DE102012007258A1

DE102012007258A1 - Vorrichtung für Brennkraftmaschinen mit betriebsaktuellen variablem Verdichtungsverhältnis

Info

Publication number: DE102012007258A1
Application number: DE201210007258
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-04-11
Filing date: 2012-04-11
Publication date: 2013-10-17

Abstract

Erfindungsgemäß wird eine Vorrichtung mit betriebsaktuellem variablem Verdichtungsverhältnis für Hubkolbenbrennkraftmaschinen vorgeschlagen, die durch eine möglichst einfache und kostengünstige Technik mit langer Standzeit zu realisieren ist. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Stellelement in bevorzugter Form eines Schrittmotors über eine Welle mittels eines Zahnrades, welches über eine Zylinderausnehmung in den Zahnkranz des Kolbens eingreift und diesen über einen darin befindlichen Innenkolben der mit dem Pleuel verdrehsicher verbunden ist, kontinuierlich zu einem unteren und oberen Endanschlag fahren kann, so dass je nach motorischen Anforderungen immer ein optimales Verdichtungsverhältnis eingestellt werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit betriebsaktuellem stufenlos veränderbarem Verdichtungsverhältnis von Hubklobenbrennkraftmaschinen nach der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art.
Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit betriebsaktuellem variablem Verdichtungsverhältnis sind in unterschiedlichen Technologien und Ausführungsformen bekannt.
Die im Stand der Technik beschriebenen Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit betriebsaktuellem variablem Verdichtungsverhältnis konnten sich jedoch bisher wegen ihrer mechanischen Komplexität, Erhöhung des Motorgewichtes, Dichtigkeitsproblemen, Geräuschentwicklung und der damit zumeist verbundenen Anfälligkeit und Kostensituation nicht in großem Stile durchsetzen, wobei durch die Bereitstellung unterschiedlicher Verdichtungsverhältnisse bei variierenden Motorbetriebsbedingungen eine Verbesserung der Abgasqualität, eine Steigerung des Wirkungsgrades und im Hochlastbereich auch eine Vermeidung des Motorklopfens möglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit betriebsaktuellem variablem Verdichtungsverhältnis für Hubkolbenbrennkraftmaschinen vorzuschlagen, die durch eine möglichst einfache und kostengünstige Technik mit langer Standzeit zu realisieren ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Stellelement in bevorzugter Form eines Schrittmotors über eine Welle mittels eines Zahnrades, welches über eine Zylinderausnehmung in den Zahnkranz des Kolbens eingreift und diesen über einen darin befindlichen Innenkolben der mit dem Pleuel verdrehsicher verbunden ist, kontinuierlich zu einem unteren und oberen Endanschlag fahren kann, so dass je nach motorischen Anforderungen immer ein optimales betriebsaktuelles Verdichtungsverhältnis eingestellt werden kann.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die nach der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art von diesem Anspruch abhängigen Ansprüche gekennzeichnet.
In folgendem wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit vier Zeichnungen beschrieben. Dabei zeigt:
1 eine vereinfachte Schnittzeichnung der Stelleinrichtung (1) bei UT, wobei der Außenkolben (4) auf die unterste Position gefahren worden ist, so dass die Zylinderfüllung (3) das maximal zu erreichende Füllvolumen aufweist.
2 die Situation von 1 bei OT mit minimalem Zylinderdruck (20)
3 eine Situation UT bei der der Außenkolben (4) in die oberste Position gefahren worden ist.
4 die Situation von 3 bei OT mit maximal zu erreichendem Zylinderdruck (22)
Um Hubkolbenbrennkraftmaschinen von Otto-Brennkraftmaschinen möglichst umweltfreundlich d. h. Kraftstoff sparend und CO2 reduziert zu betreiben, bietet die variable Verdichtung bei Otto-Motoren noch ein großes Einsparpotenzial, so dass bei Teillastbetrieb die Kompression ohne Nachteile (z. B. Klopfgefahr) angehoben werden kann, während bei Volllast vorteilhafterweise eine niedrigere Verdichtung möglich ist. Dies bedeutet, dass man sich zumindest bei Teillastbetrieb im Bereich der Diesel-Effizienz bewegen kann. Um diese Ziele zu erreichen, weist der Außenkolbenkolben (4) das Außenkolbeninnengewinde (11) und den Außenkolbenzahnkranz (12) auf, wobei das Zahnrad (15) über die hermetisch dichte Zylinderausnehmung (14) mit dem Außenkolbenzahnkranz (12) in kraftschlüssiger Verzahnung steht. Das Zahnrad (15) wird über die Welle (16) vom Motor (17) getrieben und über die motorinterne Ölschmierung geschmiert. Der Außenkolbenzahnkranz (12) kann mit der Innenwandung des Zylinders (2) in Gleitreibung stehen oder auch nicht. Die Kolbenringe (6) überfahren nicht die Zylinderausnehmung (14). Der Außenkolbenendbereich (10) ist ohne Zahnung ausgeführt, um durch auf den Außenkolben (4) einwirkende Kippkräfte Riefenbildungen entgegen zu wirken. Als Endanschläge fungieren der Kolbenboden des Außenkolbens (4) und der Endanschlag (9).
Bezugszeichenliste

1: Stelleinrichtung
2: Zylinder
3: Zylinderfüllung
4: Außenkolben
5: Innenring
6: Kolbenringe
7: Kolbenbolzen
8: Pleuel
9: Endanschlag
10: Außenkolbenendbereich
11: Außenkolbeninnengewinde
12: Außenkolbenzahnkranz
13: Innenkolbenaußengewinde
14: Zylinderausnehmung
15: Zahnrad
16: Welle
17: Motor
20: minimaler Zylinderdruck
21: minimale Zylinderfüllung
22: maximaler Zylinderdruck

Claims

Vorrichtung für Hubkolbenbrennkraftmaschinen, die eine Veränderung des Hubraumes und/oder das effektive Kompressionsverhältnis während des Betriebs ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (15), welches kraft- oder formschlüssig mit der Welle (16) und dem Motor (17) verbunden ist, über die hermetisch dichte Zylinderausnehmung (14) in den Außenkolbenzahnkranz (12), der mit der Innenwandung des Zylinders (2) in Gleitreibung stehen kann oder auch nicht, in den Außenkolben (4) mit dem Außenkolbenendbereich (10) und dem Endanschlag (9) eingreift und dass das Innenkolbenaußengewinde (13) des Innenrings (5), der mit dem Pleuel (8) unverdrehbar kraftschlüssig verbunden ist, in das verdrehbare Außenkolbeninnengewinde (11) kraftschlüssig eingreift.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mehr als ein Zahnrad (15n) mit Welle (16n), Motor (17n) und Zylinderausnehmung (14n) in den Außenkolbenzahnkranz (12) eingreift.
Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (15) in den Schmierkreislauf des Motors einbezogen wird.