DE10106324A1

DE10106324A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE10106324A1
Application number: DE2001106324
Authority: DE
Inventors: Franz Hochstrat
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-02-09
Filing date: 2001-02-09
Publication date: 2002-08-29

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, bestehend aus zumindest einer in einem Motorgehäuse befindlichen Zylinderbuchse und einem hierin über eine Pleuelstange 1 und eine Kurbelwelle 2 beweglich gelagerten Kolben. Zur Erzielung eines höheren Drehmoments bei unveränderten Kompressionskräften wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Längsmittelachse der Pleuelstange 1 gegenüber dem Kolbenzapfen auf der Kurbelwelle 2 seitlich versetzt angeordnet ist. Hierzu wird nach erfolgter Verbrennung auf Grund des größeren Abstands zwischen der Längsmittelachse der Pleuelstange 1 und der Kurbelwellenachse ein vergrößertes Drehmoment erzeugt, ohne dass der Verbrennungsraum zusätzlich geändert werden muss.

Description

Die Erfindung betrifft einen Verbrennungsmotor, bestehend aus zumindest einer in einem Motorgehäuse befindlichen Zylinderbuchse und einem hierin über eine Pleuelstange und einer Kurbelwelle beweglich gelagerten Kolben sowie weiterer Steuerungselemente und Ventile zum Eintritt der Verbrennungs gase bzw. Austritt der Verbrennungsrückstände.

Gattungsgemäße Verbrennungsmotoren werden in vielfältiger Weise im Fahrzeugbau und der Industrie eingesetzt und dienen im Wesentlichen zur Erzeugung einer Antriebskraft. Die Vielfalt der Verbrennungsmotoren hat sich in letzter Zeit im Wesentlichen auf einen Typ mit Zylinderbuchsen und axial beweglichem Kolben beschränkt, weil die Technik einen relativ einfachen Aufbau mit wenigen Elementen aufweist. Soweit eine Leistungssteigerung bei den Verbrennungsmotoren erzielt werden muss, wird eine Einflussnahme auf die Steuerung, insbesondere die Ventilsteuerung, Einspritzung der Verbren nungsgase und Optimierung des Brenn- und Verdichtungsraums vorgenom men. Hierzu gehört selbstverständlich eine Verbesserung der Verschleißeigen schaften der verwendeten Bauelemente, beispielsweise der Kurbelwelle, der Zylinderbuchsen und des Kolbens. Zur Kraftstoffreduzierung wird ferner eine Gewichtsreduzierung des Fahrzeuges und des Antriebsmotors in den Vordergrund gestellt. Mit einer herkömmlichen Kolbenzylinderanordnung ist ein Verdichtungs- und Verbrennungsraum vorgegeben, der nur vom Durchmesser des Kolbens und dem Abstand des Kolbens im oberen Todpunkt von dem Zylinderkopf abhängt. Neuere Entwicklungen sehen beispielsweise jedoch eine während des Laufs veränderbare Größe des Verbrennungsraums vor, damit die Verdichtung des Motors variiert werden kann. Weitere Leistungssteigerungen, insbesondere Verbesserungen des Drehmoments über den gesamten Drehzahlbereich können jedoch nur durch aufwendige Zusatzeinrichtungen, Ventilsteuerungen und Vergrößerung der Ventilanzahl erreicht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbesserung des Leistungsverhaltens, insbesondere des Drehmoments ohne kostspielige weitere Motoreinrichtungen aufzuzeigen.

Zur Erzielung eines höheren Drehmoments bei gleichem Hubraum wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass die Längsmittelachse der Pleuelstange gegenüber den Kurbelzapfen auf der Kurbelwelle seitlich versetzt angeordnet ist.

Durch den seitlichen Versatz der Längsmittelachse der Kolbenstange werden die auf den Kolben bzw. über die Pleuelstange auf die Kurbelwelle einwirken den Hubkräfte vorteilhaft verändert. Im Todpunkt des Kolbens wird infolge des vorhandenen Versatzes der Pleuelstange der Abstand zur Drehachse der Kurbelwelle verändert, sodass die auf die Kurbelwelle einwirkende Kraft über einen vergrößerten Hebelarm wirksam wird und nach erfolgter Kompression und Zündung des Verbrennungsgemisches durch die auftretenden Kräfte ein größeres Drehmoment erzeugt wird. Während der Komprimierungsphase der Verbrennungsgase hingegen wird auf Grund des vorliegenden Versatzes der Pleuelstange der Hebelarm verkleinert, sodass bei an sich gleichbleibenden Drehmoment oder gleichgehaltenen Drehmoment höhere Kompressionskräfte erzielt werden können. Die erfindungsgemäße Ausführung weist somit zwei wesentliche Vorteile auf. Einerseits kann das Drehmoment bei gleichen Randbedingungen erhöht werden und anderseits wird durch den vorliegenden Versatz der Pleuelstange in der Kompressionsphase der Hebelarm verkleinert, so dass höhere Kompressionskräfte entstehen. Auf Grund dieser Maßnahme kann daher das Drehmomentverhalten des Verbrennungsmotors in wirkungs voller Weise positiv beeinflusst werden, wobei sich Vorteile vor und nach der Zündung ergeben.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pleuelstange verlängert ist und dass sich die Drehachse der Kolbenbolzen bzw. die Laufachse des Kolbens mit der Wellenzapfenachse schneidet. Dadurch, dass sich die Drehachse des Kolbenbolzens bzw. die Laufachse des Kolbens schneiden, besteht die Möglichkeit, die erfindungsgemäße Pleuelstange unter Beibehaltung der Laufbuchsenanordnung gegenüber der Kurbelwelle beizubehalten. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Drehachse des Kolbenbolzen bzw. die Laufachse des Kolbens keinen Schnittpunkt mit der Wellenzapfenachse aufweist, sodass die Laufbuchsenanordnung ebenfalls einen seitlichen Versatz gegenüber der Drehachse des Wellenzapfens aufweist. Beide Varianten können entsprechend den jeweils vorliegenden Einbauverhältnissen im Motorraum zur vorteilhaften Ausnutzung der Drehmo menterhöhung eingesetzt werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass bei gleicher Laufrichtung der Kurbelwelle der Versatz der Längsmittelache der Pleuelstange in Drehrichtung nach innen oder außen erfolgt ist. Soweit ein Versatz der Längsmittelachse der Pleuelstange in Drehrichtung nach außen vorgesehen ist, treten die o. g. erfindungsgemäßen Vorteile ein, während hingegen bei einem Versatz nach innen eine Herabsetzung des Drehmoments erfolgt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Pleuelstange eine einseitig angeformte Lagerschale aufweist, welche zweiteilig ausgeführt ist und aus einer einstückig angeformten Lagerschalenhälfte und einer anschraubbaren korrespondierten Lagerschalenhälfte besteht. Die zweiteilige Ausführung der Lagerschale ermöglicht eine kostengünstige und vereinfachte Montage und Demontage der erfindungsgemäßen Pleuelstange innerhalb des Motors. Zum Massenausgleich der asymmetrischen Pleuelstange ist im Weiteren vorgesehen, dass die Kurbelwangen asymmetrisch geformt sind und Gegengewichte enthalten. Alternativ besteht die Möglichkeit, dass die Lagerschalenhälften der Pleuelstange mit Massenausgleichsgewichten ausgestattet sind.

Die Erfindung wird anhand einer Figur näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer schematischen Seitenansicht eine erfindungsgemäße Pleuelstange 1 und eine Kurbelwelle 2 mit zugehöriger Kurbelwange 3. Die Kurbelwelle 2 ist nur durch ihren Wellenzapfen angedeutet und setzt sich senkrecht zur Zeichenebene fort, wobei mehrere Kurbelwangen 3 und Kurbelzapfen 4 für die Pleuelstangen 1 vorgesehen sein können. Auf einem Kurbelzapfen 4 ist die Pleuelstange 1 mit einer Lagerschale 5 ortsfest, oder drehbar befestigt, während das obere Lagerauge 6 zur Aufnahme des nicht dargestellten Kolbenbolzens vorgesehen ist. Mit Hilfe des Kolbenbolzens wird der ebenfalls nicht dargestellte Kolben mit der Pleuelstange 1 verbunden. Eine strichpunktierte Linie zeigt den normalen Verlauf der Pleuelstange an, welche gerade ausgeführt einenends mit dem Kurbelzapfen 4 und anderenends mit den Kolbenbolzen verbunden ist, sodass die Hubbewegung des Kolbens auf Grund der exzentrischen Lagerung des Kurbelzapfens 4 in eine Drehbewegung der Kurbelwelle 2 umgesetzt werden kann. Die erfindungsgemäße Ausführung zeichnet sich dadurch aus, dass die Pleuelstange 1 gegenüber der Drehachse des Kolbenzapfens 4 seitlich versetzt angeordnet ist. Durch diese Maßnahme vergrößert sich der Hebelarm zwischen Kurbelwelle 2 und der durch die Pleuelstange 1 einwirkenden Kraft auf die Kurbelwellenwange, sodass das Drehmoment bei gleichen Kräfteverhältnissen vergrößert wird. Hierbei wird eine Drehrichtung der Kurbelwellen im Uhrzeigersinn angenommen. Bei weiterer Drehung der Kurbelwelle verändert sich der Abstand zwischen der Längsmit telachse der Pleuelstange 1 gegenüber der Kurbelwelle 2 ständig, wobei der Abstand zwischen einem oberen und unteren Grenzwert variiert. Bei einer Drehung um cirka 180° gegenüber der abgebildeten Position mit der Einleitung der Komprimierungsphase liegt der kürzeste Abstand zur Kurbelwellenachse vor, sodass bei gleichem Drehmoment höhere Komprimierungskräfte entstehen.

Zur Lagerung der Pleuelstange 1 auf dem Kurbelzapfen 4 mit einem Versatz gegenüber der Kurbelwellenachse weist diese einen seitlichen Flansch 7 auf, der zweigeteilt ausgeführt ist und aus einer einstückig mit der Pleuelstange 1 verbundenen Lagerschalenhälfte 8 und einer anschraubbaren korrespondie renden Lagerschalenhälfte 9 besteht. Der gezeichnete Versatz zwischen Längsmittelachse der Pleuelstange 1 und der Kurbelwellenachse ist nur als beispielhaft anzusehen und kann entsprechend der Motorleistung und erforderlichen Drehmomenterzeugung angepasst werden, wobei insbesondere die Form der Pleuelstange von dem gezeigten Ausführungsbeispiel abweichen kann.

Bezugszeichenliste

1

Pleuelstange

2

Kurbelwelle

3

Kurbelwange

4

Kurbelzapfen

5

Lagerschale

6

Lagerauge

7

Flansch

8

Lagerschalenhälfte

9

Lagerschalenhälfte

Claims

1. Verbrennungsmotor, bestehend aus zumindestens einer in einem Motorgehäuse befindlichen Zylinderbuchse und einem hierin über eine Pleuelstange (1) und einer Kurbelwelle (2) beweglich gelagerten Kolben sowie weiterer Steuerungselemente und Ventile zum Eintritt der Verbren nungsgase bzw. Austritt der Verbrennungsrückstände, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittelachse der Pleuelstange (1) gegenüber dem Kurbel zapfen (4) auf der Kurbelwelle (2) seitlich versetzt angeordnet ist.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstange (1) verlängert ist und dass sich die Drehachse des Kolbenbolzens bzw. die Laufachse des Kolbens mit der Wellenzapfen achse schneidet.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachse des Kolbenbolzens bzw. die Laufachse des Kolbens keinen Schnittpunkt mit der Wellenzapfenachse aufweist.

4. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei gleicher Laufrichtung der Kurbelwelle (2) der Versatz der Längs mittelache der Pleuelstange (1) gegenüber der Wellenzapfenachse in Drehrichtung nach innen oder außen erfolgt.

5. Verbrennungsmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstange (1) eine einseitig angeformte Lagerschale aufweist, welche zweiteilig ausgeführt ist und aus einer einstückig angeformten Lagerschalenhälfte (8) und einer anschraubbaren korrespondierten La gerschalenhälfte (9) besteht.

6. Verbrennungsmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kurbelwangen (3) asymmetrisch geformt sind und Gegengewich te zum Massenausgleich der asymmetrischen Pleuelstange (1) aufweisen.

7. Verbrennungsmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerschalenhälften (8, 9) der Pleuelstange (1) mit Massenaus gleichsgewichten ausgestattet sind.