DE102020007330A1 - Crankshaft, combustion engine and control - Google Patents

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Heinrich Bruns
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Abstract

Kurbelwelle, mit zehn Kurbelwellenkröpfungen (K1 - K10), wobei die Kurbelwellenkröpfungen (K1 - K10) ausgehend von einer Kupplungsseite (4) entlang einer Längserstreckung (L) der Kurbelwelle (2) aufsteigend mit K1 bis K10 durchnummeriert sind und wobei die Kurbelwellenkröpfungen (K1 - K10) einen Kurbelstern bilden, wobei die Kurbelwellenkröpfungen (K1-K10) an dem Kurbelstern von der Kupplungsseite aus betrachtet im Uhrzeigersinn die folgende Abfolge aufweisen: K1, K9, K6, K3, K4, K10, K2, K5, K8, K7.Crankshaft, with ten crankshaft throws (K1 - K10), the crankshaft throws (K1 - K10) starting from a clutch side (4) along a longitudinal extent (L) of the crankshaft (2) being numbered in ascending order with K1 to K10 and the crankshaft throws (K1 - K10) form a crank spider, with the crankshaft throws (K1-K10) on the crank spider having the following clockwise sequence, viewed from the clutch side: K1, K9, K6, K3, K4, K10, K2, K5, K8, K7.

Description

Aus dem Dokument WO 2018/138007 A1 sind Viertakt-Verbrennungsmotoren in V-Bauweise mit 20 Zylindern bekannt.From the document WO 2018/138007 A1 four-stroke internal combustion engines in V-construction with 20 cylinders are known.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kurbelwelle, mit zehn Kurbelwellenkröpfungen, wobei die Kurbelwellenkröpfungen ausgehend von einer Kupplungsseite entlang einer Längserstreckung der Kurbelwelle aufsteigend mit K1 bis K10 durchnummeriert sind und wobei die Kurbelwellenkröpfungen in der Winkellage versetzt angeordnet sind und somit einen sogenannten Kurbelstern bilden.The present invention relates to a crankshaft with ten crankshaft throws, the crankshaft throws being numbered in ascending order from K1 to K10 along a longitudinal extension of the crankshaft, starting from a clutch side, and the crankshaft throws being offset in their angular position and thus forming a so-called crank star.

Die Kurbelwellenkröpfungen weisen an dem Kurbelstern von der Kupplungsseite aus betrachtet im Uhrzeigersinn eine der folgenden Abfolgen auf: K1, K9, K6, K3, K4, K10, K2, K5, K8, K7 oder K1, K7, K8, K5, K2, K10, K4, K3, K6, K9. Die Kurbelwelle ermöglicht mit einer geeigneten Zündreihenfolge im Betrieb von Viertakt-Verbrennungsmotoren in V-Bauweise mit 20 Zylindern reduzierte Schwingungsanregungen 5-ter Ordnung.The crankshaft throws have one of the following clockwise sequences on the crank spider, viewed from the clutch side: K1, K9, K6, K3, K4, K10, K2, K5, K8, K7 or K1, K7, K8, K5, K2, K10 , K4, K3, K6, K9. With a suitable ignition sequence, the crankshaft enables reduced fifth-order vibration excitations in the operation of four-stroke internal combustion engines in V design with 20 cylinders.

Der Kurbelstern kann bezüglich einer Längsachse der Kurbelwelle zyklisch symmetrisch sein. D.h., dass sich der Kurbelstern durch eine Drehung um die Längsachse auf sich selbst abbilden lässt. Der Kurbelstern kann z.B. eine konstante Winkelteilung von 36° aufweisen. So ergeben sich vorteilhafte dynamische Eigenschaften im Betrieb. Es können Abweichungen in der Kurbelkröpfungsposition von +/- 4° von dem idealen Winkel von 36° vorgesehen sein.The spider can be cyclically symmetrical with respect to a longitudinal axis of the crankshaft. This means that the crank star can be mapped onto itself by rotating it around the longitudinal axis. For example, the spider can have a constant angular pitch of 36°. This results in advantageous dynamic properties during operation. Deviations in the crank throw position of +/- 4° from the ideal angle of 36° can be provided.

Die Kurbelwellenkröpfungen können bezüglich einer senkrecht zur Längsachse orientierten Mittenebene nicht spiegelsymmetrisch angeordnet sein. Dies ermöglicht mit einer geeigneten Zündfolge im Betrieb von Viertakt-Verbrennungsmotoren in V-Bauweise mit 20 Zylindern reduzierte Schwingungsanregungen 5-ter Ordnung.The crankshaft throws cannot be arranged mirror-symmetrically with respect to a central plane oriented perpendicularly to the longitudinal axis. With a suitable ignition sequence, this enables reduced fifth-order vibration excitations in the operation of four-stroke internal combustion engines in V design with 20 cylinders.

Die Erfindung betrifft weiter einen Verbrennungsmotor, wobei der Verbrennungsmotor ein Viertakt-Verbrennungsmotor in V-Bauweise mit 20 Zylindern ist, mit einer erfindungsgemäßen Kurbelwelle, wobei jeweils zwei Zylinder mit einer Kurbelwellenkröpfung gekoppelt sind, so dass sich die folgenden Zuordnungen zwischen den Kurbelwellenkröpfungen und den Zylindern ergeben, mit einer Nummerierung der Zylinder gemäß ISO 1204: der Kurbelwellenkröpfung K1 sind die Zylinder A1 und B1 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K2 sind die Zylinder A2 und B2 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K3 sind die Zylinder A3 und B3 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K4 sind die Zylinder A4 und B4 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K5 sind die Zylinder A5 und B5 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K6 sind die Zylinder A6 und B6 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K7 sind die Zylinder A7 und B7 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K8 sind die Zylinder A8 und B8 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K9 sind die Zylinder A9 und B9 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K10 sind die Zylinder A10 und B10 zugeordnet.The invention further relates to an internal combustion engine, wherein the internal combustion engine is a four-stroke internal combustion engine in V-design with 20 cylinders, with a crankshaft according to the invention, with two cylinders each being coupled with a crankshaft throw, so that the following assignments between the crankshaft throws and the cylinders with a numbering of the cylinders according to ISO 1204: the crankshaft throw K1 is assigned the cylinders A1 and B1, the crankshaft throw K2 is assigned the cylinders A2 and B2, the crankshaft throw K3 is assigned the cylinders A3 and B3, the crankshaft throw K4 are the cylinders A4 and B4 are assigned, the crankshaft throw K5 is assigned the cylinders A5 and B5, the crankshaft throw K6 is assigned the cylinders A6 and B6, the crankshaft throw K7 is assigned the cylinders A7 and B7, the crankshaft throw K8 is assigned the cylinders A8 and B8, the Crankshaft throw K9 are the Cylinders A9 and B9 are assigned, the crankshaft throw K10 is assigned the cylinders A10 and B10.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verbrennungsmotors ist vorgesehen, dass die Kurbelwellenkröpfungen an dem Kurbelstern von der Kupplungsseite aus betrachtet im Uhrzeigersinn die folgende Abfolge aufweisen: K1, K9, K6, K3, K4, K10, K2, K5, K8, K7 und dass im Betrieb des Verbrennungsmotors eine der folgenden Zündreihenfolgen ausgeführt wird, mit einer Nummerierung der Zylinder gemäß ISO 1204: für eine Drehrichtung des Verbrennungsmotors, von der Kupplungsseite aus betrachtet, entgegen dem Uhrzeigersinn: A1-B6-B3-A3-B10-A10-A2-B8-A8-B1-B9-A9-A6-B4-A4-B2-B5-A5-B7-A7 oder für eine Drehrichtung des Verbrennungsmotors, von der Kupplungsseite aus betrachtet, im Uhrzeigersinn: A1-A7-B7-A5-B5-B2-A4-B4-A6-A9-B9-B1-A8-B8-A2-A10-B10-A3-B3-B6.According to one embodiment of the internal combustion engine, it is provided that the crankshaft throws on the crank spider have the following clockwise sequence, viewed from the clutch side: K1, K9, K6, K3, K4, K10, K2, K5, K8, K7 and that during operation of the combustion engine is carried out in one of the following firing orders, with cylinder numbering in accordance with ISO 1204: for a direction of rotation of the combustion engine, counterclockwise as viewed from the clutch side: A1-B6-B3-A3-B10-A10-A2-B8-A8 -B1-B9-A9-A6-B4-A4-B2-B5-A5-B7-A7 or for a clockwise direction of rotation of the combustion engine, viewed from the clutch side: A1-A7-B7-A5-B5-B2- A4-B4-A6-A9-B9-B1-A8-B8-A2-A10-B10-A3-B3-B6.

Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des Verbrennungsmotors ist vorgesehen, dass die Kurbelwellenkröpfungen an dem Kurbelstern von der Kupplungsseite aus betrachtet im Uhrzeigersinn die folgende Abfolge aufweisen: K1, K7, K8, K5, K2, K10, K4, K3, K6, K9 und dass im Betrieb des Verbrennungsmotors eine der folgenden Zündreihenfolgen ausgeführt wird, mit einer Nummerierung der Zylinder gemäß ISO 1204: für eine Drehrichtung des Verbrennungsmotors, von der Kupplungsseite aus betrachtet, entgegen dem Uhrzeigersinn:A1-B8-A8-B2-B10-A10-B3-A3-A6-B1-B7-A7-B5-A5-A2-B4-A4-B6-B9-A9 oder für eine Drehrichtung des Verbrennungsmotors, von der Kupplungsseite aus betrachtet, im Uhrzeigersinn: A1-A9-B9-B6-A4-B4-A2-A5-B5-A7-B7-B1-A6-A3-B3-A10-B10-B2-A8-B8.According to a further embodiment of the internal combustion engine, it is provided that the crankshaft throws on the crank spider have the following clockwise sequence, viewed from the clutch side: K1, K7, K8, K5, K2, K10, K4, K3, K6, K9 and that during operation of the internal combustion engine is carried out one of the following firing orders, with a numbering of the cylinders according to ISO 1204: for a direction of rotation of the internal combustion engine, viewed from the clutch side, counterclockwise: A1-B8-A8-B2-B10-A10-B3-A3- A6-B1-B7-A7-B5-A5-A2-B4-A4-B6-B9-A9 or for a clockwise direction of rotation of the combustion engine, viewed from the clutch side: A1-A9-B9-B6-A4-B4 -A2-A5-B5-A7-B7-B1-A6-A3-B3-A10-B10-B2-A8-B8.

Die Erfindung betrifft weiter eine Steuerung für einen Verbrennungsmotor mit 20 Zylindern, wobei die Steuerung zum Ausführen einer oder mehrerer der folgenden Zündreihenfolgen eingerichtet ist, mit einer Nummerierung der Zylinder gemäß ISO 1204: A1-B6-B3-A3-B10-A10-A2-B8-A8-B1-B9-A9-A6-B4-A4-B2-B5-A5-B7-A7; A1 - A7-B7-A5-B5-B2-A4-B4-A6-A9-B9-B1-A8-B8-A2-A10-B10-A3-B3-B6; A1-B8-A8-B2-B10-A10-B3-A3-A6-B1-B7-A7-B5-A5-A2-B4-A4-B6-B9-A9; A1-A9-B9-B6-A4-B4-A2-A5-B5-A7-B7-B1-A6-A3-B3-A10-B10-B2-A8-B8.The invention further relates to a controller for an internal combustion engine with 20 cylinders, wherein the controller is set up to execute one or more of the following firing orders, with the cylinders being numbered according to ISO 1204: A1-B6-B3-A3-B10-A10-A2- B8-A8-B1-B9-A9-A6-B4-A4-B2-B5-A5-B7-A7; A1 - A7-B7-A5-B5-B2-A4-B4-A6-A9-B9-B1-A8-B8-A2-A10-B10-A3-B3-B6; A1-B8-A8-B2-B10-A10-B3-A3-A6-B1-B7-A7-B5-A5-A2-B4-A4-B6-B9-A9; A1-A9-B9-B6-A4-B4-A2-A5-B5-A7-B7-B1-A6-A3-B3-A10-B10-B2-A8-B8.

Die Steuerung kann eine elektronische Steuerung sein.The controller can be an electronic controller.

Die Steuerung kann eine mechanische Steuerung sein.The controller can be a mechanical controller.

Für einen Viertakt-Verbrennungsmotor in V-Bauweise mit 20 Zylindern, der eine Kurbelwelle aufweist, die bezüglich ihrer Mittenebene nicht spiegelsymmetrisch ist (semi-symmetrisch), ergeben sich 362880 mögliche Kurbelwellenlayouts, für die sich jeweils 524288 mögliche Zündreihenfolgen angeben lassen. Die voranstehend genannten Kombinationen der Kurbelwellengeometrie und der zugeordneten Zündreihenfolgen stellen einen Kompromiss zwischen dem dynamischen Betriebsverhalten, den Lagerbelastungen, dem thermodynamischen Verhalten und dem Gewicht des Motors dar - mit dem übergeordneten Ziel im Motorbetrieb Schwingungsanregungen 5-ter Ordnung reduzieren.For a four-stroke V-type internal combustion engine with 20 cylinders, which has a crankshaft that is not mirror-symmetrical with respect to its center plane (semi-symmetrical), there are 362,880 possible crankshaft layouts, for each of which 524,288 possible firing orders can be specified. The above-mentioned combinations of crankshaft geometry and the associated ignition sequences represent a compromise between the dynamic operating behavior, the bearing loads, the thermodynamic behavior and the weight of the engine - with the overriding goal of reducing vibration excitations of the 5th order during engine operation.

Jedem der voranstehend beschriebenen Verbrennungsmotoren kann eine erfindungsgemäße Steuerung zugeordnet sein.A controller according to the invention can be assigned to each of the internal combustion engines described above.

Jeder der voranstehend genannten Verbrennungsmotoren kann beispielsweise ein Dieselmotor oder ein Ottomotor sein.Each of the combustion engines mentioned above can be, for example, a diesel engine or an Otto engine.

Jeder der voranstehend genannten Verbrennungsmotoren kann ein Hubvolumen pro Zylinder von mindestens 2 dm3, insbesondere größer als 8 dm3 und weiter kleiner als 40 dm3, insbesondere kleiner als 20 dm3 oder z.B. 15 dm3 aufweisen.Each of the aforementioned internal combustion engines can have a displacement per cylinder of at least 2 dm 3 , in particular greater than 8 dm 3 and further less than 40 dm 3 , in particular less than 20 dm 3 or, for example, 15 dm 3 .

Jeder der voranstehend genannten Verbrennungsmotoren kann im Betrieb beispielsweise einen effektiven Mitteldruck in einem Zylinder aufweisen, der größer als 2 MPa ist, insbesondere größer als 2,5 MPa ist, und weiter insbesondere kleiner als 4,0 MPa ist, insbesondere kleiner als 3,5 MPa ist, oder z.B. 3,0 MPa beträgt.During operation, each of the aforementioned internal combustion engines can have, for example, a mean effective pressure in a cylinder that is greater than 2 MPa, in particular greater than 2.5 MPa, and more particularly less than 4.0 MPa, in particular less than 3.5 MPa, or is e.g. 3.0 MPa.

Jeder der voranstehend genannten Verbrennungsmotoren kann im Betrieb beispielsweise einen Spitzendruck in einem Zylinder aufweisen, der größer als 15 MPa ist, insbesondere größer als 20 MPa ist, und weiter insbesondere kleiner als 45 MPa ist, insbesondere kleiner als 35 MPa ist, oder z.B. 25 MPa beträgt.Each of the aforementioned internal combustion engines may, for example, have a peak pressure in a cylinder during operation which is greater than 15 MPa, in particular greater than 20 MPa, and further in particular less than 45 MPa, in particular less than 35 MPa, or e.g. 25 MPa amounts to.

Jeder der voranstehend genannten Verbrennungsmotoren kann ein Dämpfungselement zum Dämpfen von Torsionsschwingungen aufweisen.Each of the aforementioned internal combustion engines can have a damping element for damping torsional vibrations.

Jeder der voranstehend genannten Verbrennungsmotoren kann Gegengewichte haben, um Unwuchten der Kurbelwelle auszugleichen.Any of the above internal combustion engines may have counterweights to compensate for crankshaft imbalance.

Jeder der voranstehend genannten Verbrennungsmotoren kann Ausgleichsbohrung in der Kurbelwelle aufweisen, um Unwuchten der Kurbelwelle auszugleichen.Each of the aforementioned internal combustion engines can have balancing bores in the crankshaft in order to compensate for imbalances in the crankshaft.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen jeweils schematisch:

  • 1A eine erste erfindungsgemäße Kurbelwelle in einer Seitenansicht;
  • 1B einen Kurbelstern der ersten erfindungsgemäßen Kurbelwelle aus 1A;
  • 1C die erste erfindungsgemäße Kurbelwelle aus 1A in einer Draufsicht mit einer Zuordnung von Zylindern gemäß ISO 1204;
  • 2 einen ersten erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor;
  • 3A eine zweite erfindungsgemäße Kurbelwelle in einer Seitenansicht;
  • 3B einen Kurbelstern der zweiten erfindungsgemäßen Kurbelwelle aus 3A;
  • 3C die zweite erfindungsgemäße Kurbelwelle aus 3A in einer Draufsicht mit einer Zuordnung von Zylindern gemäß ISO 1204;
  • 4 einen zweiten erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor.
The invention is described in more detail below with reference to a drawing showing exemplary embodiments. They each show schematically:
  • 1A a first crankshaft according to the invention in a side view;
  • 1B a crank star of the first crankshaft according to the invention 1A ;
  • 1C the first crankshaft according to the invention 1A in a top view with a mapping of cylinders according to ISO 1204;
  • 2 a first internal combustion engine according to the invention;
  • 3A a second crankshaft according to the invention in a side view;
  • 3B a crank star of the second crankshaft according to the invention 3A ;
  • 3C the second crankshaft according to the invention 3A in a top view with a mapping of cylinders according to ISO 1204;
  • 4 a second internal combustion engine according to the invention.

1A zeigt eine Kurbelwelle 2, mit zehn Kurbelwellenkröpfungen K1 - K10. Die Kurbelwellenkröpfungen K1 - K10 sind ausgehend von einer Kupplungsseite 4 der Kurbelwelle 2 entlang einer Längserstreckung der Kurbelwelle 2 aufsteigend mit K1 bis K10 durchnummeriert. 1A shows a crankshaft 2 with ten crankshaft throws K1 - K10. Starting from a clutch side 4 of the crankshaft 2 , the crankshaft throws K1 - K10 are numbered in ascending order along a longitudinal extension of the crankshaft 2 with K1 to K10.

Die Kurbelwellenkröpfungen K1 - K10 bilden einen Kurbelstern 6 (1B). Die Kurbelwellenkröpfungen K1-K10 weisen an dem Kurbelstern 6 von der Kupplungsseite 4 aus betrachtet im Uhrzeigersinn die folgende Abfolge auf: K1, K9, K6, K3, K4, K10, K2, K5, K8, K7. Die gemäß der Ansicht 1B an dem Kurbelstern 6 aufeinanderfolgend bzw. unmittelbar benachbart zueinander angeordneten Kurbelwellenkröpfungen schließen einen Winkel von 36° zueinander ein. Der Kurbelstern 6 hat daher eine konstante Winkelteilung. Es versteht sich, dass die in der Ansicht 1B an dem Kurbelstern 6 aufeinanderfolgend bzw. unmittelbar benachbart zueinander angeordneten Kurbelwellenkröpfungen in Längsrichtung (1A, 1C) betrachtet nicht benachbart zueinander sein müssen bzw. in Längsrichtung betrachtet zu anderen Kurbelwellenkröpfungen benachbart sind, als es der Kurbelstern vorgibt.The crankshaft throws K1 - K10 form a crank spider 6 ( 1B) . The crankshaft throws K1-K10 have the following clockwise sequence on the crank spider 6 viewed from the clutch side 4: K1, K9, K6, K3, K4, K10, K2, K5, K8, K7. The according to the view 1B Crankshaft throws arranged one after the other or immediately adjacent to one another on the spider 6 enclose an angle of 36° to one another. The crank spider 6 therefore has a constant angular pitch. It is understood that in the view 1B crankshaft throws arranged consecutively or immediately adjacent to one another in the longitudinal direction ( 1A , 1C ) considered do not have to be adjacent to each other or viewed in the longitudinal direction are adjacent to other crankshaft throws than the crank spider specifies.

Weiter sind in 1B eine Zylinderbank A und eine Zylinderbank B eingezeichnet, die den fertig montierten Zustand der Kurbelwelle 2 in einem V-Motor mit einem Bankwinkel V größer 36° und kleiner 72° veranschaulichen.Next are in 1B a cylinder bank A and a cylinder bank B drawn in, which illustrate the fully assembled state of the crankshaft 2 in a V engine with a bank angle V greater than 36° and less than 72°.

Der Kurbelstern 6 ist zyklisch symmetrisch und lässt sich durch eine Rotation um 36° bzw. durch eine Rotation um eine ganzzahliges Vielfaches von 36° auf sich selbst abbilden. Gemäß weiterer Varianten der Erfindung können Abweichungen in der Kurbelkröpfungsposition von +/- 4° von dem idealen Winkel von 36° vorgesehen sein.The star crank 6 is cyclically symmetrical and can be rotated by 36° or map onto itself by rotating by an integer multiple of 36°. According to further variants of the invention, deviations in the crank throw position of +/-4° from the ideal angle of 36° can be provided.

Die Kurbelwellenkröpfungen K1 - K10 sind bezüglich einer senkrecht zur Längsachse 8 orientierten Mittenebene 10 nicht spiegelsymmetrisch angeordnet. Die Kurbelwelle 2 kann daher als semi-symmetrisch bezeichnet werden.The crankshaft throws K1 - K10 are not arranged mirror-symmetrically with respect to a central plane 10 oriented perpendicularly to the longitudinal axis 8 . The crankshaft 2 can therefore be described as semi-symmetrical.

Die Längsachse 8 der Kurbelwelle 2 bzw. die Achse 8 der Längserstreckung der Kurbelwelle 2 ist kollinear zur x-Achse des kartesischen Koordinatensystems x-y-z angeordnet. Die Längsachse 8 ist die Drehachse 8 der Kurbelwelle 2. Die Mittenebene 10 ist daher parallel zur y-z-Ebene des kartesischen Koordinatensystems x-y-z angeordnet.The longitudinal axis 8 of the crankshaft 2 or the axis 8 of the longitudinal extension of the crankshaft 2 is arranged collinear to the x-axis of the Cartesian coordinate system x-y-z. The longitudinal axis 8 is the axis of rotation 8 of the crankshaft 2. The central plane 10 is therefore arranged parallel to the y-z plane of the Cartesian coordinate system x-y-z.

Zur besseren Nachvollziehbarkeit eines fertig montierten Zustands sind in 1C zusätzlich zur Kurbelwelle 2 die Zylinderbänke A und B eingezeichnet, mit einer Nummerierung gemäß ISO 1204.For better traceability of a fully assembled state, in 1C In addition to crankshaft 2, the cylinder banks A and B are drawn in, with numbering in accordance with ISO 1204.

2 zeigt einen Verbrennungsmotor 12. Der Verbrennungsmotor 12 ist ein Viertakt-Verbrennungsmotor in V-Bauweise mit 20 Zylindern A1 - A10, B1 - B10. Die Zylinder A1 - A10, B1 - B10 sind entsprechend 1B gemäß ISO 1204 nummeriert. 2 12 shows an internal combustion engine 12. The internal combustion engine 12 is a four-stroke internal combustion engine of V-type design with 20 cylinders A1-A10, B1-B10. The cylinders A1 - A10, B1 - B10 are corresponding 1B numbered according to ISO 1204.

Der Verbrennungsmotor 12 weist die Kurbelwelle 2 auf. Die Kurbelwelle 2 ist im Bereich ihrer Kupplungsseite 4 mit einem Kupplungselement 14 gekoppelt. Die Kurbelwelle 2 ist im Bereich einer der Kupplungsseite 4 abgewandten freien Seite 16 mit einem Dämpfungselement 18 gekoppelt.The internal combustion engine 12 has the crankshaft 2 . The crankshaft 2 is coupled to a clutch element 14 in the region of its clutch side 4 . The crankshaft 2 is coupled to a damping element 18 in the area of a free side 16 facing away from the clutch side 4 .

Jeweils zwei Zylinder des Verbrennungsmotors 12 sind mit jeweils einer Kurbelwellenkröpfung K1 - K10 gekoppelt. Mit anderen Worten ist an jeder Kurbelwellenkröpfung K1 - K10 jeweils ein Zylinder der Zylinderbank A und jeweils ein Zylinder der Zylinderbank B angebunden.Each two cylinders of the internal combustion engine 12 are each coupled with a crankshaft throw K1-K10. In other words, one cylinder of cylinder bank A and one cylinder of cylinder bank B are connected to each crankshaft throw K1-K10.

Es ergeben sich daher die folgenden Zuordnungen zwischen den Kurbelwellenkröpfungen K1 - K10 und den Zylindern, mit der Nummerierung der Zylinder A1 - A10 der Zylinderbank A und der Zylinder B1 - B10 der Zylinderbank B gemäß ISO 1204: der Kurbelwellenkröpfung K1 sind die Zylinder A1 und B1 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K2 sind die Zylinder A2 und B2 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K3 sind die Zylinder A3 und B3 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K4 sind die Zylinder A4 und B4 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K5 sind die Zylinder A5 und B5 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K6 sind die Zylinder A6 und B6 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K7 sind die Zylinder A7 und B7 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K8 sind die Zylinder A8 und B8 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K9 sind die Zylinder A9 und B9 zugeordnet, der Kurbelwellenkröpfung K10 sind die Zylinder A10 und B10 zugeordnet.This results in the following assignments between the crankshaft throws K1 - K10 and the cylinders, with the numbering of the cylinders A1 - A10 of the cylinder bank A and the cylinders B1 - B10 of the cylinder bank B according to ISO 1204: the crankshaft throw K1 are the cylinders A1 and B1 assigned, the crankshaft throw K2 is assigned the cylinders A2 and B2, the crankshaft throw K3 is assigned the cylinders A3 and B3, the crankshaft throw K4 is assigned the cylinders A4 and B4, the crankshaft throw K5 is assigned the cylinders A5 and B5, the crankshaft throw K6 is assigned cylinders A6 and B6 are assigned, cylinders A7 and B7 are assigned to crankshaft throw K7, cylinders A8 and B8 are assigned to crankshaft throw K8, cylinders A9 and B9 are assigned to crankshaft throw K9, cylinders A10 and B10 are assigned to crankshaft throw K10 .

Dem Verbrennungsmotor 12 ist eine Steuerung 20 zugordnet, die im Betrieb des Verbrennungsmotors 12 eine der folgenden Zündreihenfolgen ausführt: für eine Drehrichtung des Verbrennungsmotors 12, von der Kupplungsseite 4 aus betrachtet, entgegen dem Uhrzeigersinn: A1-B6-B3-A3-B10-A10-A2-B8-A8-B1-B9-A9-A6-B4-A4-B2-B5-A5-B7-A7 oder für eine Drehrichtung des Verbrennungsmotors 12, von der Kupplungsseite 4 aus betrachtet, im Uhrzeigersinn: A1-A7-B7-A5-B5-B2-A4-B4-A6-A9-B9-B1-A8-B8-A2-A10-B10-A3-B3-B6.A controller 20 is assigned to internal combustion engine 12, which executes one of the following ignition sequences during operation of internal combustion engine 12: for a direction of rotation of internal combustion engine 12, viewed from clutch side 4, counterclockwise: A1-B6-B3-A3-B10-A10 -A2-B8-A8-B1-B9-A9-A6-B4-A4-B2-B5-A5-B7-A7 or for a direction of rotation of the internal combustion engine 12, seen from the clutch side 4, clockwise: A1-A7- B7-A5-B5-B2-A4-B4-A6-A9-B9-B1-A8-B8-A2-A10-B10-A3-B3-B6.

In dem hier dargestellten Beispiel der Kurbelwelle 2 gemäß der 1C und 2 ist ein Bankversatz der Zylinderbänke A und B derart gewählt, dass der Zylinder B1 der Zylinderbank B dem Kupplungselement 14, wie einem Schwungrad oder dergleichen, näher ist als der Zylinder A1 der Zylinderbank B. Gemäß alternativer Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass der Bankversatz der Zylinderbänke A und B derart gewählt wird, dass der Zylinder A1 der Zylinderbank A dem Kupplungselement 14 näher ist als der Zylinder B1 der Zylinderbank B. Gemäß alternativer Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass es keinen Bankversatz der Zylinderbänke A und B gibt, so dass Zylinder A1 und B1 in einer Ebene liegen. Dies kann z.B. durch angelenkte Pleuelstangen oder Gabelpleuelstangen erreicht werden.In the example shown here, the crankshaft 2 according to 1C and 2 a bank offset of the cylinder banks A and B is selected such that the cylinder B1 of the cylinder bank B is closer to the clutch element 14, such as a flywheel or the like, than the cylinder A1 of the cylinder bank B. According to alternative configurations it can be provided that the bank offset of the cylinder banks A and B is selected in such a way that cylinder A1 of cylinder bank A is closer to clutch element 14 than cylinder B1 of cylinder bank B. According to alternative configurations, it can be provided that there is no bank offset of cylinder banks A and B, so that cylinders A1 and B1 lie in one plane. This can be achieved, for example, by means of articulated connecting rods or fork connecting rods.

3A zeigt eine weitere Kurbelwelle 22, wobei nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zu dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen wird und gleichen Merkmalen gleiche Bezugszeichen zugeordnet werden. Die Kurbelwelle 22 unterscheidet sich von der Kurbelwelle 2 durch eine bezüglich der x-z-Ebene gespiegelte Anordnung der Kurbelwellenkröpfungen K1 - K10, wie in 3B und 3C gezeigt. 3A shows a further crankshaft 22, only the differences from the exemplary embodiment described above being discussed below and the same reference symbols being assigned to the same features. The crankshaft 22 differs from the crankshaft 2 in that the crankshaft throws K1-K10 are mirrored with respect to the xz plane, as in FIG 3B and 3C shown.

Die Kurbelwellenkröpfungen K1 - K10 bilden einen Kurbelstern 24 (3B) und weisen an dem Kurbelstern 24 von der Kupplungsseite 4 aus betrachtet im Uhrzeigersinn die folgende Abfolge auf: K1, K7, K8, K5, K2, K10, K4, K3, K6, K9.The crankshaft throws K1 - K10 form a crank spider 24 ( 3B) and have the following sequence on the crank spider 24, viewed clockwise from the clutch side 4: K1, K7, K8, K5, K2, K10, K4, K3, K6, K9.

4 zeigt einen weiteren Verbrennungsmotor 26, wobei nachfolgend lediglich auf die Unterschiede zu dem voranstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel eingegangen wird und gleichen Merkmalen gleiche Bezugszeichen zugeordnet werden. Der Verbrennungsmotor 26 unterscheidet sich von dem Verbrennungsmotor 2 im Wesentlichen durch die Kurbelwelle 22. 4 shows a further internal combustion engine 26, only the differences from the exemplary embodiment described above being discussed below and the same reference symbols being assigned to the same features. Internal combustion engine 26 differs from internal combustion engine 2 essentially in crankshaft 22.

Weiter ist dem Verbrennungsmotor 26 eine Steuerung 28 zugordnet, die im Betrieb des Verbrennungsmotors 22 eine der folgenden Zündreihenfolgen ausführt: für eine Drehrichtung des Verbrennungsmotors 26, von der Kupplungsseite 4 aus betrachtet, entgegen dem Uhrzeigersinn: A1-B8-A8-B2-B10-A10-B3-A3-A6-B1-B7-A7-B5-A5-A2-B4-A4-B6-B9-A9 oder für eine Drehrichtung des Verbrennungsmotors 26, von der Kupplungsseite 4 aus betrachtet, im Uhrzeigersinn: A1-A9-B9-B6-A4-B4-A2-A5-B5-A7-B7-B 1-A6-A3-B3-A10-B10-B2-A8-B8.A controller 28 is also assigned to the internal combustion engine 26, which executes one of the following ignition sequences during operation of the internal combustion engine 22: for a direction of rotation of the internal combustion engine 26, viewed from the clutch side 4, counterclockwise: A1-B8-A8-B2-B10- A10-B3-A3-A6-B1-B7-A7-B5-A5-A2-B4-A4-B6-B9-A9 or for a direction of rotation of the internal combustion engine 26, viewed from the clutch side 4, clockwise: A1-A9 -B9-B6-A4-B4-A2-A5-B5-A7-B7-B1-A6-A3-B3-A10-B10-B2-A8-B8.

In dem hier dargestellten Beispiel der Kurbelwelle 22 gemäß der 3C und 4 ist ein Bankversatz der Zylinderbänke A und B derart gewählt, dass der Zylinder B1 der Zylinderbank B dem Kupplungselement 14, wie einem Schwungrad oder dergleichen, näher ist als der Zylinder A1 der Zylinderbank B. Gemäß alternativer Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass der Bankversatz der Zylinderbänke A und B derart gewählt wird, dass der Zylinder A1 der Zylinderbank A dem Kupplungselement 14 näher ist als der Zylinder B1 der Zylinderbank B. Gemäß alternativer Ausgestaltungen kann vorgesehen sein, dass es keinen Bankversatz der Zylinderbänke A und B gibt, so dass Zylinder A1 und B1 in einer Ebene liegen. Dies kann z.B. durch angelenkte Pleuelstangen oder Gabelpleuelstangen erreicht werden.In the example shown here, the crankshaft 22 according to 3C and 4 a bank offset of the cylinder banks A and B is selected such that the cylinder B1 of the cylinder bank B is closer to the clutch element 14, such as a flywheel or the like, than the cylinder A1 of the cylinder bank B. According to alternative configurations it can be provided that the bank offset of the cylinder banks A and B is selected in such a way that cylinder A1 of cylinder bank A is closer to clutch element 14 than cylinder B1 of cylinder bank B. According to alternative configurations, it can be provided that there is no bank offset of cylinder banks A and B, so that cylinders A1 and B1 lie in one plane. This can be achieved, for example, by means of articulated connecting rods or fork connecting rods.

Es versteht sich, dass sich alle voranstehenden Nummerierungen auch gemäß DIN 73021, SAE J824 oder jedem anderen Standard zur Zylindernummerierung darstellen lassen.It goes without saying that all of the above numbering can also be represented in accordance with DIN 73021, SAE J824 or any other standard for cylinder numbering.

Die voranstehend beschriebenen Verbrennungsmotoren 12, 26 weisen aufgrund der Geometrie der Kurbelwellen 2, 22 und den jeweils zugeordneten Zündreihenfolgen insbesondere eine reduzierte axiale Schwingungsanregung 5-ter Ordnung auf. Die Motorschwingungen angeregt durch die 5-te Kurbelwellen-Ordnung können daher reduziert werden. Hinzu kommt, dass mit den Kurbelwellen 2, 22 der Massenausgleich mit einer reduzierten Anzahl von Gegengewichten so realisiert werden kann, dass die äußeren Massenkräfte minimiert bleiben. Der Einfluss auf die Hauptlagerkräfte kann dabei als geringfügig im Vergleich zu einer symmetrischen Kröpfungsanordnung angesehen werden. Weiterhin gibt es für die zugeordneten Zündfolgen keine negativen Auswirkungen auf die Thermodynamik der Verbrennungsmotoren 12, 26.Due to the geometry of the crankshafts 2, 22 and the respectively associated ignition sequences, the internal combustion engines 12, 26 described above have, in particular, reduced axial vibration excitation of the 5th order. The engine vibrations excited by the 5th crankshaft order can therefore be reduced. In addition, with the crankshafts 2, 22, the mass balance can be implemented with a reduced number of counterweights in such a way that the external inertial forces remain minimized. The influence on the main bearing forces can be regarded as minor compared to a symmetrical offset arrangement. Furthermore, there are no negative effects on the thermodynamics of the internal combustion engines 12, 26 for the assigned ignition sequences.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • WO 2018/138007 A1 [0001]WO 2018/138007 A1 [0001]

Claims (8)

Kurbelwelle, - mit zehn Kurbelwellenkröpfungen (K1 - K10), - wobei die Kurbelwellenkröpfungen (K1 - K10) ausgehend von einer Kupplungsseite (4) entlang einer Längserstreckung (L) der Kurbelwelle (2, 22) aufsteigend mit K1 bis K10 durchnummeriert sind und - wobei die Kurbelwellenkröpfungen (K1 - K10) einen Kurbelstern (6, 24) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kurbelwellenkröpfungen (K1-K10) an dem Kurbelstern (6, 24) von der Kupplungsseite (4) aus betrachtet im Uhrzeigersinn eine der folgenden Abfolgen aufweisen: K1, K9, K6, K3, K4, K10, K2, K5, K8, K7 oder K1, K7, K8, K5, K2, K10, K4, K3, K6, K9.Crankshaft, - with ten crankshaft throws (K1 - K10), - wherein the crankshaft throws (K1 - K10) starting from a clutch side (4) along a longitudinal extent (L) of the crankshaft (2, 22) are numbered in ascending order with K1 to K10 and - wherein the crankshaft throws (K1 - K10) form a crank spider (6, 24), characterized in that - the crankshaft throws (K1-K10) on the crank spider (6, 24) viewed clockwise from the clutch side (4) are one of the following Have sequences: K1, K9, K6, K3, K4, K10, K2, K5, K8, K7 or K1, K7, K8, K5, K2, K10, K4, K3, K6, K9. Kurbelwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass - der Kurbelstern (6, 24) bezüglich einer Längsachse (8) der Kurbelwelle (2, 22) zyklisch symmetrisch ist.crankshaft after claim 1 , characterized in that - the crank spider (6, 24) is cyclically symmetrical with respect to a longitudinal axis (8) of the crankshaft (2, 22). Kurbelwelle Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass - der Kurbelstern eine konstante Winkelteilung von 36° aufweist oder - der Kurbelstern eine Winkelteilung ausgewählt aus einem Bereich von 36° +/-4° aufweist.crankshaft claim 2 , characterized in that - the crank star has a constant angular pitch of 36° or - the crank star has an angular pitch selected from a range of 36° +/-4°. Kurbelwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass - die Kurbelwellenkröpfungen (K1 - K10) bezüglich einer senkrecht zur Längsachse (8) orientierten Mittenebene (10) nicht spiegelsymmetrisch angeordnet sind.Crankshaft after one of Claims 1 until 3 , characterized in that - the crankshaft throws (K1 - K10) are not arranged mirror-symmetrically with respect to a central plane (10) oriented perpendicularly to the longitudinal axis (8). Verbrennungsmotor, - wobei der Verbrennungsmotor (12, 26) ein Viertakt-Verbrennungsmotor in V-Bauweise mit 20 Zylindern (A1 -A10, B1 - B10) ist, - mit einer Kurbelwelle (2, 22) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 - wobei jeweils zwei Zylinder (A1 - A10, B1 - B10) mit einer Kurbelwellenkröpfung (K1 - K10) gekoppelt sind, so dass sich die folgenden Zuordnungen zwischen den Kurbelwellenkröpfungen (K1 - K10) und den Zylindern (A1 - A10, B1 - B10) ergeben, mit einer Nummerierung der Zylinder (A1 -A10, B1 -B10) gemäß ISO 1204: - der Kurbelwellenkröpfung K1 sind die Zylinder A1 und B1 zugeordnet, - der Kurbelwellenkröpfung K2 sind die Zylinder A2 und B2 zugeordnet, - der Kurbelwellenkröpfung K3 sind die Zylinder A3 und B3 zugeordnet, - der Kurbelwellenkröpfung K4 sind die Zylinder A4 und B4 zugeordnet, - der Kurbelwellenkröpfung K5 sind die Zylinder A5 und B5 zugeordnet, - der Kurbelwellenkröpfung K6 sind die Zylinder A6 und B6 zugeordnet, - der Kurbelwellenkröpfung K7 sind die Zylinder A7 und B7 zugeordnet, - der Kurbelwellenkröpfung K8 sind die Zylinder A8 und B8 zugeordnet, - der Kurbelwellenkröpfung K9 sind die Zylinder A9 und B9 zugeordnet, - der Kurbelwellenkröpfung K10 sind die Zylinder A10 und B10 zugeordnet.Internal combustion engine, - wherein the internal combustion engine (12, 26) is a four-stroke internal combustion engine in V design with 20 cylinders (A1 -A10, B1 - B10), - with a crankshaft (2, 22) according to one of Claims 1 until 4 - where two cylinders (A1 - A10, B1 - B10) are coupled with a crankshaft throw (K1 - K10), so that the following assignments between the crankshaft throws (K1 - K10) and the cylinders (A1 - A10, B1 - B10 ) result, with a numbering of the cylinders (A1 -A10, B1 -B10) according to ISO 1204: - the crankshaft throw K1 is assigned to the cylinders A1 and B1, - the crankshaft throw K2 is assigned to the cylinders A2 and B2, - the crankshaft throw is K3 cylinders A3 and B3 are assigned - cylinders A4 and B4 are assigned to crankshaft throw K4 - cylinders A5 and B5 are assigned to crankshaft throw K5 - cylinders A6 and B6 are assigned to crankshaft throw K6 - cylinders are assigned to crankshaft throw K7 A7 and B7 assigned, - the crankshaft throw K8 are assigned the cylinders A8 and B8, - the crankshaft throw K9 are assigned the cylinders A9 and B9, - the crankshaft throw K10 are the cylinders A10 and assigned to B10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - dass die Kurbelwellenkröpfungen (K1-K10) an dem Kurbelstern (6) von der Kupplungsseite (4) aus betrachtet im Uhrzeigersinn die folgende Abfolge aufweisen: K1, K9, K6, K3, K4, K10, K2, K5, K8, K7 und - dass im Betrieb des Verbrennungsmotors (12) eine der folgenden Zündreihenfolgen ausführt wird, mit einer Nummerierung der Zylinder (A1 - A10, B1 - B10) gemäß ISO 1204: - für eine Drehrichtung des Verbrennungsmotors (12), von der Kupplungsseite (4) aus betrachtet, entgegen dem Uhrzeigersinn: A1-B6-B3-A3-B 10-A10-A2-B8-A8-B 1-B9-A9-A6-B4-A4-B2-B5-A5-B7-A7 oder - für eine Drehrichtung des Verbrennungsmotors (12), von der Kupplungsseite (4) aus betrachtet, im Uhrzeigersinn: A1-A7-B7-A5-B 5-B2-A4-B4-A6-A9-B9-B1-A8-B8-A2-A10-B10-A3-B3-B6.combustion engine after claim 5 , characterized in that the crankshaft offsets (K1-K10) on the crank spider (6) have the following clockwise sequence, viewed from the clutch side (4): K1, K9, K6, K3, K4, K10, K2, K5, K8, K7 and - that when the internal combustion engine (12) is in operation, one of the following ignition sequences is executed, with the cylinders being numbered (A1 - A10, B1 - B10) in accordance with ISO 1204: - for one direction of rotation of the internal combustion engine (12), from which Coupling side (4) viewed counterclockwise: A1-B6-B3-A3-B 10-A10-A2-B8-A8-B 1-B9-A9-A6-B4-A4-B2-B5-A5-B7 -A7 or - for a direction of rotation of the combustion engine (12), viewed from the clutch side (4), clockwise: A1-A7-B7-A5-B 5-B2-A4-B4-A6-A9-B9-B1- A8-B8-A2-A10-B10-A3-B3-B6. Verbrennungsmotor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, - dass die Kurbelwellenkröpfungen (K1-K10) an dem Kurbelstern (24) von der Kupplungsseite (4) aus betrachtet im Uhrzeigersinn die folgende Abfolge aufweisen: K1, K7, K8, K5, K2, K10, K4, K3, K6, K9 und - dass im Betrieb des Verbrennungsmotors (26) eine der folgenden Zündreihenfolgen ausführt wird, mit einer Nummerierung der Zylinder (A1 - A10, B1 - B10) gemäß ISO 1204: - für eine Drehrichtung des Verbrennungsmotors (26), von der Kupplungsseite (4) aus betrachtet, entgegen dem Uhrzeigersinn: A1-B8-A8-B2-B10-A10-B3-A3-A6-B1-B7-A7-B5-A5-A2-B4-A4-B6-B9-A9 oder - für eine Drehrichtung des Verbrennungsmotors (26), von der Kupplungsseite (4) aus betrachtet, im Uhrzeigersinn: A1-A9-B9-B6-A4-B4-A2-A5-B5-A7-B7-B1-A6-A3-B3-A10-B10-B2-A8-B8. combustion engine after claim 5 , characterized in that the crankshaft throws (K1-K10) on the crank spider (24) have the following clockwise sequence, viewed from the clutch side (4): K1, K7, K8, K5, K2, K10, K4, K3, K6, K9 and - that during operation of the internal combustion engine (26) one of the following ignition sequences is executed, with a numbering of the cylinders (A1 - A10, B1 - B10) according to ISO 1204: - for one direction of rotation of the internal combustion engine (26), from which Coupling side (4) viewed counterclockwise: A1-B8-A8-B2-B10-A10-B3-A3-A6-B1-B7-A7-B5-A5-A2-B4-A4-B6-B9-A9 or - for a direction of rotation of the internal combustion engine (26), viewed from the clutch side (4), clockwise: A1-A9-B9-B6-A4-B4-A2-A5-B5-A7-B7-B1-A6-A3 -B3-A10-B10-B2-A8-B8. Steuerung für einen Verbrennungsmotor (12, 26) mit 20 Zylindern (A1 - A10, B1 - B10), wobei die Steuerung (20, 28) zum Ausführen einer oder mehrerer der folgenden Zündreihenfolgen eingerichtet ist, mit einer Nummerierung der Zylinder (A1 - A10, B1 - B10) gemäß ISO 1204: A1-B6-B3-A3-B10-A10-A2-B8-A8-B1-B9-A9-A6-B4-A4-B2-B5-A5-B7-A7; A1-A7-B7-A5-B5-B2-A4-B4-A6-A9-B9-B1-A8-B8-A2-A10-B 10-A3-B3-B6; A1-B8-A8-B2-B10-A10-B3-A3-A6-B1-B7-A7-B5-A5-A2-B4-A4-B6-B9-A9; A1-A9-B9-B6-A4-B4-A2-A5-B5-A7-B7-B1-A6-A3-B3-A10-B10-B2-A8-B8.Controller for an internal combustion engine (12, 26) with 20 cylinders (A1 - A10, B1 - B10), wherein the controller (20, 28) is set up to execute one or more of the following firing orders, with a numbering of the cylinders (A1 - A10 , B1 - B10) according to ISO 1204: A1-B6-B3-A3-B10-A10-A2-B8-A8-B1-B9-A9-A6-B4- A4-B2-B5-A5-B7-A7; A1-A7-B7-A5-B5-B2-A4-B4-A6-A9-B9-B1-A8-B8-A2-A10-B 10-A3-B3-B6; A1-B8-A8-B2-B10-A10-B3-A3-A6-B1-B7-A7-B5-A5-A2-B4-A4-B6-B9-A9; A1-A9-B9-B6-A4-B4-A2-A5-B5-A7-B7-B1-A6-A3-B3-A10-B10-B2-A8-B8.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20150354471A1 (en) 2014-06-04 2015-12-10 Ge Jenbacher Gmbh & Co Og Method of regulating an internal combustion engine
US20170191410A1 (en) 2016-01-04 2017-07-06 Liebherr Machines Bulle Sa Four-stroke reciprocating piston engine in a v configuration having 20 cylinders
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