EP1387059B1 - 10-Zylinder-Verbrennungsmotor - Google Patents

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EP1387059B1
EP1387059B1 EP20030014997 EP03014997A EP1387059B1 EP 1387059 B1 EP1387059 B1 EP 1387059B1 EP 20030014997 EP20030014997 EP 20030014997 EP 03014997 A EP03014997 A EP 03014997A EP 1387059 B1 EP1387059 B1 EP 1387059B1
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EP
European Patent Office
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crank
cylinders
row
crankshaft
cranks
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP20030014997
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English (en)
French (fr)
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EP1387059A1 (de
Inventor
Ulrich Dr. Gutzer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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 to a crankshaft V-shaped arranged cylinder banks of five cylinders arranged in series. Furthermore, the invention relates to a crankshaft suitable for such an engine.
  • Such 10-cylinder V-engines are well known in the art (see eg US-A-1 552 667 or DE-A-10218922 ), but find in the field of contemporary passenger cars only small spread, since at higher numbers of cylinders predominantly eight or twelve cylinders are selected. Due to the often limited in passenger cars space for the engine nowadays almost exclusively V-arrangements are used at higher cylinder numbers. Since such engines are used primarily in luxury vehicles, a quiet engine running plays a major role. There are therefore sought cylinder arrangements in which the free forces and moments of first and second order either by design very small and preferably to zero or can be compensated by the simplest possible measures.
  • V-12 arrangement with two cylinder banks in the form of two six-cylinder arrangements, since this design, the free forces and moments of first and second order to zero, additional compensation measures can therefore be omitted in principle.
  • V-8 arrangement free forces and / or moments depending on the V-Einschlußwinkel can not be completely avoided.
  • An exception to this is only V-8 arrangements with an inclusion angle ⁇ of 90 °, in which the mass moments of first and second order on the crankshaft are compensated.
  • the present invention seeks to provide a V-10 engine concept that allows a largely balanced mass effects with the least possible effort.
  • a 10-cylinder internal combustion engine according to claim 1 and a corresponding crank shaft is proposed according to claim 13, wherein for each cylinder bank on the crankshaft, which has a crank for each cylinder, an uneven pitch of the crank angle is provided such that for each cylinder bank Second order mass effects are at least almost completely balanced, further wherein the projected in a normal plane of the crankshaft crankshaft angle for both banks are the same, and finally the cranks for the two banks of cylinders are arranged on the crankshaft such that the negative-rotating portion of the first-order moments or the mass forces of first order at least almost completely disappears.
  • This engine concept enables a massless, free basic engine with selectable V-angle.
  • mass effects of second order d. H. the free forces and moments of second order already balanced over the respective cylinder bank.
  • the resulting first-order mass effects of the two series five-cylinder banks can be considered as positively and negatively circulating force and moment vectors of the first order.
  • at least a partial compensation of the first-order mass effect takes place via the two cylinder banks, in particular a compensation of the negative-circulating first-order inertial forces via the two cylinder banks.
  • Optionally remaining first-order inertial forces, in particular positive first-order inertial forces, or else first-order inertias, can be compensated by simple measures, for example by counterweights on the cranks or on the crankshaft.
  • cranks preferably takes place in such a way that the negative-circulating part of the first-order moments of inertia becomes zero, so that at most a compensation of the first order inertial forces would have to be carried out.
  • cranks in which the negatively circulating portion of the first-order mass forces becomes zero.
  • remaining mass effects of the first order can also be used specifically to reduce the mass effect of other engine components, for example the mass effects of the valve train.
  • the oscillating masses and / or the lift at the respective middle cylinders of the cylinder banks can be increased such that the first order free forces are balanced at each cylinder bank.
  • the Kröpfungswinkel for a cylinder bank are mirrored to the Kröpfungswinkeln the other cylinder bank with respect to the average Kröpfung.
  • the arrangement of the cranks for the second cylinder bank is computationally obtained from the arrangement of the cranks for the first cylinder bank, in which all the cranks of the second cylinder bank are first rotated by an offset angle to the cranks of the first cylinder bank and then at the second cylinder bank the angle for the first and fifth as well as the second and fourth turn reversed, ie mirrored in relation to the mean bend.
  • a disappearance of the negatively rotating portions of the free forces of the first order is preferably realized by the fact that the cranks of a cylinder bank are each rotated by the same displacement angle ⁇ relative to the respective corresponding offset on the other cylinder bank.
  • ⁇ represents the V inclusion angle between the cylinder banks.
  • a negative-circulating first-order component can be selectively generated with which mass effects of other engine components, in particular mass action, can be completely compensated from the valve train for a given operating state.
  • a similar effect can be achieved by varying individual pitch angles ⁇ on one or both banks of cylinders with respect to second order mass effects to compensate for corresponding second order mass effects of other engine components.
  • an operating state for example a defined rotational speed, to compensate these other mass effects completely in the first order and at least partially in the second order.
  • the angle difference amounts to the average offset are the same size for every two cranks of a cylinder bank.
  • the cranks are chosen so that the angle differences to the average crank for the first and fifth crank and also for the second and fourth crank each with the same amount are equal on both banks, but differ in their sign.
  • the first-mentioned Kröpfungswinkelan proves to be favorable in particular in connection with a phase-shifted, non-mirrored arrangement of the Kröpfungswinkel for the two cylinder banks, since in this case the cranks are distributed for a cylinder bank relatively evenly around the circumference of the crankshaft, thus the distances between the cranks of a cylinder bank with each other little of an integral multiple of 72 degrees, d. H. a complete equal distribution, deviate.
  • a certain amount of negative circumferential residual moment of the first order due to a longitudinal offset of the cylinder banks, but for a lower positive circumferential moment is generated.
  • a 10-cylinder internal combustion engine (not shown in greater detail in the figures, but known in principle to a person skilled in the art). Its cylinders are arranged side by side in two cylinder banks V-shaped, the cylinder banks depending on the example include a V-angle ⁇ of 36 °, 72 °, 90 °, 144 ° or 108 °. However, it is readily possible to deviate from the angular sizes given here by way of example in a broad range.
  • crankshafts In the cylinders arranged pistons are connected via a respective crank mechanism with a crankshaft.
  • This crankshaft has a crank for each cylinder to which the respective crank mechanism attacks.
  • the exemplary embodiments now show various crankshafts which are optimized with regard to a balanced V-10 engine concept and which permit a substantial compensation of the mass effects in the first and second engine orders.
  • the embodiments is based on the consideration for each cylinder bank on the crankshaft an unequal pitch of the Kröpfungswinkel ⁇ provide that is already selected for each cylinder bank alone the mass effects of second order, that is, the free inertial forces and moments of second order almost or preferably are fully balanced.
  • the crank angle ⁇ projected into a normal plane of the crankshaft - without regard to the order of the cranks - are the same for both cylinder banks.
  • the offset angles ⁇ are always related here for both cylinder banks to the respectively physically first offset in the axial direction of the crankshaft.
  • cranks for the two cylinder banks are common to arrange the cranks for the two cylinder banks on the crankshaft so that the negative-rotating portion of the resulting first order inertial forces and / or first order moments disappears almost completely.
  • the negative-going portion of the first-order mass moments of the two banks of cylinders is made zero or at least offset by a mirroring of the offset angles with respect to the center and third turns for a cylinder bank and / or a phase shift by an offset angle ⁇ of the turns between the cylinder banks reduced to a negligible value.
  • the displacement angle ⁇ is here understood to mean the angle between the crank pin centers of the left and right cylinder banks viewed from the front in the clockwise direction of the crankshaft. With an offset of the crank stars of the two cylinder banks this is the same for all V-cylinder pairs.
  • V-10 with a confinement angle ⁇ of 72 ° can indeed achieve a negative-rotating mass moment of first order of 160 Nm and a positive rotating mass moment of first order of 515 Nm, but there are second-order moments in the order of 540 Nm in negative circumferential direction and 1420 Nm in positive circumferential direction at a firing interval of 72 °.
  • the circumferential second-order moments in both directions can be reduced to approximately 100 Nm in both directions at firing intervals of 54 ° and 90 °, but the positive first-order torque is 4943 Nm.
  • the arrangement of the cranks for the second cylinder bank can be obtained from the arrangement of the cranks for the first cylinder bank, in which first all cranks are rotated by an offset angle ⁇ and then the angles for the first and fifth as well as the second and fourth offset are interchanged , ie mirrored with respect to the middle, third bend.
  • Table 1 shows, free forces remain in the first two embodiments. In this case, the first embodiment cuts off somewhat better due to the more uniform distribution of the cranks about the crankshaft.
  • cranking arrangements are more favorable, in which the offset angles ⁇ j of the second cylinder bank are obtained from the offset angles ⁇ i of the first cylinder bank solely by a phase shift by the given offset angle ⁇ j .
  • Table 1 arrangements with a more even distribution of the offsets, ie those in which the offsets are only slightly spaced from one another by an integer multiple of 72 °, tend to be more favorable (see Embodiments 3, 4 and 5) as more irregular arrangements according to the embodiments 6 and 7.
  • a negatively rotating first-order component can be selectively generated, which can be used for mass effects of other engine components, in particular at a given operating state Mass effect from the valve train at least partially compensate.
  • the resulting positively rotating parts can be compensated directly on the crankshaft as required.
  • Example 9 is based on Example 1 but has twice the V inclusion angle ⁇ . In Examples 10 and 11, in comparison to Examples 1 and 9, a variation of the oscillating masses was made to eliminate the remaining negative-going free forces.
  • V-angles ⁇ of 216 ° and 288 ° corresponding embodiments can be formed. They correspond to Examples 1, 9, 10 and 11 each with an exchange of the cylinder banks and allow for the cranks 4/9 and 5/10 crank pin with ⁇ of about 0 °.
  • the increase of the oscillating masses at the cranks 3 and 8 can be compared to the examples 10 and 11 by increasing the stroke by 9% at the associated cylinders 3 and 8 are replaced. Conveniently, this is associated with a corresponding shortening of the connecting rods, so that the top dead center (compression) remains at almost the same level. This changes the crank angle ⁇ i only slightly, as example 12 shows.
  • the ignition sequence corresponds to Example 11. The advantage of this is the avoidance of ballast.
  • the best examples are 1 and 3 and 8 to 11 with relatively uniform firing intervals, as can be seen in Table 3 with the ignition sequences also shown there.
  • these examples are advantageous because of the only slightly deviating with respect to the second engine order from 72 ° crankshaft angle.
  • All embodiments are characterized by a far-reaching compensation of the mass effect in the first and second order. Any remaining residual forces and / or residual moments can be easily compensated by simple measures, such as counterweights on the crankshaft and / or the crank gears.

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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 (siehe Z.B. US-A-1 552 667 oder DE-A-10218922 ), 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 nach Anspruch 1 und eine entsprechende Kurbelnelle nach Anspruch 13 vorgeschlagen, wobei 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, wobei weiterhin die in eine Normalebene der Kurbelwelle projizierten Kröpfungswinkel für beide Zylinderbänke gleich sind, und wobei 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 ⁢ y - 180 ⁢ ° ,
    Figure imgb0001
    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. Tabelle 1
    Ausf.-beispiel (Figur Nr.)i V-Winkel Y 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 76,79 290,55
    2 / 72° Kröpfungswinkel ϕi 0,00 109,88 256,28 42,67 152,55 3569 11548 2625 0
    Versetzungswinkel σj 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 ⁢ y - 180 ⁢ ° Gln . 1 ,
    Figure imgb0002
    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 ⁢ y - 180 ⁢ ° Gln . 1 .
    Figure imgb0003
  • Mit einer Längsspiegelung der Kröpfungen der zweiten Zylinderbank gilt: δ = 2 ⁢ y Gln . 1 ⁢ a .
    Figure imgb0004
  • Jedoch bleiben in diesem Fall Kräfte bestehen, wie die Ausführungsbeispiele 1 und 2 in Tabelle 1 zeigen. Tabelle 2
    Ausf.-beispiel (Figur Nr.)/ V-Winkel Y 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
    Versetzungswinkel 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: y = n ⋅ 72 ⁢ ° + δ , mit n = 1 , 2 , 3 , … Gln . 2 .
    Figure imgb0005
  • 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°. Tabelle 3
    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 9 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 (13)

10-Zylinder-Verbrennungsmotor, umfassend zwei in Bezug auf eine Kurbelwelle V-förmig angeordnete Zylinderbänke mit je fünf in Reihe angeordneten Zylindern, wobei für jeden Zylinder jeder Zylinderbank an der Kurbelwelle eine Kröpfung vorgesehen ist,
dadurch gekennzeichnet, dass 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 Kröpfungswin-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, wobei
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°, oder:
erste Kröpfung: 0,00°,
zweite Kröpfung: 109,88°,
dritte Kröpfung: 256,28°,
vierte Kröpfung: 42,67°,
fünfte Kröpfung: 152,55°,
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, wobei für jeden Zylinder an der Kurbelwelle eine Kurbel vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch Gegengewichte an den Kurbeln und/oder an der Kurbelwelle die Massenkräfte erster Ordnung zu Null werden.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch Gegengewichte an den Kurbeln und/oder an der Kurbelwelle 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 Versetzungswin-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 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbänke in Längsrichtung versetzt angeordnet sind.
10-Zylinder-Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 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, wobei 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° oder:
erste Kröpfung: 0,00°,
zweite Kröpfung: 109,88°,
dritte Kröpfung: 256,28°,
vierte Kröpfung: 42,67°,
fünfte Kröpfung: 152,55°
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103696933B (zh) * 2013-12-19 2015-10-21 宝鸡市博磊化工机械有限公司 煤化工用高低压一体式十列对称平衡大型往复压缩机
CN109611442A (zh) * 2019-02-15 2019-04-12 广西玉柴机器股份有限公司 V型10缸柴油机曲轴

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1552667A (en) * 1924-11-05 1925-09-08 Chris G Barr Crank shaft
DE1096112B (de) * 1957-10-02 1960-12-29 Daimler Benz Ag Als V-Motor ausgebildeter 10-Zylinder-Motor mit 5fach gekroepfter Kurbelwelle
FR1202729A (fr) * 1957-10-02 1960-01-12 Daimler Benz Ag Moteur à 10 cylindres fonctionnant comme moteur à combustion interne à quatre temps, en particulier pour voitures automobiles
FR2273186B1 (de) * 1974-05-31 1977-09-30 Semt
JPH0730777B2 (ja) * 1988-08-04 1995-04-10 いすゞ自動車株式会社 内燃機関のクランク軸製造方法
AT395204B (de) * 1991-02-26 1992-10-27 Avl Verbrennungskraft Messtech Kurbelwelle
JP3861012B2 (ja) * 2002-01-30 2006-12-20 三菱重工業株式会社 多気筒内燃機関
DE10218922A1 (de) * 2002-04-27 2002-11-07 Christian Puchas Kurbelwelle für einen V10-Motor mit 100 DEG - 120 DEG V-Winkel

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