DE102006015629A1 - Doppelkurbelwellenmotor - Google Patents

Abstract

Beim Ottomotor erfolgt die Leistungsregelung durch Drosselung der Luftzufuhr und damit zu veränderten Verdichtungsverhältnissen, die seinen Wirkungsgrad verschlechtern. Die vorgeschlagene Bauart ermöglicht es, die Verdichtung während des Laufs stufenlos zu verändern und den Motor ständig mit dem Höchstdruck zu betreiben, was seine Leistung steigert und den spezifischen Treibstoffverbrauch senkt. Der Antriebskurbelwelle (3) ist eine weitere Kurbelwelle (4) beigegeben, die höhenverstellbar ist und bei dieser Verstellung eine Schwenkbewegung macht, die sich über die Verbindungsteile (5) der Kurbelweleln und die Pleuelstangen (2) auf die Kolben (1) so überträgt, dass dabei ihre Stellung verändert wird. Zusätzlich kann noch der Masseschwerpunkt der Pleuelstange auf die Seite des Arbeitshubs versetzt werden, was auch für den Dieselmotor eine Möglichkeit bietet, seinen Wirkungsgrad etwas zu verbessern. Die beschriebene Bauart ist besonders für den Otto-Reihenmotor geeignet.

Description

• Die Erfindung betrifft hauptsächlich den Ottomotor, bei dem die Leistungsregelung durch Drosselung der Luftzufuhr und damit durch Änderung der Verdichtungsverhältnisse erfolgt. Ein den Wirkungsgrad verschlechternder, bekannter Nachteil des Ottomotors.
• Mit den im Patentanspruch 1 angeführten Merkmalen kann die Verdichtung bei fast allen Betriebsverhältnissen auf dem Höchstmaß gehalten werden, was den Wirkungsgrad des Motors verbessert und damit der spezifischen Treibstoffverbrauch verringert.
• 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an einer Zylindereinheit des Motors mit Kolben (1), Pleuelstange (2), Antriebskurbelwelle (3), Hilfskurbelwelle (4) und dem Verbindungsteil (5) der Kurbelwellen.
• Die Hilfskurbelwelle ist wie dargestellt durch eine Mechanik höhenverstellbar gemacht und vollführt bei dieser Verstellung eine Schwenkbewegung um die Mitte der Antriebskurbelwelle, wobei sie über das Verbindungsteil und die Pleuelstange die Stellung des Kolbens verändert. Damit können die unterschiedlichen Druckverhältnisse ausgeglichen und der Höchstdruck gehalten werden.
• Die Höhenverstellung kann durch einen Hydraulikzylinder (6) erfolgen. Da die Masse der Hilfskurbelwelle mit ihren in Verbindung stehenden Teilen durch eine Feder gewichtlich im Ausgleich gehalten werden kann und die einwirkenden Kräfte pulsierend wirken, könnte es genügen, den Hydraulikzylinder an den Schmierölkreislauf anzuschließen und durch ein Ventil lediglich den Zu- und Abfluss der Ölmenge zu steuern.
• In 2 ist ergänzend zu 1 eine Möglichkeit dargestellt, wie das Gehäuse der Hilfskurbelwelle (8) innerhalb des Zylinderkurbelwellengehäuses (7) höhenverstellbar gelagert sein kann.
• Die Verschiebung des Masseschwerpunkts der Pleuelstange (9) erzeugt durch die nun seitlich der Zylinderachse wirkende Fliehkraft ein Kippmoment an der Pleuelstange, das eine Seitenkraft (S) erzeugt, die sowohl über den Kolben auf die Zylinderwand als auch über die untere Lagerstelle der Pleuelstange in Drehrichtung des Antriebs wirkt. Diese Seitenkraft wirkt an den Kurbelzapfen ebenso wie die senkrecht angreifende Hauptkraft (P), beide Kräfte ergeben die eigentlich wirkende resultierende Kraft (Re).
• Dadurch verschiebt sich der Totpunkt der Krafteinwirkung um jenen Winkel, der sich zwischen der Kraft P und Re bildet. Der Zündzeitpunkt kann dadurch zusätzlich um diesen Winkel vorverlegt werden, was aller Voraussicht nach eine etwas größere Leistungsabgabe zur Folge hat. Diese Ausgestaltung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.
• Die Hilfskurbelwelle wird nur über die Verbindungsteile der Kurbelwellen angetrieben, was beim 3, 5 oder 6 Zylinder-Reihenmotor auf Grund der Winkelstellung der Kurbeln zueinander ohne weiters möglich ist. Beim 4 Zylinder-Reihenmotor ist es anders, da hier normalerweise je 2 Kurbeln um 180° zueinander versetzt sind und es dadurch beim Anlassen des Motors zu einer Sperrstellung kommen könnte. Bei diesem Motor müsste entweder die Kurbelstellung etwas geändert werden, sofern dies motortechnisch möglich ist, oder es müssten beide Kurbelwellen durch je eine zusätzliche Kurbel mit anderer Winkelstellung verbunden sein.
• Beim Dieselmotor mit seinen bei allen Betriebszuständen nahezu unveränderten Druckverhältnissen wäre allenfalls nur durch die Verschiebung des Masseschwerpunkts der Pleuelstange – sinngemäß wie in der vorher beim Ottomotor beschriebenen Art – etwas Gewinn an Leistung und Wirkungsgrad zu erreichen. Während diese Verschiebung bei einem Motor mit nur einer Kurbelwelle zu Problemen mit der dann auftretenden Unwucht führt, wird sie bei einem Motor mit 2 Kurbelwellen machbar sein. Diese Möglichkeit ist im Patentanspruch 3 angegeben.

Claims (3)

1. Doppelkurbelwellenmotor mit 2 Kurbelwellen die über die Kurbelzapfen zueinander in Verbindung sind und eine der Kurbelwellen schwenkbar ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkbewegung der beweglich gelagerten Kurbelwelle (4) um die Mittenachse der Antriebskurbelwelle (3) erfolgt und die über die Pleuelstangen (2) eingeleitete Antriebskraft unmittelbar auf die Verbindungsteile (5) der Kurbelwellen übertragen wird, wobei die jeweilige Stelle dieser Kraftübertragung so gewählt ist, dass die Schwenkbewegung der beweglich gelagerten Kurbelwelle zu einer Veränderung der Stellung des Kolbens (1) führt.
2. Doppelkurbelwellenmotor nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstangen so ausgebildet sind, dass ihr Masseschwerpunkt auf die Seite des Arbeitshubs versetzt ist.
3. Doppelkurbelwellenmotor mit 2 Kurbelwellen die über die Kurbelzapfen zueinander in Verbindung sind, dadurch gekennzeichnet, dass die über die Pleuelstangen (2) eingeleitete Antriebskraft unmittelbar auf die Verbindungsteile (5) der Kurbelwellen übertragen wird, wobei die Stelle dieser Kraftübertragung auf die Seite einer der Kurbelwellen versetzt ist und die Pleuelstangen so ausgebildet sind, dass ihr Masseschwerpunkt auf die Seite des Arbeitshubs versetzt ist.