DE102008049091A1

DE102008049091A1 - Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit acht Zylindern und Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008049091A1
Application number: DE102008049091A
Authority: DE
Inventors: Richard Clos
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2008-09-26
Filing date: 2008-09-26
Publication date: 2010-04-01

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit acht Zylindern, die in zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken angeordnet sind, die eine Kreuzkurbelwelle aufweist und die mindestens für jede der beiden Zylinderbänke einen Abgasturbolader besitzt. Es ist vorgesehen, dass die Abgasströme von je zwei Zylindern der jeweils vier Zylinder aufweisenden Zylinderbänke jeweils in einem Abgasrohr zusammengefasst werden und dass die beiden Abgasrohre der jeweiligen Zylinderbank voneinander getrennt an den der jeweiligen Zylinderbank zugeordneten Abgasturbolader geführt werden. Weiter betrifft die Erfindung eine entsprechende Brennkraftmaschine (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit acht Zylindern, die in zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken angeordnet sind, die eine Kreuzkurbelwelle aufweist und die mindestens einen Abgasturbolader besitzt.
Die Erfindung betrifft ferner eine solche Brennkraftmaschine.
Bei Brennkraftmaschinen in V8-Bauweise, sogenannten V8-Motoren, wird vorzugsweise eine sogenannte Kreuzkurbelwelle verwendet, bei der die vier Kurbelkröpfungen beispielsweise fortlaufend mit 90°, 180°, 90° zueinander verdreht sind, und wobei je eine Kröpfung mit den Pleuelstangen zweier sich gegenüberliegender Zylinder verbunden sind. Damit kann ein vollkommener Ausgleich der rotierenden und oszillierenden Massen des Kurbeltriebs realisiert werden, wenn der Winkel zwischen den Zylinderreihen 90° beträgt, wobei die Zündreihenfolge für den Gesamtmotor gleichmäßige 90° (bezogen auf den Kurbelwellenwinkel) beträgt, wodurch ein gleichmäßiges Abtriebsdrehmoment gewährleistet ist. Für die Zündreihenfolge der acht Zylinder im Zündabstand von 90°, bezogen auf den Gesamtmotor, gibt es vier Zündfolgen (bei gegebener Drehrichtung und gegebener Nummerierung der Zylinder, bei der die Zylinderbänke jeweils vier Zylinder aufweisen und die Zylinder der einen Bank vom vorderen Ende aus mit 1 bis 4 und die der anderen Bank vom vorderen Ende aus mit 5 bis 8 nummeriert sind), die lauten 1-5-4-8-6-3-7-2; 1-5-4-2-6-3-7-8; 1-5-7-2-6-3-4-8; 1-3-7-2-6-5-4-8. Hierbei zünden die vier Zylinder einer Zylinderreihe nicht wie etwa bei einem Vierzylinder-Reihenmotor in gleichmäßigen 180°-Abständen, sondern in Abständen von 90°-180°-270°-180°. Dies führt in einem gemeinsamen Abgassammler jeder Zylinderbank zu einer Überschneidung der etwa 200° bis 220° dauernden Auslassphasen zweier im 90°-Abstand arbeitender Zylinder. Der Abgasdruckstoß des nachfolgenden Zylinders behindert das Ausströmen des vorhergehenden oder führt zum Rückströmen und erhöht das Abgasrestvolumen im gestörten Zylinder. Bei Abgasturboaufladung ist aufgrund des erhöhten Abgasgegendrucks dieser unerwünschte Vorgang besonders stark ausgeprägt. Ein weiterer Nachteil ist die Abschwächung des Abgasdruckstoßes, was das schnelle Ansprechen des Turboladers bei einem Lastwechsel verschlechtert. Aus den Offenlegungsschriften DE 10 2006 042 443 A1 und DE 10 2006 042 464 A1 sind V-Motoren mit acht Zylindern und Abgasturboaufladung bekannt, bei denen die Abgasströme zu zwei getrennten Gruppen von je vier Zylindern zusammengefasst sind, wobei die Zylinder innerhalb einer Gruppe einen Zündabstand von 180° haben und jede Gruppe getrennt an mindestens einen Turbineneinlasskanal angeschlossen ist. Die wechselseitigen Ladungswechselstörungen zweier Zylinder werden hierdurch aber nicht verhindert, es sei denn, dass die Zusammenfassung dergestalt erfolgt, dass je zwei Zylinder aus der einen Zylinderbank mit je zwei Zylindern aus der anderen Zylinderbank zusammengefasst werden, was aber eine aufwendige und voluminöse Abgasrohrgestaltung mit unerwünscht hoher thermischer Kapazität mit sich bringt. Ein solches großes Volumen ist für die Dynamik der Aufladung nachteilig, insbesondere ist die hohe thermische Kapazität auch für das Wirksamwerden katalytischer Abgasreinigungssysteme ungünstig. Die Verbindungen zwischen den Zylinderbänken benötigen kostspielige Wärmeausdehnungskompensatoren, damit die Wärmeausdehnung der heißen Abgasrohre nicht zu unzulässigen Verspannungen zwischen den Zylinderbänken führt. Weiter ist die Abschaltung von einzelnen Zylindern oder von Teilmengen von Zylindern im Teillastbetrieb erschwert. Insbesondere die unabhängige Zuführung von abgeschalteten und in Betrieb befindlichen Zylindern zu Spiralkanälen eines Turbinengehäuses eines Abgasturboladers hat in unerwünschter Weise zur Folge, dass bei Zylinderabschaltung die Abgasrohre zur Turbine und das Turbinengehäuse selbst sehr unterschiedlich aufgeheizt werden und es zu schädlichen Bauteilspannungen aufgrund der verschiedenen Wärmeausdehnungen kommt. Aufgrund der vorstehend beschriebenen Zündfolgen müsste bei einem V8-Motor im Abschaltebetrieb aus Drehschwingungs- und Komfortgründen im gleichmäßigen 180°-Abstand gezündet werden, weshalb nur eine Zusammenfassung, wie vorstehend beschrieben, von jeweils zwei Zylindern der beiden Zylindergruppen zu einer Vierzylinder-Gruppe erfolgen kann, was die erwähnten thermischen Probleme mit sich bringt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine in V8-Bauweise bereitzustellen, die aus Schwingungs- und Komfortgründen eine Kreuzkurbelwelle aufweist, aus Leistungsgründen eine Abgasturboaufladung besitzt und zur Abgas- und Verbrauchsreduzierung mit einer zeitweiligen Zylinderabschaltung betrieben werden kann, sowie die Bereitstellung eines Verfahrens zum Betreiben einer solchen Brennkraftmaschine.
Hierzu wird ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit acht Zylindern vorgeschlagen, die in zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken angeordnet sind, die eine Kreuzkurbelwelle aufweist und die mindestens für jede der beiden Zylinderbänke einen Abgasturbolader besitzt. Hierbei ist vorgesehen, dass die Abgasströme von je zwei Zylindern der jeweils vier Zylinder aufweisenden Zylinderbänke jeweils in einem Abgasrohr zusammengefasst werden und dass die beiden Abgasrohre der jeweiligen Zylinder bank voneinander getrennt an den der jeweiligen Zylinderbank zugeordneten Abgasturbolader geführt werden. Die Abgasströme der jeweiligen Zylinderbänke werden folglich so zusammengefasst, dass je zwei Zylinder der jeweiligen Zylinderbank jeweils ein Abgasrohr beaufschlagen und die anderen beiden Zylinder derselben Zylinderbank ein anderes Abgasrohr. Insgesamt ergeben sich so vier Abgasgruppen, nämlich zwei pro Zylinderbank. Die vier Abgasgruppen werden dann zu den Abgasturboladern geführt, nämlich in einer solchen Weise, dass jeweils die Abgasrohre einer Zylinderbank voneinander getrennt an den der jeweiligen Zylinderbank zugeordneten Abgasturbolader geführt werden. Jeweils zwei Zylinder jeder Zylinderbank weisen demzufolge ein gemeinsames Abgasrohr auf, durch das die Abgase eben dieser Zylinder zum jeweils zugeordneten Abgasturbolader geführt werden.
In einer weiteren Ausbildung des Verfahren ist vorgesehen, dass mindestens jeweils ein Zylinder der jedem der Abgasrohre zugeordneten Zylinder im Betrieb der Brennkraftmaschine abgeschaltet werden kann. Es ist demzufolge möglich, im Betrieb der Brennkraftmaschine Zylinder einzeln oder gruppenweise abzuschalten, und zwar in einer solchen Art und Weise, dass eine Abschaltung innerhalb der Abgasgruppen (nämlich von Zylindern, die jeweils einem der Abgasrohre zugeordnet sind) erfolgen kann. Insbesondere kann somit eine ungleichförmige Auskühlung sowie eine unerwünschte Momentenänderung durch ungleichförmige Abgasbeaufschlagung des Turboladers jeder Zylinderbank vermieden werden.
In einer weiteren Verfahrensausbildung werden die beiden Abgasrohre einer jeden Zylinderbank jeweils zum zugeordneten Abgasturbolader dieser Zylinderbank zugeordnet. Beide Abgasrohre einer jeder Zylinderbank, die, wie vorstehend beschrieben, die einzelnen abschaltbaren Zylinder aufweisen, werden demzufolge dem Abgasturbolader zugeordnet, der der Zylinderbank als solcher zugeordnet ist.
In einer weiteren Verfahrensausbildung ist vorgesehen, dass mindestens einer der Abgasturbolader eine hinsichtlich der Abgasführung schaltbare und/oder regelbare Abgasturbine aufweist, die in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine geschaltet oder geregelt wird. Als Betriebszustand der Brennkraftmaschine kommt insbesondere ein Lastzustand in Betracht. Abhängig hiervon wird mindestens einer der Abgasturbolader hinsichtlich der Abgasführung geschaltet oder geregelt, wobei die Abgasturbine so ausgebildet ist, dass die Schaltung oder Regelung hinsichtlich der Abgasführung ermöglicht wird. Insbesondere ist dies der Fall bei sogenannten Twinscroll-Abgasturbinen, die zwei Turbinengehäuse in Spiralform aufweisen, die gemeinsam oder einzeln/wechselseitig mit Abgas beaufschlagt werden können und das Abgas über ein Turbinengehäuse, beide Turbinengehäuse oder wechselweise der Abgasturbine zuführen, wobei bevorzugt eine Turbinengeometrie gewählt wird, die hinsichtlich der Abgaszuführung über beide Turbinengehäuse, eines der Turbinengehäuse oder wechselweise eines der beiden Turbinengehäuse eine unterschiedliche Leistungsentfaltung und/oder einen unterschiedlichen Wirkungsgrad aufweist. Die Regelung oder Steuerung geschieht hierbei durch einen Aktuator, der geeignete Regel- oder Stellelemente im Zusammenwirken mit dem Abgasturbolader oder im Abgasturbolader, insbesondere der Abgaszuführung der Abgasturbine des Abgasturboladers, betätigt. Bevorzugt erfolgt die Schaltung oder Steuerung mittels des Aktuators durch ein Steuergerät der Brennkraftmaschine veranlasst oder, wie aus dem Stand der Technik vorbekannt, über Unterdruckdosen.
In einer Verfahrensausbildung wird zur Schaltung oder Regelung der Abgasturbine eines der Abgasrohre der Zylinderbank herangezogen. Hierbei ist insbesondere vorgesehen, das Abgasrohr der Zylinderbank so auszubilden, dass der Abgasstrom, der durch das Abgasrohr geführt ist, beispielsweise über eine Ventilanordnung im Bereich der Abgasturbine dem anderen Abgasrohr derselben Zylinderbank zugeschaltet werden kann. Insbesondere ist dabei vorgesehen, dass der Abgasstrom des einen Abgasrohrs ein Turbinengehäuse der Abgasturbine beaufschlagt, während des Abgasrohr des anderen Zylinderrohrs das andere Turbinengehäuse beaufschlagt (Twinscroll-Anordnung). Bevorzugt wird hierbei der Abgasvolumenstrom des einen Abgasrohrs im Bereich der Twinscroll-Anordnung ebenfalls dem einen Turbinengehäuse zugeordnet, so dass beide Abgasströme nur einem Turbinengehäuse zugeordnet werden.
Die Einleitung des Abgasstroms in die Abgasturbine erfolgt demzufolge über zwei Spiralkanäle, wobei jeweils eines der Abgasrohre der Zylinderbank in jeweils einen Spiralkanal oder beide Abgasrohre in einen Spiralkanal, insbesondere denselben Spiralkanal, geleitet werden.
In einer weiteren Verfahrensausbildung erfolgt eine Zylinderabschaltung derart, dass jeweils ein Zylinder pro Abgasrohr abgeschaltet wird.
Bevorzugt erfolgt die Zylinderabschaltung derart, dass sich, bezogen auf die Brennkraftmaschine als Gesamtmotor, eine Zylinderabschaltung von vier der acht Zylindern mit einem Zündwinkel von 180° ergibt. Die Zündwinkel unter den weiteren, im Betrieb befindlichen Zylindern betragen demzufolge 180°, wodurch sich ein sehr guter Ausgleich von Momenten und oszillierenden Massen ergibt. Auch bei Zylinderabschaltung besteht demzufolge keine Komforteinbuße der V8-Anordnung.
Weiter wird eine Brennkraftmaschine mit acht Zylindern vorgeschlagen, die in zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken angeordnet sind, die eine Kurbelwelle mit einer 0°-, 90°-, 180°-, 90°-Kröpfungsfolge aufweist und die mindestens einen Abgasturbolader besitzt. Hierbei ist vorgesehen, dass jeweils zwei Zylinder einer Zylinderbank zu einer Abgasgruppe in einem Abgasrohr zusammengefasst sind, wobei die beiden Abgasrohre der jeweiligen Zylinderbank voneinander getrennt an den Abgasturbolader geführt sind, und wobei mindestens jeweils ein Zylinder der jedem der Abgasrohre zugeordneten Zylinder abschaltbar ist.
Bevorzugt ist vorgesehen, dass jeder Zylinderbank jeweils ein Abgasturbolader zugeordnet ist.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die beiden Abgasrohre jeder Zylinderbank jeweils dem der Zylinderbank jeweils zugeordneten Abgasturbolader zugeordnet sind. Die Abgasrohre jeder Zylinderbank münden demzufolge in den Abgasturbolader, der eben dieser Zylinderbank zugeordnet ist. Die vorstehend beschriebenen Abgasgruppen werden demzufolge pro Zylinderbank in den zugeordneten Abgasturbolader über die Abgasrohre geführt.
In einer weiteren Ausführungsform weist mindestens einer der Abgasturbolader eine hinsichtlich der Abgasführung schaltbare und/oder regelbare Abgasturbine auf. Dies ist insbesondere bei sogenannten Twinscroll-Turbinen der Fall, die eine Abgasführung in separaten Spiralkanälen vorsehen, wobei die separaten Spiralkanäle einzeln oder zusammen mit Abgas beaufschlagt werden können. Insbesondere ist hierbei vorgesehen, dass jeder Spiralkanal einem Abgasrohr der jeweiligen Zylinderbank zugeordnet ist, und dass die Abgasführung eines jeden Abgasrohrs im Bereich der Abgasturbine geschaltet oder geregelt werden kann.
Weiter ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine Zylinder mit einer Zündfolge 1-5-4-8-6-3-7-2 aufweist. Bei einer solchen Zündfolge lässt sich mit einer Kreuzkurbelwelle auch im Abschaltebetrieb, wie vorgeschlagen, ein besonders laufruhiger Betrieb erreichen.
Weiter ist vorgesehen, dass die Zylinderabschaltung eine die Zylinder 5-8-3-2 und/oder die Zylinder 1-4-6-7 umfassende Zylindergruppe erfasst.
Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie aus Kombinationen derselben.
Näheres zeigen die Ausführungsbeispiele.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben, ohne aber hierauf beschränkt zu sein.
Es zeigen
1 einen V8-Motor mit zwei Abgasturboladern und zwei Abgasgruppen pro Zylinderbank mit Zylinderabschaltemöglichkeit und
2 einen solchen Motor mit zwei schaltbaren Abgasturboladern (Twinscroll) mit Zylinderabschaltemöglichkeit.
1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1, nämlich einen V8-Motor 2, mit zwei Zylinderbänken 13, nämlich einer ersten Zylinderbank A und einer zweiten Zylinderbank B, wobei die erste Zylinderbank A die Zylinder 3.1, 3.2, 3.3 und 3.4 aufweist und die zweite Zylinderbank B die Zylinder 3.5, 3.6, 3.7 und 3.8. Die Brennkraftmaschine 1 hat als V8-Motor 2 nämlich die acht Zylinder 3.1 bis 3.8. Zwischen den Zylinderbänken A und B sind zwei Abgasturbolader 4 angeordnet, die beide jeweils einen Verdichter 5 und eine Abgasturbine 6 aufweisen, wobei die Abgasturbinen 6 Twinscroll-Turbinen 7 sind, also solche, die jeweils zwei Turbinengehäuse 8 aufweisen, die spiralförmig ein hier nicht dargestelltes Turbinenrad zum Zwecke der Abgaszuführung umgeben. Zwischen den Zylinderbänken 13 ist eine hier nur schematisch als Symmetrieachse 9 dargestellte Kurbelwelle 10 angeordnet, nämlich eine Kreuzkurbelwelle 11. Die beiden Zylinderbänke 13, nämlich die erste Zylinderbank A und zweite Zylinderbank B, bilden den Gesamtmotor 12 aus. Die Kreuzkurbelwelle hat eine Kröpfungsfolge 0°, 90°, 180°, 90°. Der Gesamtmotor 12 weist eine Zündfolge 1-5-4-8-6-3-7-2 auf, womit die Zylinder 3.1, 3.5, 3.4, 3.8, 3.6, 3.3, 3.7 und 3.2 nacheinander zünden, jeweils in einem Zündabstand von 90°. Die Zylinder 3 jeder Zylinderbank 13, also der ersten Zylinderbank A und der zweiten Zylinderbank B, sind jeweils dergestalt zu Abgasgruppen 14 zusammengefasst, dass jeweils zwei Zylinder 3 jeder Zylinderbank 13 zusammen eine Abgasgruppe 14 bilden, indem sie in einem Ab gasrohr 15 zusammengefasst werden. Jedes Abgasrohr 15 beaufschlagt einen Abgasturbolader 4 dergestalt, dass er ein eigenes Segment der Twinscroll-Turbine 7 beaufschlagt. Es lassen sich demzufolge hinsichtlich der ersten Zylinderbank A eine Abgasgruppe A₁ und eine Abgasgruppe A₂ unterscheiden, entsprechend hinsichtlich der zweiten Zylinderbank B eine Abgasgruppe B₁ und eine Abgasgruppe B₂. Die Abgasgruppe A₁ wird hierbei gebildet von den Zylindern 3.1 und 3.3, die Abgasgruppe A₂ von den Zylindern 3.2 und 3.4, während die Abgasgruppe B₁ gebildet wird von den Zylindern 3.5 und 3.6 und die Abgasgruppe B₂ von den Zylindern 3.7 und 3.8. Im Betrieb mit Zylinderabschaltung 16 ist demzufolge bei genannter Zündfolge des Gesamtmotors 12 jeweils ein Zylinder jeder Abgasgruppe 14 abgeschaltet, nämlich die Zylinder 3.2 der Abgasgruppe A₂, 3.3 der Abgasgruppe A₁, 3.5 der Abgasgruppe B₁ und 3.8 der Abgasgruppe B₂. Selbstverständlich lässt sich, insbesondere alternierend und/oder alternativ hierzu, auch eine Zylinderabschaltung mittels der Zylinder 3.1, 3.4., 3.6 und 3.7 realisieren, insbesondere um ein unerwünschtes ungleichmäßiges Auskühlen des Gesamtmotors 12 zu vermeiden. Bei der gezeigten, beispielhaften Zylinderabschaltung 16 ergibt sich, bezogen auf den Gesamtmotor 12, eine verbleibende Zündfolge von 3.1, 3.4, 3.6 und 3.7, so dass die im Betrieb befindlichen Zylinder 3.1, 3.4, 3.6 und 3.7 jeweils im Abstand von 180° zünden. Hierdurch ergibt sich in Kombination mit der Kreuzkurbelwelle 11 ein gleichmäßiges Abtriebsdrehmoment ohne jegliche Komforteinbuße bei deutlicher Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs. Gleichzeitig werden unerwünschte Überschneidungen der Auslassphasen der arbeitenden Zylinder vermieden, so dass der Abgasdruckstoß des jeweils nachfolgend gezündeten Zylinders das Ausströmen des vorhergehenden nicht behindert oder gar zu einem Rückströmen von Abgasrestvolumen in den gestörten Zylinder führt. Gleichzeitig besteht ein hinreichend hoher Abgasdruckstoß, um die Abgasturbolader 4 zu schnellem Ansprechen bei Lastwechsel zu bewegen. Durch die vorgeschlagene Zusammenfassung der Abgasströme der Zylinder sind die Abgasturbolader (generell Abgasaufladegeräte) zylinderbankweise getrennt, was den Aufwand an Abgas-verrohrung verringert und die Notwendigkeit von Wärmeausdehnungskompensation unterschiedlich hitzebeaufschlagter Bauteile vermeidet. Die Arbeitsprozesse der Zylinder 3 sind abgasseitig zündfolge- beziehungsweise ladungswechselgerecht getrennt, wobei gleichzeitig die Voraussetzungen für platzsparende, modulare und integrierte Baugruppen mit deutlichen Vorteilen in Herstellung und Motormontage bestehen. Für das schnelle, dynamische Ansprechverhalten der Abgasturbolader 4 ist es hier sehr vorteilhaft, dass bei der vorgeschlagenen Anordnung die Volumina der Abgasrohre 15 klein sein können, da zwischen den Abgasturbinen 6 und den einzelnen Zylindern 3 (nämlich deren nicht dargestellten Auslassventilen) ein relativ geringer Abstand besteht.
2 zeigt eine Brennkraftmaschine 1, wie vorstehend zu 1 beschrieben, mit der ersten Zylinderbank A und der zweiten Zylinderbank B und den Zylindern 3, die in Abgasrohren 15 zu Abgasgruppen 14 zusammengefasst sind, nämlich zu einer Abgasgruppe A₁ der ersten Zylinderbank A, umfassend die Zylinder 3.1 und 3.3, einer zweiten Abgasgruppe A₂ der ersten Zylinderbank A, umfassend die Zylinder 3.2 und 3.4, einer ersten Abgasgruppe B₁ der zweiten Zylinderbank B, umfassend die Zylinder 3.5 und 3.6 sowie eine zweite Abgasgruppe B₂ der zweiten Zylinderbank B, umfassend die Zylinder 3.7 und 3.8. Alle vier Abgasgruppen A₁, A₂, B₁, B₂ beaufschlagen jeweils den der jeweiligen Zylinderbank 13 zugeordneten Abgasturbolader 4, nämlich dessen Abgasturbine 6, die wiederum als Twinscroll-Turbine 7 ausgebildet ist. Abweichend von der in 1 dargestellten Anordnung weist jeweils eine Abgasgruppe jeder Zylinderbank, vorliegend nämlich die zweite Abgasgruppe A₂ der ersten Zylinderbank A und die zweite Abgasgruppe B₂ der zweiten Zylinderbank B, einen Aktuator 17 auf, der das entsprechende Abgasrohr 15 abwechselnd auf einen ersten Spiralkanal 18 oder einen zweiten Spiralkanal 19 der Twinscroll-Turbine 7 leiten kann. Die Abgase der jeweils ersten Abgasgruppe A₁ beziehungsweise B₁ werden jeweils auf den ersten Spiralkanal 18 einer jeden Abgasturbine 6 geleitet, wohingegen die Abgase jeder zweiten Abgasgruppe A₂, B₂ entweder auf den zweiten Spiralkanal 19 oder aber auf den ersten Spiralkanal 18 geleitet werden können, wozu die Abgasturbine 6 mittels des Aktuators 17 hinsichtlich der Abgasführung der jeweils zweiten Abgasgruppe A₂, B₂ schaltbar und/oder regelbar ist. Insbesondere ist hierbei vorteilhaft möglich, zeitlich begrenzt den jeweils zweiten Abgasstrom A₂, B₂ zusätzlich dem ersten Spiralkanal 18 zuzuschalten, der von der jeweils ersten Abgasgruppe A₁, B₁ beaufschlagt wird, wodurch die kinetische Energie des Abgasstromes insgesamt am Turbinenrad gesteigert und die Turbinenwelle stärker beschleunigt wird. Vorteilhaft werden, insbesondere zum schnellen Übergang von Last- und Drehzahlzuständen der Brennkraftmaschine 1, Steuereinrichtungen für die jeweiligen Abgasströme vorgesehen, die die Menge des Abgasstromes der Abgasgruppen A₁ ... B₂ zu den jeweiligen Abgasturboladern 4 und/oder die kinetischen Verhältnisse an den jeweiligen Einläufen der jeweiligen Abgasturbinen 6 regelbar machen. Die Mengensteuerung kann hierbei einfach durch beispielsweise ein Klappenventil in der Art eines sogenannten Waste-Gate realisiert werden, das bei Bedarf einen oder im Falle von zweiflutigen Turbinengehäusen (insbesondere Twinscroll) zwei Umgehungskanäle am jeweiligen Turbinenrad vorbei zum Ausgang der Turbinen freigibt. Ferner kann eine Anpassung der Kinetik am Einlauf/Eintritt des jeweiligen Turbinenrades beispielsweise durch verstellbare oder variierbare Leitschaufelgeometrien erfolgen, wie es aus dem Stand der Technik bereits bekannt ist. Auf diese Weise ist sowohl im Gesamtmotorbetrieb als auch im Betrieb mit Zylinderabschaltung 16 ein hochkomfortabler, dynamischer und gleichzeitig kraftstoff sparender Betrieb möglich. Dadurch, dass auch im Betrieb mit Zylinderabschaltung 16 jeweils ein Zylinder pro Abgasgruppe 14 in Betrieb ist, wird ein Auskühlen der einzelnen Abgasgruppen 14 vermieden, es ergibt sich vielmehr eine gleichmäßige Beheizung aller abgasführenden Bauteile, wobei jeder noch arbeitende Zylinder in seiner Gruppe mit dem Viertakt-Prozessabstand von 720° Kurbelwinkel ohne Ladungswechselstörung arbeitet.

1: Brennkraftmaschine
2: V8-Motor
3: Zylinder
3.1: Zylinder 1
3.2: Zylinder 2
3.3: Zylinder 3
3.5: Zylinder 4
3.5: Zylinder 5
3.6: Zylinder 6
3.7: Zylinder 7
3.8: Zylinder 8
4: Abgasturbolader
5: Verdichter
6: Abgasturbine
7: Twinscroll-Turbine
8: Turbinengehäuse
9: Symmetrieachse
10: Kurbelwelle
11: Kreuzkurbelwelle
12: Gesamtmotor
13: Zylinderbank
14: Abgasgruppe
15: Abgasrohr
16: Zylinderabschaltung
17: Aktuator
18: erster Spiralkanal
19: zweiter Spiralkanal
A: 1. Zylinderbank
B: 2. Zylinderbank
A₁: 1. Abgasgruppe der Zylinderbank A
A₂: 2. Abgasgruppe der Zylinderbank A
B₁: 1. Abgasgruppe der Zylinderbank B
B₂: 2. Abgasgruppe der Zylinderbank B

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006042443 A1 [0003]
- DE 102006042464 A1 [0003]

Claims

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit acht Zylindern, die in zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken angeordnet sind, die eine Kreuzkurbelwelle aufweist und die mindestens für jede der beiden Zylinderbänke einen Abgasturbolader besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasströme von je zwei Zylindern der jeweils vier Zylinder aufweisenden Zylinderbänke jeweils in einem Abgasrohr zusammengefasst werden und dass die beiden Abgasrohre der jeweiligen Zylinderbank voneinander getrennt an den der jeweiligen Zylinderbank zugeordneten Abgasturbolader geführt werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens jeweils ein Zylinder der jedem der Abgasrohre zugeordneten Zylinder im Betrieb der Brennkraftmaschine abgeschaltet werden kann.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abgasrohre einer jeden Zylinderbank jeweils zum zugeordneten Abgasturbolader dieser Zylinderbank zugeordnet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Abgasturbolader eine hinsichtlich der Abgasführung schaltbare und/oder regelbare Abgasturbine aufweist, die in Abhängigkeit von einem Betriebszustand der Brennkraftmaschine geschaltet oder geregelt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur Schaltung oder Regelung der Abgasturbine eines der Abgasrohre der Zylinderbank herangezogen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturbine zwei Spiralkanäle aufweist und dass jeweils eines der Abgasrohre der Zylinderbank in jeweils einen Spiralkanal oder beide Abgasrohre in einen Spiralkanal geleitet werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zylinderabschaltung derart erfolgt, dass jeweils ein Zylinder pro Abgasrohr abgeschaltet wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderabschaltung derart erfolgt, dass sich, bezogen auf die Brennkraftmaschine als Gesamtmotor, eine Zylinderabschaltung von vier der acht Zylindern mit einem Zündwinkel von 180° ergibt.
Brennkraftmaschine mit acht Zylindern, die in zwei V-förmig angeordneten Zylinderbänken angeordnet sind, die eine Kreuzkurbelwelle aufweist und die mindestens einen Abgasturbolader besitzt, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Zylinder (3) einer Zylinderbank (13) zu einer Abgasgruppe (14) in einem Abgasrohr (15) zusammen-gefasst sind, wobei die beiden Abgasrohre (15) der jeweiligen Zylinderbank (13) voneinander getrennt an den Abgasturbolader (4) geführt sind, wobei mindestens jeweils ein Zylinder (3) der jedem der Abgasrohre (15) zugeordneten Zylinder (3) abschaltbar ist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zylinderbank (13) jeweils ein Abgasturbolader (4) zugeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Abgasrohre (15) jeder Zylinderbank (13) jeweils dem der Zylinderbank (13) jeweils zugeordneten Abgasturbolader (4) zugeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der Abgasturbolader (4) eine hinsichtlich der Abgasführung schaltbare und/oder regelbare Abgasturbine (6) aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinder (3) eine Zündfolge 1-5-4-8-6-3-7-2 aufweisen.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderabschaltung (16) die Zylinder 5, 8, 3, 2 und/oder die Zylinder 1, 4, 6, 7 erfasst.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbänke (13) außenseitige Abgasauslässe aufweisen.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderbänke (13) innenseitige Abgasauslässe aufweisen.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrohre (15) außenseitig der Zylinderbänke (13) angeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasrohre (15) innenseitig der Zylinderbänke (13) angeordnet sind, insbesondere in einem Innen-V der Brennkraftmaschine (1)
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturbolader (4) außenseitig der Zylinderbänke (13) angeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abgasturbolader (4) innenseitig der Zylinderbänke (13) angeordnet sind, insbesondere in einem Innen-V der Brennkraftmaschine (1).
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abgasturbolader (4) außenseitig einer Zylinderbank (13) und der andere Abgasturbolader (4) innenseitig der Zylinderbänke (13) angeordnet ist, insbesondere in einem Innen-V der Brennkraftmaschine (1).
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abgasturbolader (4) im Wesentlichen stirnseitig der Brennkraftmaschine (1) angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Abgasturbolader (4) eine variable Turbinengeometrie und/oder mindestens eine Abgasstromverstell- oder -leiteinrichtung aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrohr (15) gegossen, geschweißt und/oder aus Blechschalen hergestellt ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrohr (15) mit zumindest einem Bereich des Abgasturboladers (4) zusammengegossen oder verschweißt ist oder eine lösbare Flanschverbindung aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgasrohr (15) im Zylinderkopf mindestens einer Zylinderbank (13) eingegossen ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Turbinengehäuse (8) mindestens eines Abgasturboladers (4) an einer Zylinderbank (13) angeflanscht ist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Turbinengehäuse (8) und/oder mindestens ein Abgasrohr (15) und/oder mindestens eine Zylinderbank (13) einen Kühlmittelmantel und/oder eine Wärmeisolierbeschichtung und/oder eine Luftwärmeisolierschicht aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwelle (10) geteilte Hubzapfen aufweist (Split Pin).