DE2855667A1

DE2855667A1 - Mehrzylindermaschine, insbesondere brennkraftmaschine fuer ein fahrzeug

Info

Publication number: DE2855667A1
Application number: DE19782855667
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr Ing Krueger
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1978-12-22
Filing date: 1978-12-22
Publication date: 1980-07-03

Description

VOLKSWÄGENWERK

AKTIENGESELLSCHAFT

K 2666/1702-pt-hu-sa

Mehrzylindermaschine , insbesondere Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug

Me Erfindung "betrifft eine Maschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bekanntlich werden die Winkel zwischen den einzelnen Kröpfungen der Kurbelwelle einer Maschine in der Regel gleich groß gewählt, so daß die einzelnen Kolben nacheinander bei Kurbelwellendrehungen um gleiche Winkel ihre oberen bzw. unteren Totpunkte (OT bzw. UT) erreichen. Zweck dieser Maßnahme ist das Erzielen eines nur geringen TJngleichförmigkeitsgrads sowie bei fremdgezündeten Brennkraftmaschinen einer gleichmäßigen Zündfolge der Maschine bzw, bei Dieselmaschinen einer gleichmäßigen Einspritzfolge.

Das Vorsehen gleicher Kurbelwellenwinkel führt jedoch nur dann zu dem angestrebten Erfolg, wenn alle Zylinder in einer Reihe angeordnet sind. Bei Brennkraftmaschinen mit in zwei Reihen V-förmig angeordneten Zylindern hat man daher die durch die Zylinderzahl vorgegebenen gleichen Kurbelwellenwinkel bereits korrigiert in Abhängigkeit von der Größe des Zylinder-V-Winkels, so daß die einzelnen Kröpfungen bei den Drehbewegungen der Kurbelwelle gleichsam unterschiedliche Ausgangslagen einnehmen. Hierdurch wird trotz der V-Bauweise der Maschinen eine gleichmäßige Aufteilung der Zündfolge erzielt; vergleiche beispielsweise "Motoren" von Hütten, 3. Auflage 1976, Seite 76,

Ö30027/0393

Vorsltionder Vorstand: Toni Schmücker, Vorsitzender · Horst Becksmann · Prof. Dr. techn. Ernst FIaIa · Dr. |ur. Peler F'erk

dot Aufilchtsrati: Günter b'ortwlch · Horst Milnzner · Or. rer. pol. Werner P. Schmidt Gottlieb M. Strobl · Prof. Dr. rer. pol. Friedrich Thomie

Hans Birnbaum Sitz der Gesellschaft: Wollsburg Amtsgericht Wolfsburg 1-¹RB 215

-A-

Derartige V--Maschinen sind dadurch gekennzeichnet, daß sich die Achsen der Zylinder "beider Zylinderreihen in der Achse der Kurbelwelle schneiden. Demgegenüber befaßt sich die Erfindung mit einem Maschinentyp, bei dem die Zylinder zwar ebenfalls in zwei Reihen angeordnet sind, aber so, daß die Achsen der Zylinder neben der Kurbelwellenachse verlaufen. Auch derartige Maschinen gehören zum Stand dsr Technik; siehe beispielsweise Bussien "Automobiltechnisches Handbuch", 2. Band, 17. Auflage, Seite 94. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Maschine dieser Gattung so auszubilden, daß ein geringer Ungleichförmigkeitsgrad bzw. eine gleichmäßige Zündfolge der Maschine erzielt wird. Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Hauptanspruchs j eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung für den Fall, daß die Achsen der Zylinder nicht parallel zur Längsmittelebene verlaufen, sondern diese schneiden, also die Zylinder zusätzlich einen V-Winkel einschließen,ist Gegenstand des Unteranspruchs.

Die Erfindung geht davon aus, daß die Gleichförmigkeit des Laufs einer Kolbenmaschine von den Drücken in den Zylindern beeinflußt wird. Diese Drücke sind im Bereich des oberen Totpunkts besonders hoch, weshalb als Kröpfungsversatzwinkel erfindungsgemäß derjenige Winkel berücksichtigt wird, der sich zwischen den Zylinderachsen einerseits und den Pleuelstangen bei OT-Lage andererseits ergibt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von zwei Ausführungsbeispielen erläutert, von denen die Figuren Querschnitte unter Beschränkung auf die'im Rahmen der Erfindung interessierenden Teile zeigen.

Betrachtet man zunächst Figur 1, so erkennt man einen üblichen Zylinder 1 einer Brennkraftmaschine, in dem der Kolben 2 zwischen seiner ausgezogen dargestellten OT-Lage und seiner durch unterbrochene Linien angedeuteten UT-Lage 2¹ andererseits hin und her gleitet. Über die Pleuelstange 3 mit der Länge 1 greift der Kolben 2 an der Kurbelkröpfung 4 mit dem Radius r der Kurbelwelle 5 an, deren Achse mit 6 bezeichnet ist.

030027/0393

Figur 1 liegt eine echte Reihenmaschine zugrunde, d.h. eine solche, bei der die Zylinder in zwei Reihen senkrecht zur Zeichenebene angeordnet sind und die Achsen der Zylinder beider Reihen parallel zur Längsmittelebene 7 der Maschine verlaufen, in der auch die Achse 6 der Kurbelwelle 5 verläuft. Die Zylinderachse des Zylinders 1 ist mit 8 bezeichnet; 9 ist die Achse eines Zylinders der anderen, im übrigen nicht dargestellten Zylinderreihe. Beide Achsen verlaufen in einem als Zylinderversatz oder Schränkungsmaß zu bezeichnenden Abstand q von der Längsmittelebene 7 der Brennkraftmaschine. Daher schließt die Pleuelstange 3 bei in OT-Stellung befindlichem Kolben ebenso wie die einem Kolben der anderen Zylinderreihe zugehörige Pleuelstange 10 mit der Längsmittelebene 7 einen endlichen Winkel ψ ein. Die Lage der Pleuelstange 3 - sinngemäß gilt dies selbstverständlich für die Lage der Pleuelstange 10 - bei OG?-Stellung des zugehörigen Kolbens 2 ist gekennzeichnet durch Ausrichtung mit dem zugehörigen Kurbelradius längs einer Geraden. Diese Ausrichtung ergibt sich für OT-Lage der zugehörigen Kolben nur dann, wenn die zugehörige Kurbelwellenkröpfung 4 bzw. 11 mit der Längsmittelebene 7 äen - positiven oder negativen - Kröpfungsversatzwinkel γ einschließt. Dieser Winkel ergibt sich, wie aus Figur 1 zu entnehmen ist, aus dem Zylinderversatz q, dem Kurbelradius r und der Länge 1 der Pleuelstange 3 bzw, 10 gemäß der Beziehung

sin ψ = q

r + 1

Bei einer Mehrzylindermaschine mit nur einseitigem Zylinderversatz ergibt sich für alle Zylinder der gleiche Kröpfungsversatzwinkel, so daß die Lage der Kurbelwellenkröpfungen zueinander gegenüber derjenigen bei einer Maschine ohne Zylinderversatz nicht geändert zu werden braucht.

In Figur 1 sind bei 3¹ und 10' auch die Lagen öfer Pleuelstangen bei in TJT-Stellung befindlichen Kolben angedeutet. Man erkennt, daß die zugehörigen Kurbelwellenkröpfungen nunmehr Stellungen 4' bzw. 11· ein-

030027/0393

285566?

nehmen, die den Stellungen der Kröpfungen bei OT-Lage des zugehörigen Kolbens bezüglich der Kurbelwellenachse 6 nicht diametral gegenüberliegen. Die Bewegungen der Kolben von OT nach UT und umgekehrt erfordern also unterschiedlich große, von 180 abweichende Verdrehungen der Kurbelwelle 5. Dennoch stellt die erfindungsgemäße Berücksichtigung des Zylinderversatzes q über den Kröpfungsversatzwinkel γ das Erreichen der OT-Stellungen der verschiedenen Kolben durch gleiche Drehwinkel der Kurbelwelle 5 sicher. Dies bedeutet einen minimalen TJngleichförmigkeitsgrad sowie eine gleichmäßige Zündfolge der Maschine .

Während in dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 ein echter Reihenmotor dargestellt ist, bei dem die Zylinderachsen 8 und $, wie beschrieben, parallel zur Längsmittelebene 7 verlaufen, zeigt Figur 2 einen Querschnitt durch eine Maschine, bei der nicht nur ein wiederum mit q bezeichneter Zylinderversatz vorliegt, sondern die Zylinder beider Zylinderreihen mit ihren Achsen 20 und 21 einen ZyIinder-T-Winkel O^ einschließen. Für den Kröpfungsversatzwinkel ψ ergeben sich die bereits anhand Figur 1 erläuterten Zusammenhänge. Allein durch Berücksichtigung dieses Winkels bei der Gestaltung der Kurbelwelle 22 wird die gestellte Aufgabe aber nicht gelöst, da die Pleuelstangen 23 und 24 bei in OT-Stellung befindlichen Kolben nur dann bezüglich der Kurbelwellenachse radial verlaufen, wenn ihre zugehörigen Kurbelwellenkröpfungen bei 25 und 26 liegen. Diese Lage der Kröpfungen ist durch einen Winkel β /2 gegenüber der Längsmittelebene 27 der Maschine gekennzeichnet, der gegeben ist durch den Kröpfungsversatzwinkel Ψ , vermehrt um0^/2, also den halben T-Winkel. Auch, hier gehen diese Korrekturwinkel für die beiden Zylinderreihen mit unterschiedlichen Torzeichen ein.

Die erfindungsgemäße Maßnahme kann bei Maschinen mit geringer Zylinderzahl zu zusätzlichen unausgeglichenen Massenwirkungen führen. Bei Maschinen größerer Zylinderzahl sind die freien Massenwirkungen, die sich aus dem Kröpfungsversatzwinkel ergeben, jedoch so gering, daß die erfindungsgemäße Korrektur mit ihren Torteilen vorgenommen werden kann.

Q30027/0393

.1-

Leerseite

Claims

ANSPRÜCHE

M J Maschine, insbesondere Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug, mit mehreren, in zwei zu einer Längsmittelebene symmetrischen Reihen angeordneten Zylindern nebst Kolben, die über Pleuelstangen an individuellen Kröpfungen einer mit ihrer Achse in der Längsmittelebene verlaufenden gemeinsamen Kurbelwelle angreifen, wobei die Achsen der Zylinder neben der Kurbelwellenachse in einem endlichen Abstand (Zylinderversatz) von dieser verlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung gleicher Kurbelwellenwinkel zwischen den OT-Lagen der Kolben (2) die durch die Zylinderzahl vorgegebenen gleichen Winkel zwischen den Kröpfungen (4, 11) verändert sind um betragsmäßig gleiche, aber für die beiden Zylinderreihen unterschiedliche Vorzeichen besitzende Kröpfungsversatzwinkel (ψ) zwischen den Zylinderachsen (8,9) einerseits und den Pleuelstangen (3, I9) bei in OT-Lagen befindlichen Kolben (2) andererseits gemäß der Beziehung

sin Ψ = q

r + 1

worin q. den Zylinderversatz, . ORIGINAL INSPECTED

1 die Pleuelstangenlänge
und r den Kurbelradius bedeuten.

030027/0393

Vorsitzender Vorstand: Toni Sdimödcer, Vorsitzender ■ Horst Backsmann ■ Pro). Dr. ledin. Ernst FIeIa ■ Dr. ]ur. Peter Frerk

des Aufsichtsrats: Günter Hartwien · Horst Münzner ■ Dr. rer. pol. Werner P. Schmidt Gottlieb M. Strobl · Prol. Or. rer. pol. Friedrich Thomee

Hans Birnbaum iltz dor Oesellidiafl: Wolfsburg Amtsgericht Wolfsburg HR3 215
2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anordnung der Zylinder beider Zylinderreihen unter einem Zylinder-V-Winkel (OC) der Kröpfungsversatzwinkel (yJ) um den halben V-Winkel vergrößert ist.

03OQ27/Q393