DE19737206A1 - Verfahren zum Regeln des Kraftstoffverbrauchs bei Ottomotoren sowie Nockenwelle dafür - Google Patents
Verfahren zum Regeln des Kraftstoffverbrauchs bei Ottomotoren sowie Nockenwelle dafürInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Kraft
stoffverbrauchs bei Ottomotoren mit Einlaß- und
Auslaßventilen unter Erzeugen einer Kompression vor dem
Zünden eines Kraftstoffes unter Einsatz einer Nockenwelle
für die Betätigung der Ventile. Zudem erfaßt die Erfindung
eine Nockenwelle zur Durchführung des Verfahrens.
Der größte Widerstand für einen motorgetriebenen Personen
kraftwagen ist der durch die Kompression - das Verdichten
von Gasen od. dgl. im Verbrennungsmotor vor dem Zünden -
bedingte Innenwiderstand seines Motors. Dieser Widerstand
ist schon im Leerlauf, also auch bei stehendem Fahrzeug,
vorhanden und steigt dann mit der Motordrehzahl -
unabhängig von der abgegebenen Leistung - in linearer
Abhängigkeit von Hubraum und Drehzahl an. Der Motor
benötigt beispielsweise eine Kompression von 9 : 1 um seine
volle Leistung abzugeben; bei einer geringeren Kompression
ist die abgegebene Leistung geringer, aber auch der
Innenwiderstand.
Ein Personenkraftwagen der gehobenen Mittelklasse wird
seine volle oder annähernd volle Motorleistung höchstens
beim Beschleunigen oder bei hoher Geschwindigkeit benöti
gen, für einen Großteil der Fahrten im Stadt- und Vorstadt
bereich bzw. auf der Landstraße reicht zur Überwindung des
Luft- und des Rollwiderstandes ein Bruchteil der vollen Mo
torleistung aus. Wird unter solchen Teillastbedingungen die
Kompression heruntergeregelt, verringert sich der Innenwi
derstand des Motors, was selbst unter der Annahme einer
gleichzeitigen ungünstigen Veränderung des Wirkungsgrades
zu einer Kraftstoffeinsparung ohne Verringerung der Dreh
zahl führt.
In Kenntnis dieser Gegebenheiten hat sich der Erfinder das
Ziel gesetzt, ein Verfahren zur Verringerung des Kraft
stoffverbrauches bei Ottomotoren zu schaffen sowie eine
dies ermöglichende Vorrichtung.
Zur Lösung dieser Aufgabe führen die Lehren der unabhängi
gen Ansprüche; die Unteransprüche geben günstige Weiterbil
dungen an.
Erfindungsgemäß wird die Kompression durch Verlängern der
Öffnungszeit der Einlaßventile - bevorzugt stufenlos -
verringert; da viele Verkehrssituationen kurzzeitig eine
hohe Motorleistung erfordern, muß die Verringerung der Kom
pression allerdings genau regelbar und in Sekundenbruchtei
len aufhebbar sein.
Die Änderung der Schließzeiten wird durch axiales Verschie
ben der Nockenwelle bewirkt sowie durch speziell geformte
Nacken; während die Nocken der Auslaßventile - im Ver
gleich zu üblichen Nockenscheiben - lediglich axial länger
sind, damit sie bei der Verschiebung der Nockenwelle ihre
Funktion unverändert beibehalten können, sind die
Nockenkörper der Einlaßventile zusätzlich so geformt, daß
sie bei jenem Verschieben der Nockenwelle die Ventile
länger geöffnet halten. Hierzu ist der Nockenkörper einends
mit einer Nase versehen, die eine gekrümmte Führungs- oder
Nockenfläche begrenzt. Letztere wird von einer
achsparallelen Mantellinie des Nockenkörpers sowie von
einer Geraden begrenzt, die von einer Flanken- oder
Kammlinie des Nockenkörpers in einem Winkel von etwa 45°
ausgeht.
Sowohl das Verschieben der Nockenwelle als auch die Menge
des einzuspritzenden Benzins werden zweckmäßig elektronisch
geregelt.
Ein eventuelles Aufladen durch Turbolader oder Kompressor
kann in Abhängigkeit von der Kompression geregelt werden.
Da sichergestellt werden muß, daß beim Verzögern und Brem
sen stets die volle Kompression des Motors genutzt wird,
wird durch Verzögerungsfühler beim Bremsen die
Kompressionsverringerung aufgehoben.
Das erfindungsgemäße Verfahren führt zu einer erheblichen
Verminderung des Kraftstoffverbrauches unter Teillastbedin
gungen und zu Einsparungen vor allem bei großvolumigen Mo
toren - unter Beibehaltung ihrer Leistungsreserven. Das Re
geln von Leistung und Verbrauch - mit einer leicht modifi
zierbaren elektronischen Regelung - geschieht ohne ein Ab
senken der Drehzahl.
Als günstig hat sich zudem erwiesen, daß eine Nachrüstung
älterer Modelle von Ottomotoren möglich ist.
Auf Dieselmotoren ist das beschriebene Prinzip nicht an
wendbar.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung
ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines be
vorzugten Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnung;
diese zeigt in
Fig. 1 eine seitliche Schrägsicht auf einen
Teil einer Nockenwelle;
Fig. 2 die Untersicht zu Fig. 1;
Fig. 3, 4 zwei Stirnansichten zu Fig. 1 nach deren
Pfeilen III und IV.
Auf einer Nockenwelle 10 des Durchmessers d eines nicht
weiter dargestellten Ottomotors ist - statt üblicher
Nockenscheiben - ein Nockenkörper 12 der axialen Länge a
zu erkennen, der einem nicht erkennbaren Ventilstößel zuge
ordnet ist.
Die in Fig. 1 linke Stirnfläche 14 des Nockenkörpers 12
entspricht etwa den üblichen Stirnflächen von Nockenschei
ben mit einem sich über einen Stirnwinkel w von etwa 240°
erstreckenden Ringteil 15 einer Schichtdicke b von hier
etwa 5% jenes Durchmessers d sowie einer anschließenden
Dreieckskontur 16, die eine gerundete Nockenspitze 17 er
gibt; die Winkelschenkel S, S1des Stirnwinkels w bestimmen
am Umfang 18 des Ringteils 15 gemäß Fig. 3, links, zwei
Tangenten Q, Q1, die in jene Dreieckskontur fallen. Durch
ihre Schnittpunkte 20, 22 mit jenen Winkelschenkeln S, S1
verlaufen Mantellinien M, M1 des Nockenumfangs 18.
Von der Nockenspitze 17 als Scheitelpunkt geht in Fig. 1
eine - ebenfalls zur Wellenachse A parallele - Flankenli
nie N aus, die an der anderen - rechten Stirnfläche 24 des
Nockenkörpers 12 am Schnittpunkt 26 mit der dort verlaufen
den hinteren Tangente Q2 des Nockenumfangs 18 den Beginn
einer Teilkreiskontur K bestimmt. Diese endet an einer pa
rallelen unteren Tangente Q3, mit der sie einen Schnitt
punkt 28 erzeugt. Diese Stirnfläche 24 stellt einen Ab
schnitt einer Teilringfläche - gegenüber dem Ringteil 15 - grö
ßerer Breite dar.
Vom unteren Schnittpunkt 28 verläuft zur oberen Nocken
spitze 17 eine geneigte Gerade G, zwischen der und jener
unteren Mantellinie M1 eine in Pfeilrichtung x zunehmend
gekrümmte Führungsfläche F aufgespannt ist. Eine an
schließende, in sich synklastisch gekrümmte Außen- oder
Dreiecksfläche E wird von jener Geraden G, der Flankenlinie
N und der Teilkreiskontur K bestimmt.
Im übrigen begrenzt die in Fig. 1 obere Mantellinie M mit
der Flankenlinie N und den beiden Firsttangenten Q, Q2 eine
etwa rechteckige Oberfläche H.
Jene Führungsfläche F dient der Führung des nicht gezeigten
Ventilstößels od. dgl. Betätigungsstranges für das nicht er
kennbare Ventil; bei axialem Verschieben der Nockenwelle 10
in Pfeilrichtung x - oder gegen sie - wird die Ventil
schließzeit gesteuert; während die Nocken der Auslaßven
tile - im Vergleich zu üblichen Nocken - lediglich axial brei
ter sind, damit sie bei der Verschiebung der Nockenwelle
ihre Funktion unverändert beibehalten können, sind die
Nockenkörper 12 der Einlaßventile zusätzlich so geformt,
daß sie beim Verschieben der Nockenwelle 10 die Ventile
länger geöffnet halten. Dies geschieht dank der am Nocken
körper 12 einends vorgesehenen Nockenspitze oder Nase 17,
an die jene gekrümmte Führungsfläche F anschließt.
Claims (12)
1. Verfahren zum Regeln des Kraftstoffverbrauches bei
Ottomotoren mit Einlaß- und Auslaßventilen unter
Erzeugung einer Kompression vor dem Zünden eines
Kraftstoffes,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kompression durch Verlängern der Öffnungszeit
der Einlaßventile vermindert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Öffnungszeit der Einlaßventile stufenlos verändert
wird.
3. Verfahren unter Einsatz einer Nockenwelle für die
Betätigung der Ventile nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß zur Änderung der Schließzeiten die
Nockenwelle axial verschoben wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß der Vorgang der
Kompressionsverringerung während eines Bremsvorganges
unterbrochen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß
die Kompression nach Unterbrechung des
Minderungsvorgangs auf ihren Ausgangswert zurückgeführt
wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bewegung der Nockenwelle
elektronisch geregelt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Zuführung der Kraftstoffmenge
geregelt wird.
8. Nockenwelle zum Führen von Ventilen eines Ottomotors
zur Durchführung des Verfahrens nach wenigstens einem
der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Nockenwelle (10) axial verschiebbar gelagert ist.
9. Nockenwelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Steuern der Einlaßventile auf der Nockenwelle
(10) wenigstens ein Nockenkörper (12) einer axialen
Länge (a) vorgesehen und mit einer gekrümmten
Führungsfläche (F) ausgestattet ist, die sich von einer
nockenartigen Stirnfläche (14) bis zur anderen
Stirnfläche (24) an einer zur Wellenachse (A) geneigten
Geraden (G) erstreckt.
10. Nockenwelle nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Führungsfläche (F) von einer achsparallelen
Mantelfläche (M1) des Nockenkörpers (12) sowie von
einer Geraden (G) begrenzt ist, die von einer
Flankenlinie (N) des Nockenkörpers in einem Winkel von
etwa 45° ausgeht.
11. Nockenwelle nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß von der Geraden (G), der
Flankenlinie (N) und einer Teilkreiskontur (K) eine an
die Führungsfläche (F) anschließende Dreiecksfläche (E)
bestimmt ist.
12. Nockenwelle nach einem der Ansprüche 9 bis 11,
gekennzeichnet durch eine teilellipsoide Führungsfläche
(F).
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
DE19737206A DE19737206C2 (de) | 1997-08-08 | 1997-08-27 | Verfahren zum Regeln des Kraftstoffverbrauchs bei Ottomotoren sowie Nockenwelle dafür |
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DE19737206A DE19737206C2 (de) | 1997-08-08 | 1997-08-27 | Verfahren zum Regeln des Kraftstoffverbrauchs bei Ottomotoren sowie Nockenwelle dafür |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE19737206A1 true DE19737206A1 (de) | 1999-02-11 |
DE19737206C2 DE19737206C2 (de) | 1999-06-02 |
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DE (1) | DE19737206C2 (de) |
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DE19916689C1 (de) * | 1999-04-14 | 2000-12-07 | Man B & W Diesel Ag | Verfahren zur Herstellung von Nocken mit zwei Nockenbahnen |
DE10106685A1 (de) * | 2001-02-14 | 2002-08-29 | Karl-Otto Noelle | Leistungssteigerung für Verbrennungsmotoren mit Hubraumvergrößerung |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3104810A1 (de) * | 1981-02-11 | 1982-08-19 | Volkswagenwerk Ag, 3180 Wolfsburg | "fremdgezuendete viertakt-kolben-brennkraftmaschine" |
DE4104872A1 (de) * | 1991-02-18 | 1992-08-20 | Wolfgang Schieck | Verfahren zur drosselfreien laststeuerung fuer ottomotoren |
DE4301453A1 (de) * | 1993-01-20 | 1994-08-11 | Meta Motoren Energietech | Variable Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen |
DE4446725A1 (de) * | 1993-07-06 | 1996-01-11 | Meta Motoren Energietech | Verfahren und Vorrichtung zur variablen Steuerung eines Ventils einer Brennkraftmaschine |
DE19600536A1 (de) * | 1996-01-09 | 1997-07-10 | Meta Motoren Energietech | Vorrichtung zur variablen Steuerung eines Einlaßventils |
-
1997
- 1997-08-27 DE DE19737206A patent/DE19737206C2/de not_active Expired - Fee Related
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