen, um auf diese Weise die Abgasenthalpie der heißen Abgase, die maßgeblich vom Abgasdruck und der Abgastemperatur bestimmt wird, optimal nutzen zu können und ein schnelles Ansprechverhalten des Turboladers zu gewährleisten. Auch dabei sollte die thermische Trägheit und das Volumen des Leitungssystems zwischen den Auslassöffnungen der Zylinder und der Turbine minimiert werden, weshalb wiederum die weitestgehende Integration des Abgaskrümmers in den Zylinderkopf zielführend ist.When charged by means of exhaust gas turbocharger internal combustion engine - such as the internal combustion engine according to the invention - is sought, the turbine as close to the outlet, d. H. close to the outlet openings of the cylinder, to be arranged in order to be able to use the exhaust enthalpy of the hot exhaust gases, which is largely determined by the exhaust pressure and the exhaust gas temperature, optimally and to ensure a rapid response of the turbocharger. Again, the thermal inertia and the volume of the conduit system between the outlet openings of the cylinder and the turbine should be minimized, which in turn is the most extensive integration of the exhaust manifold in the cylinder head is targeted.

Durch die weitgehende Integration des Abgaskrümmers in den Zylinderkopf bzw. die Verkürzung der Abgasleitungen im Allgemeinen verschärft sich die Problematik der gegenseitigen Einflussnahme der Zylinder beim Ladungswechsel, insbesondere die oben beschriebene Restgasproblematik, die unter anderem gekennzeichnet ist durch unterschiedlich große Restgasanteile in den Zylindern, die unterschiedliche Zündzeitpunkte erfordern und dadurch unterschiedlich große Drehmomente bedingen, die zu Drehschwingungen der Kurbelwelle führen.Due to the extensive integration of the exhaust manifold in the cylinder head and the shortening of the exhaust pipes generally exacerbated the problem of mutual influence of the cylinder during charge exchange, especially the above-described residual gas problem, which is characterized, inter alia, by different levels of residual gas in the cylinders, the different Require ignition timing and thereby cause different sized torques that lead to torsional vibrations of the crankshaft.

Grundsätzlich könnte die gegenseitige Einflussnahme der Zylinder beim Ladungswechsel auch dadurch unterbunden werden, dass die Zylinder in Gruppen zusammengefasst werden, wobei die Abgasleitungen der Zylinder jeder Zylindergruppe unter Ausbildung eines Abgaskrümmers jeweils zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen und die Gesamtabgasleitungen mit einer mehrflutigen Turbine in der Art verbunden werden, dass jeweils eine Gesamtabgasleitung mit einer Flut der mehrflutigen Turbine verbunden ist.In principle, the mutual influence of the cylinders during the charge exchange could also be prevented by combining the cylinders into groups, whereby the exhaust lines of the cylinders of each cylinder group combine to form an exhaust gas manifold to form an exhaust gas manifold and the total exhaust gas lines are connected to a multi-flow turbine of the type in that in each case an overall exhaust gas line is connected to a flood of the multi-flow turbine.

Die Zylindergruppen wären dabei vorteilhafterweise in der Art zu konfigurieren, dass sich die dynamischen Wellenvorgänge in den Abgasleitungen der Zylinder einer Gruppe möglichst wenig nachteilig beeinflussen. Bei einem Zylinderkopf mit vier in Reihe angeordneten Zylindern ist es diesbezüglich vorteilhaft, zwei Zylinder, die einen Zündabstand von 360°KW aufweisen, jeweils zu einer Zylindergruppe zusammen zu fassen, so dass die Zylinder einer Gruppe einen größtmöglichen thermodynamischen Versatz aufweisen. Wird beispielsweise die Zündung in den Zylindern gemäß der Zündfolge 1 – 2 – 4 – 3 bzw. gemäß der Zündfolge 1 – 3 – 4 – 2 initiiert, wäre es vorteilhaft, die außenliegenden Zylinder zu einer ersten Gruppe und die innenliegenden Zylinder zu einer zweiten Gruppe zusammen zu fassen.The cylinder groups would advantageously be configured in such a way that the dynamic wave processes in the exhaust gas lines of the cylinders of a group influence as little as possible adversely. In the case of a cylinder head with four cylinders arranged in series, it is advantageous in this regard to combine two cylinders which have a firing interval of 360 ° CA, in each case into a cylinder group, so that the cylinders of a group have the greatest possible thermodynamic offset. If, for example, the ignition in the cylinders is initiated in accordance with the ignition sequence 1 - 2 - 4 - 3 or in accordance with the ignition sequence 1 - 3 - 4 - 2, it would be advantageous for the outer cylinders to form a first group and the inner cylinders for a second group to get together.

Eine mehrflutige Turbine, beispielsweise eine zweiflutige Turbine in Gestalt einer Doppelstromturbine oder einer Zwillingsstromturbine, ist deutlich kostenintensiver als die einflutige Turbine, welche bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine zum Einsatz kommt.A multi-flow turbine, for example a double-flow turbine in the form of a double-flow turbine or a twin-flow turbine, is significantly more cost-intensive than the single-flow turbine used in the internal combustion engine according to the invention.

Vor dem Hintergrund des Gesagten ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bereitzustellen, die auf kostengünstige Weise hinsichtlich der Restgasproblematik verbessert ist.Against the background of what has been said, it is the object of the present invention to provide a To provide internal combustion engine according to the preamble of claim 1, which is improved in a cost effective manner with respect to the residual gas problem.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens drei entlang der Längsachse des Zylinderkopfes angeordneten Zylindern, bei der

  • – jeder Zylinder mindestens eine Auslassöffnung aufweist, an die sich eine Abgasleitung zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem anschließt, wobei die Abgasleitungen unter Ausbildung eines gemeinsamen Abgaskrümmers zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen, und
  • – mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine in der Gesamtabgasleitung angeordnete einflutige Turbine umfasst,
die dadurch gekennzeichnet ist, dass
  • – mindestens zwei Zylinder ein unterschiedliches Verdichtungsverhältnis εi aufweisen, wobei das Verdichtungsverhältnis εi mit der Leitungslänge ∆li des Abgasabführsystems zwischen der mindestens einen Auslassöffnung des Zylinders und der Turbine korreliert, in der Art, dass der Zylinder mit der kürzeren Leitungslänge ∆li das kleinere Verdichtungsverhältnis εi aufweist.
This object is achieved by a supercharged spark-ignition internal combustion engine having at least one cylinder head with at least three cylinders arranged along the longitudinal axis of the cylinder head, in which
  • - Each cylinder has at least one outlet opening, which is followed by an exhaust pipe for discharging the exhaust gases via Abgasabführsystem, wherein the exhaust pipes merge to form a common exhaust manifold to an overall exhaust line, and
  • At least one exhaust-gas turbocharger is provided, which comprises a single-flow turbine arranged in the overall exhaust gas line,
which is characterized in that
  • - At least two cylinders have a different compression ratio ε i , the compression ratio ε i with the line length .DELTA.l i of Abgasabführsystems between the at least one outlet of the cylinder and the turbine correlated, such that the cylinder with the shorter line length .DELTA.l i having the smaller compression ratio ε i .

Die Zylinder einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine werden mit unterschiedlichen Verdichtungsverhältnissen εi ausgestattet, wobei das Verdichtungsverhältnis εi entsprechend dem im jeweiligen Zylinder verbliebenen Restgasanteil gewählt wird. Erfindungsgemäß werden nämlich die Zylinder, die aufgrund der kürzeren Wegstrecke zwischen Zylinderauslass und Turbine nach dem Ladungswechsel den höheren Restgasanteil aufweisen und damit hinsichtlich einer klopfenden Verbrennung stärker gefährdet sind, mit einem niedrigeren Verdichtungsverhältnis εlow ausgestattet. Die Zylinder, die demgegenüber einen niedrigeren Restgasanteil aufweisen, weil bei ihnen die Wegstrecke zwischen Zylinderauslass und Turbine länger ausfällt, sind weniger klopfgefährdet und können daher mit einem höheren Verdichtungsverhältnis εhigh ausgestattet werden.The cylinders of an internal combustion engine according to the invention are equipped with different compression ratios ε i , wherein the compression ratio ε i is selected according to the residual gas content remaining in the respective cylinder. According to the invention, namely the cylinders, which have the higher residual gas content due to the shorter distance between the cylinder outlet and turbine after the charge change and are therefore more at risk of knocking combustion, equipped with a lower compression ratio ε low . The cylinders, in contrast, have a lower residual gas content, because in them the distance between the cylinder outlet and turbine longer fails, are less knock hazards and can therefore be equipped with a higher compression ratio ε high .

Bei einem Zylinderkopf mit vier in Reihe angeordneten Zylindern weisen die innenliegenden Zylinder aufgrund der kürzeren Abgaswege nach dem Ladungswechsel einen höheren Restgasanteil auf als die beiden außenliegenden Zylinder, so dass erfindungsgemäß die innenliegenden Zylinder ein niedrigeres Verdichtungsverhältnis εlow und die außenliegenden Zylinder ein höheres Verdichtungsverhältnis εhigh zugewiesen bekommen.In a cylinder head with four cylinders arranged in series, the inner cylinders due to the shorter exhaust paths after the gas exchange on a higher residual gas content than the two outer cylinders, so that according to the invention, the inner cylinder a lower compression ratio ε low and the outer cylinder a higher compression ratio ε high get assigned.

Die erfindungsgemäß als relevant angesehene Wegstrecke zwischen dem Zylinderauslass und der einflutigen Turbine wird vorliegend auch als zylinderzugehörige Leitungslänge ∆li des Abgasabführsystems zwischen der mindestens einen Auslassöffnung des Zylinders und der Turbine bezeichnet. Der erfindungsgemäße Lösungsansatz gemäß Anspruch 1 nimmt nicht direkt Bezug auf den hier eigentlich relevanten Restgasanteil, sondern vielmehr auf das ursächlich mit dem Restgasanteil zusammenhängende konstruktive bzw. gegenständliche Merkmal der zylinderzugehörigen Leitungslänge ∆li. Es wird davon ausgegangen, dass der Restgasanteil mit der zylinderzugehörigen Leitungslänge ∆li korreliert; wenn auch nicht streng.The inventively regarded as relevant distance between the cylinder outlet and the single-flow turbine is referred to herein as the cylinder-related line length .DELTA.l i of Abgasabführsystems between the at least one outlet of the cylinder and the turbine. The inventive approach according to claim 1 does not directly refer to the actually relevant here residual gas content, but rather on the causally related to the residual gas content constructive or representational feature of the cylinder-related line length .DELTA.l i . It is assumed that the proportion of residual gas correlates with the cylinder-related line length Δl i ; though not strictly.

Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird nicht angestrebt, die Restgasanteile der Zylinder über alle Zylinder zu egalisieren, d. h. die zylinderspezifischen Restgasanteile anzugleichen. Vielmehr wird vorgeschlagen, die unterschiedlichen Restgasanteile durch die Variation eines konstruktiven Merkmals, nämlich des Verdichtungsverhältnisses εi, zu kompensieren bzw. den durch die unterschiedlichen Restgasanteile bedingten Effekten durch unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse εi entgegen zu wirken. With the internal combustion engine according to the invention is not intended to equalize the residual gas content of the cylinder over all cylinders, ie equalize the cylinder-specific residual gas components. Rather, it is proposed to compensate for the different residual gas fractions by the variation of a structural feature, namely the compression ratio ε i , or to counteract the effects caused by the different residual gas fractions by different compression ratios ε i .

D. h. die Zylinder einer erfindungsgemäßen Mehrzylinder-Brennkraftmaschine weisen krümmerbedingt unterschiedliche Restgasanteile auf und werden bzw. müssen in der Regel weiterhin mit unterschiedlichen Zündzeitpunkten tignition,i betrieben werden. Ähnlich große Gaskräfte auf die zylinderzugehörigen Kolben führen aber zu ähnlich großen zylinderzugehörigen Drehmomenten, so dass die Drehschwingungen der Kurbelwelle und damit verbundene Vibrationen gemindert werden. Zu berücksichtigen ist in diesem Zusammenhang auch, dass der zylinderspezifische Restgasanteil Einfluss auf die Brenngeschwindigkeit hat.Ie. the cylinders of a multi-cylinder internal combustion engine according to the invention have different residual gas fractions due to the manifold and will generally have to be operated with different ignition times t ignition, i . However, similarly large gas forces on the cylinder-associated pistons lead to similarly large cylinder-related torques, so that the torsional vibrations of the crankshaft and associated vibrations are reduced. It should also be considered in this context that the cylinder-specific residual gas content has an influence on the burning rate.

Mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine wird eine aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine bereitgestellt, die auf kostengünstige Weise hinsichtlich der Restgasproblematik verbessert ist. Damit wird die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe gelöst.With the internal combustion engine according to the invention, a supercharged spark-ignition internal combustion engine is provided, which is improved in a cost-effective manner with regard to the residual gas problem. Thus, the object underlying the invention is achieved.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine hat mindestens drei Zylinder. Eine Brennkraftmaschine muss in der Regel drei oder mehr Zylinder umfassen, damit mindestens zwei Zylinder unterschiedlich lange Abgasleitungen bis hin zur Turbine aufweisen.The internal combustion engine according to the invention has at least three cylinders. An internal combustion engine usually has to comprise three or more cylinders, so that at least two cylinders have different lengths of exhaust gas to the turbine.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der aufgeladenen fremdgezündeten Brennkraftmaschine werden in Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.Further advantageous embodiments of the supercharged spark-ignition internal combustion engine are discussed in connection with the subclaims.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen der Abgaskrümmer bezüglich einer auf der Längsachse des Zylinderkopfes senkrecht stehenden Mittelebene symmetrisch ausgebildet ist.Embodiments of the charged spark-ignition internal combustion engine are advantageous, in which the exhaust manifold is symmetrical with respect to a center plane perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder head.

Die symmetrische Ausbildung des Krümmers, die in der Praxis üblich ist, führt dazu, dass die drei oder mehr entlang der Längsachse des Zylinderkopfes angeordneten Zylinder einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine unterschiedlich lange Abgasleitungen bis hin zur Turbine aufweisen.The symmetrical design of the manifold, which is customary in practice, leads to the fact that the three or more cylinders arranged along the longitudinal axis of the cylinder head of an internal combustion engine according to the invention have different lengths of exhaust gas pipes as far as the turbine.

Sobald mehrere Zylinder entlang der Längsachse eines Zylinderkopfes, d. h. in Reihe, angeordnet sind, gibt es mindestens einen innenliegenden Zylinder, der in bzw. nahe der Mittelebene positioniert ist, und mindestens zwei außenliegende Zylinder, die weiter beabstandet zur Mittelebene liegen, wobei in der Mittelebene die gemeinsame Gesamtabgasleitung angeordnet ist.As soon as several cylinders along the longitudinal axis of a cylinder head, d. H. in series, there is at least one inboard cylinder positioned in or near the midplane, and at least two outboard cylinders further spaced from the midplane, with the common overall exhaust conduit disposed in the midplane.

Daher sind auch bei Brennkraftmaschinen mit drei in Reihe angeordneten Zylindern Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen die drei Zylinder zwei Gruppen bilden, wobei die zwei außenliegenden Zylinder eine erste Gruppe bilden, deren Zylinder ein Verdichtungsverhältnis ε1 aufweisen und der eine innenliegende Zylinder eine zweite Gruppe bildet und ein Verdichtungsverhältnis ε2 aufweist mit ε2 < ε1.Therefore, even in internal combustion engines with three cylinders arranged in series embodiments are advantageous in which the three cylinders form two groups, the two outer cylinders form a first group whose cylinders have a compression ratio ε 1 and an inner cylinder forms a second group and has a compression ratio ε 2 with ε 21 .

Aus den vorstehend genannten Gründen sind bei Brennkraftmaschine mit vier in Reihe angeordneten Zylindern Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen die vier Zylinder zwei Gruppen bilden, wobei die zwei außenliegenden Zylinder eine erste Gruppe bilden, deren Zylinder ein Verdichtungsverhältnis ε1 aufweisen und die zwei innenliegenden Zylinder eine zweite Gruppe bilden und ein Verdichtungsverhältnis ε2 aufweisen mit ε2 < ε1.For the reasons mentioned above, in internal combustion engines with four cylinders arranged in series, embodiments are advantageous in which the four cylinders form two groups, the two outer cylinders forming a first group whose cylinders have a compression ratio ε 1 and the two inner cylinders having a second one Group form and have a compression ratio ε 2 with ε 21 .

Bei Brennkraftmaschinen mit fünf in Reihe angeordneten Zylindern sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen vorteilhaft, bei denen die fünf Zylinder drei Gruppen bilden, wobei

  • – die zwei außenliegenden Zylinder eine erste Gruppe bilden, deren Zylinder ein Verdichtungsverhältnis ε1 aufweisen,
  • – der eine innenliegende Zylinder eine dritte Gruppe bildet und ein Verdichtungsverhältnis ε3 aufweist mit ε3 < ε1, und
  • – die zwei zwischen den außenliegenden Zylindern und dem innenliegenden Zylinder angeordneten Zylinder eine zweite Gruppe bilden, deren Zylinder ein Verdichtungsverhältnis ε2 aufweisen mit ε3 < ε2 < ε1.
In internal combustion engines with five cylinders arranged in series, embodiments in which the five cylinders form three groups are advantageous in this connection
  • The two outer cylinders form a first group whose cylinders have a compression ratio ε 1 ,
  • - An internal cylinder forms a third group and has a compression ratio ε 3 with ε 31 , and
  • - The two cylinders arranged between the outer cylinders and the inner cylinder form a second group whose cylinders have a compression ratio ε 2 with ε 321 .

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen sich die mindestens zwei Zylinder mit unterschiedlichem Verdichtungsverhältnis εi durch unterschiedliche Zylindervolumina Vi auszeichnen, wobei der mindestens eine Zylinder einer ersten Gruppe ein Verdichtungsverhältnis ε1 und ein Zylindervolumen V1 aufweist und der mindestens eine Zylinder einer zweiten Gruppe ein Verdichtungsverhältnis ε2 und ein Zylindervolumen V2 aufweist mit ε2 < ε1 und V2 > V1.Embodiments of the supercharged spark-ignition internal combustion engine in which the at least two cylinders with different compression ratio ε i are distinguished by different cylinder volumes V i are advantageous, wherein the at least one cylinder of a first group has a compression ratio ε 1 and a cylinder volume V 1 and the at least one cylinder a second group has a compression ratio ε 2 and a cylinder volume V 2 with ε 21 and V 2 > V 1 .

Bei Brennkraftmaschinen, bei denen jeder Zylinder einen Brennraum umfasst, der durch einen Kolbenboden eines zylinderzugehörigen Kolbens, ein Zylinderrohr und den mindestens einen Zylinderkopf als Brennraumdach mit ausgebildet ist, sind dabei Ausführungsformen vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sich die unterschiedlichen Zylindervolumina Vi infolge geometrischer Unterschiede der zylinderzugehörigen Brennraumdächer ergeben.In internal combustion engines, in which each cylinder comprises a combustion chamber which is formed by a piston head of a cylinder-associated piston, a cylinder tube and the at least one cylinder head as the combustion chamber roof, embodiments are advantageous, which are characterized in that the different cylinder volumes V i due geometric differences of the cylinder-related combustion chamber roofs result.

Bei Brennkraftmaschinen, bei denen jeder Zylinder einen Brennraum umfasst, der durch einen Kolbenboden eines zylinderzugehörigen Kolbens, ein Zylinderrohr und den Zylinderkopf als Brennraumdach mit ausgebildet ist, sind dabei auch Ausführungsformen vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sich die unterschiedlichen Zylindervolumina Vi infolge geometrischer Unterschiede der zylinderzugehörigen Kolben ergeben.In internal combustion engines, in which each cylinder comprises a combustion chamber which is formed by a piston head of a cylinder-associated piston, a cylinder tube and the cylinder head as the combustion chamber roof, embodiments are also advantageous, which are characterized in that the different cylinder volumes V i due to geometric Differences in the cylinder-related piston arise.

Das Zylindervolumen Vi und damit das Verdichtungsverhältnis ε1 mittels unterschiedlicher Kolben zu variieren, ist eine Maßnahme, mit der sich bereits auf dem Markt befindliche Brennkraftmaschinen nachrüsten lassen, in dem Sinne, dass diese sich kostengünstig zu erfindungsgemäßen Brennkraftmaschinen modifizieren lassen.The cylinder volume V i and thus the compression ratio ε 1 to vary by means of different pistons, is a measure that can be retrofitted to already on the market internal combustion engines, in the sense that they can be inexpensively modified to internal combustion engines according to the invention.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der aufgeladenen fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen die geometrischen Unterschiede der zylinderzugehörigen Kolben Unterschiede in der Gestalt einer im Kolbenboden vorgesehenen Mulde sind.In this context, embodiments of the supercharged spark-ignition internal combustion engine in which the geometric differences of the cylinder-associated pistons are differences in the shape of a depression provided in the piston crown are advantageous.

Häufig lässt sich eine vorgesehene Kolbenmulde nicht beliebig verändern, da die Mulde primär der Ladungsbewegung und damit der Gemischbildung im Brennraum dient.Often, an intended piston recess can not be changed arbitrarily, since the recess primarily serves the charge movement and thus the mixture formation in the combustion chamber.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang daher auch Ausführungsformen der aufgeladenen fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen die geometrischen Unterschiede der zylinderzugehörigen Kolben Unterschiede in der Kolbenhöhe sind.Therefore, embodiments of the supercharged spark-ignition internal combustion engine in which the geometric differences of the cylinder-associated pistons are differences in the piston height are also advantageous in this connection.

Die Kolbenhöhe bestimmt sich aus dem Abstand zwischen dem Kolbenboden und dem Kolbenbolzen entlang der Kolbenlängsachse. Der Kolbenbolzen dient der gelenkigen Verbindung des Kolbens mit der Pleuelstange und ist im Kolben in einer Bohrung gelagert, auf deren Mittelachse zur Bestimmung der Kolbenhöhe Bezug genommen wird.The piston height is determined by the distance between the piston head and the piston pin along the piston longitudinal axis. The piston pin serves the articulated connection of the piston with the connecting rod and is mounted in the piston in a bore, on whose central axis for determining the piston height reference is made.

Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang ebenfalls Ausführungsformen der aufgeladenen fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen die geometrischen Unterschiede der zylinderzugehörigen Kolben Unterschiede im Kolbendurchmesser sind. Also advantageous in this context are embodiments of the supercharged spark-ignition internal combustion engine in which the geometric differences of the cylinder-associated pistons are differences in the piston diameter.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder zur Einleitung einer Fremdzündung mit einer Zündkerze ausgestattet ist. Die Zündkerze ist eine Zündvorrichtung zur sicheren Einleitung eines Zündfunkens, welche auch über die notwendige Standfestigkeit verfügt und zudem kostengünstig ist. Nichtsdestotrotz können auch andere Zündvorrichtungen zur Einleitung der Fremdzündung eingesetzt werden.Embodiments of the charged spark-ignition internal combustion engine in which each cylinder is equipped with a spark plug to initiate spark ignition are advantageous. The spark plug is an ignition device for the safe initiation of a spark, which also has the necessary stability and is also inexpensive. Nevertheless, other igniters can be used to initiate spark ignition.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder zum Zwecke einer Kraftstoffversorgung mittels Direkteinspritzung mit einer Einspritzdüse ausgestattet ist.Embodiments of the supercharged spark-ignition internal combustion engine in which each cylinder is equipped with an injection nozzle for the purpose of supplying fuel by means of direct injection are advantageous.

Die Direkteinspritzung ist ein geeignetes Mittel zur Realisierung einer geschichteten Brennraumladung und damit eine Möglichkeit zur Entdrosselung des Ottomotors bzw. des ottomotorischen Arbeitsverfahrens. Die Direkteinspritzung ermöglicht in gewissen Grenzen eine Qualitätsregelung beim Ottomotor, da sich das Kraftstoff-Luft-Gemisch stark abmagern lässt. Die Gemischbildung erfolgt durch die direkte Einspritzung des Kraftstoffes in die Zylinder bzw. in die in den Zylindern befindliche Ladeluft und nicht durch äußere Gemischbildung, bei der der Kraftstoff im Ansaugtrakt in die angesaugte Luft eingebracht wird. Nichtsdestotrotz können Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft sein, bei denen zum Zwecke einer Kraftstoffversorgung eine Saugrohreinspritzung vorgesehen ist.The direct injection is a suitable means for realizing a stratified combustion chamber charge and thus a possibility for dethrottling the gasoline engine or the Otto engine operating method. The direct injection allows within certain limits, a quality control of the gasoline engine, since the fuel-air mixture can lean heavily. The mixture is formed by the direct injection of the fuel into the cylinders or in the cylinders located in the charge air and not by external mixture formation, in which the fuel is introduced into the intake air in the intake air. Nevertheless, embodiments of the internal combustion engine may be advantageous in which for the purpose of a fuel supply, a port injection is provided.

Eine andere Möglichkeit, den Verbrennungsprozess eines Ottomotors zu optimieren, besteht in der Verwendung eines zumindest teilweise variablen Ventiltriebs. Im Gegensatz zu konventionellen Ventiltrieben, bei denen sowohl der Hub der Ventile als auch die Steuerzeiten nicht veränderlich sind, können diese den Verbrennungsprozess und damit den Kraftstoffverbrauch beeinflussenden Parameter mittels variabler Ventiltriebe mehr oder weniger stark variiert werden. Spürbare Kraftstoffeinsparungen können schon mit nur teilweise variablen Ventiltrieben erzielt werden. Eine drosselfreie und damit verlustfreie Laststeuerung ist bereits möglich, wenn die Schließzeit des Einlassventils und der Einlassventilhub variiert werden können. Die während des Ansaugvorganges in den Brennraum einströmende Ladeluft bzw. Gemischmasse wird dann nicht mittels Drosselklappe, sondern über den Einlassventilhub und die Öffnungsdauer des Einlassventils gesteuert.Another way to optimize the combustion process of a gasoline engine, is the use of an at least partially variable valve train. In contrast to conventional valve trains, in which both the stroke of the valves and the control times are not variable, these parameters influencing the combustion process and thus the fuel consumption can be varied more or less by means of variable valve trains. Noticeable fuel savings can be achieved even with only partially variable valve trains. Throttle-free and thus lossless load control is already possible if the closing time of the intake valve and the intake valve lift can be varied. The charge air or mixture mass flowing into the combustion chamber during the intake process is then not controlled by means of a throttle valve, but via the intake valve lift and the opening duration of the intake valve.

Vorteilhaft sind daher auch Ausführungsformen der aufgeladenen fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen mindestens ein zumindest teilweise variabler Ventiltrieb vorgesehen ist.Also advantageous are embodiments of the supercharged spark-ignition internal combustion engine, in which at least one at least partially variable valve train is provided.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder mindestens zwei Auslassöffnungen aufweist. Während des Ausschiebens der Abgase im Rahmen des Ladungswechsels ist es ein vorrangiges Ziel, möglichst schnell möglichst große Strömungsquerschnitte freizugeben, um ein effektives Abführen der Abgase zu gewährleisten, weshalb das Vorsehen von mehr als einer Auslassöffnung vorteilhaft ist.Embodiments of the supercharged spark-ignition internal combustion engine in which each cylinder has at least two outlet openings are advantageous. During the expulsion of the exhaust gases in the context of the change of charge, it is a primary goal, as quickly as possible to release the largest possible flow cross-sections, to ensure an effective discharge of the exhaust gases, which is why the provision of more than one outlet opening is advantageous.

Vorteilhaft sind Ausführungsformen der aufgeladenen fremdgezündeten Brennkraftmaschine, bei denen mindestens zwei Abgasturbolader vorgesehen sind, die unterschiedlich große Turbinen aufweisen.Embodiments of the supercharged spark-ignition internal combustion engine in which at least two exhaust-gas turbochargers are provided which have turbines of different sizes are advantageous.

Bei aufgeladenen Brennkraftmaschinen mit einem Abgasturbolader für alle Zylinder eines Zylinderkopfes, wie bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, wird bei Unterschreiten einer bestimmten Drehzahl ein Drehmomentabfall beobachtet. Verständlich wird dieser Drehmomentabfall, wenn berücksichtigt wird, dass das Ladedruckverhältnis vom Turbinendruckverhältnis abhängt. Wird beispielsweise die Motordrehzahl verringert, führt dies zu einem kleineren Abgasstrom und damit zu einem kleineren Turbinendruckverhältnis. Dies hat zur Folge, dass zu niedrigeren Drehzahlen hin das Ladedruckverhältnis ebenfalls abnimmt, was gleichbedeutend ist mit einem Drehmomentabfall.In supercharged internal combustion engines with an exhaust gas turbocharger for all cylinders of a cylinder head, as in the internal combustion engine according to the invention, a drop in torque is observed when falling below a certain speed. This torque drop becomes understandable if it is taken into account that the boost pressure ratio depends on the turbine pressure ratio. If, for example, the engine speed is reduced, this leads to a smaller exhaust gas flow and thus to a smaller turbine pressure ratio. As a result, at lower speeds, the boost pressure ratio also decreases, which is equivalent to a torque drop.

Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann durch mehrere parallel oder in Reihe geschaltete Turbolader verbessert werden, gegebenenfalls in Kombination mit einem mechanischen Lader.The torque characteristic of a supercharged internal combustion engine can be improved by a plurality of turbochargers connected in parallel or in series, optionally in combination with a mechanical supercharger.

Die Brennkraftmaschine gemäß der in Rede stehenden Ausführungsform verfügt über mindestens zwei in Reihe angeordnete Turbolader. Durch das in Reihe Schalten von zwei Abgasturboladern, von denen ein Abgasturbolader als Hochdruckstufe und ein Abgasturbolader als Niederdruckstufe dient, kann das kombinierte Verdichterkennfeld in vorteilhafter Weise aufgeweitet werden und zwar sowohl hin zu kleineren Verdichterströmen als auch hin zu größeren Verdichterströmen.The internal combustion engine according to the present embodiment has at least two turbochargers arranged in series. By switching in series of two exhaust gas turbochargers, one of which is an exhaust gas turbocharger as a high pressure stage and an exhaust gas turbocharger as a low pressure stage, the combined compressor map can be widened in an advantageous manner, both towards smaller compressor streams as well as towards larger compressor streams.

Insbesondere ist bei dem als Hochdruckstufe dienenden Abgasturbolader ein Verschieben der Pumpgrenze hin zu kleineren Verdichterströmen möglich, wodurch auch bei kleinen Verdichterströmen hohe Ladedruckverhältnisse erzielt werden können, was im unteren Teillastbereich die Drehmomentcharakteristik deutlich verbessert. Erreicht wird dies durch eine Auslegung der Hochdruckturbine auf kleine Abgasströme und Vorsehen einer Bypassleitung, mit der bei zunehmendem Abgasstrom zunehmend Abgas an der Hochdruckturbine vorbeigeführt wird. Die Bypassleitung zweigt hierzu stromaufwärts der Hochdruckturbine vom Abgasabführsystem ab und mündet stromabwärts der Hochdruckturbine und stromaufwärts der Niederdruckturbine wieder in das Abgasabführsystem, wobei in der Bypassleitung ein Absperrelement angeordnet ist, um den an der Hochdruckturbine vorbeigeführten Abgasstrom zu steuern.In particular, in the exhaust gas turbocharger serving as a high-pressure stage, it is possible to shift the surge limit towards smaller compressor flows, which means that high charge pressure ratios can be achieved even with small compressor flows, which in the lower part-load range Torque characteristic significantly improved. This is achieved by designing the high-pressure turbine for small exhaust gas flows and providing a bypass line, with which increasing exhaust gas flow increasingly exhaust gas is passed to the high-pressure turbine. For this purpose, the bypass line branches off from the exhaust-gas removal system upstream of the high-pressure turbine and flows back into the exhaust-gas removal system downstream of the high-pressure turbine and upstream of the low-pressure turbine, wherein a shut-off element is arranged in the bypass line in order to control the exhaust gas flow conducted past the high-pressure turbine.

Zwei in Reihe geschaltete Abgasturbolader bieten weitere Vorteile. Die Leistungssteigerung durch Aufladung kann weiter erhöht werden. Des Weiteren ist das Ansprechverhalten einer derart aufgeladenen Brennkraftmaschine, insbesondere im Teillastbereich, deutlich verbessert gegenüber einer vergleichbaren Brennkraftmaschine mit einstufiger Aufladung. Der Grund hierfür ist darin zu finden, dass die kleinere Hochdruckstufe weniger träge ist als ein im Rahmen einer einstufigen Aufladung verwendeter größerer Abgasturbolader, weil sich das Laufzeug bzw. Laufrad eines kleiner dimensionierten Abgasturboladers schneller beschleunigen und verzögern lässt.Two turbochargers connected in series offer further advantages. The increase in performance through charging can be further increased. Furthermore, the response of such a supercharged internal combustion engine, especially in the partial load range, significantly improved over a comparable internal combustion engine with single-stage supercharging. The reason for this is that the smaller high-pressure stage is less sluggish than a larger exhaust-gas turbocharger used in the context of a single-stage supercharger because the rotor or impeller of a smaller exhaust-gas turbocharger accelerates and decelerates faster.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der 1a, 1b und anhand einer Ausführungsform der aufgeladenen fremdgezündeten Brennkraftmaschine gemäß 2 näher erläutert. Hierbei zeigt:In the following, the invention is based on the 1a . 1b and on the basis of an embodiment of the supercharged spark-ignition internal combustion engine according to FIG 2 explained in more detail. Hereby shows:

1a in einem Diagramm den Restgasanteil an der Zylinderfrischladung in Prozent [%] auf der Ordinate über der Zylinderzahl auf der Abszisse für eine Motordrehzahl nmot = 1200min–1, 1a in a diagram the percentage of residual gas in the cylinder fresh charge in percent [%] on the ordinate over the number of cylinders on the abscissa for an engine speed n mot = 1200min -1 ,

1b in einem Diagramm den Restgasanteil an der Zylinderfrischladung in Prozent [%] auf der Ordinate über der Zylinderzahl auf der Abszisse für eine Motordrehzahl nmot = 6000min–1, und 1b in a diagram, the residual gas content of the fresh cylinder charge in percent [%] on the ordinate on the cylinder number on the abscissa for an engine speed n mot = 6000min -1 , and

2 schematisch die Zylinder einer ersten Ausführungsform der fremdgezündeten Brennkraftmaschine mitsamt Abgaskrümmer. 2 schematically the cylinder of a first embodiment of the spark-ignited internal combustion engine together with the exhaust manifold.

Die 1a und 1b wurden bereits im Zusammenhang mit dem Stand der Technik erläutert.The 1a and 1b have already been explained in connection with the prior art.

2 zeigt schematisch die vier Zylinder 1, 2, 3, 4 eines fremdgezündeten Vierzylinder-Reihenmotors mitsamt Abgaskrümmer 7. 2 schematically shows the four cylinders 1 . 2 . 3 . 4 a spark-ignited four-cylinder in-line engine including exhaust manifold 7 ,

Die Abgasleitungen 5 1, 5 2 der vier in Reihe, d. h. entlang der Längsachse des Zylinderkopfes, angeordneten Zylinder 1, 2, 3, 4 führen unter Ausbildung eines gemeinsamen Abgaskrümmers 7 zu einer Gesamtabgasleitung 6 zusammen, wobei der Abgaskrümmer 7 bezüglich einer auf der Längsachse des Zylinderkopfes senkrecht stehenden Mittelebene symmetrisch ausgebildet ist, so dass die Gesamtabgasleitung 6 in dieser Mittelebene liegt.The exhaust pipes 5 1 , 5 2 of the four arranged in series, ie along the longitudinal axis of the cylinder head, cylinder 1 . 2 . 3 . 4 lead to the formation of a common exhaust manifold 7 to an entire exhaust line 6 together, with the exhaust manifold 7 is formed symmetrically with respect to a center plane perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder head, so that the entire exhaust line 6 lies in this median plane.

Die Abgaswege zwischen dem jeweiligen Zylinderauslass und einer in der Gesamtabgasleitung 6 angeordneten Turbine (nicht dargestellt) sind daher nicht für alle Zylinder 1, 2, 3, 4 einheitlich lang.The exhaust paths between the respective cylinder outlet and one in the entire exhaust line 6 arranged turbine (not shown) are therefore not for all cylinders 1 . 2 . 3 . 4 uniformly long.

Vielmehr weisen die Abgasleitungen 5 1 der beiden außenliegenden Zylinder 1, 4, welche eine erste Gruppe bilden, eine größere Leitungslänge ∆l1 auf als die Abgasleitungen 5 2 der beiden innenliegenden Zylinder 2, 3, die eine zweite Gruppe bilden und eine kürzere Leitungslänge ∆l2 aufweisen. Infolgedessen weisen die innenliegenden Zylinder 2, 3 nach dem Ladungswechsel einen höheren Restgasanteil auf als die beiden außenliegenden Zylinder 1, 4.Rather, the exhaust pipes have 5 1 of the two outer cylinders 1 . 4 , which form a first group, a greater line length .DELTA.l 1 as the exhaust pipes 5 2 of the two inner cylinders 2 . 3 which form a second group and have a shorter line length Δl 2 . As a result, the inner cylinders 2 . 3 after the charge change a higher residual gas content than the two outer cylinders 1 . 4 ,

Dem durch die unterschiedlichen Restgasanteile bedingten Effekt, nämlich dem von Zylinder 1, 4 zu Zylinder 2, 3 variierenden Drehmoment, wird durch unterschiedliche Verdichtungsverhältnisse εi entgegen gewirkt. Die zwei außenliegenden Zylinder 1, 4 der ersten Gruppe erhalten ein Verdichtungsverhältnis ε1 und die zwei innenliegenden Zylinder 2, 3 der zweiten Gruppe ein Verdichtungsverhältnis ε2 mit ε2 < ε1.The effect caused by the different residual gas components, namely that of cylinder 1 . 4 to cylinder 2 . 3 varying torque is counteracted by different compression ratios ε i . The two outer cylinders 1 . 4 of the first group receive a compression ratio ε 1 and the two inner cylinders 2 . 3 the second group has a compression ratio ε 2 with ε 21 .

D. h. die Zylinder 2, 3 mit der kürzeren Leitungslänge ∆l2 werden mit dem niedrigeren Verdichtungsverhältnis ε2 = εlow ausgestattet und die Zylinder 1, 4 mit den längeren Abgasleitungen 5 1 bzw. größeren Leitungslängen ∆l1 mit dem höheren Verdichtungsverhältnis ε1 = εhigh. Insofern korreliert die Leitungslänge ∆li mit dem Verdichtungsverhältnis εi.Ie. the cylinders 2 . 3 with the shorter line length .DELTA.l 2 are equipped with the lower compression ratio ε 2 = ε low and the cylinder 1 . 4 with the longer exhaust pipes 5 1 or larger line lengths .DELTA.l 1 with the higher compression ratio ε 1 = ε high . In this respect, the line length Δl i correlates with the compression ratio ε i .

Bei der in 2 gezeigten Momentaufnahme befinden sich die Kolben 1a, 2a des ersten und des zweiten Zylinders 1, 2 im unteren Totpunkt und die Kolben 3a, 4a des dritten und des vierten Zylinders 3, 4 im oberen Totpunkt.At the in 2 shown snapshot are the pistons 1a . 2a of the first and second cylinders 1 . 2 at bottom dead center and the pistons 3a . 4a of the third and fourth cylinders 3 . 4 at top dead center.

Die zwei Zylindergruppen der in 2 dargestellten Ausführungsform haben unterschiedliche Zylindervolumina Vi, wobei die außenliegenden Zylinder 1, 4 ein Zylindervolumen V1 und die innenliegenden Zylinder 2, 3 ein Zylindervolumen V2 aufweisen mit V2 > V1.The two cylinder groups of in 2 embodiment shown have different cylinder volumes V i , wherein the outer cylinder 1 . 4 a cylinder volume V 1 and the inner cylinder 2 . 3 have a cylinder volume V 2 with V 2 > V 1 .

Vorliegend werden die unterschiedlichen Zylindervolumina Vi durch geometrische Unterschiede der zylinderzugehörigen Kolben 1a, 2a, 3a, 4a realisiert und zwar durch unterschiedliche Kolbendurchmesser.In the present case, the different cylinder volumes V i are due to geometric differences of the cylinder-associated pistons 1a . 2a . 3a . 4a realized by different piston diameter.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
erster Zylinder first cylinder
1a1a
Kolben des ersten Zylinders Piston of the first cylinder
22
zweiter Zylinder second cylinder
2a2a
Kolben des zweiten Zylinders Piston of the second cylinder
33
dritter Zylinder third cylinder
3a3a
Kolben des dritten Zylinders Piston of the third cylinder
44
vierter Zylinder fourth cylinder
4a4a
Kolben des vierten Zylinders Piston of the fourth cylinder
51 5 1
Abgasleitung eines Zylinders einer ersten Gruppe von Zylindern Exhaust pipe of a cylinder of a first group of cylinders
52 5 2
Abgasleitung eines Zylinders einer zweiten Gruppe von Zylindern Exhaust pipe of a cylinder of a second group of cylinders
66
Gesamtabgasleitung Total exhaust pipe
77
Abgaskrümmer exhaust manifold
εi i
Verdichtungsverhältnis eines Zylinders bzw. einer Gruppe von Zylindern Compression ratio of a cylinder or a group of cylinders
ε1 ε 1
Verdichtungsverhältnis einer ersten Gruppe von Zylindern Compression ratio of a first group of cylinders
ε2 ε 2
Verdichtungsverhältnis einer zweiten Gruppe von Zylindern Compression ratio of a second group of cylinders
ε3 ε 3
Verdichtungsverhältnis einer dritten Gruppe von Zylindern Compression ratio of a third group of cylinders
εhigh ε high
höheres Verdichtungsverhältnis higher compression ratio
εlow low
niedrigeres Verdichtungsverhältnis lower compression ratio
∆li Δl i
Leitungslänge des Abgasabführsystems zwischen einer Auslassöffnung eines Zylinders und der einflutigen Turbine  Line length of Abgasabführsystems between an outlet port of a cylinder and the single-flow turbine
°KW° CA
Grad Kurbelwinkel Degree crank angle
λλ
Luftverhältnis air ratio
nn
Drehzahl der Brennkraftmaschine Speed of the internal combustion engine
tignition,i t ignition, i
Zündzeitpunkt eines Zylinders Ignition timing of a cylinder
Vi V i
Zylindervolumen cylinder volume
V1 V 1
Zylindervolumen einer ersten Gruppe von Zylindern Cylinder volume of a first group of cylinders
V2 V 2
Zylindervolumen einer zweiten Gruppe von zuschaltbaren Zylindern Cylinder volume of a second group of selectable cylinders

Claims (13)

Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf mit mindestens drei entlang der Längsachse des Zylinderkopfes angeordneten Zylindern (1, 2, 3, 4), bei der – jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens eine Auslassöffnung aufweist, an die sich eine Abgasleitung (5 1, 5 2) zum Abführen der Abgase via Abgasabführsystem anschließt, wobei die Abgasleitungen (5 1, 5 2) unter Ausbildung eines gemeinsamen Abgaskrümmers (7) zu einer Gesamtabgasleitung (6) zusammenführen, und – mindestens ein Abgasturbolader vorgesehen ist, der eine in der Gesamtabgasleitung (6) angeordnete einflutige Turbine umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass – mindestens zwei Zylinder (1, 2, 3, 4) ein unterschiedliches Verdichtungsverhältnis εi aufweisen, wobei das Verdichtungsverhältnis εi mit der Leitungslänge ∆li des Abgasabführsystems zwischen der mindestens einen Auslassöffnung des Zylinders (1, 2, 3, 4) und der Turbine korreliert, in der Art, dass der Zylinder (1, 2, 3, 4) mit der kürzeren Leitungslänge ∆li das kleinere Verdichtungsverhältnis εi aufweist.A supercharged spark-ignition internal combustion engine having at least one cylinder head with at least three cylinders arranged along the longitudinal axis of the cylinder head (US Pat. 1 . 2 . 3 . 4 ), in which - each cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) has at least one outlet opening, to which an exhaust pipe ( 5 1 , 5 2 ) for discharging the exhaust gases via Abgasabführsystem connects, the exhaust pipes ( 5 1 , 5 2 ) while forming a common exhaust manifold ( 7 ) to an overall exhaust gas line ( 6 ), and - at least one exhaust gas turbocharger is provided, one in the overall exhaust gas line ( 6 ) comprising a single-flow turbine, characterized in that - at least two cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) have a different compression ratio ε i , wherein the compression ratio ε i with the line length .DELTA.l i of Abgasabführsystems between the at least one outlet opening of the cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) and the turbine, in such a way that the cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) having the shorter line length Δl i the smaller compression ratio ε i . Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgaskrümmer (7) bezüglich einer auf der Längsachse des Zylinderkopfes senkrecht stehenden Mittelebene symmetrisch ausgebildet ist.Supercharged spark-ignition internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the exhaust manifold ( 7 ) is formed symmetrically with respect to a center plane perpendicular to the longitudinal axis of the cylinder head. Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 mit drei in Reihe angeordneten Zylindern (1, 2, 3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass die drei Zylinder (1, 2, 3, 4) zwei Gruppen bilden, wobei die zwei außenliegenden Zylinder (1, 2, 3, 4) eine erste Gruppe bilden, deren Zylinder (1, 2, 3, 4) ein Verdichtungsverhältnis ε1 aufweisen und der eine innenliegende Zylinder (1, 2, 3, 4) eine zweite Gruppe bildet und ein Verdichtungsverhältnis ε2 aufweist mit ε2 < ε1. Charged spark-ignition internal combustion engine according to claim 2 with three cylinders arranged in series ( 1 . 2 . 3 . 4 ), characterized in that the three cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) form two groups, the two outer cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) form a first group whose cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) have a compression ratio ε 1 and the one inner cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) forms a second group and has a compression ratio ε 2 with ε 21 . Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 mit vier in Reihe angeordneten Zylindern (1, 2, 3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass die vier Zylinder (1, 2, 3, 4) zwei Gruppen bilden, wobei die zwei außenliegenden Zylinder (1, 4) eine erste Gruppe bilden, deren Zylinder (1, 4) ein Verdichtungsverhältnis ε1 aufweisen und die zwei innenliegenden Zylinder (2, 3) eine zweite Gruppe bilden und ein Verdichtungsverhältnis ε2 aufweisen mit ε2 < ε1.Charged spark-ignition internal combustion engine according to claim 2 with four cylinders arranged in series ( 1 . 2 . 3 . 4 ), characterized in that the four cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) form two groups, the two outer cylinders ( 1 . 4 ) form a first group whose cylinder ( 1 . 4 ) have a compression ratio ε 1 and the two inner cylinders ( 2 . 3 ) form a second group and have a compression ratio ε 2 with ε 21 . Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 mit fünf in Reihe angeordneten Zylindern (1, 2, 3, 4), dadurch gekennzeichnet, dass die fünf Zylinder (1, 2, 3, 4) drei Gruppen bilden, wobei – die zwei außenliegenden Zylinder (1, 2, 3, 4) eine erste Gruppe bilden, deren Zylinder (1, 2, 3, 4) ein Verdichtungsverhältnis ε1 aufweisen, – der eine innenliegende Zylinder (1, 2, 3, 4) eine dritte Gruppe bildet und ein Verdichtungsverhältnis ε3 aufweist mit ε3 < ε1, und – die zwei zwischen den außenliegenden Zylindern (1, 2, 3, 4) und dem innenliegenden Zylinder (1, 2, 3, 4) angeordneten Zylinder (1, 2, 3, 4) eine zweite Gruppe bilden, deren Zylinder (1, 2, 3, 4) ein Verdichtungsverhältnis ε2 aufweisen mit ε3 < ε2 < ε1.Charged spark-ignition internal combustion engine according to claim 2 with five cylinders arranged in series ( 1 . 2 . 3 . 4 ), characterized in that the five cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) form three groups, wherein - the two outer cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) form a first group whose cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) have a compression ratio ε 1 , - an internal cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) forms a third group and has a compression ratio ε 3 with ε 31 , and - the two between the outer cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) and the inner cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) arranged cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) form a second group whose cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) have a compression ratio ε 2 with ε 321 . Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die mindestens zwei Zylinder (1, 2, 3, 4) mit unterschiedlichem Verdichtungsverhältnis εi durch unterschiedliche Zylindervolumina Vi auszeichnen, wobei der mindestens eine Zylinder (1, 2, 3, 4) einer ersten Gruppe ein Verdichtungsverhältnis ε1 und ein Zylindervolumen V1 aufweist und der mindestens eine Zylinder (1, 2, 3, 4) einer zweiten Gruppe ein Verdichtungsverhältnis ε2 und ein Zylindervolumen V2 aufweist mit ε2 < ε1 und V2 > V1. Supercharged spark-ignition internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that the at least two cylinders ( 1 . 2 . 3 . 4 ) with different compression ratio ε i characterized by different cylinder volumes V i , wherein the at least one cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) of a first group has a compression ratio ε 1 and a cylinder volume V 1 and the at least one cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) of a second group has a compression ratio ε 2 and a cylinder volume V 2 with ε 21 and V 2 > V 1 . Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, bei der jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) einen Brennraum umfasst, der durch einen Kolbenboden eines zylinderzugehörigen Kolbens (1a, 2a, 3a, 4a), ein Zylinderrohr und den Zylinderkopf als Brennraumdach mit ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die unterschiedlichen Zylindervolumina Vi infolge geometrischer Unterschiede der zylinderzugehörigen Brennraumdächer ergeben.A supercharged spark-ignition internal combustion engine according to claim 6, wherein each cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) comprises a combustion chamber through a piston head of a cylinder-associated piston ( 1a . 2a . 3a . 4a ), a cylinder tube and the cylinder head is designed as a combustion chamber roof, characterized in that the different cylinder volumes V i result due to geometric differences of the cylinder-related combustion chamber roofs. Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 6 oder 7, bei der jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) einen Brennraum umfasst, der durch einen Kolbenboden eines zylinderzugehörigen Kolbens (1a, 2a, 3a, 4a), ein Zylinderrohr und den Zylinderkopf als Brennraumdach mit ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die unterschiedlichen Zylindervolumina Vi infolge geometrischer Unterschiede der zylinderzugehörigen Kolben (1a, 2a, 3a, 4a) ergeben.A charged spark-ignition internal combustion engine according to claim 6 or 7, wherein each cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) comprises a combustion chamber through a piston head of a cylinder-associated piston ( 1a . 2a . 3a . 4a ), a cylinder tube and the cylinder head is designed as a combustion chamber roof, characterized in that the different cylinder volumes V i due to geometric differences of the cylinder-associated piston ( 1a . 2a . 3a . 4a ). Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Unterschiede der zylinderzugehörigen Kolben (1a, 2a, 3a, 4a) Unterschiede in der Gestalt einer im Kolbenboden vorgesehenen Mulde sind.Supercharged spark-ignition internal combustion engine according to claim 8, characterized in that the geometric differences of the cylinder-associated piston ( 1a . 2a . 3a . 4a ) Differences in the shape of a recess provided in the piston crown are. Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrischen Unterschiede der zylinderzugehörigen Kolben (1a, 2a, 3a, 4a) Unterschiede in der Kolbenhöhe sind.Supercharged spark-ignition internal combustion engine according to claim 8 or 9, characterized in that the geometric differences of the cylinder-associated piston ( 1a . 2a . 3a . 4a ) Are differences in the piston height. Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) zur Einleitung einer Fremdzündung mit einer Zündkerze ausgestattet ist.Supercharged spark-ignition internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that each cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) is equipped to initiate a spark ignition with a spark plug. Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinder (1, 2, 3, 4) mindestens zwei Auslassöffnungen aufweist. Supercharged spark-ignition internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that each cylinder ( 1 . 2 . 3 . 4 ) has at least two outlet openings. Aufgeladene fremdgezündete Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Abgasturbolader vorgesehen sind, die unterschiedlich große Turbinen aufweisen.Supercharged spark-ignition internal combustion engine according to one of the preceding claims, characterized in that at least two exhaust gas turbochargers are provided which have different sized turbines.
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