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Title:
METHOD FOR OPERATING AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE, AND INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2018/210819
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a method for operating an internal combustion engine having a motor having a first number of cylinders and a second number of cylinders and a charger arrangement, wherein a charge air flow supplied to the motor is compressed by means of at least one compressor and an exhaust gas flow channeled from the motor is applied to at least one turbine. According to the invention, the method further comprises the step: in a main operating mode, operating the first number of cylinders in two-stroke mode and the second number of cylinders in four-stroke mode, wherein a flushing gradient is greater for the cylinders operated in two-stroke mode than for the cylinders operated in four-stroke mode.

Inventors:
SCHMIDT, Günther (Weidenring 16, Friedrichshafen, 88046, DE)
SPEETZEN, Ralf (Efriedweg 10, Friedrichshafen, 88048, DE)
Application Number:
EP2018/062538
Publication Date:
November 22, 2018
Filing Date:
May 15, 2018
Export Citation:
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Assignee:
MTU FRIEDRICHSHAFEN GMBH (Maybachplatz 1, Friedrichshafen, 88045, DE)
International Classes:
F02B11/00; F02B69/06; F02B75/02
Foreign References:
DE19951093A12001-04-26
EP1380738A12004-01-14
DE102015220972A12017-04-27
DE102013217412A12014-05-15
US7421981B22008-09-09
Attorney, Agent or Firm:
EISENFÜHR SPEISER PATENTANWÄLTE RECHTSANWÄLTE PARTGMBB (Anna-Louisa-Karsch-Straße 2, Berlin, 10178, DE)
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Claims:
ANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1000) mit einem Motor (1200) mit einer ersten Anzahl von Zylindern (ZI) und einer zweiten Anzahl von Zylindern (Z2) und einer

Laderanordnung (100), wobei ein dem Motor (1200) zugeführter Ladeluftstrom (L) mittels mindestens eines Verdichters (162, 172) verdichtet und mindestens eine Turbine (164, 174) mit einem aus dem Motor (1200) ausgeleiteten Abgasstrom (AG, AG1, AG2) beaufschlagt wird, wobei das Verfahren weiter den Schritt aufweist: in einem Haupt-Betriebsmodus Betreiben der ersten Anzahl von Zylindern (ZI) im Zweitakt-Betrieb und der zweiten Anzahl von Zylindern (Z2) im Viertakt-Betrieb, wobei für die im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylinder ein Spülgefälle größer ist als für die im Viertakt- Betrieb betriebenen Zylinder.

2. Verfahren nach Anspruch 1, weiter aufweisend die Schritte:

in einem Viertakt-Betriebsmodus Betreiben der ersten Anzahl von Zylindern (ZI) und der zweiten Anzahl von Zylindern (Z2) im Viertakt-Betrieb, und/oder - in einem Zweitakt-Betriebsmodus Betreiben der ersten Anzahl von Zylindern (ZI) und der zweiten Anzahl von Zylindern (Z2) im Zweitakt-Betrieb.

3. Verfahren nach Anspruch 2, weiter aufweisend den Schritt: - Umschalten des Motors (1200) von einem Viertakt-Betrieb des Viertakt-Betriebsmodus in einen Zweitakt-Betrieb des Zweitakt-Betriebsmodus.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, weiter aufweisend den Schritt: - Umschalten des Motors (1200) von einem Zweitakt-Betrieb des Zweitakt-Betriebsmodus in einen Viertakt-Betrieb des Viertakt-Betriebsmodus.

5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Haupt- Betriebsmodus die erste Anzahl von Zylindern (ZI) oder der wenigstens eine erste Zylinder (ZI) oder die zweite Anzahl von Zylindern (Z2) oder der wenigstens eine zweite Zylinder (Z2) vom Viertakt-Betrieb in den Zweitakt-Betrieb umgeschaltet wird.

6. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Haupt- Betriebsmodus die erste Anzahl von Zylindern (ZI) oder der wenigstens eine Zylinder (ZI) oder die zweite Anzahl von Zylindern (Z2) oder der wenigstens eine Zylinder (Z2) vom Zweitakt- Betrieb in den Viertakt-Betrieb umgeschaltet wird.

7. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Betreiben der Brennkraftmaschine (1000) oder einer Anzahl von Zylindern (ZI, Z2) im Zweitakt-Betrieb ein oder mehrere Zylinder (420) durch eine Kopfumkehrspülung gespült werden.

8. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Anzahl an Zylindern (ZI) in einer ersten Zylinderbank (Bl) und die zweite Anzahl an Zylindern (Z2) in einer zweiten Zylinderbank (B2) angeordnet sind. 9. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zylinder (442) der ersten Anzahl an Zylindern (ZI) und Zylinder (444) der zweiten Anzahl an Zylindern (Z2) jeweils abwechselnd nebeneinander angeordnet sind.

10. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abgasstrom (AG1) der ersten Anzahl an Zylindern (ZI) direkt, insbesondere vorbei an einer

Hochdruckstufe (160) der Laderanordnung (100), auf eine Niederdruckstufe (170) der Laderanordnung (100) geleitet wird.

11. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Abgasstrom (AG2) der zweiten Anzahl an Zylindern (Z2) auf eine Hochdruckstufe (160) der

Laderanordnung (100) und anschließend auf eine Niederdruckstufe (170) der Laderanordnung (100) geleitet wird.

12. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Abgasstrom (AG1) der ersten Anzahl an Zylindern direkt, insbesondere vorbei an der Laderanordnung (100), zu einer Abgasanlage (470), insbesondere einem Auspuff, einem Wastegate oder dergleichen geleitet wird.

13. Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1000), dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine (1000) in aufeinanderfolgenden Betriebsphasen (Bl, B2) mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 betrieben wird, wobei die Zuordnung einer Gesamtmenge von Zylindern (420, 442, 444) zur ersten Anzahl an Zylindern (ZI) und zur zweiten Anzahl an Zylindern (Z2) jeweils für eine Betriebsphase (B2) umgekehrt zu der Zuordnung einer jeweils vorangegangenen Betriebsphase (Bl) ist.

14. Einrichtung (900), zum Betreiben einer Brennkraftmaschine (1000) mit einem Motor (1200) mit einer ersten Anzahl von Zylindern (ZI) und einer zweiten Anzahl von Zylindern (Z2) und einer Laderanordnung (100), wobei ein dem Motor (1200) zugeführter Ladeluftstrom (L) mittels mindestens eines Verdichters (162, 172) verdichtet und mindestens eine Turbine (164, 174) mit einem aus dem Motor (1200) ausgeleiteten Abgasstrom (AG, AG1, AG2) beaufschlagt werden kann, ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine (1000), gekennzeichnet durch Regel- und Prozessormittel (910): zum Betreiben der Brennkraftmaschine (1000) in einem Haupt-Betriebsmodus, wobei die erste Anzahl von Zylindern (ZI) im Zweitakt-Betrieb und die zweite Anzahl von Zylindern (Z2) im Viertakt-Betrieb betrieben wird, wobei für die im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylinder ein Spülgefälle größer ist als für die im Viertakt-Betrieb betriebenen Zylinder.

15. Brennkraftmaschine (1000),

- aufweisend einen Motor (1200), eine erste Anzahl an Zylindern (ZI), eine zweite Anzahl an Zylindern (Z2), eine Laderanordnung (100) mit mindestens einer Niederdruckstufe (170), wobei ein dem Motor (1200) zugeführter Ladeluftstrom (L) mittels mindenstens eines Verdichters (162, 172) verdichtet und mindestens eine Turbine (164, 174) mit einem aus dem Motor (1200) ausgeleiteten Abgasstrom (AG, AG1, AG2) beaufschlagt werden kann, und mit einer Einrichtung (900), zum Betreiben der Brennkraftmaschine (1000) nach Anspruch

14,

gekennzeichnet durch Regel- und Prozessormittel (910): zum Betreiben der Brennkraftmaschine (1000) in einem Haupt-Betriebsmodus, wobei die erste Anzahl von Zylindern (ZI) im Zweitakt-Betrieb und die zweite Anzahl von Zylindern (Z2) im Viertakt-Betrieb betrieben wird, wobei

für die im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylinder ein Spülgefälle größer ist als für die im Viertakt-Betrieb betriebenen Zylinder.

Description:
BESCHREIBUNG Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Motor mit einer ersten Anzahl von Zylindern und einer zweiten Anzahl von Zylindern und einer Laderanordnung, wobei ein dem Motor zugeführter Ladeluftstrom mittels mindestens eines Verdichters verdichtet und mindestens eine Turbine mit einem aus dem Motor ausgeleiteten Abgasstrom beaufschlagt wird. Die Erfindung betrifft auch eine Einrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmachine zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere zum Betreiben einer Brennkraftmaschine sowohl im Viertakt-Betrieb als auch im Zweitakt-Betrieb, sind allgemein bekannt.

So beschreibt US 7,421,981 einen Schaltmechanismus, der zwischen einem Zweitakt-Betrieb und einem Viertakt-Betrieb eines Motors wählbar umschalten kann, wobei der Schaltmechanismus umschaltbar ist zwischen dem Eingriff mit einer ersten Nockenerhebung für einen Viertakt-Betrieb und dem Eingriff mit einer zweiten Nockenerhebung für einen Zweitakt- Betrieb.

Dieser grundsätzlich vorteilhafte Ansatz zeichnet sich aus durch eine Umschaltbarkeit zwischen Zweitakt-Betrieb und Viertakt-Betrieb je nach Randbedingungen und Anforderungen im Betrieb.

Problematisch bei einem solchen Ansatz und allgemein bei einem Zweitakt-Betrieb ist das Erreichen eines ausreichend hohen Spülgefälles, insbesondere bei einer Aufladung über einen Turbolader oder dergleichen Lader.

Wünschenswert ist es daher, mindestens eines der oben genannten Probleme zu adressieren und insbesondere die Spülung von Zylindern einer Brennkraftmaschine, insbesondere im Zweitakt- Betrieb, zu verbessern. An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, in verbesserter Weise ein Verfahren anzugeben, mittels dessen mindestens eines der oben genannten Probleme adressiert wird. Die Aufgabe, betreffend das Verfahren, wird durch die Erfindung mit einem Verfahren des Anspruchs 1 gelöst. Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Motor mit einer ersten Anzahl von Zylindern und einer zweiten Anzahl von Zylindern und einer Laderanordnung, wobei ein dem Motor zugeführter Ladeluftstrom mittels mindestens eines Verdichters verdichtet und mindestens eine Turbine mit einem aus dem Motor ausgeleiteten Abgasstrom beaufschlagt wird.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter den Schritt aufweist: in einem Haupt-Betriebsmodus Betreiben der ersten Anzahl von Zylindern im Zweitakt-Betrieb und der zweiten Anzahl von Zylindern im Viertakt-Betrieb, wobei für die im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylinder ein Spülgefälle größer ist als für die im Viertakt-Betrieb betriebenen Zylinder.

Mit einer ersten Anzahl von Zylindern ist mindestens ein erster Zylinder oder mehrere erste Zylinder gemeint. Ebenso ist mit einer zweiten Anzahl von Zylindern mindestens ein zweiter Zylinder oder mehrere zweite Zylinder gemeint.

Die Erfindung hat erkannt, dass für einen Zweitakt- bzw. einen Viertakt-Betrieb, unterschiedliche Spüldrücke bzw. Spülgefälle benötigt werden. Das Spülgefälle bezeichnet hierbei die Druckdifferenz zwischen verdichteter Frisch- bzw. Ladeluft nach dem Verdichten und dem aus dem Motor ausgeleiteten Abgas vor dem Eintritt in die Nutzturbine. Da moderne Motoren in der Regel mit einem Abgasturbo lader betrieben werden, können sie, insbesondere aufgrund der starren Verbindung zwischen Turbine und Verdichter, im Kennfeld des Motors nur relativ kleine Differenzdrücke von insbesondere ca. 0,6 bar realisieren. Dieser Wert liegt insbesondere für einen Zweitakt-Betrieb in einem nicht optimalen Bereich.

Aufgrund dieser Problematik werden schnelllaufende Dieselmotoren im Allgemeinen im Viertakt-Betrieb betrieben. Lediglich bei langsamlaufenden Dieselmotoren steht ausreichend Zeit für die Zylinderspülung zur Verfügung, sodass derartige langsamlaufende Dieselmotoren im Zweitakt-Betrieb gefahren werden können. Das Konzept der Erfindung fuhrt zur Lösung der Aufgabe auch auf eine Brennkraftmaschine des Anspruchs 15 und eine Einrichtung nach Anspruch 14 zum Betrieb der Brennkraftmaschine.

Entsprechend ist die Einrichtung vorgesehen zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem Motor mit einer ersten Anzahl von Zylindern und einer zweiten Anzahl von Zylindern und einer Laderanordnung, wobei ein dem Motor zugeführter Ladeluftstrom mittels mindestens eines Verdichters verdichtet und mindestens eine Turbine mit einem aus dem Motor ausgeleiteten Abgasstrom beaufschlagt werden kann, insbesondere ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens gemäß dem Konzept der Erfindung zur Steuerung und Regelung der Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch Regel- und Prozessormittel: zum Betreiben der Brennkraftmaschine in einem Haupt-Betriebsmodus, wobei die erste Anzahl von Zylindern im Zweitakt-Betrieb und die zweite Anzahl von Zylindern im Viertakt- Betrieb betrieben wird, wobei für die im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylinder ein Spülgefälle größer ist als für die im Viertakt-Betrieb betriebenen Zylinder.

Die Brennkraftmaschine weist einen Motor auf mit einer ersten Anzahl an Zylindern, einer zweiten Anzahl an Zylindern, eine Laderanordnung mit mindestens einer Niederdruckstufe, wobei ein dem Motor zugeführter Ladeluftstrom mittels mindenstens eines Verdichters verdichtet und mindestens eine Turbine mit einem aus dem Motor ausgeleiteten Abgasstrom beaufschlagt werden kann, und - mit einer Einrichtung, zum Betreiben der Brennkraftmaschine,

gekennzeichnet durch Regel- und Prozessormittel: zum Betreiben der Brennkraftmaschine in einem Haupt-Betriebsmodus, wobei die erste Anzahl von Zylindern im Zweitakt-Betrieb und die zweite Anzahl von Zylindern im Viertakt- Betrieb betrieben wird, wobei

für die im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylinder ein Spülgefälle größer ist als für die im Viertakt-Betrieb betriebenen Zylinder. Bei einem Zweitakt-Motor ist die reale Leistung bei gleichem Bauraum und Gewicht des Motors um bis zu ca. 70 % höher als bei einem Viertakt-Motor. Demgegenüber stehen bauartbedingte Nachteile des Zweitakt-Motors, insbesondere der höhere Kraftstoffverbrauch und höhere Schadstoffemissionen.

Das Umschalten zwischen Zweitakt-Betrieb und Viertakt-Betrieb erfordert jedoch insbesondere ein ausreichend hohes Spülgefälle für den Zweitakt-Betrieb, insbesondere um in der durch den Takt vorgegebenen Zeit eine ausreichende Zylinderspülung zu gewährleisten.

Die Erfindung hat weiter erkannt, dass die Erzeugung eines sachgerechten und ausreichenden Spülgefälles eine Voraussetzung ist für einen Haupt-Betriebsmodus der ersten Anzahl von Zylindern im Zweitakt-Betrieb und der zweiten Anzahl von Zylindern im Viertakt-Betrieb. Erfindungsgemäß ist deswegen für die im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylinder ein Spülgefälle größer als für die im Viertakt-Betrieb betriebenen Zylinder. Insbesondere für eine vorteilhafte Umschaltbarkeit eines Zylinders zwischen Zweitakt-Betrieb und Viertakt-Betrieb stellt die Erzeugung eines sachgerechten und ausreichenden Spülgefälles eine Voraussetzung für den Zylinder dar. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.

Eine Weiterbildung geht von der Überlegung aus, dass eine Umschaltbarkeit, insbesondere eine temporäre Umschaltbarkeit, eines Motors von einem Viertakt-Betrieb in einen Zweitakt-Betrieb und von einem Zweitakt-Betrieb in einen Viertakt-Betrieb vorteilhaft ist, insbesondere hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und ökologischen Effizienz.

Diese Vorteile betreffen insbesondere die größere Flexibilität zum Erreichen optimaler Betriebszustände des Motors, insbesondere hinsichtlich Verbrauch, Leistung und Schadstoffemissionen. Insbesondere können durch eine Möglichkeit des Umschaltens zwischen Zweitakt-Betrieb und Viertakt-Betrieb die Vorteile beider Betriebsarten kombiniert werden. Durch eine selektive Umschaltbarkeit des Betriebs einzelner Zylinder und/oder einer Anzahl von Zylindern von einem Viertakt-Betrieb auf einen Zweitakt-Betrieb können die Vorteile von sowohl des Zweitakt-Betriebs als auch des Viertakt-Betriebs kombiniert werden und insbesondere ein ausreichendes Spülgefälle realisiert werden.

Dies wird insbesondere ermöglicht durch eine dem Betrieb einer Anzahl von Zylindern entsprechende Nutzung des Abgasstromes, insbesondere durch eine ein- oder mehrstufige Aufladung, insbesondere durch eine ein- oder mehrstufig, selektiv beaufschlagbare Laderanordnung .

Beispielsweise stellt sich dieser Vorteil bei einer mehrstufigen, insbesondere zweistufigen Aufladung wie folgt dar. Wird ein Zylinder oder eine Anzahl von Zylindern beispielsweise im Zweitakt-Betrieb betrieben, so kann ein aus diesem Zylinder oder dieser Anzahl von Zylindern stammender, erster Abgasstrom vorteilhaft gemäß dem Konzept der Erfindung einer entsprechenden, insbesondere zu einem geringeren Abgas-Gegendruck führenden, Nutzung zugeführt werden. Hierzu gehört insbesondere die Beaufschlagung einer Niederdruckstufe der Laderanordnung mit dem ersten Abgasstrom. Auf diese Weise kann ein für einen Zweitakt- Betrieb ausreichendes Spülgefälle erzeugt werden. Gleichzeitig kann ein zweiter Abgasstrom, der aus einem Zylinder oder einer Anzahl von Zylindern stammt, welche im Viertakt-Betrieb betrieben werden und somit ein niedrigeres Spülgefälle benötigen, einer weiteren, insbesondere von der Nutzung des ersten Abgasstroms unterschiedlichen, Nutzung zugeführt werden. Diese Nutzung kann insbesondere vorteilhaft dem aufgrund des Viertakt-Betriebs höheren möglichen Abgasgegendruck entsprechend in einer Beaufschlagung einer Hochdruckstufe der Laderanordnung mit dem zweiten Abgasstrom liegen.

Selbstverständlich ist bei dem erfindungsgemäßen Verfahren auch eine vorteilhafte Nutzung einer oder mehrere Abgasströme bei einer einstufigen Aufladung möglich. Genauso ist es möglich und sogar sinnvoll, bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine mehrstufige Aufladung durchzuführen. Insbesondere kann die Energie eines Abgasstroms, der aus einem Zylinder oder einer Anzahl von Zylindern stammt, welche im Viertakt-Betrieb betrieben werden, durch eine mehrstufige Beaufschlagung einer mehrstufigen Laderanordnung vorteilhaft, insbesondere besser verglichen mit einer lediglich einstufigen Aufladung, zur Energierückgewinnung genutzt werden. Diese beiden Maßnahmen wirken in synergetischer Weise zusammen, insbesondere weil gemäß dem Konzept der Erfindung die höhere Abgasenergie des aus den im Viertakt-Betrieb betriebenen Zylindern stammenden zweiten Abgasstroms vorteilhaft für die Erzeugung eines ausreichenden Spülgefälles in den im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylindern genutzt wird.

Auf diese Weise ist es möglich, bei gleicher Zylinderzahl, gleichem Bauraum und gleichem Gewicht eine um 30 % bis 40 % höhere Motorleistung zu realisieren. So kann beispielsweise mit einem 12V-Motor praktisch dieselbe Leistung wie bisher mit einem 16V-Motor erreicht werden.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter die Schritte aufweist: in einem Viertakt- Betriebsmodus Betreiben der ersten Anzahl von Zylindern und der zweiten Anzahl von Zylindern im Viertakt-Betrieb, in einem Zweitakt-Betriebsmodus Betreiben der ersten Anzahl von Zylindern (ZI) und der zweiten Anzahl von Zylindern (Z2) im Zweitakt-Betrieb. Dies kann konkret beinhalten, dass sämtliche Zylinder des Motors entweder im Viertakt-Betrieb oder im Zweitakt-Betrieb betrieben werden. Insbesondere bei einem Zweitakt-Betrieb der Zylinder ist zu beachten, dass geeignete Möglichkeiten zur Aufladung, insbesondere zur Verdichtung der Ladeluft vergesehen werden müssen, um ein ausreichend hohes Spülgefälle zu erzeugen.

Insbesondere ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter den Schritt aufweist: Umschalten des Motors von einem Viertakt-Betrieb des Viertakt-Betriebsmodus in einen Zweitakt-Betrieb des Zweitakt-Betriebsmodus. Konkret beinhaltet diese Weiterbildung insbesondere das Umschalten während des Betriebs von einem Viertakt-Betrieb in einen Zweitakt-Betrieb, um insbesondere gemäß dem Konzept der Erfindung auf vorteilhafte Weise kurzfristig eine höhere Leistung des Motors zu erreichen.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass das Verfahren weiter den Schritt aufweist: Umschalten des Motors von einem Zweitakt-Betrieb des Zweitakt-Betriebsmodus in einen Viertakt-Betrieb des Viertakt-Betriebsmodus. Dies kann konkret bedeuten, dass der Motor der Brennkraftmaschine, nachdem er bereits in einem vorherigen Schritt von einem Viertakt-Betrieb in einen Zweitakt- Betrieb umgeschaltet wurde, wieder zurück in einen Viertakt-Betrieb umgeschaltet wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die höhere Leistung des Zweitakt-Betrieb, die bei transienten Anforderungen wie beispielsweise während des Beschleunigens vorteilhaft genutzt wird, in einem momentanen Betriebszustand des Motors nicht benötigt wird. In einem derartigen, insbesondere stationären Betriebszustand, kann die Brennkraftmaschine daher gemäß dem Konzept der Erfindung zu Gunsten eines niedrigeren Kraftstoffverbrauchs sowie niedrigeren Schadstoffimmissionen in einen Viertakt-Betrieb geschaltet werden. Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass im Haupt- Betriebsmodus die erste Anzahl von Zylindern oder die zweite Anzahl von Zylindern vom Viertakt-Betrieb in den Zweitakt-Betrieb umgeschaltet wird. Konkret kann dies beinhalten, dass insbesondere während des Betriebs der Brennkraftmaschine eine Umschaltung einzelner Zylinder bzw. Zylindergruppen von einem Viertakt-Betrieb in einen Zweitakt-Betrieb gemäß dem Konzept der Erfindung möglich ist. Auf diese Weise kann der Betriebszustand des Motors flexibel an momentane, also zu einem bestimmten Zeitpunkt vorübergehend herrschende Randbedingungen, insbesondere hinsichtlich benötigter Leistung, Kraftstoffverbrauch sowie Schadstoffemmissionen, angepasst werden. Weiterhin kann insbesondere durch die gezielte Einstellung des Verhältnisses von im Viertakt-Betrieb betriebenen Zylindern zu im Zweitakt- Betrieb betriebenen Zylindern die Verdichterleistung und somit das erreichbare Spülgefälle, insbesondere für die im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylinder, beeinflusst werden. Eine Umschaltung einzelner Zylinder bzw. einer Anzahl von Zylindern von einem Viertakt-Betrieb in einen Zweitakt-Betrieb führt generell zu einer kurzfristigen Erhöhung der verfügbaren Leistung und ist somit insbesondere bei transienten Betriebszuständen, wie z.B. dem Beschleunigen, vorteilhaft.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass im Haupt-Betriebsmodus die erste Anzahl von Zylindern oder die zweite Anzahl von Zylindern von einem Zweitakt-Betrieb in einen Viertakt-Betrieb umgeschaltet wird. Analog zu der vorherig genannten Weiterbildung führt eine Umschaltbarkeit einzelner Zylinder oder einer Anzahl von Zylindern vom Zweitakt-Betrieb in den Viertakt- Betrieb zu dem Vorteil, dass der Betriebszustand des Motors flexibel an momentane Randbedingungen angepasst werden kann. Weiterhin kann ebenfalls vorteilhaft das Spülgefälle, wie oben angegeben, eingestellt werden. Eine Umschaltung einzelner Zylinder bzw. einer Anzahl von Zylindern vom Zweitakt-Betrieb in den Viertakt-Betrieb führt generell zu einer niedrigeren Emission von Schadstoffen und zu einem niedrigeren Kraftstoffverbrauch.

Vorteilhaft ist vorgesehen, dass beim Betreiben der Brennkraftmaschine oder einer Anzahl von Zylindern im Zweitakt-Betrieb ein oder mehrere Zylinder durch eine Kopfümkehrspülung gespült werden. Konkret bedeutet dies insbesondere, dass der aus Zylinder und Kolben gebildete Brennraum über Öffnungen bzw. Ventile gespült, d.h. geflutet und entleert, wird, welche an einer Seite des Brennraums, insbesondere an der oberen Innenseite bzw. Kopfseite des Zylinders, angeordnet sind. Eine derartige Weiterbildung führt insbesondere zu dem Vorteil, dass der Aufbau des Triebwerks und insbesondere der einzelnen Zylinder dem Aufbau eines Viertakt- Motors ähnlich sind. Auf diese Weise ist es möglich, im Wesentlichen insbesondere durch Anpassung der Ventilsteuerung, beispielsweise durch hydraulisches Verstellen der Nockenwelle, zwischen Zweitakt-Betrieb und Viertakt-Betrieb umzuschalten. Gleichwohl ist es möglich, dass beim Betreiben der Brennkraftmaschine im Zweitakt-Betrieb die Zylinder durch eine Längsspülung bzw. Gleichstromspülung gespült werden. Dies beinhaltet insbesondere, dass eine Spülung des aus Kolben und Zylinder gebildeten Brennraums zwischen zwei verschiedenen, insbesondere gegenüberliegenden Seiten, erfolgt. Hierbei wird der Brennraum insbesondere durch im Bereich des unteren Totpunkts liegende Einlassschlitze geflutet und durch im Bereich des oberen Totpunkts liegende Ventile wieder entleert. Auf diese Weise wird vorteilhaft ein guter Wirkungsgrad der Spülung erzielt, insbesondere da im Wesentlichen der gesamte Brennraum von der Strömung erfasst wird und das Risiko der Totraumbildung somit gering ist. Weiterhin ist es möglich, insbesondere durch eine tangentiale Anordnung der Einlassschlitze, die Spülung durch Erzeugung eines Dralls zu beeinflussen und insbesondere weiter zu verbessern.

Bei einer Längsspülung führt ein Überlaufen des Kolbens bzw. etwaiger Kolbenringe und/oder Kolbendichtungen, von Einlassschlitzen, die insbesondere im unteren Zylinderbereich angeordnet sind, zu einer mechanischen Beanspruchung dieser Komponenten. Dies kann zu einer erhöhten Gefahr der Beschädigung bzw. zu einem erhöhten Verschleißen des Kolbens, bzw. etwaiger Kolbenringe und/oder Kolbendichtungen, führen. Bei einer Kopfumkehrspülung wird diese Gefahr folglich vorteilhaft reduziert.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die erste Anzahl an Zylindern in einer ersten Zylinderbank und die zweite Anzahl an Zylindern in einer zweiten Zylinderbank angeordnet sind. Konkret beinhaltet dies insbesondere, dass die erste Anzahl an Zylindern und die zweite Anzahl an Zylindern räumlich getrennt, bei einem V-Motor jeweils auf einer ersten Zylinderbank und einer gegenüberliegenden zweiten Zylinderbank, angeordnet sind. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass Zylinder der ersten Anzahl an Zylindern und Zylinder der zweiten Anzahl an Zylindern jeweils abwechselnd nebeneinander angeordnet sind. Konkret bedeutet dies insbesondere, dass ein Zylinder der in einem Betriebsmodus, beispielsweise einem Viertakt-Betrieb, betrieben wird, jeweils von Zylindern umgeben ist, die in einem anderen Betriebsmodus, beispielsweise einem Zweitakt-Betrieb, betrieben werden. Auf diese Weise können thermische und mechanische Belastungen vorteilhaft für sämtliche Zylinder gleichmäßig gehalten werden.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein erster Abgasstrom der ersten Anzahl an Zylindern direkt, insbesondere vorbei an einer Hochdruckstufe der Laderanordnung, auf eine Niederdruckstufe der Laderanordnung geleitet wird. Diese Weiterbildung beinhaltet konkret insbesondere, dass der aus den im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylindern stammende Abgasstrom einer Nutzung zugeführt wird, welche einen ausreichend geringen Abgasgegendruck in diesen Zylindern hervorruft. Auf diese Weise kann vorteilhaft ein für einen Zweitakt-Betrieb ausreichendes Spülgefälle in den betroffenen Zylindern realisiert werden. Weiterhin wird die in diesem Abgasstrom enthaltene Energie in geeigneter Weise genutzt, nämlich in Form der Beaufschlagung einer Niederdruckstufe einer Laderanordnung . Insbesondere ist vorgesehen, dass ein zweiter Abgasstrom der zweiten Anzahl an Zylindern auf eine Hochdruckstufe der Laderanordnung und anschließend auf eine Niederdruckstufe der Laderanordnung geleitet wird. Diese Weiterbildung beinhaltet konkret insbesondere, dass einem aus den im Viertakt-Betrieb betriebenen Zylindern geleiteter Abgasstrom eine Nutzung zugeführt wird, welche einen höheren Abgasgegendruck in den betroffenen Zylindern erzeugt. Damit werden vorteilhaft die günstigeren Spülbedingungen des Viertakt-Betriebs genutzt, welche in einem höheren möglichen Abgasgegendruck resultieren. Hierbei wird insbesondere die Tatsache genutzt, dass im Viertakt-Betrieb der Vorgang des Ladens von Ladeluft in den Zylinder und der Vorgang des Ausstoßens von Abgas aus dem Zylinder in zwei separaten Takten erfolgen. Auf diese Weise wird das Abgas mit einem wesentlich höheren Druck aus dem Zylinder ausgestoßen als im Zweitakt-Betrieb, indem das Ausstoßen des Abgases in einem Takt zusammen mit dem Laden der Ladeluft erfolgt. Dieser höhere Druck wird entsprechend vorteilhaft in dieser Weiterbildung zum Antreiben der Hochdruckstufe der Laderanordnung genutzt. Vorteilhaft ist vorgesehen, dass ein erster Abgasstrom der ersten Anzahl an Zylindern direkt, insbesondere vorbei an der Laderanordnung, zu einer Abgasanlage, insbesondere einem Auspuff, einem Wastegate oder dergleichen geleitet wird. Diese Weiterbildung beinhaltet insbesondere konkret, dass der aus einer ersten Anzahl an, insbesondere im Zweitakt-Betrieb betriebenen, Zylindern ausgeleitete erste Abgasstrom nicht zum Antreiben einer Turbine, insbesondere zwecks Rückgewinnung mechanischer Energie, genutzt wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, falls das Spülgefälle bzw. die Druckdifferenz in den im Zweitaktbetrieb betriebenen Zylindern für eine technisch oder wirtschaftlich sinnvolle Energierückgewinnung, insbesondere für das Antreiben einer Laderturbine, unzureichend ist. Durch eine derartige Weiterbildung wird in diesem Fall der Abgasgegendruck in den im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylindern gering gehalten, insbesondere um eine möglichst optimale Spülung zu gewährleisten.

Im Rahmen einer besonders bevorzugten Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Brennkraftmaschine in aufeinanderfolgenden Betriebsphasen mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12 betrieben wird, wobei die Zuordnung einer Gesamtmenge von Zylindern zur ersten Anzahl an Zylindern und zur zweiten Anzahl an Zylindern jeweils für eine Betriebsphase umgekehrt zu der Zuordnung einer jeweils vorangegangenen Betriebsphase ist. Hierbei kann eine Betriebsphase mit dem Starten des Motors begonnen und mit dem Stoppen des Motors beendet werden. Gleichwohl ist es möglich, eine Betriebsphase während des Betriebs des Motors, d.h. mit laufendem Motor, zu beenden und im direkten Anschluss eine neue Betriebsphase zu starten, d.h. insbesondere ohne den Motor neu zu starten. Eine derartige Weiterbildung führt zu dem Vorteil, dass durch die abwechselnde Zuordnung der Betriebsmodi thermische und mechanische Belastungen insbesondere zeitlich verteilt werden. Auf diese Weise wird beispielsweise gewährleistet, dass ein Zylinder, der zuvor im Viertakt-Betrieb betrieben wurde, in der nächsten Betriebsphase im Zweitakt-Betrieb betrieben wird. Somit wird vorteilhaft ein ungleichmäßiger Verschleiß von bestimmten Komponenten der Brennkraftmaschine, welcher bei einer festen, insbesondere unveränderlichen Zuordnung von im Zweitakt- bzw. im Viertakt- Betrieb zu betreibenden Zylindern entstehen würde, vermieden. Die Erfindung führt zur Lösung der Aufgabe auch auf eine Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13, insbesondere zum Betreiben einer Brennkraftmaschine und eine Brennkraftmaschine, aufweisend einen Motor, eine erste Anzahl an Zylindern, eine zweite Anzahl an Zylindern, eine Laderanordnung mit mindestens einer Hochdruckstufe und einer Niederdruckstufe, ausgebildet zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13.

Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Der Einfachheit halber sind nachfolgend für identische oder ähnliche Teile oder Teile mit identischer oder ähnlicher Funktion gleiche Bezugszeichen verwendet.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine einer bevorzugten

Ausführungsform,

Fig. 2A - B eine schematische Darstellung der Abfolge eines Zweitakt- Verbrennungsprozesses,

Fig. 3A - D eine schematische Darstellung der Abfolge eines Viertakt- Verbrennungsprozesses,

Fig. 4 in schematischer Darstellung eine Brennkraftmaschine einer weiteren bevorzugten

Ausführungsform. Fig. 1 zeigt eine Brennkraftmaschine 1000 mit einem Gasführungssystem 10 in einer ersten Ausführungsform gemäß einer Ausührungsform der Erfindung. Das Gasführungssystem 10 ist an der Peripherie eines Motors 1200 zur Führung von Gas, d.h. Frischluft und Abgas, angeordnet. Der Motor 1200 hat eine zuströmseitige und eine abströmseitige Peripherie. Der Motor 1200 ist vorliegend in Form eines Großdieselmotors symbolisch dargestellt und hat eine erste Zylinderbank Bl mit einer ersten Gasausführung 3 und eine zweite Zylinderbank B2 mit einer zweiten Gasausführung 4.

Das Gasführungssystem 100 weist eine zuströmseitige Gaszuführung 1 zur Zuführung von Gas zu einer Eingangsseite des Motors 1200 auf. Die Gaszuführung 1 hat vorliegend eine Frischluftstrecke 11. Die Frischluftstrecke 11 der Gaszuführung 1 ist eingangs durch eine Rohluftstrecke 11.1 zum Ansaugen von Rohluft mit einem Luftfilter 180 vor einem Niederdruck- Verdichter 172 mit einem nachgeschalteten Zwischenkühler 178 gebildet. Vorliegend sind zwei Rohluftstrecken 11.1 und zwei Nieder druck- Verdichter 172 und zwei Zwischenkühler 178 vorgesehen.

Die beiden Rohluftstrecken 11.1 werden zu einer gemeinsamen Ladeluftstrecke 11.2 vor einem Hochdruck- Verdichter 162 zusammengeführt, an den sich eine Hochdruck-Ladeluftstrecke 11.3 anschließt, die vom Hochdruck- Verdichter 162 zum Ladeluftkühler 480 führt. Zuströmseitig des Ladeluftkühlers 480 befindet sich ein Zuleitungs-Trennmittel 190, mittels dessen die gasführende Verbindung zwischen der Ladeluftstrecke 11.3 und dem Ladeluftkühler 480 hergestellt bzw. unterbrochen werden kann. Abströmseitig des Ladeluftkühlers 480 schließen sich vorliegend zwei Zylinder-Ladeluftstrecken 11.4 der Frischluftstrecke 11 an, welche eine gasführende Verbindung zu auf der ersten Zylinderbank Bl angeordneten Zylindern 442 bzw. auf der zweiten Zylinderbank B2 angeordneten Zylindern 444 herstellen. Die Verdichter der Laderanordnung 100, nämlich die zwei Niederdruck- Verdichter 172 und der Hochdruck- Verdichter 162, werden jeweils durch eine Turbine 164, 174 der abströmseitigen Gasabführung 2 angetrieben. Dazu sind zwei Niederdruckturbinen 174 in einer Niederdruck- Abgasstrecke 13.1 und eine Hochdruckturbine 164 in einer Zwischen- Abgasstrecke 13.3 zwischen den Niederdruckturbinen 174 und einer Hochdruck- Abgasstrecke 13.2 der Abgasleitung 13 angeordnet. Eine abströmseitige Gasabführung 2 schließt sich abströmseitig an die Hochdruck- Abgasstrecke 13.2 der Leitung 13 an, welcher mit den Gasausführungen 3, 4 verbunden ist. Die Gasausführungen 3, 4 sind abströmseitig des Motors 1200 jeweils an die Zylinder 442, 444 der Zylinderbänke Bl, B2 angeschlossen, das heißt vorliegend an einer Ausgangsseite des Motors 1200 angeordnet.

Der Motor 1200 kann gemäß dem Konzept der Erfindung im Viertakt-Betrieb, im Zweitakt- Betrieb oder in einem Hybridbetrieb, das heißt mit einer Teilmenge von Zylindern im Viertakt- Betrieb und einer weiteren Teilmenge von Zylindern im Zweitakt-Betrieb, gefahren werden. Für einen Zweitakt-Betrieb ist insbesondere eine Aufladung vorzusehen, um eine ausreichende Spülung, insbesondere Kopfumkehrspülung, der Zylinder zu erreichen.

Vorliegend sind sämtliche Zylinder 442 einer ersten Anzahl ZI an Zylindern auf der ersten Zylinderbank B 1 angeordnet. Weiterhin sind sämtliche Zylinder 444 einer zweiten Anzahl Z2 an Zylindern auf der zweiten Zylinderbank B2 angeordnet. Natürlich sind auch hiervon abweichende Zuordnungen möglich, wie beispielsweise untenstehend im Zusammenhang mit Fig. 4 näher ausgeführt wird.

Vorliegend wird die Brennkraftmaschine 1000 in einem ersten Haupt-Betriebsmodus erläutert. Hierbei werden die Zylinder 442 der ersten Zylinderbank Bl im Zweitakt-Betrieb und die Zylinder 444 der zweiten Zylinderbank B2 im Viertakt-Betrieb betrieben. Zur Durchführung des Hybridbetriebs werden vorliegend ein aus den Zylindern 442 der ersten Zylinderbank Bl stammender erster Abgasstrom AG1 sowie ein aus den Zylindern 444 der zweiten Zylinderbank B2 stammender zweiter Abgasstrom AG2 getrennt geführt. Hierzu sind auf der Hochdruck- Abgasstrecke 13.2, welche die erste Gasausführung 3 und die zweite Gasausführung 4 gasführend verbindet, ein erstes Sperr-Trennmittel 196 angeordnet, welches hierzu geschlossen ist und ein zweites Sperr-Trennmittel 198 angeordnet, welches hierzu geöffnet ist. Weiterhin besteht über ein an der ersten Gasausführung 3 angeordnetes erstes Bypass-Trennmittel 192 sowie über ein an der zweiten Gasausführung 4 angeordnetes zweites Bypass-Trennmittel 194 die Möglichkeit, jeweils den aus der entsprechenden Zylinderbank Bl oder B2 stammenden Abgasstrom AG1 oder AG2 direkt, insbesondere an einer Hochdruckstufe 160 der Laderanordnung 100 vorbei, auf die Niederdruck-Turbine 174 der Niederdruckstufe 170 der Laderanordnung 100 zu leiten.

Vorliegend ist das erste Bypass-Trennmittel 192 geöffnet. Auf diese Weise wird der erste Abgasstrom AG1 der im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylinder 442 über eine erste Bypassleitung 13.4 direkt auf die Niederdruck- Abgasstrecke 13.3 geleitet und somit vorteilhaft ein geringer Abgasgegendruck für die im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylinder 442 erreicht. Von der Niederdruck- Abgasstrecke 13.3 wird der erste Abgasstrom AG1 direkt auf die Niederdruck-Turbinen 174 der Niederdruckstufe 170 geleitet. Beide Niederdruckturbinen 174 sind jeweils über eine Niederdruck-Turbinenwelle 176 zur Übertragung einer Drehbewegung jeweils mit dem Niederdruck- Verdichter 172 verbunden.

Weiterhin ist das zweite Bypass-Trennmittel 194 geschlossen und das zweite Sperr-Trennmittel 198 geöffnet, wodurch der aus den Zylindern 444 der zweiten Zylinderbank B2 stammende zweite Abgasstrom AG2 über die Hochdruck- Abgasstrecke 13.2 auf die Hochdruckturbine 164 der Hochdruckstufe 160 geleitet wird. Hierdurch wird erreicht, dass der zweite Abgasstrom AG2, welcher aufgrund des Viertakt-Betriebs der Zylinder 444 einen höheren Abgasdruck als der erste Abgasstrom AG1 aufweist, für die Beaufschlagung der Hochdruckturbine 164 genutzt wird. Die durch den Abgasstrom AG2 in eine Drehbewegung versetzte Hochdruckturbine 164 treibt über eine Hochdruck-Turbinenwelle 166 den Hochdruck- Verdichter 162 an. Hierbei ist das erste Sperr-Trennmittel 196 geschlossen und das zweite Sperr-Trennmittel 198 geöffnet.

Gleichwohl ist genauso in einem zweiten Haupt-Betriebsmodus eine umgekehrte Zuordnung der ersten Anzahl ZI an Zylindern und der zweiten Anzahl Z2 an Zylindern denkbar. Durch ein entsprechendes Schließen des ersten Bypass-Trennmittels 192 und ein Öffnen des zweiten Bypass-Trennmittel 194 kann somit der erste Abgasstrom AG1 der nunmehr im Viertakt-Betrieb betriebenen Zylinder 442 auf die Hochdruckturbine 164 geleitet werden, und entsprechend der zweite Abgasstrom AG2 der nunmehr im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylinder 444 über eine zweite Bypassleitung 13.5 direkt auf die Niederdruck-Turbine 174 der Niederdruckstufe 170 geleitet werden. Hierzu ist entsprechend das erste Sperr-Trennmittel 196 geöffnet und das zweite Sperr-Trennmittel 198 geschlossen.

Mittels der Trennmittel 192, 194, 196, 198 kann somit gemäß dem Konzept der Erfindung die Zuordnung von im Viertakt-Betrieb betriebenen Zylindern 444 und im Zweitakt-Betrieb betriebenen Zylindern 442 beliebig umgekehrt werden, insbesondere um eine gleichmäßige Belastung sämtlicher Zylinder und mit dem Zylinder verbundenen Motorkomponenten zu gewährleisten.

Durch die Trennung und insbesondere die getrennte Nutzung des ersten Abgasstroms AG1 und des zweiten Abgasstroms AG2 wird somit eine vorteilhafte, insbesondere den unterschiedlichen Abgasdrücken beider Abgasströme entsprechende, Nutzung bzw. Rückgewinnung der Abgasenergie erreicht. Alternativ wäre es auch denkbar, die Abgasströme AG1, AG2 zur Ermöglichung eines für einen Zweitakt-Betrieb ausreichenden Spülgefälles nicht auf eine Laderanordnung zu leiten, sondern über ein Wastegate oder dergleichen abzuleiten.

Nachfolgend sind die Schaltzustände der Trennmittel in den beiden oben beschriebenen Haupt- Betriebsmodi dargestellt:

Erster Haupt- Zweiter Haupt- Betriebsmodus Betriebsmodus

Erstes Bypass-Trennmittel 192 Offen Geschlossen Zweites Bypass-Trennmittel 194 Geschlossen Offen Erstes Sperr-Trennmittel 196 Geschlossen Offen Zweites Sperr-Trennmittel 198 Offen Geschlossen

Fig. 2A und Fig. 2B zeigen eine schematische Darstellung der Abfolge eines Zweitakt- Verbrennungsprozesses. In Fig. 2A ist ein Zylinder 420 dargestellt, in dem ein in Richtung der Zylinderachse des Zylinders 420 translatorisch beweglicher Kolben 424 angeordnet ist. Der Kolben 424 befindet sich in der Darstellung in der Nähe eines unteren Totpunkts UT. Nach dem Prinzip der Kopfumkehrspülung strömt Gas, insbesondere ein Zweitakt-Ladeluftstrom L2T, in den im Wesentlichen aus einer Zylinderwand 422 des Zylinders 420 sowie dem Kolben 424 gebildeten Brennraum 432. Die Ladeluft L2T wird hierzu durch mindestens ein Einlassventil 426E in den Brennraum 432 befördert.

Der Zweitakt-Ladeluftstrom L2T wird dazu vorher durch einen Verdichter 162, welcher hier nicht dargestellt ist, auf einen für den Zweitakt-Betrieb ausreichend hohen Druck verdichtet. Gleichzeitig wird mit dem Einströmen des Ladeluftstrom L2T im Brennraum 432 befindliches Abgas verdrängt. Dieses Abgas verlässt in Form eines Zweitakt-Abgasstromes A2T durch mindestens ein Auslassventil 426A, welches vorliegend an der oberen Seite des Zylinders 420 in der Nähe eines oberen Totpunkts OT angeordnet ist, den Brennraum 432.

Der in Fig. 2A dargestellte Vorgang beinhaltet also ein Laden des Brennraums 432 mit Ladeluft L2T und praktisch gleichzeitig ein Ausstoßen des Abgases A2T. In Fig. 2B befindet sich der Kolben 424 in der Nähe des oberen Totpunkts, d.h. dass der Brennraum 432 beinahe sein Minimal volumen erreicht hat. Dies bedeutet, dass die zuvor in den Brennraum 432 geströmte Ladeluft L2T durch die Aufwärtsbewegung des Kolbens 424 und somit die Verkleinerung des Brennraums 432 verdichtet worden ist. Das Einlassventil 426E und das Auslassventil 426A sind dabei geschlossen, um ein Austreten der Ladeluft L2T zu verhindern. Der dargestellte Zustand stellt praktisch das Ende des Verdichtungsvorgangs dar.

Durch eine Zündung ZUE des verdichteten Gases im Brennraum 432 wird der Kolben 426 anschließend in der auch als Arbeitsphase bezeichneten Phase von dem expandierenden Gas abwärts in Richtung eines unteren Totpunkts UT bewegt. Praktisch bei Erreichen des unteren Totpunkts UT durch den Kolben 424 beginnt der Zyklus durch den in Fig. 2A dargestellten Lade- bzw. Ausstoßvorgang erneut.

Fig. 3A bis Fig. 3D zeigen eine schematische Darstellung der Abfolge eines Viertakt- Verbrennungsprozesses. In Fig. 3A ist der Vorgang des Ladens in einem Zylinder 420 dargestellt. Durch die Position eines Kolbens 424 nahe des unteren Totpunkts UT weist der Brennraum 432 praktisch sein größtmögliches Volumen auf. Ein Viertakt-Ladeluftstrom L4T strömt, insbesondere durch vorherige Druckbeaufschlagung durch einen hier nicht näher dargestellten Verdichter 162 und/oder durch einen durch die Abwärtsbewegung des Kolbens 424 erzeugten Unterdruck, durch das geöffnete Einlassventil 426E in den Brennraum 432. Im Gegensatz zu dem im Fig. 2A dargestellten Zweitakt-Betrieb ist vorliegend das Auslassventil 426 A geschlossen.

In Fig. 3B befindet sich der Kolben 424 nahe des oberen Totpunkts OT. Das Einlassventil 426E und das Auslassventil 426A sind geschlossen; das im vorherigen, in Fig. 3A dargestellten, Schritt eingeströmte Gas ist zu dem vorliegend dargestellten Zeitpunkt also bereits verdichtet. Der in Fig. 3B dargestellte Zustand stellt praktisch das Ende des Verdichtens dar. Es erfolgt eine Zündung ZUE. In Fig. 3C befindet sich der Kolben 424 wieder am unteren Totpunkt UT. Diesem Zustand ist eine Expansion durch die Zündung ZUE des verdichteten Gases vorangegangen, welche wiederum im Anschluss an den in Fig. 3B dargestellten Endzustand des Verdichtens erfolgt ist. Der in Fig. 3C dargestellte Zustand stellt somit praktisch das Ende des Arbeitens bzw. der Arbeitsphase dar, in welcher insbesondere eine Antriebsbewegung eines Motors 1200 erzeugt wird.

In Fig. 3D erfolgt schließlich das Ausstoßen eines Abgases, welches bei der vorangegangenen Expansion bzw. Zündung entstanden ist. Hierzu wird das Auslassventil 426A geöffnet, so dass bei einer Aufwärtsbewegung des Kolbens 424 bzw. bei einer Verkleinerung des Brennraums 432 das Abgas den Brennraum 432 in Form eines Viertakt- Abgasstromes A4T verlässt.

Fig. 4 zeigt eine Brennkraftmaschine 1000 gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform. Der Motor 1200 ist ebenfalls als 12-Zylinder Motor ausgeführt. Der hier dargestellte Motor 1200 ist, insbesondere im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform, einstufig aufgeladen, und zwar über eine Verdichterstufe 170'. Hierbei sind die Zylinder AI bis A6 auf eine ersten Zylinderbank Bl angeordnet und die Zylinder Bl bis B6 auf einer zweiten Zylinderbank B2. Vorliegend bilden die Zylinder AI, A3, A5, Bl, B3, B5 eine erste Anzahl Ζ von Zylindern. Weiterhin bilden die Zylinder A A2, A4, A6, B2, B4, B6 eine zweite Anzahl Z2' von Zylindern.

Gemäß der Aufteilung in eine erste Anzahl ΖΓ an Zylindern und eine zweite Anzahl Z2' an Zylindern ist sowohl die erste Gasausführung 3 der ersten Zylinderbank Bl als auch die zweite Gasausführung 4 der zweiten Zylinderbank B2 jeweils aufgeteilt. Hierbei sind die Zylinder der ersten Anzahl Ζ , die auf der ersten Zylinderbank Bl angeordnet sind, nämlich die Zylinder AI, A3 und A5, über einen ersten Ausführungszweig 3.1 der ersten Gasausführung 3 gasführend mit einem ersten Turbinen-Trennmittel 490.1 verbunden.

Weiterhin ist der erste Ausführungszweig 3.1 der ersten Gasausführung 3 über ein erstes Bypass- Trennmittel 492.1 gasführend direkt mit einer Abgasstrecke 413 verbindbar.

Weiterhin sind die Zylinder der ersten Anzahl ΖΓ, die auf der zweiten Zylinderbank B2 angeordnet sind, nämlich die Zylinder Bl, B3 und B5 über einen ersten Ausführungszweig 4.1 der zweiten Gasausführung 4 gasführend mit dem ersten Turbinen-Trennmittel 490.1 verbunden.

Auch der erste Ausführungszweig 4.1 der zweiten Gasausführung 4 ist über das erste Bypass- Trennmittel 492.1 gasführend direkt mit der Abgasstrecke 413 verbindbar. Durch ein Schließen des ersten Bypass-Trennmittels 492.1 und ein Öffnen des ersten Turbinen- Trennmittels 494.1 kann somit der aus den Zylindern AI, A3, A5, Bl, B3 und B5 der ersten Anzahl Ζ stammende Abgasstrom AG1 auf eine der beiden Turbinen 174' geleitet werden. Die Turbinen 174' werden dadurch in Bewegung versetzt und können, jeweils über eine Turbinenwelle 176', einen Verdichter 172' zwecks Verdichtung eines Ladeluftstroms L, antreiben. Der Ladeluftstrom L wird wiederum über einen Ladeluftkühler 480 den Zylindern AI bis A6 sowie Bl bis B6 zugeführt.

Durch ein Öffnen des ersten Bypass-Trennmittels 492.1 und ein Schließen des ersten Turbinen- Trennmittels 494.1 kann wiederum der aus den Zylindern AI, A3, A5, Bl, B3 und B5 der ersten Anzahl Ζ stammende Abgasstrom AG1 direkt auf die Abgasstrecke 413 geleitet werden. Dies ist insbesondere für einen Zweitakt-Betrieb förderlich, da durch das Umgehen der Verdichterstufe 170' ein wesentlich niedrigerer Abgasgegendruck erzeugt wird. Die Zylinder der zweiten Anzahl Z2', die auf der ersten Zylinderbank Bl angeordnet sind, nämlich die Zylinder A2, A4 und A6, sind über einen zweiten Ausführungszweig 3.2 der ersten Gasausführung 3 gasführend mit einem zweiten Turbinen-Trennmittel 490.2 verbunden. Weiterhin ist der zweite Ausführungszweig 3.2 der ersten Gasausführung 3 über ein zweites Bypass-Trennmittel 492.2 gasführend direkt mit der Abgasstrecke 413 verbindbar.

Analog zur ersten Zylinderbank Bl sind die Zylinder der zweiten Anzahl Z2', die auf der zweiten Zylinderbank B2 angeordnet sind, nämlich die Zylinder B2, B4 und B6 über einen zweiten Ausführungszweig 4.2 der zweiten Gasausführung 4 gasführend mit dem zweiten Turbinen- Trennmittel 490.2 verbunden. Weiterhin ist der zweite Ausführungszweig 4.2 der zweiten Gasausführung 4 ebenfalls über das zweite Bypass-Trennmittel 492.2 gasführend direkt mit der Abgasstrecke 413 verbindbar.

Durch ein Schließen des zweiten Bypass-Trennmittels 492.2 und ein Öffnen des zweiten Turbinen-Trennmittels 490.2 kann somit der aus den Zylindern A2, A4, A6, B2, B4 und B6 der zweiten Anzahl Z2' stammende Abgasstrom AG2 auf eine der beiden Turbinen 174' geleitet werden. Die Turbinen 174' werden dadurch in Bewegung versetzt und können, jeweils über eine Turbinenwelle 176', einen Verdichter 172' zwecks Verdichtung eines Ladeluftstroms L, antreiben. Der Ladeluftstrom L wird wiederum über einen Ladeluftkühler 480 den Zylindern AI bis A6 sowie Bl bis B6 zugeführt. Durch ein Öffnen des zweiten Bypass-Trennmittels 492.2 und ein Schließen des zweiten Turbinen-Trennmittel 494.2 kann wiederum der aus den Zylindern A2, A4, A6, B2, B4 und B6 zweiten Anzahl Z2' stammende Abgasstrom AG2 direkt auf die Abgasstrecke 413 geleitet werden. Dies ist insbesondere für einen Zweitakt-Betrieb förderlich, da durch das Umgehen der Verdichterstufe 170' ein wesentlich niedrigerer Abgasgegendruck erzeugt wird.

Somit ist es beispielsweise vorteilhaft möglich, die Zylinder der ersten Anzahl ΖΓ im Viertakt- Betrieb, und die Zylinder der zweiten Anzahl Z2' gleichzeitig im Zweitakt-Betrieb zu betreiben. Hierzu ist das erste Turbinen-Trennmittel 490.1 sowie das zweite Bypass-Trennmittel 492.2 geöffnet, und dass zweite Turbinen Trennmittel 490.2 sowie das erste Bypass-Trennmittel 492.1 geschlossen.

Umgekehrt ist es vorliegend genauso möglich, die Zylinder der ersten Anzahl Ζ im Zweitakt- Betrieb, und die Zylinder der zweiten Anzahl Z2 im Viertakt-Betrieb zu betreiben. Hierzu ist das erste Turbinen-Trennmittel 490.1 sowie das zweite Bypass-Trennmittel 492.2 geschlossen, und dass zweite Turbinen Trennmittel 490.2 sowie das erste Bypass-Trennmittel 492.1 geöffnet.

Weiterhin ist schematisch eine Einrichtung 900 zum Betreiben der Brennkraftmaschine 1000 dargestellt, welche vorliegend ein Regel- und Prozessormittel 910 aufweist. Dieses Regel- und Prozessormittel 910 ist, wie vorliegend durch gestrichelte Linien dargestellt, signalführend mit den Trennmitteln 490.1, 490.2, 492.1 und 492.2 verbunden. Auf diese Weise kann das Konzept der Erfindung beispielsweise im Sinne eines bei dieser bevorzugten Ausführungsform dargestellten automatischen Systems bzw. Regelkreises umgesetzt werden. Insbesondere können die Trennmittel 490.1, 490.2, 492.1 und 492.2 entsprechend des Verfahrens gemäß dem Konzept der Erfindung gestellt, das heißt geöffnet oder geschlossen werden. Weiterhin steht das Regel- und Prozessormittel 910 signalführend mit einer hier nicht dargestellten, insbesondere übergeordneten, Steuerung der Brennkraftmaschine 1000 in Verbindung. Es kann zusätzlich oder alternativ auch Teil dieser sein, um das Verfahren gemäß dem Konzept der Erfindung, insbesondere das Umschalten der Zylinder vom Zweitakt-Betrieb in den Viertakt-Betrieb beziehungsweise vom Viertakt-Betrieb in den Zweitakt-Betrieb, umzusetzen.

In der vorliegenden Ausührungsform ist die gezeigte Zuordnung von Zylindern zu einer ersten Anzahl Ζ und einer zweiten Anzahl Z2' praktisch abwechselnd nebeneinander und auf beide Zylinderbänke Bl, B2 verteilt. Gleichwohl ist es natürlich denkbar, eine andere Gruppierung, wie z. B. die in der Fig. 1 gezeigten Ausführungsform oder eine weitere, zu wählen.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Gaszuführung

2 Gasabführung

3 Erste Gasausführung, Gasausführung der ersten Zylinderbank

3.1 Erster Ausführungszweig der Gasausführung der ersten Zylinderbank

3.2 Zweiter Ausführungszweig der Gasausführung der ersten Zylinderbank

4 Zweite Gasausführung, Gasausführung der zweiten Zylinderbank

4.1 Erster Ausführungszweig der Gasausführung der zweiten Zylinderbank

4.2 Zweiter Ausführungszweig der Gasausführung der zweiten Zylinderbank

10 Gasführungssystem

1 1 Frischluftstrecke

1 1.1 Rohluftstrecke

11.2 gemeinsame Ladeluftstrecke

11.3 Hochdruck-Ladeluftstrecke

1 1.4 Zylinder-Ladeluftstrecke

13 Abgasleitung

13.1 Niederdruck- Abgasstrecke

13.2 Hochdruck- Abgasstrecke

13.3 Zwischen- Abgasstrecke

13.4 Erste Bypass-Strecke

13.5 Zweite Bypass-Strecke

100 Laderanordnung

160 Hochdruckstufe der Laderanordnung

162 Hochdruck- Verdichter

164 Hochdruck-Turbine

166 Hochdruck-Turbinenwelle

170 Niederdruckstufe der Laderanordnung

170' Verdichterstufe

172 Niederdruck- Verdichter

172' Verdichter

174 Niederdruck-Turbine

174' Turbine 176 Niederdruck-Turbinenwelle

176' Turbinenwelle

178 Zwischenkühler

180 Luftfilter

190 Zuleitungs-Trennmittel

192 Erstes Bypass-Trennmittel

194 Zweites Bypass-Trennmittel

196 1. Sperr-Trennmittel

198 2. Sperr-Trennmittel

13 Abgasstrecke

20 Zylinder

22 Zylinderwand

24 Kolben

26 Ventil

26A Auslassventil

26E Einlassventil 32 Brennraum 42 Zylinder der ersten Anzahl an Zylindern

44 Zylinder der zweiten Anzahl an Zylindern

70 Abgasanlage, Auspuff

80 Ladeluftkühler

90.1 Erstes Turbinen-Trennmittel

90.2 Zweites Turbinen-Trennmittel

92.1 Erstes Bypass-Trennmittel

92.2 Zweites Bypass-Trennmittel

900 Einrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine

910 Regel- und Prozessormittel

1000 Brennkraftmaschine

1200 Motor

G Abgasstrom AG1 Erster Abgasstrom , Abgasstrom der ersten Anzahl an Zylindern

AG2 Zweiter Abgasstrom , Abgasstrom der zweiten Anzahl an Zylindern

A2T Zylinder- Abgasstrom im 2-Takt-Betrieb

A4T Zylinder- Abgasstrom im 4-Takt-Betrieb

Bl Erste Zylinderbank

B2 Zweite Zylinderbank

L Ladeluftstrom

L2T Zylinder-Ladeluftstrom im 2-Takt-Betrieb

L4T Zylinder-Ladeluftstrom im 4-Takt-Betrieb

OT Oberer Totpunkt

UT Unterer Totpunkt

ZI, ZI ' Erste Anzahl von Zylindern, erster Zylinder

Z2, ZT Zweite Anzahl von Zylindern, zweiter Zylinder

ZUE Zündung