DE3021835A1

DE3021835A1 - Mehrzylindrige hubkolben-brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3021835A1
Application number: DE19803021835
Authority: DE
Inventors: Hermann Dr.-Ing. Krüger; Dieter Dipl.-Ing. 3180 Wolfsburg Voigt; Michael Ing.(Grad.) Willmann
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1980-06-11
Filing date: 1980-06-11
Publication date: 1981-12-24

Description

AKTIENGESELLSCHAFT

3180 Wolfsburg
— 2 —

Unsere Zeichen: K 2926

Mehrzylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine

Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrzylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Hubkolben-Brennkraftmaschinen dieser Bauart, bei denen wahlweise, insbesondere in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine, entweder nur ein Teil der Arbeitszylinder oder aber auch alle Arbeitszylinder in Betrieb sind, sind bereits vorgeschlagen worden (DE-OS 28 28 29§). Die Abschaltung einzelner Zylinder oder Zylindergruppen durch Trennung der diesen zugeordneten Ku?jbelwellenteile und Stillsetzung der abgeschalteten Zylinder im Teillastbetrieb bringt neben der Verbesserung der Füllung und des Wirkungsgrades der verbleibenden Zylinder gegenüber anderen bekannten Abschaltverfahren, bei denen nur die Kraft stoffzufuhr zu einem Teil der Zylinder unterbrochen wird, eine wesentliche Verringerung der Verlustleistungen, da die Reibleistung der abgeschalteten und nunmehr abgetrennten Zylinder nicht mehr aufzubringen ist. Abhängig vom Anwendungsfall und bestimmten Randbedingungen können auch dem abgeschalteten Kurbelwellenteil zugeordnete Eilfs- und Zusatzaggregate, wie Lichtmaschine, Wasserpumpe, Kühllüfter und Einspritz systeme, mit abgeschaltet werden.

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In dieser älteren Anmeldung wurde auch darauf hingewiesen, daß bei der Zuschaltung der zuvor abgeschalteten Zylinder die richtige Zündfolge eingehalten werden muß, weshalb dort eine die Zündfolge der beiden Zylindergruppen vor dem Zuschalten erfassende Steuervorrichtung vorgesehen sein sollte. Diese Steuervorrichtung sollte einen die Winkelstellung der Nockenwellen der beiden Zylindergruppen erfassenden und vergleichenden Signalgeber aufweisen, der mit einem das Einschaltsignal der Trennkupplung unterbrechenden Unterbrecherschalter verbunden ist, so daß die Einschaltbetätigung der Trennkupplung beim Zuschalten der abgeschalteten Zylinder so lange unterbrochen bleibt, bis der die Winkelstellung der beiden Nockenwellenteile erfassende Signalgeber die richtige Zündfolge der Zylinder festgestellt hat. Diese Steuervorrichtung, die also eine winkelgetreue Zuschaltung nur in einer ganz bestimmten Stellung des über 720° verlaufenden Arbeitsspieles der Hubkolben-Brennkraftmaschine zulassen sollte, war insbesondere für Viertakt-Brennkraftmaschinen vorgesehen, da bei Zweitakt-Motoren diese Steuervorrichtung wegfallen kann wegen der dort möglichen Kupplung in einer vorgegebenen Stellung des nur über 3^0 Kurbelwinkel verlaufenden Arbeitsspieles. Danach sollte es also insbesondere für Tiertakt-Motoren nicht möglich sein, eine Zuschaltung nach jeder vollen Umdrehung, sondern nur nach jeweils zwei Umdrehungen vorzunehmen. Die Steuerung dieses Zuschaltvorganges, bei dem also eine Information von der mit halber Kurbelwellendrehzahl umlaufenden Nockenwelle herangezogen werden sollte, ist jedoch aufwendig.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe ist nun darin zu sehen, eine Hubkolben-Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Bauart vorzuschlagen, bei der eine einfachere und leichter zu steuernde Zuschaltung des abgeschalteten Motorenteils möglich ist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs. Erfinderseitig ist nämlich erkannt worden, daß sich der für einen ordnungsgemäßen Lauf der Brennkraftmaschine entscheidende Zündabstand zwischen jeweils zwei aufeinanderfolgenden Zylindern bei einer aus zwei Gruppen von jeweils zwei Zylindern bestehenden Vierzylinder-Viertakt-Boxermaschine dann nicht ändert, wenn die Zuschaltung nach

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jeweils genau einer Kurbelwellenumdrehung erfolgt. Hierbei ändert sich zwar die Zündfolge, nicht aber der Zündabstand, der bei 180° Kurbelwinkel bleibt. Darüberhinaus eignet sich eine solche Maschinenbauart auch wegen ihres günstigen Massenausgleichs besonders gut für die Anwendung im Abschaltbetrieb, bei dem im Teillastbereich nur zwei Zylinder in Betrieb sind.

In der Zeichnung ist in schematischer Darstellungsweise ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. Die Zeichnung zeigt eine insgesamt mit 1 bezeichnete Hubkolben-Brennkraftmaschine, die aus zwei jeweils zwei Zylinder in Boxerbauart aufweisenden Zylindergruppen 2 und 3 besteht. Die beiden Zylindergruppen 2 und 3 sind durch eine Trennkupplung 9 getrennt, die die Kurbelwelle in zwei Kurbelwellenteile 4a und 4b unterteilt. Dem Kurbelwellenteil 4a sind die Kolben 5 und 6 mit den zugehörigen Zylindern zugeordnet, während dem Kurbelwellenteil 4b die Kolben 7 ™ä 8 mit den entsprechenden Zylindern zugehören. Mit 10 ist eine Hauptkupplung bezeichnet, die den Antriebsmotor 1 zwecks zugkraftfreier Schaltung eines hier nicht dargestellten Geschwindigkeitswechselgetriebes von der Getriebeeingangswelle 11 abkuppelt.

Erfindungsgemäß können nun die beiden Kurbelwellenteile 4a und 4b jeweils nach 360 , das heißt also nach einer vollen Kurbelwellenumdrehung, mittels der Trennkupplung 9 in einer bestimmten Winkelstellung zuein-s ander gekuppelt werden. Diese Winkelstellung ist dadurch ausgezeichnet, daß dann, wenn die beiden Kolben 5 und 6 des Kurbelwellenteils 4a ihren oberen Totpunkt erreichen, die Kolben 7 und 8 des zweiten Kurbelwellenteils 4b ihren unteren Totpunkt annehmen. Die Zündung der einzelnen Zylinder erfolgt dann entweder in der Reihenfolge 5» 1 ■> 6, 8 oder bei Kuppeln nach einer weiteren Kurbelwellenumdrehung in der Reihenfolge 5 j 8, 6, 7· ^Der Zündabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Zündungen in den Zylindern beträgt dann jeweils 180 im zusammengeschalteten Zustand, was ein gleichmäßiges Drehkraftdiagramm ergibt. Vorausgesetzt dabei ist allerdings, daß die die Zündung der beiden Motorteile besorgenden Zündmechanismen getrennt voneinander vorgesehen sind und jeweils ebenso wie der zugehörige Ventiltrieb von dem zugeordneten Kur-

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belwellenteil angetrieben wird.

Die in der Zeichnung angedeutete Hubkolben-Brennkraftmaschine 1 wird nun im Teillastgebiet in der Weise betrieben, daß nach Ausrücken der Trennkupplung 9 nur die den beiden Kolben 7 und 8 zugeordneten Zylinder in Betrieb sind, während in vollastnahen Betriebspunkten durch Zuschaltung der Motorgruppe 2 auch die den Kolben 5 und 6 zugeordneten Zylinder in Betrieb genommen werden. Das Durchkuppeln der Trennkupplung 9 beim Zuschalten der Motorgruppe 2 kann dabei nach jeder vollen Umdrehung der Kurbelwelle in einer vorgegebenen Winkelstellung erfolgen, beispielsweise mittels eines in dieser Winkelstellung eingreifenden Formschlußkupplungselementes. Eine zusätzliche Information von der Nokkenwelle ist dagegen nicht mehr erforderlich.

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Leerseite

Claims

ANSPRUCH

Mehrzylindrige Hubkolben-Brennkraftmaschine für Fahrzeuge, insbesondere Kraftfahrzeuge, die eine mittels einer winkelgetreu schaltenden Trennkupplung in wenigstens zwei wählweise nacheinander zuschalfbare Teile aufteilbare Kurbelwelle aufweist, wobei jedem Kurbelwellenteil ein Teil der Arbeitszylinder zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hubkolben-Brennkraftmaschine (i) durch eine in Gruppen (2, 3) von jeweils zwei einander gegenüberliegenden Zylindern aufteilbare Tierzylinder-Vier takt-Boxermaschine gebildet ist und daß eine Zusammenschaltung der beiden Kurbelwellenteile nach jeweils einer ganzzahligen Zahl von Kurbelwellenumdrehungen erfolgt.

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