-
Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine die einen Steuertrieb und einen davon antreibbaren Luftverdichter aufweist.
-
Die
DE 42 11 896 C2 offenbart einen Gehäusedeckel für eine Brennkraftmaschine. An diesem sollen möglichst viele voneinander abhängige Nebenaggregate mit optimaler Anordnung zueinander untergebracht werden. Dabei wird ein Luftpresser offenbart, welcher über einen Zahntrieb mit der Kurbelwelle in Verbindung steht, und so angetrieben wird. Der Luftpresser ist an einem Halteflansch des Gehäusedeckels befestigt. Insofern ist der Luftpresser, insbesondere mit seinem Gehäuse ein zum Gehäusedeckel separates Element, welches mit entsprechenden Befestigungsmitteln an dem Gehäusedeckel, also an dem Halteflansch befestigt werden muss.
-
Die
AT 265 755 B offenbart eine Brennkraftmaschine mit auf einem Geräteträger angebrachten motorgetriebenen Hilfsaggregaten. Der Geräteträger ist im Abstand zum Motorblock von diesem getrennt angeordnet, wobei der Motorblock zumindest teilweise auch an Deckeln für den Verschluss von Gehäuseöffnungen mit einer schalldämpfenden Schicht versehen ist.
-
Bekannt sind Verbrennungsmotoren, bzw. Brennkraftmaschinen, welche zusätzlich zu einem eigentlichen Turbolader noch einen zusätzlichen Verdichter aufweisen. Der zusätzliche Verdichter ist z. B. über einen Elektromotor antreibbar. Dieser wirkt z. B. auf eine Schwungscheibe, um den Verbrennungsmotor bzw. die Brennkraftmaschine anzulassen, was allgemein bekannt ist. Eine Kombination mit einer Lichtmaschine ist ebenfalls denkbar. Mit dem zusätzlichen Verdichter soll das so genannte Turboloch überbrückt werden, da der zusätzliche Verdichter sehr frühzeitig, insbesondere im niedrigen Drehzahlbereich direkt nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine sehr frühzeitig verdichtete Luft zur Verfügung stellt.
-
Verbrennungsmotoren mit relativ hohem Leistungs- und Drehmomentbedarf über den gesamten Drehzahlbereich bedürfen einer entsprechend bereit gestellten Aufladung. Dafür dimensionierte Turbolader sind im unteren Drehzahlbereich mangelhaft, und werden in diesem Fall durch einen mechanischen Lader bzw. durch einen zusätzlichen Luftverdichter unterstützt.
-
Insbesondere bei vom Hubvolumen sehr kleinen Verbrennungsmotoren mit zum Beispiel 1000 ccm oder weniger Hubraum ist es schwierig notwendige Komponenten zum Betrieb der Brennkraftmaschine an dieser anzuordnen, da diese aufgrund der verkleinerten Bauform sehr wenig Platz für zusätzliche Komponenten an der Brennkraftmaschine selbst bieten.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit einfachen Mitteln so verbessert zur Verfügung zu stellen, dass der Luftverdichter Bauraum sparend direkt an der Brennkraftmaschine angeordnet werden kann.
-
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei der Luftverdichter mit seinem Gehäuse in einem Abdeckelement der Brennkraftmaschine integriert ist, wobei der Luftverdichter als Spirallader ausgeführt ist.
-
Zweckmäßig im Sinne der Erfindung ist, wenn der Verbrennungsmotor einen Turbolader aufweist, wobei der Luftverdichter als zu dem Turbolader zusätzlicher Luftverdichter in dem Abdeckelement der Brennkraftmaschine integriert und mittels des Steuertriebs antreibbar ist.
-
Wesentlich ist, dass der Verdichter, bzw. der zusätzliche Verdichter als Spirallader ausgeführt ist, welcher die Luft insbesondere nach dem Anlassen bzw. bei einer Lastanforderung im unteren Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors bzw. der Brennkraftmaschine, in dem der Turbolader seinen vollständigen Ladedruck noch nicht aufgebaut hat, dieser verdichtet zuleitet. Im Vergleich zu einem konventionellen zusätzlichem Verdichter hat der als Spirallader ausgeführte zusätzliche Verdichter eine geringe Trägheit, wobei zudem relativ geringe Drehzahlen notwendig sind. Die Drehzahl des Spiralladers ist ungefähr zweimal höher als die Kurbelwellendrehzahl. Zudem ergibt sich vorteilhaft eine geringe bzw. eine hinnehmbar geringe Druckpulsation, so dass eine störende Geräuschemission vermeidbar ist. Weiter ist der zusätzliche Luftverdichter direkt an der Brennkraftmaschine angeordnet, und vorteilhaft direkt über die Kurbelwelle mit geeigneten Mitteln antreibbar, wobei auf einen zwischengeschalteten, zusätzlichen Elektromotor bzw. Generator verzichtet werden kann.
-
Als geeignetes Antriebsmittel kann zum Beispiel ein Steuerelement, also der Steuerriemen oder die Steuerkette, der Brennkraftmaschine angesehen werden. Das Steuerelement kann vorteilhaft mit einem Trum in Richtung zum zusätzlichen Luftverdichter geführt sein, ein entsprechendes Abtriebsrad, dieses in Umfangsrichtung gesehen bereichsweise umspannen, und so antreiben. Vorteilhaft kann der zusätzliche Luftverdichter so noch als Spannelement für das Steuerelement fungieren. Denkbar ist aber auch, den zusätzlichen Luftverdichter mittels eines zum Steuerelement zusätzlichen Antriebsmittels anzutreiben, welches sowohl um das entsprechende Kurbelwellenrad, als auch um das Abtriebsrad gespannt ist. Um eine gewünschte bzw. erforderliche Übersetzung gewährleisten zu können, können prinzipiell mehrere Zwischenstufen von dem entsprechenden Kurbelwellenrad zum Abtriebsrad vorgesehen werden. Möglich ist aber auch, den zusätzlichen Luftverdichter über ein zwischengeschaltetes Zahnradgetriebe anzutreiben. Zweckmäßig ist, wenn dazu mehrere Zahnräder oder dergleichen zwischen dem entsprechenden Kurbelwellenrad zum Abtriebsrad angeordnet sind.
-
Der Luftverdichter bzw. der zusätzliche Luftverdichter, in der erfindungsgemäßen Ausgestaltung als Spirallader, weist ein Gehäuse auf. Wesentlich ist, dass der Luftverdichter bzw. der zusätzliche Luftverdichter als an einem Frontdeckel der Brennkraftmaschine ausgeführt angeordnet, bzw. in diesem integriert ist. Der Frontdeckel deckt unter anderem den Steuertrieb bzw. das Steuerelement ab. Günstig im Sinne der Erfindung ist, wenn der zusätzliche Luftverdichter mit seinem Gehäuse so ausgeführt ist, dass dieses zudem als Lagerstelle für eine Motorbefestigung eingesetzt werden kann. Dies ist insbesondere bei in ihrem Volumen verkleinerten Brennkraftmaschinen sinnvoll, um Gewicht, aber auch die Anzahl von Bauteilen zum Antrieb des zusätzlichen Luftverdichters zu reduzieren. Vorteilhaft ist der Luftverdichter bzw. der zusätzliche Luftverdichter bzw. sein Gehäuse also integraler Bestandteil des Frontdeckels, und nicht mehr als von dem Frontdeckel separates Element ausgeführt, welches mit entsprechenden Befestigungsmitteln an der Brennkraftmaschine befestigt werden müsste. Vielmehr wird mit der Erfindung vorteilhaft erreicht, dass auf zusätzliche Befestigungsmittel verzichtet werden kann, wobei zudem noch der Vorteil ersichtlich ist, dass der zusätzliche Luftverdichter bzw. sein in dem Frontdeckel integriertes Gehäuse als Lagerstelle für die Brennkraftmaschine genutzt werden kann, wobei sinnvoller Weise noch eine Hebeöse in dem Frontdeckel bzw. in dem Gehäuse des Spiralladers integrierbar ist. Insofern kann der Luftverdichter bzw. der zusätzliche Luftverdichter Bauraum sparend auch an in der Bauform verkleinerten Brennkraftmaschinen angeordnet werden, indem dieser einfach in das Abdeckelement bzw. in den Frontdeckel integriert wird.
-
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen und der folgenden Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
-
1 eine prinzipielle Darstellung einer Brennkraftmaschine mit zusätzlichem Verdichter in einer ersten Ausgestaltung,
-
2 eine prinzipielle Darstellung einer Brennkraftmaschine mit zusätzlichem Verdichter in einer zweiten Ausgestaltung, und
-
3 eine Schnittdarstellung eines Frontdeckels nach der Erfindung, welcher an einer Brennkraftmaschine angeordnet ist.
-
In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile stets mit denselben Bezugszeichen versehen, so dass diese in der Regel auch nur einmal beschrieben werden.
-
1 zeigt prinzipiell eine Brennkraftmaschine 1, welche bevorzugt einen nicht dargestellten Turbolader aufweist, dessen Turbine in einer Abgasleitung angeordnet ist. Ein entsprechender Kompressor ist in einer Ansaugleitung angeordnet, so dass der Brennkraftmaschine angesaugte Luft verdichtet zugeführt wird. Turbolader weisen jedoch insbesondere in unteren Drehzahlbereichen der Brennkraftmaschine 1 das so genannte Turboloch auf.
-
Die Brennkraftmaschine 1 weist einen Steuertrieb 2 auf, welcher grundsätzlich bekannt ist. Der Brennkraftmaschine 1 ist ein Luftverdichter 3 bzw. ein zusätzlicher Luftverdichter 3 zugeordnet, wobei im Folgenden lediglich die Bezeichnung „zusätzlicher Luftverdichter 3” gewählt wird. Mit dem zusätzlichen Luftverdichter 3 soll das Turboloch, insbesondere bei vom Hubvolumen sehr kleinen Verbrennungsmotoren mit zum Beispiel 1000 ccm oder weniger Hubraum vermieden werden.
-
Der zusätzliche Luftverdichter 3 ist erfindungsgemäß als Spirallader ausgeführt, und in einem in den 1 und 2 nicht dargestellten Abdeckelement 16 bzw. Frontdeckel 16 (3) der Brennkraftmaschine 1 integriert. Dabei ist ein in dem Frontdeckel 16 integriertes Gehäuse 4 des zusätzlichen Luftverdichters 3 vorteilhaft so ausgeführt, dass der zusätzliche Luftverdichter 3 mit seinem Gehäuse 4 als Lagerstelle für eine Aufhängung bzw. Befestigung der Brennkraftmaschine 1 einsetzbar ist. Das Gehäuse 4 ist in den 1 und 2 als gestrichelte Kreislinie dargestellt. In der Schnittansicht nach 3 ist das Gehäuse 4 deutlicher erkennbar, wobei auch der zusätzliche Luftverdichter 3 erkennbar ist. Bei der Beschreibung zu 3 wird hierauf näher eingegangen.
-
Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zusätzliche Luftverdichter 3 beispielhaft an einer in der Zeichnungsebene rechten Seite der Brennkraftmaschine 1 angeordnet, und kann so z. B. als Brückenabstützung für die rechte Aufhängung bzw. Befestigung der Brennkraftmaschine 1 eingesetzt werden.
-
Der Steuertrieb 2 weist ein Steuerelement 6 auf, welches zwischen einem Kurbelwellenrad 7 und Nockenwellenrädern 8 gespannt ist. An einer in der Zeichnungsebene linken Seite ist ein Spannelement 9 zum Spannen des Steuerelementes 6 angeordnet. Der dazu gegenüberliegende Trum 11 des Steuerelementes 6 ist zu dem zusätzlichen Luftverdichter 3 geführt, und umspannt dessen Abtriebsrad in Umfangsrichtung gesehen zumindest bereichsweise. So wird der in dem Frontdeckel integrierte zusätzliche Luftverdichter 3 mittels des Steuerelementes 6 angetrieben.
-
Das Steuerelement 6 kann als Steuerriemen, zum Beispiel als doppelt wirkender Zahnriemen bzw. -kette ausgeführt sein, ohne die beispielhaft genannte Ausgestaltung darauf zu beschränken.
-
Bei dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird der zusätzliche Luftverdichter 3 mittels des Kurbelwellenrades 7 über einen zwischengeschalteten Antrieb 12 angetrieben. Der zwischengeschaltete Antrieb 12 weist ein Antriebsmittel 13 auf, welches um das Kurbelwellenrad 7 und um den Abtrieb des zusätzlichen Luftverdichters 3 geführt ist. Das Antriebsmittel 13 ist bezogen auf das Steuerelement 6 in einer anderen Ebene um das Kurbelwellenrad 7 geführt. Beispielhaft ist das Antriebsmittel 13 als Zahnriemen ausgeführt, kann aber auch als zahnloser Riemen oder Kette ausgeführt sein. Möglich ist, anstelle des dargestellten Ausführungsbeispiels prinzipiell mehrere Zwischenstufen zwischen dem Kurbelwellenrad 7 und dem Abtrieb des zusätzlichen Luftverdichters 3 anzuordnen, um eine gewünschte bzw. erforderlich Übersetzung zu erreichen. Möglich ist auch, einen Zahnradtrieb mit entsprechender Übersetzung anstelle des Zahnriemens vorzusehen, um die Rotation des Kurbelwellenrades 6 auf den zusätzlichen Luftverdichter 3 zu übertragen.
-
Die Brennkraftmaschine 1 ist eine bezogen auf ihren Hubraum klein dimensionierte Brennkraftmaschine 1 z. B. eines Kraftfahrzeuges. Beispielhaft kann die Brennkraftmaschine einen Hubraum von 1000 ccm oder weniger aufweisen.
-
Bei diesen klein dimensionierten Brennkraftmaschinen ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung des zusätzlichen Luftverdichters 3 als Spirallader besonders günstig einsetzbar. Denn die angesaugte Luft wird insbesondere nach einem Anlassen bzw. bei einer Lastanforderung im unteren Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors bzw. der Brennkraftmaschine, in dem der Turbolader seinen vollständigen Ladedruck noch nicht aufgebaut hat, dem Verbrennungsmotor bzw. der Brennkraftmaschine 1 durch die Wirkung des Spiralladers verdichtet zugeleitet. Im Vergleich zu einem konventionellen Turbolader hat der als Spirallader 3 ausgeführte zusätzliche Luftverdichter 3 eine geringe Trägheit, wobei zudem relativ geringe Drehzahlen notwendig sind. Die Drehzahl des Spiralladers 3 ist ungefähr nur zweimal höher als die Kurbelwellendrehzahl. Zudem ergibt sich vorteilhaft eine geringe bzw. eine hinnehmbar geringe Druckpulsation, wodurch u. a. störende Geräuschemissionen vermeidbar sind. Selbstverständlich ist der (zusätzliche) Luftverdichter 3 in einer Ansaugleitung angeordnet, oder zumindest so angeordnet, dass der Brennkraftmaschine 1 verdichtete Luft bereits nach dem Anlassen bzw. bei einer Lastanforderung im unteren Drehzahlbereich des Verbrennungsmotors bzw. der Brennkraftmaschine 1 zugeführt wird, wobei der Turbolader aufgrund der geringen Drehzahlen (z. B. kleiner als 1500 U/min) keine Aufladung bewirken würde, bzw. seinen Ladedruck noch nicht vollständig aufgebaut hat.
-
Dadurch, dass der zusätzliche Luftverdichter 3 direkt in den Frontdeckel integriert ist, können zusätzlich zu den bereits genannten Vorteilen Gewicht, aber auch die Anzahl von Bauteilen zum Antrieb des zusätzlichen Luftverdichters reduziert werden.
-
In 3 ist der Frontdeckel 16 erkennbar, in welchem das Gehäuse 4 des zusätzlichen Luftverdichters 3 integriert ist. Erkennbar ist die Lagerstelle 14 des Motors, welche an dem Gehäuse 4 angeordnet ist, wobei sinnvoller Weise noch eine Hebeöse 15 in dem Frontdeckel 16 bzw. in dem Gehäuse 4 des zusätzlichen Luftverdichters 3 integrierbar ist. Prinzipiell angedeutet ist in 3 noch ein Lufteintritt und -austritt 17 des zusätzlichen Luftverdichters 3.
-
Obwohl zu den 1 bis 3 auf ein Ausführungsbeispiel einer Brennkraftmaschine 1 eingegangen wurde, welche einen Turbolader und einen zusätzlichen Luftverdichter 3 aufweist, soll die Erfindung nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt sein. Möglich ist, einen Luftverdichter 3 mit seinem Gehäuse 4 in den Frontdeckel 16 zu integrieren, auch wenn die Brennkraftmaschine 1 keinen Turbolader aufweist. Insofern sind auch diese Ausführungsformen, bei welchen die Brennkraftmaschine 1 nicht unbedingt einen Turbolader sondern lediglich einen mechanischen Verdichter als Luftverdichter 3 hat von der Erfindung mit umfasst.
