DE102011115864B3

DE102011115864B3 - Crankshaft system for diesel direct injection internal combustion engine, has crankshafts formed with lower ends for influencing drive units of piston machine with high power consumption, where crankshafts rotate in opposite directions

Info

Publication number: DE102011115864B3
Application number: DE201110115864
Authority: DE
Inventors: Ulrich Wittwer
Original assignee: Neander Motors AG
Current assignee: Neander Motors AG
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2011-10-13
Publication date: 2013-02-21
Anticipated expiration: 2031-10-14

Abstract

The system (2) has two crankshafts (3, 4) located upright in a piston machine i.e. diesel direct injection internal combustion engine (1), and staying in an operative connection with a piston by interposition of two connecting rods. The crankshafts rotate in opposite directions by shifting synchronization gear wheels that are in intervention with one another. The crankshafts are provided with flywheels adjacent to upper ends. The crankshafts are formed with lower ends (24, 25) for influencing drive units (16, 26) of the piston machine with high power consumption.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Kurbelwellensystem für eine Hubkolbenmaschine, vorzugsweise der Gattung mit Dieseldirekteinspritzung arbeitender Brennkraftmaschine, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a crankshaft system for a reciprocating piston engine, preferably of the type with diesel direct injection internal combustion engine, according to the preamble of patent claim 1.

Es ist eine auch als Brennkraftmaschine betreibbare Hubkolbenmaschine bekannt, FR 1 011 422 , die zwei parallel zueinander verlaufende Kurbelwellen umfasst. Die Kurbelwellen wirken über Synchronisationszahnräder derart zusammen, dass letztere sich gegenläufig drehen und mit jeweils einem Pleuel unter Zwischenschaltung einer Verbindungsstange mit einem Hubkolben verbunden sind. Der Hubkolben wird in einer Zylinderbohrung eines Zylindergehäuses hin und her bewegt. Das Zylindergehäuse ist an ein Kurbelgehäuse angeschlossen, das ein Oberteil mit trapezförmiger und ein Unterteil mit trogförmiger Gestalt aufweist. Das Oberteil und das Unterteil sind in einer Ebene zusammengesetzt, die Drehachsen der Kurbelwellen einschließt. Gehäusewände des Oberteils und des Unterteils begrenzen einen Raum, der die Kurbelwellen umgibt.It is also known as an internal combustion engine operable reciprocating engine known FR 1 011 422 comprising two crankshafts running parallel to each other. The crankshafts act together via synchronization gears such that the latter rotate in opposite directions and are each connected to a connecting rod with the interposition of a connecting rod with a reciprocating piston. The reciprocating piston is reciprocated in a cylinder bore of a cylinder housing. The cylinder housing is connected to a crankcase, which has a top part with a trapezoidal shape and a bottom part with a trough shape. The upper part and the lower part are assembled in a plane which includes axes of rotation of the crankshafts. Housing walls of the upper and lower parts define a space surrounding the crankshafts.

Aus der JP 61028724 A geht ein Kurbelwellensystem für eine als Außenbordmotor arbeitende Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern hervor. Das Kurbelwellensystem umfasst zwei parallel Kurbelwellen, die durch ein Stirnradgetriebe in entgegengesetzte Richtungen gedreht werden. An der einen Kurbelwelle ist ein Schwungrad angeordnet, wogegen die andere Kurbelwelle mit einer ein Getriebe beeinflussbaren Antriebswelle verbunden ist.From the JP 61028724 A is a crankshaft system for a working as outboard engine internal combustion engine with multiple cylinders. The crankshaft system includes two parallel crankshafts that are rotated in opposite directions by a spur gear. At the one crankshaft, a flywheel is arranged, whereas the other crankshaft is connected to a drive which can be influenced by a transmission.

Die JP 09324650 behandelt ein Wasserfahrzeug, angetrieben von einer Brennkraftmaschine, die mit V-förmig angeordneten Zylinderreihen versehen ist. Jede Zylinderreihe weist eine Kurbelwelle auf, wobei jede Kurbelwelle unter Vermittlung von Pleueln und. Hubkolben betätigt wird. Die Hubkolben werden in Zylindern der beiden Zylinderreihen hin und her bewegt.The JP 09324650 deals with a watercraft, powered by an internal combustion engine, which is provided with V-shaped rows of cylinders. Each cylinder bank has a crankshaft, each crankshaft through the intermediary of connecting rods and. Reciprocating piston is actuated. The reciprocating pistons are moved back and forth in cylinders of the two rows of cylinders.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Kurbelwellensystem für eine Brennkraftmaschine, umfassend wenigsten einen Hubkolben, zwei Pleuel und zwei Kurbelwellen in der Weise auszuführen, dass Triebeinheiten der Brennkraftmaschine funktionsgerecht von den Kurbelwellen angetrieben werden.The object of the invention is to carry out a crankshaft system for an internal combustion engine comprising at least one reciprocating piston, two connecting rods and two crankshafts in such a way that drive units of the internal combustion engine are functionally driven by the crankshafts.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.According to the invention, this object is solved by the features of patent claim 1. Further, the invention ausgestaltende features are included in the subclaims.

Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass die beiden Kurbelwellen des Kurbelwellensystems zur Betätigung der Triebelemente der Brennkraftmaschine herangezogen werden, was zu einer günstigen Drehmomentverteilung beiträgt. Die Triebelemente werden einerseits durch einen Steuerantrieb für Nockenwellen und andererseits durch einen Antrieb für ein Nebenaggregat gebildet, das als eine Dieselkraftstoff fördernde Hochdruckpumpe ausgeführt ist. Diese vorbildliche Antriebsart trägt dazu bei, dass die Leistungsübertragung des Kurbelwellensystems für die Triebeinheiten der Brennkraftmaschine gezielt auf die erste und die zweite Kurbelwelle verteilt wird. D. h. ein wesentlicher Teil der Leistungsübertragung erfolgt über die zweite Kurbelwelle, wodurch das Triebelement bzw. der Antrieb für die Nockenwellen, umfassend Zahnräder; Kettenräder und Kette-Umschlingungstrieb-, der ersten Kurbelwelle, gewichtsoptimiert darstellbar ist. Die zweite Kurbelwelle wirkt mittels des Betätigungselements auf das Nebenaggregat in Gestalt der Dieselkraftstoff fördernden Hochduckpumpe ein, was sich konstruktiv musterhaft umsetzen lässt. Das Betätigungselement wird durch einen Nocken gebildet, der an einem Zapfenabschnitt der Kurbelwelle Beispiel gebend angeformt ist. Dabei ist auch noch hervorzuheben, dass das Betätigungselement und der Nocken aus einem Stück mit der zweiten Kurbelwelle hergestellt sind. Schließlich stellen die Anordnung des Betätigungselements im Raum der Hochdruckpumpe und die Betätigung des Pumpenkolbens eine geschickte technische Lösung dar.The advantages achieved by the invention are to be seen in the fact that the two crankshafts of the crankshaft system are used to actuate the drive elements of the internal combustion engine, which contributes to a favorable torque distribution. The drive elements are formed on the one hand by a control drive for camshafts and on the other hand by a drive for an auxiliary unit, which is designed as a diesel fuel-conveying high-pressure pump. This model drive contributes to the fact that the power transmission of the crankshaft system for the drive units of the engine is selectively distributed to the first and the second crankshaft. Ie. an essential part of the power transmission takes place via the second crankshaft, whereby the drive element or the drive for the camshafts, comprising gears; Sprockets and chain-Umschlingungstrieb-, the first crankshaft, weight-optimized can be displayed. The second crankshaft acts by means of the actuating element on the auxiliary unit in the form of the diesel fuel-promoting Hochduckpumpe, which can implement constructively exemplary. The actuating element is formed by a cam, which is integrally formed on a journal portion of the crankshaft, for example. It should also be emphasized that the actuating element and the cam are made in one piece with the second crankshaft. Finally, the arrangement of the actuating element in the space of the high pressure pump and the operation of the pump piston is a clever technical solution.

In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher erläutert wird.In the drawing, an embodiment of the invention is shown, which will be explained in more detail below.

Es zeigenShow it

1 eine Schrägansicht einer Brennkraftmaschine mit einem eine erste und eine zweite Kurbelwellen umfassenden Kurbelwellensystem, 1 1 is an oblique view of an internal combustion engine with a crankshaft system comprising a first and a second crankshaft,

2 eine Schrägansicht auf das Kurbelwellensystem mit aufrecht stehenden Kurbelwellen gemäß 1 der Brennkraftmaschine, 2 an oblique view of the crankshaft system with upright crankshaft according to 1 the internal combustion engine,

3 einen Schnitt durch ein unteres Ende der zweiten Kurbelwelle und eine von dieser Kurbelwelle angetriebene Hochdruckpumpe. 3 a section through a lower end of the second crankshaft and driven by this crankshaft high-pressure pump.

Eine als Hubkolbenmaschine ausgebildete und mit Dieseldirekteinspritzung arbeitende Brennkraftmaschine 1 umfasst ein Kurbelwellensystem 2 mit einer ersten Kurbelwelle 3 und einer zweiten Kurbelwelle 4. Die Kurbelwellen 3 und 4 sind über Pleuel 5 und 6 sowie 7 und 8 mit Hubkolben 9 und 10 verbunden die in Zylinderbohrungen 11 und 12 eines Zylindergehäuses 13 hin und her bewegbar sind. Zur Gaswechselsteuerung von die Hubkolben 9 und 10 begrenzenden Brennräumen – nicht dargestellt – dienen sogenannte oben liegende Nockenwellen 14 und 15, die von einem ersten Triebeinheit 16 in Form eines Steuertriebs 17 in Drehbewegung versetzt werden. Die Nockenwellen 14 und 15 betätigen Hubventile, die Ein- und Auslasskanäle – nicht abgebildet – öffnen und schließen.A trained as a reciprocating engine and working with diesel direct injection internal combustion engine 1 includes a crankshaft system 2 with a first crankshaft 3 and a second crankshaft 4 , The crankshafts 3 and 4 are over connecting rods 5 and 6 such as 7 and 8th with reciprocating piston 9 and 10 connected in cylinder bores 11 and 12 a cylinder housing 13 are movable back and forth. For gas exchange control of the reciprocating pistons 9 and 10 limiting combustion chambers - not shown - serve so-called overhead camshafts 14 and 15 from a first drive unit 16 in the form of a tax drive 17 be set in rotary motion. The camshafts 14 and 15 actuate globe valves that open and close the inlet and outlet channels - not shown.

Die erste und zweite Kurbelwelle 3 und 4 des Kurbelwellensystems 2 der z. B. als Außenbordmotor zum Schiffsantrieb einsetzbaren Brennkraftmaschine 1 stehen aufrecht oder vertikal in letzterer und weisen an oberen Enden 18 und 19 Schwungräder 20 und 21 auf, die in axialer Richtung versetzt zueinander angeordnet sind, um bei der Auslegung der Durchmesser dieser Schwungräder 20 und 21 Freiheitsgrade sicherzustellen. Benachbart den Schwungrädern 20 und 21 sind die Kurbelwellen 3 und 4 mit Synchronisationszahnrädern 22 und 23 versehen, die miteinander in Eingriff sind und sich dadurch gegenläufig drehen. An entfernt von den oberen Enden 18 und 19 liegenden unteren Enden 24 und 25 der ersten und der zweiten Kurbelwelle 3 und 4 sind letztere zur Beeinflussung der ersten Triebeinheit 16 bzw. einer zweiten Triebeinheit 26 ausgebildet, die in den 1 und 2 lediglich schematisch dargestellt ist.The first and second crankshaft 3 and 4 of the crankshaft system 2 the z. B. usable as outboard motor for marine propulsion internal combustion engine 1 stand upright or vertically in the latter and point at the upper ends 18 and 19 flywheels 20 and 21 on, which are arranged offset in the axial direction to each other in order to design the diameter of these flywheels 20 and 21 To ensure degrees of freedom. Adjacent to the flywheels 20 and 21 are the crankshafts 3 and 4 with synchronization gears 22 and 23 provided, which are engaged with each other and thereby rotate in opposite directions. On away from the upper ends 18 and 19 lying lower ends 24 and 25 the first and the second crankshaft 3 and 4 the latter are for influencing the first drive unit 16 or a second drive unit 26 trained in the 1 and 2 is shown only schematically.

Die erste Triebeinheit 16 wird durch den Steuertrieb 17 und die zweite Triebeinheit 26 durch ein Nebenaggregat 27 der Brennkraftmaschine 1 gebildet. Der Steuertrieb 17 bzw. der Triebeinheit 16 umfasst ein erstes Antriebszahnrad 28, das mit einem Zwischenzahnrad 29 eines Umschlingungsantriebs 30 zur Betätigung der Nockenwellen 14 und 15 kämmt. In axialer Verlängerung des Zwischenzahnrads 29 ist ein Wellenfortsatz Wf vorgesehen, der unter Vermittlung eines nicht gezeigten Getriebes eine Welle antreibt, die mit einer Schiffsschraube zusammenwirkt. Der Umschlingungstrieb 30 umfasst eine Kette 31, die mit einem ersten Kettenrad 32 und einem zweiten Kettenrad 33 zusammenwirkt. Das zweite Kettenrad 33 ist drehfest mit der Nockenwelle 14 verbunden, die auf der dem zweiten Kettenrad 33 abgewandten Seite mit einem ersten Zahnrad 34 versehen ist, das mit einem zweiten Zahnrad 35 der Nockenwelle 15 in Wirkverbindung steht.The first drive unit 16 is through the tax drive 17 and the second drive unit 26 through an accessory 27 the internal combustion engine 1 educated. The tax drive 17 or the drive unit 16 includes a first drive gear 28 that with an intermediate gear 29 a wrap drive 30 for actuating the camshafts 14 and 15 combs. In axial extension of the intermediate gear 29 a wave extension Wf is provided, which drives a shaft, which interacts with a ship's propeller, by means of a transmission, not shown. The belt drive 30 includes a chain 31 that with a first sprocket 32 and a second sprocket 33 interacts. The second sprocket 33 is non-rotatable with the camshaft 14 connected to the second sprocket 33 opposite side with a first gear 34 is provided with a second gear 35 the camshaft 15 is in active connection.

Die zweite Kurbelwelle 15 treibt das Nebenaggregat 27 an, das als eine Dieselkraftstoff fördernde Hochdruckpumpe 36 ausgeführt ist. Hierzu besitzt die zweite Kurbelwelle 15 an ihrem unteren Ende 25 ein Betätigungselement 37 zur Beeinflussung der der Hochdruckpumpe 36. Das Betätigungselement 37 wird durch eine Nocke 38 gebildet, die in etwa einer Nocke einer Nockenwelle entspricht, mit der Ventile einer Brennkraftmaschine betätigt werden. Die Nocke 38 ist an einem Zapfenabschnitt 39 der zweiten Kurbelwelle 4 angeformt, wobei die Nocke 38 und der Zapfenabschnitt 39 aus einem Stück mit der zweiten Nockenwelle 4 hergestellt sind.The second crankshaft 15 drives the accessory 27 on as a diesel fuel pumping high pressure pump 36 is executed. For this purpose has the second crankshaft 15 at its lower end 25 an actuator 37 for influencing the high-pressure pump 36 , The actuator 37 is through a cam 38 formed, which corresponds approximately to a cam of a camshaft, are operated with the valves of an internal combustion engine. The cam 38 is at a pin section 39 the second crankshaft 4 molded, with the cam 38 and the pin section 39 in one piece with the second camshaft 4 are made.

Schließlich ist die Nocke 38 in einem Raum 40 der Hochdruckpumpe 33 angeordnet bzw. wird von diesem umgeben. Von dem Raum 40 aus betätigt die Nocke 38 einen Pumpenkolben 41 der Hochdruckpumpe 36.Finally, the cam is 38 in a room 40 the high pressure pump 33 arranged or is surrounded by this. From the room 40 off presses the cam 38 a pump piston 41 the high pressure pump 36 ,

Claims

Crankshaft system for a reciprocating engine, preferably of the type with direct diesel injection combustion engine, which cooperates with at least one in a bore of a cylinder housing reciprocally movable piston, which crankshaft system has two parallel spaced first and second crankshafts standing upright in the engine and with the interposition of two connecting rods with the piston in operative connection, wherein the crankshafts rotate through the intermediary of intermeshing synchronizing gears in opposite directions and are provided adjacent to the upper ends with flywheels, characterized in that the first and second crankshaft ( 3 and 4 ) of the crankshaft system ( 2 ) with lower ends ( 24 and 25 ) in each case for influencing drive units ( 16 and 26 ) of the internal combustion engine ( 1 ) are formed with a relatively high power consumption.

Crankshaft system according to claim 1, characterized in that the drive units ( 16 and 26 ) by a control drive ( 17 ) and an accessory ( 27 ) of the internal combustion engine ( 1 ) are formed.

Crankshaft system according to claim 2, characterized in that the control drive ( 17 ) a drive gear ( 28 ) on the first crankshaft ( 3 ) provided with an intermediate gear ( 29 ) of a belt drive ( 29 ) for driving camshafts ( 14 and 15 ) of the internal combustion engine ( 1 ) combs.

Crankshaft system according to claims 1 and 2, characterized in that the auxiliary unit ( 27 ) by a diesel fuel-conveying high-pressure pump ( 36 ) is shown by the second crankshaft ( 3 ) is driven.

Crankshaft system according to claim 4, characterized in that the second crankshaft ( 4 ) at the lower end ( 25 ) an actuating element ( 37 ) for driving the high-pressure pump ( 36 ) having.

Crankshaft system according to claim 5, characterized in that the actuating element ( 37 ) by a cam ( 38 ) formed on the high pressure pump ( 36 ) acts.

Crankshaft system according to claim 6, characterized in that the cam ( 38 ) on a journal section ( 39 ) of the second crankshaft ( 4 ) is formed.

Crankshaft system according to claim 7, characterized in that the cam ( 38 ) of a room ( 40 ) of the high-pressure pump ( 36 ) is surrounded and from there a pump piston ( 41 ) of said high-pressure pump ( 36 ).