EP2532869A1 - Brennkraftmaschine mit mindestens vier in Reihe angeordneten Zylindern und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine - Google Patents

Brennkraftmaschine mit mindestens vier in Reihe angeordneten Zylindern und Verfahren zum Betreiben einer derartigen Brennkraftmaschine Download PDF

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EP2532869A1
EP2532869A1 EP11169411A EP11169411A EP2532869A1 EP 2532869 A1 EP2532869 A1 EP 2532869A1 EP 11169411 A EP11169411 A EP 11169411A EP 11169411 A EP11169411 A EP 11169411A EP 2532869 A1 EP2532869 A1 EP 2532869A1
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EP
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cylinder
cylinder head
combustion engine
internal combustion
exhaust gas
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Kai Kuhlbach
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Ford Global Technologies LLC
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    • F02B27/04—Use of kinetic or wave energy of charge in induction systems, or of combustion residues in exhaust systems, for improving quantity of charge or for increasing removal of combustion residues in exhaust systems only, e.g. for sucking-off combustion gases

Definitions

  • the invention relates to a method for operating an internal combustion engine of the aforementioned type, in which the cylinders are equipped to initiate a spark ignition with igniters.
  • Internal combustion engines have a cylinder block and at least one cylinder head, which are connected together to form the cylinder.
  • the cylinder block has cylinder bores for receiving the pistons or the cylinder tubes.
  • the pistons are guided axially movably in the cylinder tubes and, together with the cylinder tubes and the at least one cylinder head, form the combustion chambers of the internal combustion engine.
  • Modern internal combustion engines are operated almost exclusively by a four-stroke work process. As part of the change of charge, the expulsion of the combustion gases via the outlet openings of the at least four cylinders and the filling of the combustion chambers with fresh mixtures or charge air via the inlet openings takes place.
  • an internal combustion engine requires control means and actuators to operate these controls.
  • to Control of the charge cycle are used in four-stroke engines almost exclusively globe valves as control members that perform an oscillating stroke during operation of the engine and thus release the inlet and outlet ports and close.
  • the required for the movement of the valves valve actuating mechanism including the valves themselves is referred to as a valve train.
  • the at least one cylinder head is generally used to accommodate this valve train.
  • valve train It is the task of the valve train to open the intake and exhaust ports of the cylinder in time or close, with a quick release of the largest possible flow cross sections is sought to keep the throttle losses in the incoming and outflowing gas flows low and the best possible filling of Combustion rooms with fresh mixture or an effective, d. H. To ensure complete removal of the exhaust gases.
  • the intake ports leading to the intake ports and the exhaust ports, d. H. the exhaust pipes, which adjoin the outlet openings are at least partially integrated in the cylinder head according to the prior art.
  • the exhaust gas lines of the cylinders are usually combined to form a common total exhaust gas line or groups of several total exhaust gas lines.
  • the combination of exhaust pipes to an overall exhaust line is generally and in the context of the present invention referred to as the exhaust manifold, wherein the portion of the entire exhaust line, which is located upstream of any arranged in the entire exhaust gas turbine, may also be considered as belonging to the exhaust manifold.
  • the inlet region or the inlet housing of a turbine can be regarded as belonging to the exhaust manifold, namely, when the turbine is arranged close to the engine and a clear separation between the inlet region and the entire exhaust line can not be made.
  • the exhaust gas lines of four cylinders are combined to form an exhaust manifold to a single overall exhaust line.
  • the exhaust pipes of the cylinder are gradually brought together in such a way that in each case the at least one exhaust pipe of an outer cylinder and the at least one exhaust pipe of the adjacent merge internal cylinder to a partial exhaust gas line and merge the two formed in this way partial exhaust gas lines of the four cylinders to form an overall exhaust gas line.
  • the trained exhaust manifold may be partially or completely integrated in the at least one cylinder head.
  • the Abgasabriossystem exits on an outer side of the cylinder head.
  • the evacuation of the combustion gases from a cylinder of the internal combustion engine in the context of the charge exchange is based essentially on two different mechanisms.
  • the combustion gases flow at high speed through the exhaust port into the exhaust system due to the high pressure level prevailing in the cylinder at the end of combustion and the associated high pressure difference between the combustion chamber and the exhaust tract.
  • This pressure-driven flow process is accompanied by a high pressure peak, which is also referred to as Vorlstramati and propagates along the exhaust pipe at the speed of sound, the pressure decreases with increasing distance and depending on the routing due to friction more or less, d. H. reduced.
  • the dynamic wave processes or pressure fluctuations in the Abgasab 2010system are the reason why the staggered working cylinder of a multi-cylinder internal combustion engine when changing the charge influence each other, in particular can hinder. A deteriorated torque characteristic or a reduced power supply may be the result. If the exhaust gas lines of the individual cylinders are guided separately from one another for a longer distance, the mutual influence of the cylinders during the charge exchange can be counteracted.
  • Exhaust gas that has already been ejected or discharged into an exhaust gas line during the charge exchange can therefore again enter the cylinder as a result of the pressure wave that emanates from another cylinder.
  • a variable valve control allows a variation of the valve overlap as a function of the speed.
  • the most extensive integration of the connection of the exhaust pipes can advantageously affect the arrangement and operation of an exhaust aftertreatment system, which is provided downstream of the manifold.
  • the path of the hot exhaust gases to the various exhaust aftertreatment systems should be as short as possible so that the exhaust gases are given little time to cool down and the exhaust aftertreatment systems reach their operating temperature or light-off temperature as quickly as possible, in particular after a cold start of the internal combustion engine.
  • an object of the present invention to provide an internal combustion engine according to the preamble of claim 1, d. H. of the generic type to provide, which has a compact design and with which the problem of mutual influence of the cylinder when changing the charge can be eliminated or mitigated.
  • Another object of the present invention is to provide a method for operating an internal combustion engine of the generic type, in which the cylinders are equipped to initiate a spark ignition with igniters.
  • the exhaust pipes of the four cylinders of the at least one cylinder head of the internal combustion engine are in a first stage in groups, d. H. in pairs, brought together, wherein in each case an outboard cylinder and the adjacent inner cylinder form a pair of cylinders whose exhaust gas lines merge to form a partial exhaust gas line.
  • these partial exhaust gas lines are then combined downstream in the exhaust gas discharge system to form an overall exhaust gas line.
  • the total travel distance of all exhaust pipes is thereby shortened.
  • the gradual merging of the exhaust pipes to an overall exhaust line also contributes to a more compact, d. H. less voluminous construction at.
  • the exhaust gas flows of the two cylinder groups according to the invention kept separated longer than the exhaust gas flows within a group.
  • the cylinders of a group continue to influence each other during the charge change.
  • the formation of the partial exhaust gas lines and their wegumblen simply long separation from each other but have the effect that one cylinder group, the other cylinder group when changing the charge or at least less hindered.
  • the problem of the mutual influence of the cylinder during the charge change defused by.
  • variants may be advantageous in which the internal combustion engine is operated with the ignition sequence 1 - 2 - 4 - 3, instead of igniting the cylinders according to the conventional ignition sequence 1 - 3 - 4 - 2 at a distance of 180 ° CA each , Starting from the first cylinder, the ignition times measured in ° CA are the following: 0-180-360-540. In contrast to the conventional pattern, the cylinders of one cylinder group are ignited immediately one behind the other, so that these cylinders have a thermodynamic offset of 180 ° CA.
  • the numbering of the cylinders of an internal combustion engine is regulated in DIN 73021. In in-line engines, the cylinders are counted in sequence, starting on the side opposite the clutch.
  • the internal combustion engine according to the invention is an internal combustion engine which has a compact design and with which the problem of mutual influence of the cylinder can be corrected during the charge cycle, which is why the internal combustion engine according to the invention solves the first sub-task on which the invention is based.
  • An internal combustion engine according to the invention may also have two cylinder heads, if, for example, the cylinders are distributed over two cylinder banks.
  • the merging of the exhaust pipes in the then two cylinder heads according to the invention can then also be used to improve the charge cycle and to improve the torque supply.
  • embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which the at least one exhaust pipe of an outer cylinder and the at least one exhaust pipe of the adjacent inner cylinder merge within the at least one cylinder head to form a partial exhaust gas line.
  • the free end of the inner wall portion which projects into the Abgasabriossystem from the outside of the at least one cylinder head has a perpendicular to the longitudinal axis of the at least one cylinder head extending distance ⁇ d , where: ⁇ d ⁇ 30 mm , preferably ⁇ d ⁇ 20 mm.
  • the above embodiment is inherent in that the partial exhaust gas lines formed in the cylinder head are already merged within the cylinder head to form an overall exhaust gas line. In this respect, the entire, guided by the Abgasabriossystem exhaust gas leaves the cylinder head through a single outlet opening on the outlet side outside of the cylinder head.
  • the present embodiment is characterized by a very compact design that has all the advantages of having an exhaust manifold fully integrated with the cylinder head.
  • a perpendicular to the plane A extending distance ⁇ L has with ⁇ L ⁇ D , where D is the diameter of a cylinder. It is assumed that the outside is perpendicular to an assembly plane at which the at least one cylinder head can be connected to a cylinder block. Otherwise, the plane A is not parallel to the outside, but rather perpendicular to this mounting plane.
  • the plane A according to the invention is considered to be passing through the outlet openings of the cylinder, if the plane A intersects the center lines of the outlet openings, d. H. includes the centers of the outlet openings with.
  • the distance ⁇ L decisively determines the distance over which the exhaust gas streams of the partial exhaust gas lines are separated from each other. The greater the distance ⁇ L is selected, the larger the lengths of the exhaust pipes and the less strongly the cylinder can interfere with each other during the charge cycle.
  • embodiments of the internal combustion engine are advantageous in which the exhaust pipes of the cylinders merge to form an integrated exhaust manifold within the at least one cylinder head to form an overall exhaust gas line.
  • embodiments of the internal combustion engine may be advantageous in which the exhaust gas lines of the cylinders outside the at least one cylinder head merge to form an overall exhaust gas line.
  • the exhaust gas lines of the cylinders can also be combined within the cylinder head to partial exhaust gas lines and merge these partial exhaust gas lines outside the at least one cylinder head to form an overall exhaust gas line.
  • the exhaust manifold is then modular and is composed of a cylinder head integrated in the manifold section and an external manifold or manifold section.
  • the dynamic wave processes taking place in the exhaust-gas removal system may necessitate an external manifold or external manifold section in order to optimize the charge exchange and in this way to ensure a satisfactory torque characteristic.
  • the exhaust gas streams of the partial exhaust gas lines are separated until they leave the cylinder head by the inner wall section, so that the Abgasabriossystem exits in the form of two outlet openings of the cylinder head.
  • the exhaust pipes of the cylinder or the partial exhaust gas lines are combined downstream of the cylinder head and thus only outside of the cylinder head to form an overall exhaust gas line.
  • embodiments of the internal combustion engine may also be advantageous in which the inner wall section, which projects into the exhaust gas removal system, extends beyond the outside of the at least one cylinder head.
  • the exhaust gas streams of the partial exhaust gas lines are separated from each other even after leaving the cylinder head by the inner wall portion.
  • the Abgasabriossystem exits in the form of two outlet openings of the cylinder head.
  • the inner wall portion may be integrally formed with the at least one cylinder head, wherein the wall portion protrudes in the unassembled state of the internal combustion engine from the cylinder head and protrudes outward.
  • the inner wall portion may also be of modular construction, wherein a first section is formed by the at least one cylinder head and another, the first section continuing subsection is formed by an external manifold section.
  • the inlet housing of a turbine arranged in the overall exhaust gas line can likewise serve to form the inner wall section, i. H. be used, and form the other subsection.
  • the portion formed by the external manifold portion or the inlet housing may also project into the cylinder head.
  • Internal combustion engines of the type according to the invention are particularly suitable for charging by means of turbocharging, wherein the at least one turbine as possible should be located close to the engine.
  • internal combustion engines with at least one exhaust gas turbocharger are advantageous, the turbine of the at least one exhaust gas turbocharger being arranged in the overall exhaust gas line and having an inlet region for supplying the exhaust gases.
  • the entire exhaust gas of the four cylinders of the turbine is supplied.
  • an exhaust gas turbocharger for example compared to a mechanical supercharger, uses the exhaust gas energy of the hot exhaust gases.
  • the energy emitted by the exhaust gas flow to the turbine is used to drive a compressor which delivers and compresses the charge air supplied to it, thereby charging the cylinders.
  • a charge air cooling is provided, with which the compressed combustion air is cooled before entering the cylinder.
  • the charge is used primarily to increase the performance of the internal combustion engine. However, charging is also a suitable means of shifting the load spectrum to higher loads under the same vehicle boundary conditions, as a result of which specific fuel consumption can be reduced.
  • a torque drop is observed when falling below a certain engine speed.
  • the torque characteristic of a supercharged internal combustion engine is attempted to be improved by various measures. For example, by a small design of the turbine cross-section and simultaneous Abgasabblasung. Such a turbine is also referred to as a waste gate turbine. If the exhaust gas mass flow exceeds a critical value, a part of the exhaust gas flow is guided past the turbine or the turbine runner by means of a bypass line by opening a shut-off element as part of the so-called exhaust gas blow-off.
  • the torque characteristic of a supercharged internal combustion engine may be further improved by a plurality of turbochargers arranged in parallel or in series, ie by a plurality of turbines arranged in parallel or in series.
  • the turbine can also be equipped with a variable turbine geometry, which allows a further adaptation to the respective operating point of the internal combustion engine by adjusting the turbine geometry or the effective turbine cross-section.
  • adjustable guide vanes for influencing the flow direction are arranged in the inlet region of the turbine. Unlike the vanes of the rotating impeller, the vanes do not rotate with the shaft of the turbine.
  • the vanes are not only stationary, but also completely immovable in the entry area, i. H. rigidly fixed.
  • the guide vanes are indeed arranged stationary, but not completely immobile, but rotatable about its axis, so that the flow of the blades can be influenced.
  • Embodiments of the internal combustion engine in which the at least one cylinder head is equipped with an integrated coolant jacket are advantageous.
  • supercharged internal combustion engines are thermally stressed higher than naturally aspirated engines, which is why higher demands are placed on the cooling.
  • the liquid cooling requires the equipment of the internal combustion engine, d. H. the cylinder head or the cylinder block, with an integrated coolant jacket, d. H. the arrangement of the coolant through the cylinder head or cylinder block leading coolant channels.
  • the heat is already released inside the component to the coolant, usually mixed with additives added water.
  • the coolant is conveyed by means of a pump arranged in the cooling circuit, so that it circulates in the coolant jacket. The heat given off to the coolant is removed in this way from the interior of the head or block and removed from the coolant in a heat exchanger again.
  • embodiments are advantageous characterized in that the inner wall portion, which projects into the Abgasab2020system extends into the inlet region of the turbine into it.
  • the inner wall section can in principle and also be formed integrally with the at least one cylinder head in connection with the aforementioned embodiment.
  • the inner wall portion is modular, wherein the at least one cylinder head forms a portion and the inlet region of the turbine forms a further portion.
  • Embodiments may also be advantageous in which the inner wall section is constructed modularly, wherein the at least one cylinder head forms a partial section and an external elbow section forms a further partial section.
  • each cylinder has at least two outlet openings for discharging the exhaust gases from the cylinder.
  • the second sub-task on which the invention is based namely a method for operating an internal combustion engine according to a previously described manner, the cylinders of which are equipped with igniters for initiating spark ignition, is achieved by a method in which the cylinders are arranged in the order 1 - 2 - 4 - 3 are ignited, wherein the cylinders, starting with an outer cylinder in sequence along the longitudinal axis of the at least one cylinder head are counted and numbered.
  • FIG. 1 shows schematically and in section a first embodiment of the cylinder head 1 together with a portion of the inlet housing 11 of a turbine 12th
  • the cylinder head 1 has four cylinders 3, along the longitudinal axis 2 of the cylinder head 1, d. H. arranged in series.
  • the cylinder head 1 thus has two outer cylinders 3a and two inner cylinders 3b.
  • Each cylinder 3 has two outlet openings 4, to which the exhaust pipes 5 of the Abgasabriossystems connect for discharging the exhaust gases.
  • the exhaust pipes 5 of the cylinder 3 lead gradually to an overall exhaust gas line 7, wherein in each case the two exhaust pipes 5 of an outer cylinder 3a and the two exhaust pipes 5 of the adjacent inner cylinder 3b merge into a cylinder pair associated with this partial exhaust line 6, before the two partial exhaust 6 of the four Cylinder 3, 3a, 3b merge to form an overall exhaust line 7.
  • the two exhaust pipes 5 of an outer cylinder 3a and the two exhaust pipes 5 of the adjacent inner cylinder 3b are partially separated by an outer wall portion 9a, which projects into the Abgasabriossystem, separated and the two partial exhaust gas lines 6 and the exhaust pipes 5 of the two inner cylinder 3b in sections by an inner wall portion 9b, which also projects into the Abgasabriossystem.
  • Both the inner wall portion 9b and the outer wall portions 9a are formed integrally with the cylinder head 1.
  • the outer wall sections 9a extend less far in the direction of the outer side 8 of the cylinder head 1 than the inner wall section 9b.
  • the inner wall section 9b extends in the direction of the outer side 8 of the cylinder head 1 - perpendicular to the longitudinal axis 2 of the cylinder head 1 - by a distance ⁇ s further than the outer wall sections 9a.
  • the inner wall section 9b dominates the outer wall sections 9a by the distance ⁇ s.
  • the inner wall section 9b extends with the free end 9c to the outer side 8 of the cylinder head 1, so that the exhaust gas streams of the partial exhaust gas lines 6 are separated from one another by the inner wall section 9b until leaving the cylinder head 1 and the exhaust gas removal system in the form of two outlet openings emerges from the cylinder head 1.
  • the exhaust pipes 5 of the cylinder 3 and the partial exhaust gas lines 6 of the cylinder pairs are brought together only outside of the cylinder head 1 to form an overall exhaust gas line 7.
  • the exhaust manifold 10 is only partially integrated in the cylinder head 1.
  • the inside of the cylinder head 1 lying in the manifold portion 10 b is a lying outside of the cylinder head 1 elbow portion 10 a, d. H. an external manifold section 10a, supplemented.
  • the turbine 12 of an exhaust gas turbocharger is arranged, which is equipped for supplying the exhaust gases of the cylinder 3 with an inlet region 11.
  • the entire exhaust line 7 and the exhaust manifold 10 is flowing into the inlet housing 11 of the turbine 12, which is due to the close-coupled arrangement of the turbine 12.
  • FIG. 2 shows schematically and in section a second embodiment of the cylinder head 1 together with a portion of the inlet housing 11 of a turbine 12. It should only the differences from those in FIG. 1 Otherwise, reference will be made to FIG. 1 , The same reference numerals have been used for the same components.
  • the inner wall portion 9b extends at the in FIG. 2 illustrated embodiment beyond the outside 8 of the cylinder head 1 and into the inlet region 11 of the turbine 12 into it.
  • the inner wall section 9b is modular in construction, with the cylinder head 1 forming a first section 9b 'and the inlet section 11 of the turbine 12 forming a further section 9b "which continues the first section 9b'.
  • the Abgasabriossystem exits from the cylinder head 1 in the form of two outlet openings.
  • the exhaust gas streams of the partial exhaust gas lines 6 are also separated from one another by the inner wall section 9b, 9b "after leaving the cylinder head 1.
  • the entire exhaust gas line 7 is formed by the inlet housing 11 of the turbine 12.
  • the end of the first section 9b ' which projects into the Abgasabriossystem, has a distance from the outer side 8 of the cylinder head 1, which is why the formed by the inlet housing 11 section 9b "protrudes into the cylinder head 1 to continue the first section 9b' to continue can.
  • FIG. 3 shows schematically and in section a third embodiment of the cylinder head 1. It should only the differences from the in FIG. 1 Otherwise, reference will be made to FIG. 1 , The same reference numerals have been used for the same components.
  • the inner wall portion 9b extends at the in FIG. 3 Rather, the free end 9 c of the inner wall portion 9 b has a distance ⁇ d from the outer side 8 of the cylinder head 1 on.
  • the free end 9 c of the inner wall portion 9 b has a plane A extending parallel to the outer side 8 of the cylinder head 1 and through the outlet openings of the cylinder, a perpendicular to the plane A extending distance ⁇ L on.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf (1), der - vier entlang der Längsachse (2) des Zylinderkopfes (1) in Reihe angeordnete Zylinder (3) aufweist, wobei jeder Zylinder (3) mindestens eine Auslaßöffnung (4) zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder (3) via Abgasabführsystem aufweist, wozu sich an jede Auslaßöffnung (4) eine Abgasleitung (5) anschließt, und bei dem - die Abgasleitungen (5) der Zylinder (3) stufenweise zu einer Gesamtabgasleitung (7) zusammenführen, wobei jeweils die mindestens eine Abgasleitung (5) eines außenliegenden Zylinders (3a) und die mindestens eine Abgasleitung (5) des benachbarten innenliegenden Zylinders (3b) zu einer Teilabgasleitung (6) zusammenführen, bevor die beiden Teilabgasleitungen (6) der vier Zylinder (3,3a,3b) zu einer Gesamtabgasleitung (7) zusammenführen, und - das Abgasabführsystem an einer Außenseite (8) des Zylinderkopfes (1) austritt. Es soll eine Brennkraftmaschine bereitgestellt werden, die eine kompakte Bauweise aufweist und mit der sich die Problematik der gegenseitigen Einflußnahme der Zylinder (3) beim Ladungswechsel beheben läßt. Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine der genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist, dass - die außenliegenden Wandabschnitte (9a), die jeweils abschnittsweise die mindestens eine Abgasleitung (5) eines außenliegenden Zylinders (3a) und die mindestens eine Abgasleitung (5) des benachbarten innenliegenden Zylinders (3b) voneinander trennen und in das Abgasabführsystem hineinragen, sich in Richtung der Außenseite (8) des Zylinderkopfes (1) senkrecht zur Längsachse (2) des Zylinderkopfes (1) weniger weit erstrecken als der innenliegende Wandabschnitt (9b), der abschnittsweise die beiden Teilabgasleitungen (6) und die Abgasleitungen (5) der beiden innenliegenden Zylinder (3b) voneinander trennt und in das Abgasabführsystem hineinragt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der
    • vier entlang der Längsachse des Zylinderkopfes in Reihe angeordnete Zylinder aufweist, wobei jeder Zylinder mindestens eine Auslaßöffnung zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder via Abgasabführsystem aufweist, wozu sich an jede Auslaßöffnung eine Abgasleitung anschließt, und bei dem
    • die Abgasleitungen der Zylinder stufenweise zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen, wobei jeweils die mindestens eine Abgasleitung eines außenliegenden Zylinders und die mindestens eine Abgasleitung des benachbarten innenliegenden Zylinders zu einer Teilabgasleitung zusammenführen, bevor die beiden Teilabgasleitungen der vier Zylinder zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen, und
    • das Abgasabführsystem an einer Außenseite des Zylinderkopfes austritt.
  • Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine der vorstehend genannten Art, bei der die Zylinder zur Einleitung einer Fremdzündung mit Zündvorrichtungen ausgestattet sind.
  • Brennkraftmaschinen verfügen über einen Zylinderblock und mindestens einen Zylinderkopf, die zur Ausbildung der Zylinder miteinander verbunden werden. Der Zylinderblock weist zur Aufnahme der Kolben bzw. der Zylinderrohre Zylinderbohrungen auf. Die Kolben werden axial beweglich in den Zylinderrohren geführt und bilden zusammen mit den Zylinderrohren und dem mindestens einen Zylinderkopf die Brennräume der Brennkraftmaschine aus.
  • Moderne Brennkraftmaschinen werden nahezu ausschließlich nach einem vier Takte umfassenden Arbeitsverfahren betrieben. Im Rahmen des Ladungswechsels erfolgt das Ausschieben der Verbrennungsgase über die Auslaßöffnungen der mindestens vier Zylinder und das Füllen der Brennräume mit Frischgemisches bzw. Ladeluft über die Einlassöffnungen. Um den Ladungswechsel zu steuern, benötigt eine Brennkraftmaschine Steuerorgane und Betätigungseinrichtungen zur Betätigung dieser Steuerorgane. Zur Steuerung des Ladungswechsels werden bei Viertaktmotoren nahezu ausschließlich Hubventile als Steuerorgane verwendet, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine eine oszillierende Hubbewegung ausführen und auf diese Weise die Ein- und Auslaßöffnungen freigeben und verschließen. Der für die Bewegung der Ventile erforderliche Ventilbetätigungsmechanismus einschließlich der Ventile selbst wird als Ventiltrieb bezeichnet. Der mindestens eine Zylinderkopf dient in der Regel zur Aufnahme dieses Ventiltriebs.
  • Es ist die Aufgabe des Ventiltriebes die Einlaß- und Auslaßöffnungen der Zylinder rechtzeitig freizugeben bzw. zu schließen, wobei eine schnelle Freigabe möglichst großer Strömungsquerschnitte angestrebt wird, um die Drosselverluste in den ein- bzw. ausströmenden Gasströmungen gering zu halten und eine möglichst gute Füllung der Brennräume mit Frischgemisch bzw. ein effektives, d. h. vollständiges Abführen der Abgase zu gewährleisten.
  • Die Einlaßkanäle, die zu den Einlassöffnungen führen, und die Auslaßkanäle, d. h. die Abgasleitungen, die sich an die Auslaßöffnungen anschließen, sind nach dem Stand der Technik zumindest teilweise im Zylinderkopf integriert. Die Abgasleitungen der Zylinder werden in der Regel zu einer gemeinsamen Gesamtabgasleitung oder gruppenweise zu mehreren Gesamtabgasleitungen zusammengeführt. Die Zusammenführung von Abgasleitungen zu einer Gesamtabgasleitung wird im Allgemeinen und im Rahmen der vorliegenden Erfindung als Abgaskrümmer bezeichnet, wobei das Teilstück der Gesamtabgasleitung, welches stromaufwärts einer gegebenenfalls in der Gesamtabgasleitung angeordneten Turbine liegt, auch als zum Abgaskrümmer gehörend angesehen werden kann. Im Einzelfall kann auch der Eintrittsbereich bzw. das Eintrittsgehäuse einer Turbine als zum Abgaskrümmer gehörend angesehen werden, nämlich dann, wenn die Turbine motornah angeordnet ist und eine eindeutige Trennung zwischen Eintrittsbereich und Gesamtabgasleitung nicht vorgenommen werden kann.
  • Bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine werden die Abgasleitungen von vier Zylindern unter Ausbildung eines Abgaskrümmers zu einer einzelnen Gesamtabgasleitung zusammengeführt. Dabei werden die Abgasleitungen der Zylinder stufenweise zusammengeführt und zwar in der Art, dass jeweils die mindestens eine Abgasleitung eines außenliegenden Zylinders und die mindestens eine Abgasleitung des benachbarten innenliegenden Zylinders zu einer Teilabgasleitung zusammenführen und die beiden auf diese Weise gebildeten Teilabgasleitungen der vier Zylinder zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen. Mit dieser Maßnahme läßt sich die Gesamtwegstrecke aller Abgasleitungen und damit das Volumen des Krümmers deutlich reduzieren. Der ausgebildete Abgaskrümmer kann dabei teilweise oder vollständig in dem mindestens einen Zylinderkopf integriert sein. Das Abgasabführsystem tritt an einer Außenseite des Zylinderkopfes aus.
  • Die Evakuierung der Verbrennungsgase aus einem Zylinder der Brennkraftmaschine im Rahmen des Ladungswechsels beruht im Wesentlichen auf zwei unterschiedlichen Mechanismen. Wenn sich zu Beginn des Ladungswechsels das Auslaßventil nahe dem unteren Totpunkt öffnet, strömen die Verbrennungsgase aufgrund des gegen Ende der Verbrennung im Zylinder vorherrschenden hohen Druckniveaus und der damit verbundenen hohen Druckdifferenz zwischen Brennraum und Abgastrakt mit hoher Geschwindigkeit durch die Auslaßöffnung in das Abgasabführsystem. Dieser druckgetriebene Strömungsvorgang wird durch eine hohe Druckspitze begleitet, die auch als Vorauslaßstoß bezeichnet wird und sich entlang der Abgasleitung mit Schallgeschwindigkeit fortpflanzt, wobei sich der Druck mit zunehmender Wegstrecke und in Abhängigkeit von der Leitungsführung infolge Reibung mehr oder weniger stark abbaut, d. h. verringert.
  • Im weiteren Verlauf des Ladungswechsels gleichen sich die Drücke im Zylinder und in der Abgasleitung weitgehend aus, so dass die Verbrennungsgase maßgeblich infolge der Hubbewegung des Kolbens ausgeschoben werden.
  • Die dynamischen Wellenvorgänge bzw. Druckschwankungen im Abgasabführsystem sind der Grund dafür, dass sich die versetzt arbeitenden Zylinder einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine beim Ladungswechsel gegenseitig beeinflussen, insbesondere auch behindern können. Eine verschlechterte Drehmomentcharakteristik bzw. ein gemindertes Leistungsangebot können die Folge sein. Werden die Abgasleitungen der einzelnen Zylinder für eine längere Wegstrecke voneinander getrennt geführt, kann der gegenseitigen Einflußnahme der Zylinder beim Ladungswechsel entgegengewirkt werden.
  • Dabei muß berücksichtigt werden, dass sich Druckschwankungen in gasförmigen Medien als Wellen ausbreiten, welche durch die Abgasleitungen laufen und an offenen oder geschlossenen Leitungsenden reflektiert werden. Die Abgasströmung bzw. der lokale Abgasdruck im Abgasabführsystem ergibt sich dann aus der Überlagerung der vorlaufenden und reflektierten Welle. In Abhängigkeit von der konkreten Ausgestaltung des Abgasabführsystems laufen die Druckwellen, die von einem Zylinder ausgehen, nicht nur durch die mindestens eine Abgasleitung dieses Zylinders, sondern vielmehr auch die Abgasleitungen der anderen Zylinder entlang und zwar gegebenenfalls bis zu der am Ende der jeweiligen Leitung vorgesehenen Auslaßöffnung.
  • Während des Ladungswechsels bereits in eine Abgasleitung ausgeschobenes bzw. abgeführtes Abgas kann somit erneut in den Zylinder gelangen und zwar infolge der Druckwelle, die von einem anderen Zylinder ausgeht.
  • Als nachteilig erweist es sich beispielsweise, wenn gegen Ende des Ladungswechsels an der Auslaßöffnung eines Zylinders Überdruck herrscht bzw. sich die Druckwelle eines anderen Zylinders die Abgasleitung entlang in Richtung Auslaßöffnung ausbreitet, was der Evakuierung der Verbrennungsgase aus diesem Zylinder entgegenwirkt. Die Verbrennungsgase werden in dieser Phase des Ladungswechsels maßgeblich infolge der Hubbewegung des Kolbens ausgeschoben.
  • Probleme beim Ladungswechsel einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine ergeben sich insbesondere bei niedrigen Drehzahlen, wenn während einer Ventilüberschneidung, bei der das Auslaßventil bei geöffnetem Einlaßventil noch nicht geschlossen ist, das Abgas unter Inkaufnahme von Spülverlusten weitestgehend aus dem Zylinder ausgespült werden soll. Dies führt einerseits zu einem schlechteren Wirkungsgrad, aber andererseits zu einer größeren Zylinderfüllung und damit zu einer höheren Leistung. Eine variable Ventilsteuerung ermöglicht eine Variation der Ventilüberschneidung in Abhängigkeit von der Drehzahl.
  • Die vorstehend beschriebene Problematik betreffend die gegenseitige Einflußnahme der Zylinder beim Ladungswechsel, welche aus den im Abgasabführsystem ablaufenden dynamischen Wellenvorgängen resultiert und die eine Verschlechterung der Drehmomentcharakteristik bedingen kann, ist bei der konstruktiven Auslegung von Brennkraftmaschinen von zunehmender Relevanz. Die Gründe sind die Folgenden.
  • So ist es aus mehreren Gründen vorteilhaft, den Abgaskrümmer weitestgehend in den mindestens einen Zylinderkopf zu integrieren, d. h. die Zusammenführung der Abgasleitungen zu einer Gesamtabgasleitung möglichst umfänglich bereits im Zylinderkopf vorzunehmen.
  • Dies führt zu einer kompakteren Bauweise der Brennkraftmaschine und gestattet ein dichtes Packaging der gesamten Antriebseinheit im Motorraum. Zudem ergeben sich Kostenvorteile bei der Herstellung und der Montage und eine Gewichtsreduzierung der Brennkraftmaschine, insbesondere bei einer vollständigen Integration des Abgaskrümmers in den Zylinderkopf
  • Des Weiteren kann sich die weitestgehende Integration der Zusammenführung der Abgasleitungen vorteilhaft auf die Anordnung und den Betrieb eines Abgasnachbehandlungssystems, welches stromabwärts des Krümmers vorgesehen ist, auswirken. Der Weg der heißen Abgase zu den verschiedenen Abgasnachbehandlungssystemen sollte möglichst kurz sein, damit den Abgasen wenig Zeit zur Abkühlung eingeräumt wird und die Abgasnachbehandlungssysteme möglichst schnell ihre Betriebstemperatur bzw. Anspringtemperatur erreichen, insbesondere nach einem Kaltstart der Brennkraftmaschine.
  • In diesem Zusammenhang ist man bemüht, die thermische Trägheit des Teilstücks der Abgasleitungen zwischen Auslaßöffnung am Zylinder und Abgasnachbehandlungssystem zu minimieren, was durch Reduzierung der Masse und der Länge dieses Teilstückes erreicht werden kann. Zielführend dabei kann die weitestgehende Integration des Abgaskrümmers in den Zylinderkopf sein.
  • Bei mittels Abgasturbolader aufgeladenen Brennkraftmaschinen wird angestrebt, die Turbine möglichst nahe am Auslaß, d. h. den Auslaßöffnungen der Zylinder, anzuordnen, um auf diese Weise die Abgasenthalpie der heißen Abgase, die maßgeblich vom Abgasdruck und der Abgastemperatur bestimmt wird, optimal nutzen zu können und ein schnelles Ansprechverhalten des Turboladers zu gewährleisten. Auch dabei sollte die thermische Trägheit und das Volumen des Leitungssystems zwischen den Auslaßöffnungen der Zylinder und der Turbine minimiert werden, weshalb wiederum die weitestgehende Integration des Abgaskrümmers in den Zylinderkopf zielführend ist.
  • Die weitestgehende Integration des Abgaskrümmers in den Zylinderkopf hat - wie vorstehend dargelegt - eine Vielzahl von Vorteilen, führt aber neben der Verkürzung der Gesamtwegstrecke aller Abgasleitungen auch zu einer Verkürzung der einzelnen Abgasleitungen, da diese bereits unmittelbar stromabwärts der Auslaßöffnungen zusammengeführt werden, wodurch sich die Problematik der gegenseitigen Einflußnahme der Zylinder beim Ladungswechsel verschärft.
  • Die durch die weitestgehende Integration in den Zylinderkopf bedingte Verkürzung der Abgasleitungen durch eine - senkrecht zur Längsachse des Zylinderkopfes - breitere Ausführung des Zylinderkopfes zu kompensieren, ist nur bedingt möglich, da dieser Vorgehensweise aus Gründen des Crashverhaltens enge Grenzen gesetzt sind, insbesondere genügend Platz im Motorraum für eine ungehinderte Deformation zur Verfügung stehen muß.
  • Vor dem Hintergrund des oben Gesagten ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, d. h. der gattungsgemäßen Art, bereitzustellen, die eine kompakte Bauweise aufweist und mit der sich die Problematik der gegenseitigen Einflußnahme der Zylinder beim Ladungswechsel beheben bzw. abmildern läßt.
  • Eine weitere Teilaufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine der gattungsgemäßen Art aufzuzeigen, bei der die Zylinder zur Einleitung einer Fremdzündung mit Zündvorrichtungen ausgestattet sind.
  • Gelöst wird die erste Teilaufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf, der
    • vier entlang der Längsachse des Zylinderkopfes in Reihe angeordnete Zylinder aufweist, wobei jeder Zylinder mindestens eine Auslaßöffnung zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder via Abgasabführsystem aufweist, wozu sich an jede Auslaßöffnung eine Abgasleitung anschließt, und bei dem
    • die Abgasleitungen der Zylinder stufenweise zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen, wobei jeweils die mindestens eine Abgasleitung eines außenliegenden Zylinders und die mindestens eine Abgasleitung des benachbarten innenliegenden Zylinders zu einer Teilabgasleitung zusammenführen, bevor die beiden Teilabgasleitungen der vier Zylinder zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen, und
    • das Abgasabführsystem an einer Außenseite des Zylinderkopfes austritt,
    und die dadurch gekennzeichnet ist, dass
    • die außenliegenden Wandabschnitte, die jeweils abschnittsweise die mindestens eine Abgasleitung eines außenliegenden Zylinders und die mindestens eine Abgasleitung des benachbarten innenliegenden Zylinders voneinander trennen und in das Abgasabführsystem hineinragen, sich in Richtung der Außenseite des Zylinderkopfes senkrecht zur Längsachse des Zylinderkopfes weniger weit erstrecken als der innenliegende Wandabschnitt, der abschnittsweise die beiden Teilabgasleitungen und die Abgasleitungen der beiden innenliegenden Zylinder voneinander trennt und in das Abgasabführsystem hineinragt.
  • Die Abgasleitungen der vier Zylinder des mindestens einen Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine werden in einer ersten Stufe gruppenweise, d. h. paarweise, zusammengeführt, wobei jeweils ein außenliegender Zylinder und der benachbarte innenliegende Zylinder ein Zylinderpaar bilden, deren Abgasleitungen zu einer Teilabgasleitung zusammenführen. In einer zweiten Stufe werden dann diese Teilabgasleitungen stromabwärts im Abgasabführsystem zu einer Gesamtabgasleitung zusammengeführt. Die Gesamtwegstrecke aller Abgasleitungen wird hierdurch verkürzt. Das stufenweise Zusammenführen der Abgasleitungen zu einer Gesamtabgasleitung trägt zudem zu einer kompakteren, d. h. weniger voluminösen Bauweise bei.
  • Realisiert wird dies erfindungsgemäß durch ein konstruktives, d. h. gegenständliches Merkmal der Brennkraftmaschine, nämlich dadurch, dass die außenliegenden Wandabschnitte, die jeweils abschnittsweise die Abgasleitungen eines Zylinderpaares voneinander trennen, sich in Richtung der Außenseite des Zylinderkopfes senkrecht zur Längsachse des Zylinderkopfes weniger weit erstrecken als der innenliegende Wandabschnitt, der abschnittsweise die beiden Teilabgasleitungen der beiden Zylinderpaare voneinander trennt.
  • Die Abgasströme der beiden Zylindergruppen werden erfindungsgemäß länger voneinander getrennt gehalten als die Abgasströme innerhalb einer Gruppe. Insofern besteht zwar die grundsätzliche Möglichkeit, dass sich die Zylinder einer Gruppe beim Ladungswechsel weiterhin gegenseitig beeinflussen. Die Ausbildung der Teilabgasleitungen und deren wegstreckenmäßig lange Separierung voneinander haben aber den Effekt, dass die eine Zylindergruppe die andere Zylindergruppe beim Ladungswechsel nicht oder zumindest weniger stark behindert. Die Problematik der gegenseitigen Einflußnahme der Zylinder beim Ladungswechsel entschärft sich dadurch.
  • Dass sich die Zylinder einer Gruppe aufgrund der konstruktiven Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine beim Ladungswechsel gegenseitig beeinflussen könnten, ist vorliegend weniger kritisch zu bewerten, da diesem Umstand durch eine zusätzliche Maßnahme entgegen getreten werden kann, nämlich durch die Wahl einer geeigneten Zündfolge.
  • Bei einer Brennkraftmaschine mit Fremdzündung können Varianten vorteilhaft sein, bei denen die Brennkraftmaschine mit der Zündfolge 1 ― 2 - 4 - 3 betrieben wird, anstatt die Zylinder entsprechend der herkömmlichen Zündfolge 1 ― 3 ― 4 ― 2 im Abstand von jeweils 180°KW zu zünden. Ausgehend vom ersten Zylinder sind die Zündzeitpunkte in °KW gemessen die Folgenden: 0 - 180 - 360 - 540. Dabei werden im Gegensatz zum herkömmlichen Muster die Zylinder einer Zylindergruppe unmittelbar hintereinander gezündet, so dass diese Zylinder einen thermodynamischen Versatz von 180°KW aufweisen.
  • Die Numerierung der Zylinder einer Brennkraftmaschine ist in der DIN 73021 geregelt. Bei Reihenmotoren werden die Zylinder der Reihe nach durchgezählt, wobei auf der Seite, die der Kupplung gegenüber liegt, begonnen wird.
  • Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ist eine Brennkraftmaschine, die eine kompakte Bauweise aufweist und mit der sich die Problematik der gegenseitigen Einflußnahme der Zylinder beim Ladungswechsel beheben läßt, weshalb die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine die erste der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe löst.
  • Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann auch zwei Zylinderköpfe aufweisen, wenn beispielweise die Zylinder auf zwei Zylinderbänke verteilt sind. Die erfindungsgemäße Zusammenführung der Abgasleitungen in den dann zwei Zylinderköpfen kann auch dann zur Verbesserung des Ladungswechsels und zur Verbesserung des Drehmomentangebots genutzt werden.
  • Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Brennkraftmaschine werden im Zusammenhang mit den Unteransprüchen erörtert.
  • Wie bereits beschrieben, ist es vorteilhaft, den Abgaskrümmer weitestgehend in den mindestens einen Zylinderkopf zu integrieren, d. h. die Zusammenführung der Abgasleitungen möglichst umfänglich bereits im Zylinderkopf vorzunehmen, da dies zu einer kompakteren Bauweise führt, ein dichtes Packaging gestattet und sich Kostenvorteile und Gewichtsvorteile ergeben. Zudem können sich Vorteile hinsichtlich des Ansprechverhaltens eines im Abgasabführsystem vorgesehenen Abgasturboladers bzw. eines Abgasnachbehandlungssystems ergeben.
  • Aus den vorstehend genannten Gründen sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen die mindestens eine Abgasleitung eines außenliegenden Zylinders und die mindestens eine Abgasleitung des benachbarten innenliegenden Zylinders jeweils innerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes zu einer Teilabgasleitung zusammenführen.
  • D. h. die Zusammenführung der Abgasleitungen jeder der beiden Zylindergruppen zu einer dieser Zylindergruppe zugehörigen Teilabgasleitung erfolgt gemäß der in Rede stehenden Ausführungsform innerhalb des Zylinderkopfes.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der innenliegende Wandabschnitt sich in Richtung der Außenseite des mindestens einen Zylinderkopfes senkrecht zur Längsachse des mindestens einen Zylinderkopfes um eine Wegstrecke Δs weiter erstreckt als die außenliegenden Wandabschnitte, wobei gilt: Δs ≥ 5 mm.
  • Rechnergestützte Simulationen haben ergeben, dass im Einzelfall eine zufriedenstellende Drehmomentcharakteristik bereits dann erzielt werden kann, wenn sich der innenliegende Wandabschnitt 5mm oder mehr über die außenliegenden Wandabschnitte hinaus in Richtung der Außenseite des mindestens einen Zylinderkopfes erstreckt, wobei die Wegstrecke Δs senkrecht zur Längsachse des mindestens einen Zylinderkopfes gemessen wird und als Bezugspunkt die Stelle eines Wandabschnitts dient, welche am weitesten in Richtung der Außenseite in das Abgasabführsystem hineinragt.
  • Je weiter sich der innenliegende Wandabschnitt über die außenliegenden Wandabschnitte hinaus erstreckt, desto ausgeprägter ist die wegstreckenmäßige Separierung der beiden Teilabgasleitungen voneinander und desto deutlicher macht sich der dadurch erzielte Effekt bemerkbar, dass sich die Zylindergruppen beim Ladungswechsel nicht bzw. weniger stark beeinflussen, insbesondere nicht behindern.
  • Vorteilhaft sind daher auch insbesondere Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen gilt: Δs ≥ 10 mm.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das freie Ende des innenliegenden Wandabschnitts, welches in das Abgasabführsystem hineinragt, von der Außenseite des mindestens einen Zylinderkopfes einen senkrecht zur Längsachse des mindestens einen Zylinderkopfes verlaufenden Abstand Δd aufweist, wobei gilt: Δd ≤ 30 mm, vorzugsweise Δd ≤ 20 mm.
  • Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen gilt: Δd ≥ 10 mm.
  • Der vorstehenden Ausführungsform ist immanent, dass die im Zylinderkopf ausgebildeten Teilabgasleitungen bereits innerhalb des Zylinderkopfes zu einer Gesamtabgasleitung zusammengeführt werden. Insofern verläßt das gesamte, vom Abgasabführsystem geführte Abgas den Zylinderkopf durch eine einzelne Austrittsöffnung an der auslaßseitigen Außenseite des Zylinderkopfes.
  • Die vorliegende Ausführungsform ist durch eine sehr kompakte Bauweise gekennzeichnet, die über sämtliche Vorteile verfügt, die ein vollständig in den Zylinderkopf integrierter Abgaskrümmer mit sich bringt.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen das freie Ende des innenliegenden Wandabschnitts, welches in das Abgasabführsystem hineinragt, von einer Ebene A, die parallel zur Außenseite des mindestens einen Zylinderkopfes und durch die Auslaßöffnungen der Zylinder verläuft, einen senkrecht zur Ebene A verlaufenden Abstand ΔL aufweist mit ΔL ≥ D, wobei D der Durchmesser eines Zylinders ist. Es wird davon ausgegangen, dass die Außenseite senkrecht zu einer Montagebene steht, an welcher der mindestens eine Zylinderkopf mit einem Zylinderblock verbindbar ist. Andernfalls verläuft die Ebene A nicht parallel zur Außenseite, sondern vielmehr senkrecht zu dieser Montagebene.
  • Vorteilhaft sind insbesondere Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen gilt: ΔL ≥ 1.2D.
  • Die Ebene A wird erfindungsgemäß als durch die Auslaßöffnungen der Zylinder verlaufend angesehen, falls die Ebene A die Mittellinien der Austrittsöffnungen schneidet, d. h. die Mittelpunkte der Austrittsöffnungen mit umfaßt.
  • Der Abstand ΔL bestimmt maßgeblich die Wegstrecke, über welche die Abgasströme der Teilabgasleitungen voneinander getrennt sind. Je größer der Abstand ΔL gewählt wird, desto größer sind die Längen der Teilabgasleitungen und desto weniger stark können sich die Zylinder gegenseitig beim Ladungswechsel beeinflussen.
  • Aus den bereits genannten Gründen sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft, bei denen die Abgasleitungen der Zylinder unter Ausbildung eines integrierten Abgaskrümmers innerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen.
  • Nichtsdestotrotz können Ausführungsformen der Brennkraftmaschine vorteilhaft sein, bei denen die Abgasleitungen der Zylinder außerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen. Dabei können die Abgasleitungen der Zylinder auch innerhalb des Zylinderkopfes zu Teilabgasleitungen zusammengeführt werden und diese Teilabgasleitungen außerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes zu einer Gesamtabgasleitung zusammenführen. Der Abgaskrümmer ist dann modular aufgebaut und setzt sich dabei aus einem im Zylinderkopf integrierten Krümmerabschnitt und einem externen Krümmer bzw. Krümmerabschnitt zusammen.
  • Zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Maßnahmen können die im Abgasabführsystem ablaufenden dynamischen Wellenvorgängen einen externen Krümmer bzw. externen Krümmerabschnitt erforderlich machen, um den Ladungswechsel zu optimieren und auf diese Weise eine zufriedenstellende Drehmomentcharakteristik zu gewährleisten.
  • Vorteilhaft sind in diesem Zusammenhang Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen sich der innenliegende Wandabschnitt, welcher in das Abgasabführsystem hineinragt, bis zur Außenseite des mindestens einen Zylinderkopfes erstreckt.
  • Vorliegend werden die Abgasströme der Teilabgasleitungen bis zum Verlassen des Zylinderkopfes durch den innenliegenden Wandabschnitt voneinander getrennt, so dass das Abgasabführsystem in Gestalt von zwei Austrittsöffnungen aus dem Zylinderkopf austritt. Die Abgasleitungen der Zylinder bzw. die Teilabgasleitungen werden stromabwärts des Zylinderkopfes und damit erst außerhalb des Zylinderkopfes zu einer Gesamtabgasleitung zusammengeführt.
  • Vorteilhaft können aber auch Ausführungsformen der Brennkraftmaschine sein, bei denen sich der innenliegende Wandabschnitt, welcher in das Abgasabführsystem hineinragt, über die Außenseite des mindestens einen Zylinderkopfes hinaus erstreckt. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Abgasströme der Teilabgasleitungen auch noch nach Verlassen des Zylinderkopfes durch den innenliegenden Wandabschnitt voneinander getrennt.
  • Auch bei dieser Ausführungsform der Brennkraftmaschine tritt das Abgasabführsystem in Gestalt von zwei Austrittsöffnungen aus dem Zylinderkopf aus.
  • Der innenliegende Wandabschnitt kann dabei einteilig mit dem mindestens einen Zylinderkopf ausgebildet sein, wobei der Wandabschnitt im nicht montierten Zustand der Brennkraftmaschine aus dem Zylinderkopf herausragt und nach außen hervorsteht. Alternativ kann der innenliegende Wandabschnitt auch modular aufgebaut sein, wobei ein erster Teilabschnitt durch den mindestens einen Zylinderkopf ausgebildet wird und ein weiterer, den ersten Teilabschnitt fortsetzender Teilabschnitt durch einen externen Krümmerabschnitt ausgebildet wird. Das Eintrittsgehäuse einer in der Gesamtabgasleitung angeordneten Turbine kann ebenfalls zur Ausbildung des innenliegenden Wandabschnitts dienen, d. h. herangezogen werden, und den weiteren Teilabschnitt ausbilden. Bei den beiden letztgenannten Ausführungsformen kann der durch den externen Krümmerabschnitt bzw. das Eintrittsgehäuse ausgebildete Teilabschnitt auch in den Zylinderkopf hineinragen.
  • Brennkraftmaschinen der erfindungsgemäßen Art eignen sich insbesondere für eine Aufladung mittels Abgasturboaufladung, wobei die mindestens eine Turbine möglichst motornah angeordnet werden sollte. Insofern sind Brennkraftmaschinen mit mindestens einem Abgasturbolader vorteilhaft, wobei die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers in der Gesamtabgasleitung angeordnet ist und einen Eintrittsbereich zum Zuführen der Abgase aufweist. Damit wird das gesamte Abgas der vier Zylinder der Turbine zugeführt.
  • Die Vorteile eines Abgasturboladers beispielsweise im Vergleich zu einem mechanischen Lader bestehen darin, dass keine mechanische Verbindung zur Leistungsübertragung zwischen Lader und Brennkraftmaschine besteht bzw. erforderlich ist. Während ein mechanischer Lader die für seinen Antrieb benötigte Energie vollständig von der Brennkraftmaschine bezieht, nutzt der Abgasturbolader die Abgasenergie der heißen Abgase. Die vom Abgasstrom an die Turbine abgegebene Energie wird für den Antrieb eines Verdichters genutzt, der die ihm zugeführte Ladeluft fördert und komprimiert, wodurch eine Aufladung der Zylinder erreicht wird. Gegebenenfalls ist eine Ladeluftkühlung vorgesehen, mit der die komprimierte Verbrennungsluft vor Eintritt in die Zylinder gekühlt wird.
  • Die Aufladung dient in erster Linie der Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine. Die Aufladung ist aber auch ein geeignetes Mittel, bei gleichen Fahrzeugrandbedingungen das Lastkollektiv zu höheren Lasten hin zu verschieben, wodurch der spezifische Kraftstoffverbrauch gesenkt werden kann.
  • Häufig wird bei Unterschreiten einer bestimmten Motordrehzahl ein Drehmomentabfall beobachtet. Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine wird durch unterschiedliche Maßnahmen zu verbessern versucht. Beispielsweise durch eine kleine Auslegung des Turbinenquerschnittes und gleichzeitiger Abgasabblasung. Eine derartige Turbine wird auch als Waste-Gate-Turbine bezeichnet. Überschreitet der Abgasmassenstrom eine kritische Größe wird durch Öffnen eines Absperrelementes ein Teil des Abgasstromes im Rahmen der sogenannten Abgasabblasung mittels einer Bypaßleitung an der Turbine bzw. dem Turbinenlaufrad vorbei geführt.
  • Die Drehmomentcharakteristik einer aufgeladenen Brennkraftmaschine kann des Weiteren durch mehrere parallel oder in Reihe angeordnete Turbolader, d. h. durch mehrere parallel oder in Reihe angeordnete Turbinen, verbessert werden.
  • Die Turbine kann darüber hinaus mit einer variablen Turbinengeometrie ausgestattet werden, die eine weitergehende Anpassung an den jeweiligen Betriebspunkt der Brennkraftmaschine durch Verstellen der Turbinengeometrie bzw. des wirksamen Turbinenquerschnittes gestattet. Dabei sind im Eintrittsbereich der Turbine verstellbare Leitschaufeln zur Beeinflussung der Strömungsrichtung angeordnet. Im Gegensatz zu den Laufschaufeln des umlaufenden Laufrades rotieren die Leitschaufeln nicht mit der Welle der Turbine.
  • Verfügt die Turbine über eine feste unveränderliche Geometrie, sind die Leitschaufeln nicht nur stationär, sondern zudem völlig unbeweglich im Eintrittsbereich angeordnet, d. h. starr fixiert. Bei einer variablen Geometrie hingegen sind die Leitschaufeln zwar stationär angeordnet, aber nicht völlig unbeweglich, sondern um ihre Achse drehbar, so dass auf die Anströmung der Laufschaufeln Einfluß genommen werden kann.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen der mindestens eine Zylinderkopf mit einem integrierten Kühlmittelmantel ausgestattet ist. Insbesondere aufgeladene Brennkraftmaschinen sind thermisch höher belastet als Saugmotoren, weshalb höhere Anforderungen an die Kühlung zu stellen sind.
  • Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Kühlung in Gestalt einer Luftkühlung oder einer Flüssigkeitskühlung auszuführen. Mit einer Flüssigkeitskühlung können aber wesentlich größere Wärmemengen abgeführt werden als dies mit einer Luftkühlung möglich ist.
  • Die Flüssigkeitskühlung erfordert die Ausstattung der Brennkraftmaschine, d. h. des Zylinderkopfes bzw. des Zylinderblocks, mit einem integrierten Kühlmittelmantel, d. h. die Anordnung von das Kühlmittel durch den Zylinderkopf bzw. Zylinderblock führenden Kühlmittelkanälen. Die Wärme wird bereits im Inneren des Bauteils an das Kühlmittel, in der Regel mit Additiven versetztes Wasser, abgegeben. Das Kühlmittel wird dabei mittels einer im Kühlkreislauf angeordneten Pumpe gefördert, so dass es im Kühlmittelmantel zirkuliert. Die an das Kühlmittel abgegebene Wärme wird auf diese Weise aus dem Inneren des Kopfes bzw. Blocks abgeführt und dem Kühlmittel in einem Wärmetauscher wieder entzogen.
  • Bei mittels Abgasturboaufladung aufgeladenen Brennkraftmaschinen, bei denen die Turbine des mindestens einen Abgasturboladers in der Gesamtabgasleitung angeordnet ist und einen Eintrittsbereich zum Zuführen der Abgase aufweist, sind Ausführungsformen vorteilhaft, die dadurch gekennzeichnet sind, dass sich der innenliegende Wandabschnitt, welcher in das Abgasabführsystem hineinragt, bis in den Eintrittsbereich der Turbine hinein erstreckt.
  • Wie bereits beschrieben, kann der innenliegende Wandabschnitt grundsätzlich und auch im Zusammenhang mit der vorstehend genannten Ausführungsform einteilig mit dem mindestens einen Zylinderkopf ausgebildet sein bzw. werden.
  • Vorteilhaft können aber auch Ausführungsformen sein, bei denen der innenliegende Wandabschnitt modular aufgebaut ist, wobei der mindestens eine Zylinderkopf einen Teilabschnitt und der Eintrittsbereich der Turbine einen weiteren Teilabschnitt ausbildet. Es wird Bezug genommen auf die weiter oben gemachten Ausführungen betreffend die Ausbildung des innenliegenden Wandabschnitts.
  • Vorteilhaft können auch Ausführungsformen sein, bei denen der innenliegende Wandabschnitt modular aufgebaut ist, wobei der mindestens eine Zylinderkopf einen Teilabschnitt und ein externer Krümmerabschnitt einen weiteren Teilabschnitt ausbildet.
  • Vorteilhaft sind Ausführungsformen der Brennkraftmaschine, bei denen jeder Zylinder mindestens zwei Auslaßöffnungen zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder aufweist.
  • Wie bereits ausgeführt wurde, wird während des Ladungswechsels eine schnelle Freigabe möglichst großer Strömungsquerschnitte angestrebt, um die Drosselverluste in den ausströmenden Abgasströmungen gering zu halten und ein effektives Abführen der Abgase zu gewährleisten. Deshalb ist es vorteilhaft, die Zylinder mit zwei oder mehr Auslaßöffnungen auszustatten.
  • Die zweite der Erfindung zugrunde liegende Teilaufgabe, nämlich ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine gemäß einer zuvor beschriebenen Art aufzuzeigen, deren Zylinder zur Einleitung einer Fremdzündung mit Zündvorrichtungen ausgestattet sind, wird gelöst durch ein Verfahren, bei dem die Zylinder in der Reihenfolge 1 - 2 - 4 - 3 gezündet werden, wobei die Zylinder beginnend mit einem außenliegenden Zylinder der Reihe nach entlang der Längsachse des mindestens einen Zylinderkopfes durchgezählt und numeriert werden.
  • Das im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine Gesagte gilt ebenfalls für das erfindungsgemäße Verfahren.
  • Im Folgenden wird die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen gemäß den Figuren 1 bis 3 näher beschrieben. Hierbei zeigt:
    • Fig. 1
    schematisch eine erste Ausführungsform des Zylinderkopfes im Querschnitt,
    Fig. 2
    schematisch eine zweite Ausführungsform des Zylinderkopfes im Querschnitt, und
    Fig. 3
    schematisch eine dritte Ausführungsform des Zylinderkopfes im Querschnitt.
  • Figur 1 zeigt schematisch und im Schnitt eine erste Ausführungsform des Zylinderkopfes 1 mitsamt einem Abschnitt des Eintrittsgehäuses 11 einer Turbine 12.
  • Der Zylinderkopf 1 verfügt über vier Zylinder 3, die entlang der Längsachse 2 des Zylinderkopfes 1, d. h. in Reihe angeordnet sind. Der Zylinderkopf 1 verfügt somit über zwei außenliegende Zylinder 3a und zwei innenliegende Zylinder 3b.
  • Jeder Zylinder 3 weist zwei Auslaßöffnungen 4 auf, an die sich Abgasleitungen 5 des Abgasabführsystems zum Abführen der Abgase anschließen. Die Abgasleitungen 5 der Zylinder 3 führen stufenweise zu einer Gesamtabgasleitung 7 zusammen, wobei jeweils die zwei Abgasleitungen 5 eines außenliegenden Zylinders 3a und die zwei Abgasleitungen 5 des benachbarten innenliegenden Zylinders 3b zu einer diesem Zylinderpaar zugehörigen Teilabgasleitung 6 zusammenführen, bevor die beiden Teilabgasleitungen 6 der vier Zylinder 3, 3a, 3b zu einer Gesamtabgasleitung 7 zusammenführen.
  • Dabei werden jeweils die zwei Abgasleitungen 5 eines außenliegenden Zylinders 3a und die zwei Abgasleitungen 5 des benachbarten innenliegenden Zylinders 3b abschnittsweise durch einen außenliegenden Wandabschnitt 9a, der in das Abgasabführsystem hineinragt, voneinander getrennt und die beiden Teilabgasleitungen 6 und die Abgasleitungen 5 der beiden innenliegenden Zylinder 3b abschnittsweise durch einen innenliegenden Wandabschnitt 9b, der ebenfalls in das Abgasabführsystem hineinragt. Sowohl der innenliegende Wandabschnitt 9b als auch die außenliegenden Wandabschnitte 9a sind einteilig mit dem Zylinderkopf 1 ausgebildet.
  • Die außenliegenden Wandabschnitte 9a erstrecken sich weniger weit in Richtung der Außenseite 8 des Zylinderkopfes 1 als der innenliegende Wandabschnitt 9b. Der innenliegende Wandabschnitt 9b erstreckt sich in Richtung der Außenseite 8 des Zylinderkopfes 1 - senkrecht zur Längsachse 2 des Zylinderkopfes 1 - um eine Wegstrecke Δs weiter als die außenliegenden Wandabschnitte 9a. Der innenliegende Wandabschnitt 9b überragt die außenliegenden Wandabschnitte 9a um die Wegstrecke Δs.
  • Bei der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform erstreckt sich der innenliegende Wandabschnitt 9b mit dem freien Ende 9c bis zur Außenseite 8 des Zylinderkopfes 1, so dass die Abgasströme der Teilabgasleitungen 6 bis zum Verlassen des Zylinderkopfes 1 durch den innenliegenden Wandabschnitt 9b voneinander getrennt sind und das Abgasabführsystem in Gestalt von zwei Austrittsöffnungen aus dem Zylinderkopf 1 austritt. Die Abgasleitungen 5 der Zylinder 3 bzw. die Teilabgasleitungen 6 der Zylinderpaare werden erst außerhalb des Zylinderkopfes 1 zu einer Gesamtabgasleitung 7 zusammengeführt.
  • Insofern ist der Abgaskrümmer 10 nur teilweise im Zylinderkopf 1 integriert. Der innerhalb des Zylinderkopfes 1 liegende Krümmerabschnitt 10b wird durch einen außerhalb des Zylinderkopfes 1 liegenden Krümmerabschnitt 10a, d. h. einen externen Krümmerabschnitt 10a, ergänzt.
  • In der Gesamtabgasleitung 7 ist die Turbine 12 eines Abgasturboladers angeordnet, die zum Zuführen der Abgase der Zylinder 3 mit einem Eintrittsbereich 11 ausgestattet ist. Dabei geht die Gesamtabgasleitung 7 bzw. der Abgaskrümmer 10 fließend in das Eintrittsgehäuse 11 der Turbine 12 über, was durch die motornahe Anordnung der Turbine 12 bedingt ist.
  • Figur 2 zeigt schematisch und im Schnitt eine zweite Ausführungsform des Zylinderkopfes 1 mitsamt einem Abschnitt des Eintrittsgehäuses 11 einer Turbine 12. Es sollen nur die Unterschiede zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform erörtert werden, weshalb im Übrigen Bezug genommen wird auf Figur 1. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • Im Unterschied zu der Ausführungsform der Figur 1 erstreckt sich der innenliegende Wandabschnitt 9b bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform über die Außenseite 8 des Zylinderkopfes 1 hinaus und bis in den Eintrittsbereich 11 der Turbine 12 hinein.
  • Der innenliegende Wandabschnitt 9b ist dabei modular aufgebaut, wobei der Zylinderkopf 1 einen ersten Teilabschnitt 9b' ausbildet und der Eintrittsbereich 11 der Turbine 12 einen weiteren Teilabschnitt 9b" ausformt, der den ersten Teilabschnitt 9b' fortsetzt.
  • Auch bei dieser Ausführungsform tritt das Abgasabführsystem in Gestalt von zwei Austrittsöffnungen aus dem Zylinderkopf 1 aus. Die Abgasströme der Teilabgasleitungen 6 werden auch noch nach Verlassen des Zylinderkopfes 1 durch den innenliegenden Wandabschnitt 9b, 9b" voneinander getrennt. Die Gesamtabgasleitung 7 wird vorliegend durch das Eintrittsgehäuse 11 der Turbine 12 ausgebildet.
  • Das Ende des ersten Teilabschnitt 9b', welches in das Abgasabführsystem hineinragt, weist einen Abstand von der Außenseite 8 des Zylinderkopfes 1 auf, weshalb der durch das Eintrittsgehäuse 11 ausgebildete Teilabschnitt 9b" in den Zylinderkopf 1 hineinragt, um den ersten Teilabschnitt 9b' fortsetzen zu können.
  • Figur 3 zeigt schematisch und im Schnitt eine dritte Ausführungsform des Zylinderkopfes 1. Es sollen nur die Unterschiede zu der in Figur 1 dargestellten Ausführungsform erörtert werden, weshalb im Übrigen Bezug genommen wird auf Figur 1. Für dieselben Bauteile wurden dieselben Bezugszeichen verwendet.
  • Im Unterschied zu der Ausführungsform der Figur 1 erstreckt sich der innenliegende Wandabschnitt 9b bei der in Figur 3 dargestellten Ausführungsform nicht bis zur Außenseite 8 des Zylinderkopfes 1. Vielmehr weist das freie Ende 9c des innenliegenden Wandabschnitts 9b einen Abstand Δd von der Außenseite 8 des Zylinderkopfes 1 auf.
  • Folglich führen die Abgasleitungen 5 der Zylinder 3 unter Ausbildung eines integrierten Abgaskrümmers 10 bereits innerhalb des Zylinderkopfes 1 zu einer Gesamtabgasleitung 7 zusammen. Das Abgasabführsystem tritt in Gestalt einer einzelnen Öffnung aus dem Zylinderkopf 1 aus.
  • Das freie Ende 9c des innenliegenden Wandabschnitts 9b weist von einer Ebene A, die parallel zur Außenseite 8 des Zylinderkopfes 1 und durch die Auslaßöffnungen der Zylinder verläuft, einen senkrecht zur Ebene A verlaufenden Abstand ΔL auf.
    • Bezugszeichen
    • 1
    Zylinderkopf
    2
    Längsachse des Zylinderkopfes
    3
    Zylinder
    3a
    außenliegender Zylinder
    3b
    innenliegender Zylinder
    4
    Auslaßöffnung
    5
    Abgasleitung
    6
    Teilabgasleitung
    7
    Gesamtabgasleitung
    8
    auslaßseitige Außenseite des Zylinderkopfes
    9a
    außenliegender Wandabschnitt
    9b
    innenliegender Wandabschnitt
    9b'
    Teilabschnitt des innenliegenden Wandabschnitts
    9b"
    weiterer Teilabschnitt des innenliegenden Wandabschnitts
    9c
    freies Ende des innenliegenden Wandabschnitts
    10
    Abgaskrümmer
    10a
    außerhalb des Zylinderkopfes liegender Abgaskrümmerabschnitt
    10b
    innerhalb des Zylinderkopfes liegender Abgaskrümmerabschnitt
    11
    Eintrittsgehäuse bzw. Eintrittsbereich der Turbine
    12
    Turbine
    °KW
    Grad Kurbelwinkel
    A
    Ebene, die parallel zur Außenseite und durch die Auslaßöffnungen der Zylinder verläuft
    D
    Durchmesser eines Zylinders
    Δd
    Abstand des freien Endes des innenliegenden Wandabschnitts von der Außenseite des Zylinderkopfes
    ΔL
    Abstand des freien Endes des innenliegenden Wandabschnitts von der Ebene A
    Δs
    Wegstrecke, die sich der innenliegende Wandabschnitt über einen außenliegenden Wandabschnitt hinaus erstreckt

Claims (19)

  1. Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinderkopf (1), der
    - vier entlang der Längsachse (2) des Zylinderkopfes (1) in Reihe angeordnete Zylinder (3) aufweist, wobei jeder Zylinder (3) mindestens eine Auslaßöffnung (4) zum Abführen der Abgase aus dem Zylinder (3) via Abgasabführsystem aufweist, wozu sich an jede Auslaßöffnung (4) eine Abgasleitung (5) anschließt, und bei dem
    - die Abgasleitungen (5) der Zylinder (3) stufenweise zu einer Gesamtabgasleitung (7) zusammenführen, wobei jeweils die mindestens eine Abgasleitung (5) eines außenliegenden Zylinders (3a) und die mindestens eine Abgasleitung (5) des benachbarten innenliegenden Zylinders (3b) zu einer Teilabgasleitung (6) zusammenführen, bevor die beiden Teilabgasleitungen (6) der vier Zylinder (3, 3a, 3b) zu einer Gesamtabgasleitung (7) zusammenführen, und
    - das Abgasabführsystem an einer Außenseite (8) des Zylinderkopfes (1) austritt,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    - die außenliegenden Wandabschnitte (9a), die jeweils abschnittsweise die mindestens eine Abgasleitung (5) eines außenliegenden Zylinders (3a) und die mindestens eine Abgasleitung (5) des benachbarten innenliegenden Zylinders (3b) voneinander trennen und in das Abgasabführsystem hineinragen, sich in Richtung der Außenseite (8) des Zylinderkopfes (1) senkrecht zur Längsachse (2) des Zylinderkopfes (1) weniger weit erstrecken als der innenliegende Wandabschnitt (9b), der abschnittsweise die beiden Teilabgasleitungen (6) und die Abgasleitungen (5) der beiden innenliegenden Zylinder (3b) voneinander trennt und in das Abgasabführsystem hineinragt.
  2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Abgasleitung (5) eines außenliegenden Zylinders (3a) und die mindestens eine Abgasleitung (5) des benachbarten innenliegenden Zylinders (3b) jeweils innerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes (1) zu einer Teilabgasleitung (6) zusammenführen.
  3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der innenliegende Wandabschnitt (9b) sich in Richtung der Außenseite (8) des mindestens einen Zylinderkopfes (1) senkrecht zur Längsachse (2) des mindestens einen Zylinderkopfes (1) um eine Wegstrecke Δs weiter erstreckt als die außenliegenden Wandabschnitte (9a), wobei gilt: Δs ≥ 5 mm.
  4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: Δs ≥ 10 mm.
  5. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (9c) des innenliegenden Wandabschnitts (9b), welches in das Abgasabführsystem hineinragt, von der Außenseite (8) des mindestens einen Zylinderkopfes (1) einen senkrecht zur Längsachse (2) des mindestens einen Zylinderkopfes (1) verlaufenden Abstand Δd aufweist, wobei gilt: Δd ≤ 30 mm.
  6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: Δd ≤ 20 mm.
  7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: Δd ≥ 10 mm.
  8. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das freie Ende (9c) des innenliegenden Wandabschnitts (9b), welches in das Abgasabführsystem hineinragt, von einer Ebene A, die parallel zur Außenseite (8) des mindestens einen Zylinderkopfes (1) und durch die Auslaßöffnungen (4) der Zylinder (3) verläuft, einen senkrecht zur Ebene A verlaufenden Abstand ΔL aufweist mit ΔL > D, wobei D der Durchmesser eines Zylinders (3) ist.
  9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass gilt: ΔL > 1.2D.
  10. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitungen (5) der Zylinder (3) unter Ausbildung eines integrierten Abgaskrümmers (10) innerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes (1) zu einer Gesamtabgasleitung (7) zusammenführen.
  11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasleitungen (5) der Zylinder (3) außerhalb des mindestens einen Zylinderkopfes (1) zu einer Gesamtabgasleitung (7) zusammenführen.
  12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der innenliegende Wandabschnitt (9b), welcher in das Abgasabführsystem hineinragt, bis zur Außenseite (8) des mindestens einen Zylinderkopfes (1) erstreckt.
  13. Brennkraftmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich der innenliegende Wandabschnitt (9b), welcher in das Abgasabführsystem hineinragt, über die Außenseite (8) des mindestens einen Zylinderkopfes (1) hinaus erstreckt.
  14. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche mit mindestens einem Abgasturbolader, wobei die Turbine (12) des mindestens einen Abgasturboladers in der Gesamtabgasleitung (7) angeordnet ist und einen Eintrittsbereich (11) zum Zuführen der Abgase aufweist.
  15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass sich der innenliegende Wandabschnitt (9b), welcher in das Abgasabführsystem hineinragt, bis in den Eintrittsbereich (11) der Turbine (12) hinein erstreckt.
  16. Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der innenliegende Wandabschnitt (9b) einteilig mit dem mindestens einen Zylinderkopf (1) ausgebildet ist.
  17. Brennkraftmaschine nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der innenliegende Wandabschnitt (9b) modular aufgebaut ist, wobei der mindestens eine Zylinderkopf (1) einen Teilabschnitt (9b') und der Eintrittsbereich (11) der Turbine (12) einen weiteren Teilabschnitt (9b") ausbildet.
  18. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 13 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der innenliegende Wandabschnitt (9b) modular aufgebaut ist, wobei der mindestens eine Zylinderkopf (1) einen Teilabschnitt (9b') und ein externer Krümmerabschnitt (10a) einen weiteren Teilabschnitt (9b") ausbildet.
  19. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine nach einem der vorherigen Ansprüche, deren Zylinder (3) zur Einleitung einer Fremdzündung mit Zündvorrichtungen ausgestattet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (3) in der Reihenfolge 1 - 2 - 4 - 3 gezündet werden, wobei die Zylinder (3) beginnend mit einem außenliegenden Zylinder (3a) der Reihe nach entlang der Längsachse (2) des mindestens einen Zylinderkopfes (1) durchgezählt und numeriert werden.
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