DE10018061A1 - Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents
Mehrzylindrige HubkolbenbrennkraftmaschineInfo
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
- F02B75/00—Other engines
- F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
- F02B75/18—Multi-cylinder engines
- F02B75/22—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
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Abstract
Es wird eine mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine mit V- oder W-förmig zueinander stehenden Zylindern oder Zylinderreihen zur Verfügung gestellt, die gegenüber den bekannten Konstruktionen leistungs-, gewichts- und platzoptimiert ausgebildet ist, was dadurch erreicht wird, dass zwischen zwei Kurbelwangen (4) einer Kurbelwelle (6) mehr als zwei Kröpfungen (1; 2; 3) für separate Hubzapfen ausgeformt sind, von denen mindestens zwei Kröpfungen (1; 2; 3) in oder entgegen der Drehrichtung der Kurbelwelle (6), einen Winkelbetrag zueinander aufweisend, festgelegt sind und mindestens eine Kröpfung (1; 2; 3) im Verhältnis zu den anderen Kröpfungen (1; 2; 3) einen von deren Hubradien (18) abweichenden Hubradius (17) aufweist.
Description
Die Erfindung betrifft eine mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß dem
Oberbegriff des Hauptanspruches.
Es sind Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit V-förmig zueinander stehenden Reihen von
Zylindern bekannt, bei denen zwei weitere V-förmig zueinander stehende dritte und vierte
Reihen, eine davon zwischen der ersten und zweiten Reihe und die andere Reihe außer
halb dieser Zylinderreihen angeordnet sind, wobei jeweils zwei Pleuel zwischen zwei
Kurbelwellenhauptlagern auf separaten, gegeneinander versetzten Kröpfungen einer
Kurbelwelle angeordnet sind, DE 197 16 274 A1. Mit dieser Bauweise lässt sich die Zy
linderzahl einer Hubkolbenbrennkraftmaschine vervielfältigen, ohne dass die Einbaulän
ge einer solchen Maschine sich wesentlich ändert. Die jeweils in einem Zylinderblock zu
sammengefasste erste und dritte, bzw. zweite und vierte Zylinderreihe lässt sich dabei
als VR-Anordnung benennen.
Bekannt ist weiterhin eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit W-förmig zueinander ste
henden Reihen von Zylindern, Automobil Revue Nr. 48/25.11.1993, die eine Kurbelwelle
aufweist, auf deren Kröpfung bzw. Hubzapfen jeweils drei Pleuel gelagert sind, sodass
sich gegenüber herkömmlichen Aggregaten mit V-förmig zueinander stehenden Zylinder
reihen und gleicher Zylinderanzahl eine deutlich kürzere und drehschwingungsfestere
Kurbelwelle erzeugen lässt, die bei einem als 12-Zylinder ausgeführten Motor beispiels
weise nur fünf statt sieben Hauptlager aufweist.
Um eine weitere Leistungssteigerung dieser bekannten Maschinen zu erreichen, müssen
jedoch weitete Zylinderebenen an die bisherigen angefügt werden, welches die Baulänge
eines Motors und insbesondere die einer Kurbelwelle wieder vergrößert, sodass dann mit
anwachsenden Drehschwingungsproblemen und Motorgewichten gerechnet werden muss.
Weiterhin lassen sich solche Maschinen mit ihren identischen Kolben, Pleueln und Hubra
dien der Kurbelwelle nur schwer weiter optimieren.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine mit V-
oder W-förmig zueinander stehenden Zylindern oder Zylinderreihen zu schaffen, die ge
genüber den bekannten Konstruktionen leistungs-, gewichts- und platzoptimiert ausge
bildet ist.
Die Lösung dieser Aufgabe wird in Verbindung mit den Oberbegriffsmerkmalen efin
dungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebene
technische Lehre vermittelt.
Dadurch dass zwischen zwei Kurbelwangen mehr als zwei Kröpfungen für separate Hub
zapfen ausgeformt sind, von denen mindestens zwei Kröpfungen in oder entgegen der
Drehrichtung der Kurbelwelle, einen Winkelbetrag zueinander aufweisend, festgelegt
sind und mindestens eine Kröpfung im Verhältnis zu den anderen Kröpfungen einen von
deren Hubradien abweichenden Hubradius der Kurbelwelle aufweist, lassen sich bei der
Konstruktion einer Hubkolbenbrennkraftmaschine optimierte Varianten erzeugen. Bei
spielsweise kann bei einem W-Motor die Kröpfung für den mittleren Zylinder bzw. die
Kröpfungen für die mittlere Zylinderreihe einen größeren Hubradius aufweisen als die
Kröpfungen der äußeren Zylinder oder Zylinderreihen.
Dies kann zu einigen Verbesserungen genutzt werden. Der benötigte Bauraum für die
mittlere Reihe wird nach oben verlagert, sodass der Spreizungswinkel der beiden äuße
ren Zylinderreihen enger ausgebildet werden kann, wodurch insgesamt ein schmalerer
Motor entsteht.
Bei geringerem Hubradius der Kröpfungen der mittleren Zylinderreihe dagegen kehrt sich
dieser Vorteil nicht in einen Nachteil um, sondern kann weiterhin vorteilhaft genutzt wer
den, indem der Spreizungswinkel der beiden äußeren Zylinderreihen vergrößert wird,
wodurch insgesamt ein niedrigerer Motor konstruiert werden kann. Eine solche Konstruk
tion ermöglicht es also, die Bauhöhe oder die Baubreite einer Hubkolbenbrennkraftma
schine wunschgemäß zu beeinflussen.
Weitere vorteilhafte Ausführungen des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich mit
und in Kombination aus den nachfolgenden Unteransprüchen
Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform des Gegenstandes der Erfindung
sind mindestens zwei von drei Kröpfungen der zwischen zwei Kurbelwangen einer Kur
belwelle angeordneten Kröpfungen zueinander um einen Winkelbetrag in oder entgegen
einer Drehrichtung der Kurbelwelle angeordnet, wodurch bei 3, 6, 9 oder mehrzylindrigen
W-Motoren vorteilhafter Einfluss auf die Zündwinkel und den Massenausgleich des Ge
samtmotors genommen werden kann.
Von besonderem Vorteil ist weiterhin eine Ausführungsform, bei der unter Berücksichti
gung der unterschiedlichen Hubradien und der entsprechenden Zylinder- bzw. Kolben
durchmesser erreicht wird, dass trotzdem alle Zylinder einer Hubkolbenbrennkraftma
schine ein identisches Hubvolumen aufweisen. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise
die Drehmomentkurve einer Hubkolbenbrennkraftmaschine positiv beeinflussen, da län
gerhubige Motoren in Abhängigkeit von der Drehzahl bei niedrigeren Drehzahlen ein hö
heres Drehmoment erzeugen als kurzhubige. Die Drehmomentkurve kann über einen
größeren Drehzahlbereich auf hohem Niveau gehalten werden.
Vorteile kann die erfinderische Konstruktion auch bei der Abschaltung von Zylinderreihen
zwecks Verbrauchseinsparung mit sich bringen, wenn bei niedrigen Drehzahlen zwar
wenig Leistung aber möglichst viel Drehmoment verlangt wird, wozu dann, beispielswei
se im Stadtverkehr, eine Zylinderreihe mit kurzhubigeren Kolben stillgelegt werden
könnte.
Auch auf die Dauer und damit die Güte der Verbrennung kann vorteilhafterweise dadurch
weiterer Einfluss genommen werden, dass eine gedachte Verbindungsgerade zwischen
einer Kolbenbolzenachse im oberen Todpunkt eines Kolbens und der Kurbelwellendreh
achse gegenüber der Längsachse eines Zylinders um einen Winkelbetrag 5 verschwenkt
angeordnet ist. Dieser Winkelbetrag ▱ kann bei allen Zylindern identisch oder variabel,
auch positiv oder negativ, vorherbestimmt werden.
Eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann demnach mit einem V-Motor ausge
bildet sein, zwischen dessen Zylinderköpfen bzw. Zylinderreihen ein dritter Zylinderkopf
oder eine dritte Zylinderreihe angeordnet ist, wobei alle Pleuel der etwa in einer Ebene
liegenden Zylinder auf separaten und gegeneinander versetzten Kröpfungen zwischen
zwei benachbarten Hubwangen angeordnet sind.
Eine andere Ausführungsform besteht aus einem doppelten V-Motor mit zwei Zylinder
reihen in VR-Anordnung, bei dem im Zwischenraum zwischen den inneren Zylinderreihen
eine weitere Zylinderreihe in V- oder VR-Anordnung vorgesehen ist, wobei entweder jede
Zylinderreihe eine separate Kröpfung für ihre in einer Zylinderebene angeordneten Pleuel
aufweist oder alle fünf benachbarten Pleuel einer Zylinderebene auf separaten, gegen
einander versetzten Kröpfungen bzw. Hubzapfen zwischen zwei Kurbelwangen platziert
sind.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, extrem kompakte Kurbelgehäuse mit sehr gerin
gem Platzbedarf bei gesteigerter Leistung, verbessertem Rundlauf und vermindertem
Schadstoffausstoß zur Verfügung zu stellen.
Weiterhin ist es denkbar, solche Brennkraftmaschinen in Zwillings-Anordnungen von
zwei oder mehreren Kurbelwellen aneinander zu setzen und so Maschinen mit beliebig
vielen Zylindern und beliebiger Leistung zu erhalten.
Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von
Figuren näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Kurbelwelle eines 3-Zylinder-Motors,
Fig. 2 eine Kurbelwelle eines 9-Zylinder-Motors,
Fig. 3 eine Skizze eines Kurbeltriebes von vorne und
Fig. 4 eine Skizze des Kurbeltriebes der Fig. 3 von der Seite.
Die Kurbelwellen 6 gemäß den Fig. 1, 2 und 3 weisen jeweils zwischen zwei Kurbel
wangen 4 drei im Umfangswinkel der Kurbelwelle 6 voneinander differierende Kröpfun
gen 1, 2, 3 auf, wobei sich mit einer Kurbelwelle gemäß der in Fig. 1 dargestellten Versi
on ein sehr kurzer 3-Zylinder-W-Motor und mit Hilfe einer in Fig. 2 gezeigten Kurbel
welle 6 ein sehr kurzer 9-Zylinder-W-Motor konstruieren lässt.
Der 3-Zylinder-Motor weist maximal zwei Hauptlager 5 auf, wohin gegen der 9-Zylinder-
Motor mit fünf Hauptlagern 6 auskommt.
Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte Kurbeltrieb besteht aus einer Kurbelwelle 6 mit
drei Hauptlagern 5 und jeweils drei Kröpfungen 1, 2, 3 zwischen zwei Kurbelwangen 4, für
in zwei Zylinderebenen 10, 20 angeordneten Zylindern, wobei jeweils die dritte Kröpfung 3
einen größeren Hubradius 17 aufweist als die beiden anderen Kröpfungen 1, 2, die einen
identischen Hubradius 18 besitzen.
Die über Pleuel 9 an den Kröpfungen 3 mit dem größeren Hubradius 17 angelenkten
Kolben 3, 6 weisen zur Erzeugung eines identischen Hubraumes einen geringeren
Durchmesser auf als diejenigen Kolben 1, 2, 4, 5, die über Pleuel 7, 8 an Kröpfungen 1, 2
mit geringerem Hubradius 18 angelenkt sind.
Die Zylinder weisen eine Zylinderachse 19 auf, die gegenüber einer gedachten Verbin
dungsgeraden 21 zwischen einer Kolbenbolzenachse im oberen Todpunkt eines Kolbens
13 und der Kurbelwellenachse um einen Winkelbetrag ▱ verschwenkt angeordnet ist.
Claims (6)
1. Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Kurbelgehäuse, Zylindern,
Kolben, Pleueln und einer Kurbelwelle mit Kröpfungen für Hubzapfen von Pleuellagern
und mit seitlich der Kröpfungen vorgesehenen Kurbelwangen und außerhalb davon
sich anschließenden Kurbelwellenhauptlagern, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen zwei Kurbelwangen (4) mehr als zwei Kröpfungen (1; 2; 3) für separate
Hubzapfen ausgeformt sind, von denen mindestens zwei Kröpfungen (1; 2; 3) in oder
entgegen der Drehrichtung der Kurbelwelle (6), einen Winkelbetrag zueinander
aufweisend, festgelegt sind und mindestens eine Kröpfung (1; 2; 3) im Verhältnis zu
den anderen Kröpfungen (1; 2; 3) einen von deren Hubradien (18) abweichenden
Hubradius (17) der Kurbelwelle (6) aufweist.
2. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Kröpfung (3) für ein Pleuel (9) eines zwischen zwei V-förmig angeordneten Zylindern
vorgesehenen dritten Zylinders einen größeren oder kleiner Hubradius (17) aufweist
als die Hubradien (18) der unmittelbar benachbarten Kröpfungen (1; 2) für die
Pleuel (7, 8) der V-förmig angeordneten Zylinder.
3. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Abmaße der Kolben (11; 12; 13; 14; 15; 16) und Zylinderdurchmesser so abgestimmt
sind, dass alle Zylinder einer Hubkolbenbrennkraftmaschine ein identisches
Hubvolumen aufweisen.
4. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass
mindestens ein Zylinder eine Zylinderachse (19) aufweist, die gegenüber einer
gedachten Verbindungsgeraden (21) zwischen einer Kolbenbolzenachse im oberen
Todpunkt eines Kolbens (13) und der Drehachse der Kurbelwelle (6) um einen
Winkelbetrag ▱ verschwenkt ausgeführt ist.
5. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet dass eine
als V-Motor ausgebildete Hubkolbenbrennkraftmaschine zwischen zwei
Zylinderköpfen oder Zylinderreihen einen dritten Zylinderkopf oder eine dritte
Zylinderreihe aufweist und jeweils drei Pleuel (7; 8; 9) einer Zylinderebene (10; 20) auf
separaten, gegeneinander versetzten Kröpfungen (1; 2; 3) zwischen zwei
Kurbelwangen (4) und zwei Hauptlagern (5) angeordnet sind.
6. Hubkolbenbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine
als doppelter V-Motor mit jeweils zwei ineinander verschränkten Zylinderreihen in
VR-Anordnung ausgebildete Brennkraftmaschine eine weitere dritte Zylinderreihe in
R- oder VR-Anordnung im Zwischenraum zwischen den beiden verschränkten
Zylinderreihen aufweist und jede Zylinderreihe eine separate Kröpfung (1; 2; 3) für ihre
in einer Zylinderebene (10; 20) angeordneten Pleuel (7; 8; 9) aufweist oder alle
Pleuel (7; 8; 9) einer Zylinderebene (10; 20) auf separaten, gegeneinander versetzten
Kröpfungen (7; 8; 9) zwischen zwei Kurbelwangen (4) und zwei Hauptlagern (5)
angeordnet sind.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE2000118061 DE10018061A1 (de) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
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DE2000118061 DE10018061A1 (de) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE2000118061 Withdrawn DE10018061A1 (de) | 2000-04-12 | 2000-04-12 | Mehrzylindrige Hubkolbenbrennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE10018061A1 (de) |
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- 2000-04-12 DE DE2000118061 patent/DE10018061A1/de not_active Withdrawn
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Legal Events
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