DE10122469A1

DE10122469A1 - Verbrennungsmotor mit variabler Verdichtung

Info

Publication number: DE10122469A1
Application number: DE2001122469
Authority: DE
Inventors: Eduard Frommherz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-05-09
Filing date: 2001-05-09
Publication date: 2002-11-14

Abstract

Das Volumen des Verbrennungsraums ist in der Regel auf Volllastbetrieb ausgelegt. Mit der Erfindung soll die Verdichtung auf den jeweiligen Lastzustand des Motors gebracht werden. DOLLAR A Das wird erreicht durch das Trennen von Zylinder und Kurbelgehäuse. Auf einer Schräge von ca. 70 DEG zur Zylinderachse, verbunden durch Nut und Feder, ist das obere Gehäuse mit den Zylindern verschiebbar. Dadurch kann der obere Totpunkt des Kolbens verändert werden. DOLLAR A Fahrzeugmotoren erreichen dadurch im Teillastbereich höhere Leistung, geringeren Verbrauch und bessere Abgaswerte.

Description

Verbrennungsmotoren mit variabler Verdichtung sind bekannt. Für Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung sind die folgenden Bauarten bekannt: Zweiteilige Kolben, die durch Öldruck ihre Höhe verändern, Heben und Senken des Zylinderkopfs über Exzenter und Gestänge, Heben und Senken der Zylinder über Zahnstangen und Ritzel, Veränderung der Pleuellänge durch Öldruck, Verdrehung eines Exzenters im Pleuelauge, Exzenterverstellung im Pleuellager oder im Kurbelwellenlager, Öffnen oder Schließen von Nebenräumen im Zylinderkopf, Ein- oder Ausfahren von einem zweiten Kolben im Brennraum, federbelasteter Zusatzkolben im Zylinderkopf.

Die oben genannten Ausführungen sind ersichtlich unter den Gruppen Fo 2d 15/02 und Fo 2d 15/04 in den Mikrofilmen in der Auslegestelle des Patentamtes.

Keine dieser Erfindungen wird bis jetzt in großer Serie hergestellt. Veränderungen der Lage, der Länge und Masse der beweglichen Teile des Kurbelbetriebs führen zu Unwucht und zum unruhigen Lauf des Motors. Diese Ausführungen sind kompliziert, teuer in der Herstellung und störungsanfällig.

Die Erfindung und ihre Vorteile

Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung haben einen Brennraum, der auf Volllast ausgelegt ist. Läuft der Motor nun im Leerlauf oder auf Teillast, wird das angesaugte Kraftstoffgemisch oder die Luft zu wenig verdichtet. Die Folge ist, daß das Gemisch sich schwerer entzündet und deshalb angereichert werden muß. Die Verbrennung vollzieht sich zu langsam und unvollkommen. Daraus resultieren ein höherer Kraftstoffverbrauch und schlechtere Abgaswerte bei CO und HC.

Die Erfindung verfolgt den Zweck, die Verdichtung des angesaugten Gemisches im Zylinder des Verbrennungsmotors mit Fremdzündung in jedem Betriebszustand zu optimieren. Gemeint ist, der Verdichtungsraum ändert sich nach Füllgrad, Temperatur, Lastzustand, Kraftstoff und Drehzahl des Motors. Das ergibt im Leerlauf und im Teillastbereich eine höhere Leistung, geringeren Kraftstoffverbrauch und bessere Abgaswerte. Zündverzug und Kraftstoffanreicherung werden minimiert.

Erreicht werden diese Vorteile in der Erfindung nach Anspruch 1 dadurch, daß Zylinder und Kurbelgehäuse aus zwei Einzelteilen bestehen. Der gebräuchliche Zylinderblock aus Zylinder und Kurbelgehäuse ist in einem geraden Schnitt von ca. 70 Winkelgraden zur Zylinderachse geteilt Fig. 1 und 2. Im oberen Gehäuseteil (1) sind die Zylinder und ein Teil des Kurbelgehäuses. Im unteren Gehäuseteil (2) ist die Kurbelwelle gelagert Fig. 1, 2, 4 und 12. Die beiden Gehäusehälften (1 und 2) sind durch Nut und Feder miteinander beweglich verbunden Fig. 3 und 4. Geschmiert werden Nut und Feder vom Öldruckkreis. Damit keine axiale Verschiebung der beiden Gehäuse (1 und 2) möglich ist, wird die Feder (4) z. B. an einem Vier-Zylinder-Motor entgegen den anderen Federn (3) am oberen Gehäuse (1) verschraubt Fig. 3 und 11. Das obere Gehäuse (1) wird von einem hydraulischen Zylinder oder Hebel verstellt und gehalten Fig. 10. Durch die Verschiebung des oberen Gehäuses (1) auf ihrer Schräge verändert sich der Abstand von Kurbelwelle und Zylinderoberkante. Je nach Stellung des oberen Gehäuses (1) fährt der Kolben einen unterschiedlichen oberen Totpunkt an Fig. 1 und 2. Der Verstellbereich kann im Druckzylinder Fig. 10 in der Nut (3) oder durch einen äußeren Anschlag begrenzt werden Fig. 1, 2 und 10. Die beweglichen Teile des Kurbelbetriebs bleiben unverändert. Der untere Gehäuseteil (2) ist verstärkt. Die Kurbelwelle (7) könnte auch von oben in das untere Gehäuse (2) eingebaut werden Fig. 4 und 5. Das untere Gehäuse (2) ist nach unten offen und mit einer niederen Ölwanne oder einem Deckel verschlossen. Feder und Nut (3) an den Gehäusen (1 und 2) können bei der Verwendung von Leichtmetall mit einer Stahleinlage (8) verstärkt werden. Die Nockenwelle wird durch einen Zahnriemen angetrieben. Das Problem der Änderung des Achsabstandes zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle wird durch die in Fig. 6 und 7 angezeigten Arten der Zahnriemenspannung gelöst (Stand der Technik). Durch einen zusätzlichen Druckzylinder Fig. 8 (Stand der Technik) können die Steuerzeiten durch das Spannen des Zahnriemens auf der Zugseite verändert werden.

Im Verdichtungs- und Arbeitshub werden die beiden Gehäusehälften (1 und 2) auf ihrer schrägen Lage auseinandergezogen. Dieser Kraft wirkt bei Rechtsdrehung des Motors der Druck des Kolbens auf der linken, druckbelasteten Seite entgegen. In Fig. 1 ist das obere Gehäuse (1) auf Volllast geschoben. Die Kurbelwelle hat sich zur Zylinderachse schon um ein paar Winkelgrad weitergedreht Fig. 1. Das ergibt einen günstigen Anstellwinkel für das Pleuel beim Arbeitshub. In Fig. 2 ist das Gehäuse (1) nach links ausgefahren auf Leerlaufdrehzahl. Hier wäre die Kurbelwellenstellung im OT-Bereich günstiger, wenn sich der Motor nach links drehen würde. Das Drehmoment würde im Teillastbereich erhöht. In diesem Fall verliefe der Schnitt zwischen Zylinder und Kurbelgehäuse von rechts unten nach links oben, wenn der Motor sich nach rechts dreht. Je steiler die Schräge gewählt wird, desto geringer ist die seitliche Verschiebung des oberen Gehäuses (1).

Bei der Verwendung einer elektronischen Regelung bei der Gehäuseverstellung nach Fig. 9 (Stand der Technik) können Kraftstoffe mit unterschiedlicher Oktanzahl verwendet werden. Wegen des günstigeren Verbrauchs und der besseren Leistung ist zu überlegen, ob auf die teure Vier- Ventil-Technik verzichtet werden kann. Zylinder und Kopf aus einem Guß? Zwei Ventilsitze ließen sich durch den Zylinder bearbeiten. Kein Hochleistungsmotor, aber ein sparsamer Motor ließe sich auf diese Weise konstruieren. Die Erfindung kann auch beim Bau von Kompressoren und Pumpen Verwendung finden.

Bezugszeichenliste

Fig.

1

Gehäuse- und Kolbenstellung bei Volllast

1

oberes Gehäuse

2

unteres Gehäuse

9

Gehäusedichtung

Fig.

2

Gehäuse- und Kolbenstellung bei Leerlaufdrehzahl

1

oberes Gehäuse

2

unteres Gehäuse

9

Gehäusedichtung

Fig.

3

oberes und unteres Gehäuse im Schnitt: A-B aus

Fig.

4

3

Nut und Feder

4

geschraubte Feder

8

Stahleinlage

9

Gehäusedichtung

Fig.

4

Motor Stirnseite, Gehäuse getrennt

3

Nut und Feder

7

Kurbelwelle

Fig.

5

Schnitt: C-D Gehäuse Stirnseite aus

Fig.

4

1

oberes Gehäuse

2

unteres Gehäuse

7

Kurbelwelle

9

Gehäusedichtung

Fig.

6

Zahnriemenspannung, kleiner Achsabstand

Fig.

7

Zahnriemenspannung, großer Achsabstand

Fig.

8

Druckzylinder auf Spannrolle

Fig.

9

Spannrollenhalter im Schnitt

Fig.

10

Hydraulischer Zylinder für die Gehäuseverstellung und Schema für eine elektronische Regelung

11

elektronisches Steuergerät

12

hydraulisches Steuergerät

13

hydraulische Pumpe

14

Klopfsensor

15

Sensor Drosselklappe

16

Sensor Temperatur

Fig.

11

Schnitt A-B aus

Fig.

12

Fig.

12

Kurbelwelle von unten montiert Motor mit Ölwanne

Fig.

13

Schnitt C-D aus

Fig.

12

Claims

1. Auf Verbrennungsmotor mit variabler Verdichtung dadurch gekennzeichnet, daß Zylinder und Kurbelgehäuse aus zwei Einzelteilen bestehen, die durch Nut und Feder (3 und 4) Fig. 3 oder andere Verbindungsprofile miteinander beweglich verbunden sind und sich auf einer Schräge von ca. 60-80 Winkelgraden zur Zylinderachse in ihren Verbindungsprofilen (3 und 4) Fig. 3 durch einen angebauten (Fig. 10) oder im Gehäuse eingebauten hydraulischen Druckzylinder oder Hebel so verschieben lassen, daß der Abstand von Kurbelwelle und Zylinderoberkante sich verändern.

2. Verbrennungsmotor mit variabler Verdichtung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Auflageflächen des oberen und des unteren Gehäuses (1 und 2) gerade und plan verlaufen und daß am äußeren Gehäuserand des unteren Gehäuses eine Nut eingelassen ist für eine Dichtung (9) und nur die durch Öldruck geschmierten Verbindungsprofile wie Nut und Feder (3 und 4) über die Ebene der Gehäuse (1 oder 2) überstehen.

3. Verbrennungsmotor mit variabler Verdichtung nach Anspruch 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, daß das untere Gehäuse (2) vergrößert und verstärkt ist und die Kurbelwelle von oben, von der Zylinderseite her, in das untere Gehäuse (2) Fig. 4 eingebaut wird.

4. Verbrennungsmotor mit variabler Verdichtung nach Anspruch 1, 2 und 3 dadurch gekennzeichnet, daß von der Stirnseite aus gesehen die Schräge, auf der das obere Gehäuse (1) verschoben wird, von links unten nach rechts oben wie auch von rechts unten nach links oben verlaufen kann.

5. Verbrennungsmotor mit variabler Verdichtung nach Anspruch 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuseverbindungsteil (4) Fig. 3 wie Nut oder Feder mit dem oberen oder unteren Gehäuse (1 oder 2) verschraubt ist, und die Unterkante der Nut oder Feder (3 oder 4) auf der gleichen Höhe wie die Auflageflächen der Gehäuse (1 und 2) liegen.

6. Verbrennungsmotor mit variabler Verdichtung nach Anspruch 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß mit der Bauart auch Pumpen und Kompressoren für flüssige oder gasförmige Stoffe gebaut werden können.