EP1387059A1 - 10-Zylinder-Verbrennungsmotor - Google Patents

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EP1387059A1
EP1387059A1 EP03014997A EP03014997A EP1387059A1 EP 1387059 A1 EP1387059 A1 EP 1387059A1 EP 03014997 A EP03014997 A EP 03014997A EP 03014997 A EP03014997 A EP 03014997A EP 1387059 A1 EP1387059 A1 EP 1387059A1
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EP
European Patent Office
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cylinder
offset
order
internal combustion
combustion engine
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EP03014997A
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Ulrich Dr. Gutzer
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Bayerische Motoren Werke AG
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Bayerische Motoren Werke AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/22—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement

Definitions

  • the invention relates to a 10-cylinder internal combustion engine with two in relation on a crankshaft V-shaped cylinder banks of five in a row arranged cylinders. Furthermore, the invention relates to one for one such a suitable crankshaft engine.
  • Such 10-cylinder V engines are generally known in the art however in the area of contemporary passenger cars only little spread, because at higher numbers of cylinders, mainly eight or twelve cylinders can be selected. by virtue of of the space for the engine, which is often very limited in passenger cars nowadays with higher numbers of cylinders almost exclusively V arrangements for Commitment. Because such engines are mainly used in luxury vehicles smooth engine running plays a major role. It will therefore Aimed at cylinder arrangements in which the free forces and moments are first and second order either very small due to the design and preferably to zero or be compensated for by the simplest possible measures can.
  • V-12 arrangement with two is particularly favorable Cylinder banks in the form of two in-line six-cylinder arrangements, since this The free forces and moments of the first and second order are due to the design Become zero, which means that additional compensatory measures can in principle be eliminated.
  • a V-8 arrangement allows free forces and / or moments depending on the V-inclusion angle not avoid completely. The only exception to this V-8 arrangements with an included angle ⁇ of 90 °, in which the Mass moments of first and second order on the crankshaft can be compensated.
  • the object of the invention is a V-10 To create an engine concept that with the least possible effort Balance of mass effects allowed.
  • a 10-cylinder internal combustion engine in which for each Cylinder bank on the crankshaft, which has a crank for each cylinder, an uneven division of the offset angle is provided such that for each Cylinder bank the mass effects of second order at least almost completely are balanced, which continues in a normal plane of the crankshaft projected offset angles are the same for both cylinder banks, and at finally the crankings for the two cylinder banks on the crankshaft are arranged so that the negative circumferential portion of the mass moments first Order or the first order mass forces at least almost completely disappears.
  • This motor concept enables a basic motor with no mass impact selectable V-angle.
  • the mass effects are second order, i. H. the Free forces and moments of the second order already via the respective cylinder bank balanced.
  • the resulting first order mass effects of the two Inline five-cylinder banks can be described as positive and negative revolving power and Take up first-order moment vectors.
  • Any remaining First-order mass forces, especially positive first-order mass forces Order, or mass moments of the first order can be achieved by simple Measures, for example by counterweights on the cranks or on the Crankshaft are balanced.
  • cranks are preferably arranged such that the negative circumference Proportion of the first order mass moments becomes zero, so that at most one First order mass forces would have to be balanced.
  • cranks in which the negative circumferential portion of the first order mass forces becomes zero.
  • Remaining first-order mass effects can also be targeted Reduction of the mass effect of other engine components, for example the Use the mass effects of the valve train.
  • the oscillating masses and / or the stroke on each middle cylinders of the cylinder banks are increased so that the free forces first order are balanced on each cylinder bank.
  • the offset angles are for one cylinder bank to the offset angles of the other cylinder bank with respect to the medium offset reflected.
  • the arrangement of the cranks is preferred for the second cylinder bank from the arrangement of the cranks for the first cylinder bank arithmetically obtained, in which all the crankings of the second cylinder bank an offset angle to the cranks of the first cylinder bank are rotated and then on the second cylinder bank the angles for the first and fifth as well as swapping the second and fourth crank, i.e. in terms of the middle Cranking can be mirrored.
  • the negative circumferences can be offset in a particularly simple manner completely compensate for free mass moments of the first order. However stay receive negative orbiting free mass forces of the first order.
  • a disappearance of the negative rotating parts of the free forces of the first order is preferably realized in that the crankings of one cylinder bank each by the same offset angle ⁇ compared to the corresponding one Crank on the other cylinder bank can be arranged twisted.
  • ⁇ represents the V-inclusion angle between the cylinder banks.
  • a similar effect can be achieved by varying individual offset angles ⁇ one or both of the cylinder banks with respect to mass effects second Achieve order to achieve corresponding second-order mass effects from others Compensate engine components. It is particularly possible for one operating state to be selected, for example a defined speed, this other mass effects completely in the first order and in the second Compensate order at least partially.
  • cranks of a cylinder bank are the angular difference amounts to the mean crank same size.
  • the cranks are preferably chosen so that on both The angle differences to the mean offset for the first and the cylinder banks fifth crank and continue for the second and fourth crank respectively are equal in amount to each other, but differ according to their sign differ.
  • the first-mentioned offset angle arrangement proves particularly in Connection with an only phase-shifted, not mirrored Arrangement of the offset angle for the two cylinder banks as favorable, since this the crankings for a cylinder bank are relatively even on the circumference of the crankshaft are distributed, thus the distances between the crankings of a cylinder bank little to each other of an integer multiple of 72 degrees, d. H. one complete uniform distribution, deviate.
  • crankshaft favors Furthermore, the solution of the above object is achieved by the in the claims defined crankshaft favors.
  • the preferred exemplary embodiments explained in more detail below relate each to a person not shown in the figures, but to a person skilled in the art principally known 10-cylinder internal combustion engine. Its cylinders are in two Cylinder banks arranged in a V-shape next to each other, the cylinder banks Depending on the example, include a V-angle ⁇ of 36 °, 72 °, 90 °, 144 ° or 108 °. Of the angular sizes given here as an example, however, can easily be in one wide range.
  • Pistons arranged in the cylinders are each via a crank mechanism with a Crankshaft connected.
  • This crankshaft has a crank for each cylinder, on which the respective crank drive engages.
  • the exemplary embodiments are based on the consideration for each cylinder bank to provide an uneven pitch of the crank angle ⁇ on the crankshaft is chosen such that the mass effects alone for each cylinder bank second order, that is, the free mass forces and mass moments of the second Order are almost or preferably completely balanced. For this are the in a normal plane of the crankshaft projected offset angle ⁇ - without viewing the order of the crankings - the same for both cylinder banks.
  • the offset angle ⁇ for both cylinder banks are always based on the first physical offset Axial direction of the crankshaft.
  • all of the exemplary embodiments have in common the cranks for the two Arrange cylinder banks on the crankshaft in such a way that the negative rotating one Share of the resulting first order mass forces and / or the mass moments first order at least almost completely disappears.
  • the negative circumferential portion of the first order mass moments becomes two cylinder banks by mirroring the offset angle with respect to the middle or third offset for a cylinder bank and / or by a Phase shift by an offset angle ⁇ of the cranks between the Cylinder banks made zero or at least on a negligibly small one Value reduced.
  • a negative circumferential first order mass moment of 160 Nm and a positive circumferential first order mass moment of 515 Nm can be achieved, but there are second order moments in the order of 540 Nm negative circumferential direction and 1420 Nm in positive circumferential direction at an ignition distance of 72 °.
  • the circumferential second order moments in both directions can be reduced to around 100 Nm at ignition intervals of 54 ° and 90 °, but the positive first order moment is 4943 Nm.
  • a longitudinal reflection of the offset angle ⁇ is provided.
  • the arrangement of the cranks for the second cylinder bank can thus be obtained from the arrangement of the cranks for the first cylinder bank by first rotating all the cranks by an offset angle ⁇ and then swapping the angles for the first and fifth as well as the second and fourth cranks , ie be reflected in relation to the middle, third offset.
  • Table 1 shows, free forces are retained in the first two exemplary embodiments.
  • the first exemplary embodiment performs somewhat better because of the more even distribution of the crankings around the crankshaft.
  • Cranking arrangements in which the cranking angles ⁇ j of the second cylinder bank are obtained from the cranking angles ⁇ i of the first cylinder bank solely by a phase shift by the specified displacement angle ⁇ j are more favorable in this regard.
  • Table 1 shows, arrangements with a more even distribution of the cranking, i.e. those in which the cranking angles are only slightly spaced apart from one another by an integral multiple of 72 °, tend to be more favorable (see exemplary embodiments 3, 4 and 5) than more irregular arrangements according to working examples 6 and 7.
  • Example 9 is based on Example 1, but has twice the V-inclusion angle ⁇ . Examples 10 and 11 were compared to Examples 1 and 9 Variation of the oscillating masses made to the remaining, negative to eliminate all-round free forces.
  • Corresponding designs can be used for V-angles ⁇ of 216 ° and 288 ° form. They correspond to Examples 1, 9, 10 and 11, each with an exchange of the cylinder banks and allow 4/9 or 5/10 crank pins with ⁇ of about 0 °.
  • the increase in the oscillating masses on the bends 3 and 8 can be replaced by an increase in the stroke of 9% on the associated cylinders 3 and 8 compared to Examples 10 and 11.
  • This is expediently combined with a corresponding shortening of the connecting rods, so that the top dead center (compression) remains at almost the same height.
  • This changes the offset angle ⁇ i only slightly, as example 12 shows.
  • the ignition sequence corresponds to example 11. The advantage of this is the avoidance of ballast.
  • examples 1 and 3 and 8 to 11 with the most uniform firing intervals are the most favorable, as can be seen in Table 3 with the firing sequences likewise given there.
  • these examples are advantageous because the crankshaft angle deviates only slightly from 72 ° with regard to the second engine order.
  • All of the exemplary embodiments are characterized by extensive compensation the mass action in the first and second order. Any remaining Residual forces and / or residual moments can be reduced by simple measures, for example, counterweights on the crankshaft and / or the crank drives very much just balance.

Abstract

Bei einem 10-Zylinder-Verbrennungsmotor mit zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänke zu je fünf in Reihe angeordneten Zylindern, ist für jede Zylinderbank an der Kurbelwelle eine ungleiche Teilung der Kröpfungswinkel ϕ derart vorgesehen, daß für jede Zylinderbank die Massenwirkungen zweiter Ordnung wenigstens nahezu vollständig ausgeglichen sind. Dabei sind die in eine Normalebene der Kurbelwelle projizierten Kröpfungswinkel ϕ für beide Zylinderbänke gleich. Zudem sind Kröpfungen für die beiden Zylinderbänke an der Kurbelwelle derart angeordnet, daß der negativ umlaufende Anteil der Massenkräfte erster Ordnung und/oder der Massenmomente erster Ordnung wenigstens nahezu vollständig verschwindet. Damit wird ein V-10 Motorkonzept geschaffen, das mit möglichst geringem Aufwand einen weitgehenden Ausgleich der Massenwirkungen erlaubt. Weiterhin wird eine hierfür geeignete Kurbelwelle angegeben.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen 10-Zylinder-Verbrennungsmotor mit zwei in bezug auf eine Kurbelwelle V-förmig angeordneten Zylinderbänken zu je fünf in Reihe angeordneten Zylindern. Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine für einen solchen Motor geeignete Kurbelwelle.
Derartige 10-Zylinder-V-Motoren sind im Stand der Technik allgemein bekannt, finden jedoch im Bereich zeitgemäßer Personenkraftwagen nur geringe Verbreitung, da bei höheren Zylinderzahlen vorwiegend acht oder zwölf Zylinder gewählt werden. Aufgrund des in Personenkraftwagen oftmals eng begrenzten Bauraums für den Motor kommen heutzutage bei höheren Zylinderzahlen nahezu ausschließlich V-Anordnungen zum Einsatz. Da derartige Motoren vorwiegend bei Fahrzeugen im Luxusbereich eingesetzt werden, spielt ein ruhiger Motorlauf eine große Rolle. Es werden daher Zylinderanordnungen angestrebt, bei denen die freien Kräfte und Momente erster und zweiter Ordnung entweder konstruktionsbedingt sehr klein und vorzugsweise zu Null werden oder aber durch möglichst einfache Maßnahmen ausgeglichen werden können.
Besonders günstig ist in diesem Zusammenhang eine V-12 Anordnung mit zwei Zylinderbänken in Form von zwei Reihensechszylinderanordnungen, da hierbei konstruktionsbedingt die freien Kräfte und Momente erster und zweiter Ordnung zu Null werden, zusätzliche Ausgleichmaßnahmen also im Prinzip entfallen können. Bei einer V-8 Anordnung hingegen lassen sich freie Kräfte und/oder Momente je nach V-Einschlußwinkel nicht vollständig vermeiden. Eine Ausnahme hiervon bilden lediglich V-8 Anordnungen mit einem Einschlußwinkel γ von 90°, bei denen die Massenmomente erster und zweiter Ordnung auf der Kurbelwelle ausgleichbar sind.
Dies gilt prinzipbedingt insbesondere auch für V-10 Anordnungen.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein V-10 Motorkonzept zu schaffen, das mit möglichst geringem Aufwand einen weitgehenden Ausgleich der Massenwirkungen erlaubt.
Hierzu wird ein 10-Zylinder-Verbrennungsmotor vorgeschlagen, bei dem für jede Zylinderbank an der Kurbelwelle, welche für jeden Zylinder eine Kröpfung aufweist, eine ungleiche Teilung der Kröpfungswinkel derart vorgesehen ist, daß für jede Zylinderbank die Massenwirkungen zweiter Ordnung wenigstens nahezu vollständig ausgeglichen sind, bei dem weiterhin die in eine Normalebene der Kurbelwelle projizierten Kröpfungswinkel für beide Zylinderbänke gleich sind, und bei dem schließlich die Kröpfungen für die beiden Zylinderbänke an der Kurbelwelle derart angeordnet sind, daß der negativ umlaufende Anteil der Massenmomente erster Ordnung oder der Massenkräfte erster Ordnung wenigstens nahezu vollständig verschwindet.
Dieses Motorkonzept ermöglicht einen massenwirkungsfreien Grundmotor mit wählbarem V-Winkel. Dabei sind die Massenwirkungen zweiter Ordnung, d. h. die freien Kräfte und Momente zweiter Ordnung bereits über die jeweilige Zylinderbank ausgeglichen.
Die resultierenden Massenwirkungen erster Ordnung der beiden Reihenfünfzylinderbänke lassen sich als positiv und negativ umlaufende Kraft- und Momentenvektoren erster Ordnung auffassen. Erfindungsgemäß erfolgt wenigstens ein teilweiser Ausgleich der Massenwirkung erster Ordnung über die beiden Zylinderbänke, insbesondere ein Ausgleich der negativ umlaufenden Massenkräfte erster Ordnung über die beiden Zylinderbänke. Gegebenenfalls verbleibende Massenkräfte erster Ordnung, insbesondere positiv umlaufende Massenkräfte erster Ordnung, oder aber auch Massenmomente erster Ordnung können durch einfache Maßnahmen, beispielsweise durch Gegengewichte an den Kurbeln oder auf der Kurbelwelle ausgeglichen werden.
Vorzugsweise erfolgt die Anordnung der Kröpfungen so, daß der negativ umlaufende Anteil der Massenmomente erster Ordnung zu Null wird, so daß dann allenfalls ein Ausgleich der Massenkräfte erster Ordnung vorzunehmen wäre.
Möglich ist weiterhin auch eine Anordnung der Kröpfungen, bei welcher der negativ umlaufende Anteil der Massenkräfte erster Ordnung zu Null wird.
Verbleibende Massenwirkungen erster Ordnung lassen sich jedoch auch gezielt zur Reduzierung der Massenwirkung weiterer Motorkomponenten, beispielsweise der Massenwirkungen des Ventiltriebs einsetzen.
Beispielsweise können die oszillierenden Massen und/oder der Hub an den jeweils mittleren Zylindern der Zylinderbänke derart erhöht werden, daß die freien Kräfte erster Ordnung an jeder Zylinderbank ausgeglichen sind.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kröpfungswinkel für eine Zylinderbank zu den Kröpfungswinkeln der anderen Zylinderbank in bezug auf die mittlere Kröpfung gespiegelt. Bevorzugt wird die Anordnung der Kröpfungen für die zweite Zylinderbank aus der Anordnung der Kröpfungen für die erste Zylinderbank rechnerisch erhalten, in dem zunächst alle Kröpfungen der zweiten Zylinderbank um einen Versetzungswinkel zu den Kröpfungen der ersten Zylinderbank verdreht werden und anschließend an der zweiten Zylinderbank die Winkel für die erste und fünfte sowie die zweite und vierte Kröpfung vertauscht, d.h. in bezug auf die mittlere Kröpfung gespiegelt werden. Mittels der Spiegelung an der dritten bzw. mittleren Kröpfung lassen sich auf besonders einfache Art und Weise die negativ umlaufenden freien Massenmomente erster Ordnung vollständig kompensieren. Jedoch bleiben dabei negativ umlaufende freie Massenkräfte erster Ordnung erhalten.
Ein Verschwinden der negativ umlaufenden Anteile der freien Kräfte erster Ordnung wird bevorzugt dadurch realisiert, daß die Kröpfungen der einen Zylinderbank jeweils um den gleichen Versetzungswinkel δ gegenüber der jeweils entsprechenden Kröpfung an der anderen Zylinderbank verdreht angeordnet werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kröpfungen der beiden Zylinderbänke um einen Versetzungswinkel δ gegeneinander verdreht, für den gilt: δ = 2 γ - 180°, wobei γ den V-Einschlußwinkel zwischen den Zylinderbänken darstellt. Damit können zusätzlich die negativ umlaufenden Anteile der freien Kräfte und Momente erster Ordnung nahezu vollständig zum Verschwinden gebracht werden, so daß diese praktisch vernachlässigbar sind.
Durch eine definierte Abweichung des Versetzungswinkels vom rechnerischen Versetzungswinkel δ kann ein negativ umlaufender Anteil erster Ordnung gezielt erzeugt werden, mit dem sich für einen vorgegebenen Betriebszustand Massenwirkungen anderer Motorkomponenten, insbesondere Massenwirkung aus dem Ventiltrieb vollständig ausgleichen lassen.
Ein ähnlicher Effekt läßt sich durch eine Variation einzelner Kröpfungswinkel ϕ an einer oder auch an beiden Zylinderbänken in bezug auf Massenwirkungen zweiter Ordnung erzielen, um entsprechende Massenwirkungen zweiter Ordnung von anderen Motorkomponenten zu kompensieren. Hierbei ist es insbesondere möglich, für einen zu wählenden Betriebszustand, beispielsweise eine festgelegte Drehzahl, diese anderen Massenwirkungen in der ersten Ordnung vollständig und in der zweiten Ordnung zumindest teilweise auszugleichen.
Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind an je zwei Kröpfungen einer Zylinderbank die Winkeldifferenzbeträge zu der mittleren Kröpfung gleich groß. Vorzugsweise werden die Kröpfungen so gewählt, daß an beiden Zylinderbänken die Winkeldifferenzen zu der mittleren Kröpfung für die erste und fünfte Kröpfung sowie weiterhin für die zweite und vierte Kröpfung jeweils untereinander dem Betrag nach gleich groß sind, sich jedoch nach ihrem Vorzeichen unterscheiden.
Besonders günstig haben sich dabei Kröpfungswinkel für eine Zylinderbank erwiesen, die bezogen auf die erste Kröpfung wie folgt lauten:
  • erste Kröpfung: 0,00°
  • zweite Kröpfung: 70,12°
  • dritte Kröpfung: 283,72°
  • vierte Kröpfung: 137,33°
  • fünfte Kröpfung: 207,45°.
Günstig ist auch eine Kröpfungswinkelanordnung folgender Art:
  • erste Kröpfung: 0,00°
  • zweite Kröpfung: 109,88°
  • dritte Kröpfung: 256,28°
  • vierte Kröpfung: 42,67°
  • fünfte Kröpfung: 152,55°.
Die erstgenannte Kröpfungswinkelanordnung erweist sich insbesondere im Zusammenhang mit einer lediglich phasenverschobenen, nicht-gespiegelten Anordnung der Kröpfungswinkel für die beiden Zylinderbänke als günstig, da hierbei die Kröpfungen für eine Zylinderbank relativ gleichmäßig am Umfang der Kurbelwelle verteilt sind, somit die Abstände zwischen den Kröpfungen einer Zylinderbank untereinander nur wenig von einem ganzzahligen Vielfachen von 72 Grad, d. h. einer vollständigen Gleichverteilung, abweichen. Im zweitgenannten Fall entsteht zwar ein gewisses negativ umlaufendes Restmoment erster Ordnung aufgrund eines Längsversatzes der Zylinderbänke, jedoch wird dafür ein geringeres positiv umlaufendendes Moment erzeugt.
Derweiteren wird die Lösung der vorstehenden Aufgabe durch die in den Ansprüchen definierte Kurbelwelle begünstigt.
Nachfolgend wird die Erfindung nun anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Figur 1a
eine schematische Darstellung einer Kurbelwelle mit für die Zylinderbänke gespiegelten Kröpfungen nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 1b
den Kurbelstern erster Ordnung zu der Kurbelwelle aus Figur 1a,
Figur 2a
eine schematische Darstellung einer Kurbelwelle mit gespiegelten Kröpfungen nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 2b
den Kurbelstern erster Ordnung zu der Kurbelwelle aus Figur 2a,
Figur 3a
eine schematische Darstellung einer Kurbelwelle mit für die Zylinderbänke phasenverschobenen Kröpfungen nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 3b
den Kurbelstern erster Ordnung zu der Kurbelwelle aus Figur 3a,
Figur 4a
eine schematische Darstellung einer Kurbelwelle mit phasenverschobenen Kröpfungen nach einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 4b
den Kurbelstern erster Ordnung zu der Kurbelwelle aus Figur 4a,
Figur 5a
eine schematische Darstellung einer Kurbelwelle mit phasenverschobenen Kröpfungen nach einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 5b
den Kurbelstern erster Ordnung zu der Kurbelwelle aus Figur 5a,
Figur 6a
eine schematische Darstellung einer Kurbelwelle mit phasenverschobenen Kröpfungen nach einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 6b
den Kurbelstern erster Ordnung zu der Kurbelwelle aus Figur 6a,
Figur 7a
eine schematische Darstellung einer Kurbelwelle mit phasenverschobenen Kröpfungen nach einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 7b
den Kurbelstern erster Ordnung zu der Kurbelwelle aus Figur 7a.
Figur 8a
eine schematische Darstellung einer Kurbelwelle mit für die Zylinderbänke phasenverschobenen Kröpfungen nach einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 8b
den Kurbelstern erster Ordnung zu der Kurbelwelle aus Figur 8a,
Figur 9a
eine schematische Darstellung einer Kurbelwelle mit gespiegelten Kröpfungen nach einem neunten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 9b
den Kurbelstern erster Ordnung zu der Kurbelwelle aus Figur 9a,
Figur 10a
eine schematische Darstellung einer Kurbelwelle mit erhöhter oszillierender Masse an den mittleren Zylindern der Zylinderbänke nach einem zehnten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 10b
den Kurbelstern erster Ordnung zu der Kurbelwelle aus Figur 10a,
Figur 11a
eine schematische Darstellung einer Kurbelwelle mit erhöhter oszillierender Masse an den mittleren Zylindern der Zylinderbänke nach einem elften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Figur 11b
den Kurbelstern erster Ordnung zu der Kurbelwelle aus Figur 11a,
Figur 12a
eine schematische Darstellung einer Kurbelwelle mit erhöhtem Hub an den mittleren Zylindern der Zylinderbänke nach einem zwölften Ausführungsbeispiel der Erfindung, und in
Figur 10b
den Kurbelstern erster Ordnung zu der Kurbelwelle aus Figur 12a.
Die nachfolgend näher erläuterten, bevorzugten Ausführungsbeispiele beziehen sich jeweils auf einen in den Figuren nicht näher dargestellten, einem Fachmann jedoch prinzipiell bekannten 10-Zylinder-Verbrennungsmotor. Dessen Zylinder sind in zwei Zylinderbänken V-förmig nebeneinanderliegend angeordnet, wobei die Zylinderbänke je nach Beispiel einen V-Winkel γ von 36°, 72°, 90°, 144° oder 108° einschließen. Von den hier beispielhaft angegebenen Winkelgrößen kann jedoch ohne weiteres in einem breiten Bereich abgewichen werden.
In den Zylindern angeordnete Kolben sind über jeweils einen Kurbeltrieb mit einer Kurbelwelle verbunden. Diese Kurbelwelle weist für jeden Zylinder eine Kröpfung auf, an der der jeweilige Kurbeltrieb angreift. Die Ausführungsbeispiele zeigen nun verschiedene, im Hinblick auf ein ausgeglichenes V-10-Motorkonzept optimierte Kurbelwellen, die einen weitgehenden Ausgleich der Massenwirkungen in der ersten und zweiten Motorordnung erlauben.
Dabei liegt den Ausführungsbeispielen die Überlegung zugrunde, für jede Zylinderbank an der Kurbelwelle eine ungleiche Teilung der Kröpfungswinkel ϕ vorzusehen, die derart gewählt ist, daß bereits für jede Zylinderbank allein die Massenwirkungen zweiter Ordnung, das heißt die freien Massenkräfte und Massenmomente zweiter Ordnung nahezu oder vorzugsweise vollständig ausgeglichen sind. Dazu sind die in eine Normalebene der Kurbelwelle projizierten Kröpfungswinkel ϕ - ohne Ansehung der Reihenfolge der Kröpfungen - für beide Zylinderbänke gleich. Die Kröpfungswinkel ϕ sind hier für beide Zylinderbänke stets auf die jeweils physisch erste Kröpfung in Axialrichtung der Kurbelwelle bezogen.
Zudem ist allen Ausführungsbeispielen gemeinsam, die Kröpfungen für die beiden Zylinderbänke an der Kurbelwelle derart anzuordnen, daß der negativ umlaufende Anteil der resultierenden Massenkräfte erster Ordnung und/oder der Massenmomente erster Ordnung wenigstens nahezu vollständig verschwindet.
Eine Möglichkeit hierfür besteht darin, den negativ umlaufenden Anteil der Massenmomente erster Ordnung zu Null werden zu lassen, wie dies in den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 1 und 2 dargestellt ist.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, den negativ umlaufenden Anteil der Massenkräfte erster Ordnung verschwinden zu lassen, wobei aufgrund des Längsversatzes geringe negativ umlaufende Massenmomente erster Ordnung verbleiben. Dies ist insbesondere bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 5, 6 und 7 der Fall. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 3 und 4 verschwinden die negativ umlaufenden Anteile der freien Massenwirkungen erster Ordnung. Dies gilt im Prinzip auch für das Ausführungsbeispiel 5. Das dort verbleibende freie Restmoment ist für die Praxis vernachlässigbar bzw. ohne großen Aufwand ausgleichbar.
Praktisch wird der negativ umlaufende Anteil der Massenmomente erster Ordnung der beiden Zylinderbänke durch eine Spiegelung der Kröpfungswinkel in bezug auf die mittlere bzw. dritte Kröpfung für eine Zylinderbank und/oder durch eine Phasenverschiebung um einen Versetzungswinkel δ der Kröpfungen zwischen den Zylinderbänken zu Null gemacht oder wenigstens auf einen vernachlässigbar kleinen Wert reduziert. Unter dem Versetzungswinkel δ wird hier der Winkel zwischen den Hubzapfenmitten der von vorn gesehen linken und rechten Zylinderbank bei Kurbelwellendrehrichtung im Uhrzeigersinn verstanden. Bei einem Versatz der Kurbelsterne der beiden Zylinderbänke ist dieser für alle V-Zylinderpaare gleich.
Für die einzelnen Ausführungsbeispiele ergeben sich die in Tabelle 1 und Tabelle 2 angegebenen Daten, die unter vergleichbaren Bedingungen, insbesondere gleichen Drehzahlen ermittelt wurden. Soweit hier auf einzelne Kröpfungen bzw. Kröpfungswinkel ϕ Bezug genommen wird, erfolgt die Zählung für jede Zylinderbank gesondert und in der Reihenfolge der physischen Anordnung an der Kurbelwelle. Diese Zählung wird auch in den Figuren verwendet. Herkömmliche V-10 Motoren weisen im Unterschied zu den erfindungsgemäßen Anordnungen Massenwirkungen zweiter Ordnung auf. Bei einem bekannten V-10 mit einem Einschlußwinkel γ von 72° lassen sich zwar ein negativ umlaufendes Massenmoment erster Ordnung von 160 Nm und ein positiv umlaufendes Massenmoment erster Ordnung von 515 Nm erzielen, jedoch bestehen dort Momente zweiter Ordnung in der Größenordnung von 540 Nm in negativ umlaufender Richtung und 1420 Nm in positiv umlaufender Richtung bei einem Zündabstand von 72°. Bei einem V-Winkel γ von 90° können bei Zündabständen von 54° und 90° die umlaufenden Momente zweiter Ordnung in beiden Richtungen auf etwa 100 Nm verringert werden, das positiv umlaufende Moment erster Ordnung beträgt hier allerdings 4943 Nm.
Ausf.-beispiel (Figur Nr.)i V-Winkel γ Kröpfungsnummer i für erste Zylinderbank (Kröpfungswinkel ϕi)/ Kröpfungsnummer j für zweite Zylinderbank (Versetzungswinkel δj) Freie Kräfte erster Ordnung [N] Umlaufrichtung Freie Momente erster Ordnung [Nm]Umlaufric htung
1/6 2/7 3/8 4/9 5/10 pos. neg. pos. neg.
1/72° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 70,12 283,72 137,33 207,45 599 1937 4713 0
Versetzungswinkel δj 351,45 211,21 144,00 76,79 296,55
2/72° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 109,88 256,28 42,67 152,55 3569 11548 2625 0
Versetzungswinkel δj 296,55 76,79 144,00 211,21 351,45
3/108° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 70,12 283,72 137,33 207,45 1843 7 4718 0
Versetzungswinkel δj 36,00 36,00 36,00 36,00 36,00
4/72° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 70,12 283,72 137,33 207,45 1843 7 4707 0
Versetzungswinkel δj 324,00 324,00 324,00 324,00 324,00
5/90° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 70,12 283,72 137,33 207,45 1937 0 4955 17
Versetzungswinkel δj 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00
6/108° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 109,88 256,28 42,67 152,55 10983 0 2655 100
Versetzungswinkel δj 36,00 36,00 36,00 36,00 36,00
7/72° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 109,88 256,28 42,67 152,55 10983 0 2591 100
Versetzungswinkel δj 324,00 324,00 324,00 324,00 324,00
Da bei den in den Tabellen 1 und 2 angegebenen Ausführungsbeispielen die Massenwirkungen zweiter Ordnung verschwinden, sind dort lediglich die Werte für die freien Kräfte und Momente erster Ordnung angegeben.
Bei den Ausführungsbeispielen 1 und 2 ist eine Längsspiegelung der Kröpfungswinkel ϕ vorgesehen. Zudem ist ein Versetzungswinkel δ überlagert. Während die kröpfungswinkel ϕi für die erste Zylinderbank explizit angegeben sind, errechnen sich in Tabelle 1 die Kröpfungswinkel ϕi für die zweite Zylinderbank jeweils durch Addition des Kröpfungswinkels ϕi der ersten Zylinderbank und des zugehörigen Versetzungswinkels δj, nämlich ϕj(=i+5)= ϕi + δj. Man kann also die Anordnung der Kröpfungen für die zweite Zylinderbank aus der Anordnung der Kröpfungen für die erste Zylinderbank dadurch erhalten, in dem zunächst alle Kröpfungen um einen Versetzungswinkel δ verdreht werden und anschließend die Winkel für die erste und fünfte sowie die zweite und vierte Kröpfung vertauscht, d.h. in bezug auf die mittlere, dritte Kröpfung gespiegelt werden. Wie die Tabelle 1 zeigt, bleiben bei den beiden ersten Ausführungsbeispielen jewei!s freie Kräfte erhalten. Dabei schneidet das erste Ausführungsbeispiel aufgrund der gleichmäßigeren Verteilung der Kröpfungen um die Kurbelwelle etwas besser ab.
Günstiger sind in dieser Hinsicht Kröpfungsanordnungen, bei denen die Kröpfungswinkel ϕj der zweiten Zylinderbank aus den Kröpfungswinkeln ϕi der ersten Zylinderbank allein durch eine Phasenverschiebung um den angegebenen Versetzungswinkel δj erhalten werden. Wie die Tabelle 1 zeigt, sind Anordnungen mit einer gleichmäßigeren Verteilung der Kröpfungen, d. h. solche, bei denen die Kröpfungswinkel untereinander nur wenig von einem ganzzahligen Vielfachen von 72° beabstandet sind, tendenziell günstiger (vgl. Ausführungsbeispiele 3, 4 und 5) als unregelmäßigere Anordnungen nach den Ausführungsbeispielen 6 und 7.
Bei der regelmäßigeren Anordnung gemäß der Ausführungsbeispiele 3, 4 und 5 sind die Kröpfungen der beiden Zylinderbänke um einen Versetzungswinkel δj gegeneinander verdreht, der nach folgender Gleichung gewählt ist: δ = 2 γ - 180° (Gln. 1), wobei γ den V-Einschlußwinkel zwischen den Zylinderbänken darstellt. Für diese Anordnungen sind die negativ umlaufenden Anteile der freien Kräfte in der ersten und zweiten Ordnung nahezu vollständig ausgeglichen, wohingegen bei der unregelmäßigeren Anordnung (Ausführungsbeispiele 6 und 7) ein merkliches, jedoch geringes gegenläufiges Moment erster Ordnung bestehen bleibt, das aus dem Längsversatz der beiden Zylinderbänke herrührt.
Weicht man von der vorstehenden Gleichung ab, indem eine definierte Abweichung Δδ des Versetzungswinkels vom rechnerischen Versetzungswinkel δ vorgesehen wird, so läßt sich ein negativ umlaufender Anteil erster Ordnung gezielt erzeugen, der dazu verwendet werden kann, um bei einem vorgegebenen Betriebszustand Massenwirkungen anderer Motorkomponenten, insbesondere Massenwirkung aus dem Ventiltrieb wenigstens teilweise zu kompensieren. Die dabei ebenfalls entstehenden, positiv umlaufenden Anteile lassen sich nach Bedarf direkt auf der Kurbelwelle ausgleichen.
Aus den Kröpfungswinkeln ϕ und Versetzungswinkel δ ergibt sich, daß für alle Ausführungsbeispiele an je zwei Kröpfungen einer Zylinderbank die Winkeldifferenzbeträge zu der mittleren Kröpfung (i=3 bzw. j= 7) gleich groß sind. Desweiteren sind für beide Zylinderbänke die Winkeldifferenzen zu der mittleren Kröpfung für die erste und fünfte Kröpfung untereinander dem Betrag nach gleich groß. Jedoch unterscheiden sich die Winkeldifferenzen in ihrem Vorzeichen. Dies gilt analog auch für die zweite und vierte Kröpfung einer jeden Zylinderbank.
Die vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiele lassen sich in der folgenden Art und Weise abwandeln, wie dies in Tabelle 2 dargestellt ist. Ausführungsbeispiel 8 stellt eine Ausgestaltungsalternative zu Beispiel 3 mit γ = 36° dar.
Beispiel 9 basiert auf Beispiel 1, weist jedoch den doppelten V-Einschlußwinkel γ auf. Bei den Beispielen 10 und 11 wurde im Vergleich zu den Beispielen 1 und 9 eine Variation der oszillierenden Massen vorgenommen, um die verbleibenden, negativ umlaufenden freien Kräfte zu eliminieren.
Betrachtet man die Überlagerung von zwei Reihenfünfzylinder-Zylinderbänke in der ersten Ordnung, so werden gegenläufige Massenkräfte und -momente zu Null für die oben bereits erwähnte Bedingung: δ = 2 γ - 180° (GIn. 1).
Mit einer Längsspiegelung der Kröpfungen der zweiten Zylinderbank gilt: δ = 2 γ (Gln. 1a).
Jedoch bleiben in diesem Fall Kräfte bestehen, wie die Ausführungsbeispiele 1 und 2 in Tabelle 1 zeigen.
Ausf.-beispiel (Figur Nr.)/ V-Winkel γ Kröpfungsnummer i für erste Zylinderbank (Kröpfungswinkel ϕi)/ Kröpfungsnummer j für zweite Zylinderbank (Versetzungswinkel δj) Freie Kräfte erster Ordnung [N]
Umlaufrichtung		 Freie Momente erster Ordnung [Nm]
Umlaufrichtung
1/6 2/7 3/8 4/9 5/10 pos. neg. pos. neg.
8/36° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 70,12 283,72 137,33 207,45 1139 3 2899 9
Versetzungswinkel δj 252 252 252 252 252
9/144° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 70,12 283,72 137,33 207,45 1567 1937 2912 0
Versetzungswinke δj 135,45 355,21 288,00 220,79 80,55
10/72° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 68,33 284,17 140,01 208,34 3 9 4766 0
Versetzungswinkel δj 352,34 215,68 144,00 72,32 295,66
11/144° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 68,33 284,17 140,01 208,34 3 1 2946 0
Versetzungswinkel δj 136,34 359,68 288,00 216,32 79,66
12/72° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 67,01 284,43 141,84 208,85 0 1 4803 0
Versetzungswinkel δj 352,85 218,83 144,00 69,17 295,15
Durch eine Erhöhung der oszillierenden Masse an den mittleren Zylindern 3 und 8 lassen sich, wie die Beispiele 10 und 11 im Vergleich mit den Beispielen 1 und 9 zeigen, die freien Kräfte jeweils an den Reihenfünfzylinderbänken und damit für die V-10 Anordnung insgesamt ausgleichen, d.h. zu Null machen. Bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt dies durch eine um 13,2 % erhöhte oszillierende Masse an den Zylindern bzw. für die Kröpfungen 3 und 8. Damit verbunden sind gegenüber den Beispielen 1 und 9 leicht geänderte Kurbelwinkel (ϕ für die erste Zylinderbank und (ϕ + δ für die zweite Zylinderbank).
Für V-Winkel γ von 216° und 288° lassen sich entsprechende Ausgestaltungsformen bilden. Sie entsprechen den Beispielen 1, 9, 10 und 11 jeweils mit einer Vertauschung der Zylinderbänke und erlauben für die Kröpfungen 4/9 bzw. 5/10 Hubzapfen mit δ von etwa 0°.
Die Erhöhung der oszillierenden Massen an den Kröpfungen 3 und 8 kann gegenüber den Beispielen 10 und 11 durch eine Vergrößerung des Hubes um 9% an den zugehörigen Zylindern 3 und 8 ersetzt werden. Zweckmäßigerweise wird dies mit einer entsprechenden Verkürzung der Pleuel verbunden, so daß der obere Totpunkt (Verdichtung) auf nahezu gleicher Höhe bleibt. Dies ändert die Kröpfungswinkel ϕi nur wenig, wie Beispiel 12 zeigt. Die Zündfolge entspricht Beispiel 11. Vorteil hiervon ist die Vermeidung von Ballast.
Beide Maßnahmen, d.h. eine Massenerhöhung und eine Hubvergrößerung können beliebig vermischt werden, z. B. 5% mehr oszillierende Masse und 5% mehr Hub. Die Kröpfungswinkel ϕi liegen dann zwischen den Werten in den Beispielen 11 und 12.
Gleichmäßige Zündabstände liegen vor für: γ = n · 72° + δ, mit n = 1, 2, 3, ... (GIn. 2).
Am günstigsten sind in dieser Hinsicht die Beispiele 1 und 3 sowie 8 bis 11 mit verhältnismäßig gleichmäßigen Zündabständen, wie dies Tabelle 3 mit den dort ebenfalls angegebenen Zündfolgen entnommen werden kann. Zudem sind diese Beispiele wegen der im Hinblick auf die zweite Motorordnung lediglich leicht von 72° abweichenden Kurbelwellenwinkel vorteilhaft. Konstruktiv vorteilhaft sind besonders Beispiel 5 wegen δ = 0° und Beispiel 3 wegen δ = 36°.
Nr. V-Winkel Kröpfungsnummer/Zündabstand in °
1. 72° Zündfolge 1 6 5 9 2 8 3 7 4 10
Zündabstände 80.6 72.0 65.3 72.0 74.4 72.0 74.4 72.0 65.3 72.0
2. 72° Zündfolge 1 3 5 4 2 9 7 6 8 10
Zündabstände 76.3 76.3 70.1 67.2 40.6 67.2 70.1 76.3 76.3 99.6
3. 108° Zündfolge 1 6 5 10 2 7 3 8 4 9
Zündabstände 71.8 80.8 71.8 65.5 71.8 74.6 71.8 74.6 71.8 65.5
4. 72° Zündfolge 1 6 5 10 2 7 3 8 4 9
Zündabstände 107.8 44.8 107.8 29.5 107.8 38.6 107.8 38.6 107.8 29.5
5. 90° Zündfolge 1 6 5 10 2 7 3 8 4 9
Zündabstände 90.0 62.6 90.0 47.3 90.0 56.4 90.0 56.4 90.0 47.3
6. 108° Zündfolge 1 6 8 10 4 9 3 5 2 7
Zündabstände 72.0 103.7 103.7 37.9 72.0 74.4 103.7 42.7 72.0 37.9
7. 72° Zündfolge 1 6 5 10 7 9 3 8 2 4
Zündabstände 108.0 99.4 108.0 42.7 67.2 38.4 108.0 38.4 67.2 42.7
8. 36° Zündfolge 1 7 5 8 2 9 3 6 4 10
Zündabstände 73.8 78.8 67.6 69.7 76.7 69.7 67.6 78.8 73.8 63.5
9. 144° Zündfolge 1 7 5 10 2 6 3 9 4 8
Zündabstände 78.7 73.9 63.4 73.9 78.7 67.7 69.6 76.8 69.6 67.7
10. 144° Zündfolge 1 7 5 10 2 6 3 z9 4 8
Zündabstände 76.0 75.7 64.3 75.7 76.0 68.2 71.8 72.3 71.8 68.2
11. 72° Zündfolge 1 6 5 9 2 8 3 7 4 10
Zündabstände 79.7 72.0 68.0 72.0 72.2 72.0 72.2 72.0 68.0 72.0
12. 72° Zündfolge 1 6 5 9 2 8 3 7 4 10
Zündabstände 79.2 72.0 69.8 72.0 70.6 72.0 70.6 72.0 69.8 72.0
Sämtliche Ausführungsbeispiele zeichnen sich durch einen weitestgehenden Ausgleich der Massenwirkung in der ersten und zweiten Ordnung aus. Etwaig verbleibende Restkräfte und/oder Restmomente lassen sich durch einfache Maßnahmen, beispielsweise Gegengewichte an der Kurbelwelle und/oder den Kurbeltrieben sehr einfach ausgleichen.

Claims (16)

10-Zylinder-Verbrennungsmotor, umfassend zwei in bezug auf eine Kurbelwelle V-förmig angeordnete Zylinderbänke mit je fünf in Reihe angeordneten Zylindern, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Zylinderbank an der Kurbelwelle, welche für jeden Zylinder eine Kröpfung aufweist, eine ungleiche Teilung der Kröpfungswinkel ϕ derart vorgesehen ist, daß für jede Zylinderbank die Massenwirkungen zweiter Ordnung wenigstens nahezu vollständig ausgeglichen sind,
daß die in eine Normalebene der Kurbelwelle projizierten Kröpfungswinkel ϕ für beide Zylinderbänke gleich sind, und
daß die Kröpfungen für die beiden Zylinderbänke an der Kurbelwelle derart angeordnet sind, daß der negativ umlaufende Anteil der Massenkräfte erster Ordnung und/oder der Massenmomente erster Ordnung wenigstens nahezu vollständig verschwindet.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenkräfte erster Ordnung zu Null werden.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Massenmomente erster Ordnung zu Null werden.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kröpfungswinkel ϕi für die eine Zylinderbank zu den Kröpfungswinkeln ϕj für die andere Zylinderbank in bezug auf die mittlere Kröpfung gespiegelt sind.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung der Kröpfungen für die zweite Zylinderbank erhalten wird aus der Anordnung der Kröpfungen für die erste Zylinderbank, in dem zunächst alle Kröpfungen um einen Versetzungswinkel δ verdreht werden und anschließend die Winkel ϕ für die erste und fünfte sowie die zweite und vierte Kröpfung vertauscht, d.h. in bezug auf die mittlere Kröpfung gespiegelt werden.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kröpfungen der einen Zylinderbank jeweils um den gleichen Versetzungswinkel δ gegenüber der entsprechenden Kröpfung an der anderen Zylinderbank verdreht sind.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kröpfungen der beiden Zylinderbänke um einen Versetzungswinkel δ gegeneinander verdreht sind, für den gilt: δ = 2 γ - 180°, wobei γ den V-Einschlußwinkel zwischen den Zylinderbänken darstellt.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine definierte Abweichung des Versetzungswinkels vom rechnerischen Versetzungswinkel δ ein negativ umlaufender Anteil erster Ordnung erzeugt wird, mit dem für einen vorgegebenen Betriebszustand Massenwirkungen anderer Motorkomponenten, insbesondere Massenwirkung aus dem Ventiltrieb vollständig ausgeglichen werden.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß an je zwei Kröpfungen einer Zylinderbank die Winkeldifferenzbeträge zu der mittleren Kröpfung gleich groß sind.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für beide Zylinderbänke die Winkeldifferenzen zu der mittleren Kröpfung für die erste und fünfte Kröpfung sowie weiterhin für die zweite und vierte Kröpfung jeweils untereinander dem Betrag nach gleich groß sind, sich jedoch in ihrem Vorzeichen unterscheiden.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Zylinderbank folgende Kröpfungswinkel ϕ bezogen auf die erste Kröpfung vorgesehen sind:
erste Kröpfung: 0,00°,
zweite Kröpfung: 70,12°,
dritte Kröpfung: 283,72°,
vierte Kröpfung: 137,33°,
fünfte Kröpfung: 207,45°.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Zylinderbank folgende Kröpfungswinkel ϕ bezogen auf die erste Kröpfung vorgesehen sind:
erste Kröpfung: 0,00°,
zweite Kröpfung: 109,88°,
dritte Kröpfung: 256,28°,
vierte Kröpfung: 42,67°,
fünfte Kröpfung: 152,55°.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinderbänke in Längsrichtung versetzt angeordnet sind.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die oszillierenden Massen und/oder der Hub an den jeweils mittleren Zylindern der Zylinderbänke derart erhöht sind, daß die freien Kräfte erster Ordnung an jeder Zylinderbank ausgeglichen sind.
Kurbelwelle für einen 10-Zylinder-Verbrennungsmotor, der zwei V-förmig angeordnete Zylinderbänke mit je fünf in Reihe angeordneten Zylindern aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß für jede Zylinderbank an der Kurbelwelle, welche für jeden Zylinder eine Kröpfung aufweist, eine ungleiche Teilung der Kröpfungswinkel ϕ derart vorgesehen ist, daß für jede Zylinderbank die Massenwirkungen zweiter Ordnung wenigstens nahezu vollständig ausgeglichen sind,
daß die in eine Normalebene der Kurbelwelle projizierten Kröpfungswinkel ϕ für beide Zylinderbänke gleich sind, und
daß die Kröpfungen für die beiden Zylinderbänke an der Kurbelwelle derart angeordnet sind, daß der negativ umlaufende Anteil der Massenkräfte erster Ordnung und/oder der Massenmomente erster Ordnung wenigstens nahezu vollständig verschwindet.
Kurbelwelle nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß diese wenigstens eines der Merkmale der Ansprüche 4 bis 14 aufweist.
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