DE3033803A1

DE3033803A1 - Mehrzylindrige 4takt-hubkolben-brennkraftmaschine in reihenbauart

Info

Publication number: DE3033803A1
Application number: DE19803033803
Authority: DE
Inventors: Ernst Prof. Dr. 3180 Wolfsburg Fiala
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1980-09-09
Filing date: 1980-09-09
Publication date: 1982-04-22

Description

Mehrzylindrige 4Takt-Hubkolben-Brennkraftmaschine
in Reihenbauart Die Erfindung bezieht sich auf eine mehrzylindrige 4Takt-Bubkolben-Brennkraftmaschine in Reihenbauart gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die einen besonders ruhigenAiauf zeigt und die Möglichkeiten für einen baukastenartigen Aufbau verschiedener Motorvarianten unter Verwendung einheitlicher, in Massenfertigung genstig herstellbarer Baugruppen bietet.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
Die gruppenweise Zusamnenfassung von jeweils zwei Zylindern mit gleischer Phasenlage der Kolben zu Teilmotoren, die einen vollständigen Massenauseleich aufweisen,ermöglicht es, unterschiedliche Motorvarianten durch Aneinanderreihung solcher meilmotoren zu schaffen, wobei diese Motorvarianten vollständig ausgeglichen sind. So können neben Zweizylinder-Motoren, Vierzylinder-Motoren und allgemein Motoren mit geradzahligen Zylinderzahlen auch Motoren geschaffen werden, die beispielsweise entsprechend der DE-OS 28 28 298 mittels einer in die Kurbelwelle eingeschalteten Kupplung in je nach geforderter Leistung in unterschiedlichem Ausmaß in Betrieb befindliche Zylindergruppen aufteilbar ist. So könnte beispielsweise eine Vierzylinder-Reihenmaschine in zwei Zweizylinder-Teilmotorn voeiner? zwischengeschalteten Trennnupplung aufgeteilt werden, wobei für Teillastbetriebszustände nur einer der Teilmotoren in Betrieb bleibt, während der andere Teilmotor nur bei vollastnahen Lasten zugeschaltet wird. Dabei ist auch beim Betrieb nur des ersten Teilmotors infolge des erfindungsgemäß vorgesehenen Massenausgleichs ein:komfortvoller, ruhiger Motorlauf gewährleistet.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich gemäß den Unteransprüchen.
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele anhand von Schemabildern dargestellt, die im folgenden näher erläutert werden.
Dabei zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Vierzylinder-4Takt-Brennkraftmaschine gemäß der Erfindung, bei der die Ausgleichsmasse in einer Geradführung gehalten ist, Figur 2 eine andere Ausführung in einer Ansicht in Richtung der Kurbelwelle, wobei die Ausgleichsmasse von einem an dem Gehäuse angelenkten Lenker geführt ist und Figur 3 eine der Figur 2 ähnliche Darstellung, bei der die Ausgleichsmasse von einer Feder geführt ist.
In der Figur 1 der Zeichnung ist mit 1 veim beispielsweise für ein Personenksaftfahrseug gedachte Vierzylinder-4Takt-Reihenmaschine gezeigt, die aus zwei jeweils zwei Zylinder 8, 9 sowie 10,11 aufweisendenTeilmotoren 2 sind 9 besteht. Die den Zylinderpaaren 8, 9 und 10, 11 zugeordnetan Kolben 12, 13 und 14, 15 der beiden Teilmotoren 2 und 3 weisen jeweils vie gleiche Phasenlage auf und sind über Pleuel 16, 17 bzw. 18, 19 mit entsprechend angeordneten Kurbelkröpfungen 20, 21 bzw. 22, 23 der Xurbelwelle 4 verbunden. Mit 5 - 7 sind drei Eauptlager der Kurbelwelle bezeichnet, wobei das mittlere Lager 6 gerade zwischen den beiden Teilmotoren 2 und 3 angeordnet ist.
Jedem Teilmotor ist eine einen vollständigen Massenausgleich bewirkende Vorrichtung zugeordnet, die aus einer oszillierend gehaltenen Ausgleichmasse 26 bzw. 30 gebildet ist. Die Ausgleichsmassen bewegen sich dabei gerade gegenläufig zu den Kolben 12, 13 bzw. 14, 15, deren Massen-Busgleich/bewirkensollen.Zu diesem Zweck sind sie über Pleuel 25 bzw. 29 mit Kurbelkröpfungen 24 bzw. 28 der Kurbelwelle 4 verbunden, die gerade um 1800 gegenüber den Kurbelkröpfungen 20, 21 bzw.
22, 23 der zugeordneten Kolben versetzt sind. Die Ausgleichsmassen 26 bzw. 30 sind zudem auf der den Zylindern 8 - 11 entgegengesetzten Seite der Kurbelwelle 4 angeordnet und sind bei der in der Figur 1 gezeigten Ausführung gegenüber dem feststehenden Gehäuse in Geradführungen 27 bzw. 31 geführt.
Bei dem in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Pleuel 25 und 29 an den Ausgleichnassen schwenkbar angelenkt. Es ist jedoch auch möglich, eine starre Verbindung zwischen den Ausgleichsmassen und den Pleueln herzustellen und die Ausgleichsmassen dann in in den Geradführungen geführten besonderen Führungselementen schwenkbar zu lagern.
Andere Möglichkeiten der Führung der Ausgleichsmassen sind in den Figuren 2 und 3 dargestellt. In diesen Figuren sind für jeweils gleiche Positionen gleiche Bezugszeichen verwendet worden. Dabei ist mit 35 ein Zylinder und mit 36 ein darin gleitender Kolben eines aus jeweils zwei Zylindern bestehenden Teilmotors gezeigt. Der Kolben 36 ist über eine Pleuelstange 37 an einer Kurbelkröpfung 38 der mit 39 bezeichneten Kurbelwelle angelenkt, die über eine Eurbelkrönfung 40 und ein daran angelenktes Pleuel 41 die Ausgleichsmasse 42 antreib. In der Figur 2 wird die Ausgleichsmasse 42 durch einen an ihr im RLLikt 45 angelenkten Lenker geführt, der seinerseits an dem feststahenden Gehäuse 46 im Punkt 44 gelenkig gelagert ist. Auf diese Weise Suyirt dis Ausg1:eichsmasse keine vollständig geradlinige, sondern eine bogenfö"nige Bewegung entgehen dem kolben 36 aus.
Bei der Ausführung nach der Figur 3 soll die Ausgleichsmasse 42 nun im wesentlichen ohne eine besondere Führung gehalten sein. Eine an der- Ausgleichsmasse befestigte und mit ihrem anderen Ende an dem feststehenden Gehäuse 46 gehaltene Feder 47 soll lediglich dazu dienen, die Ausgleichsmasse 42 in eine Ausgangsstellung zu bringen und von außen einwirkende Kräfte, wie beispielsweise bei Schräglagen oder Kurvenfahrten des Fahrzeugs, auszugleichen. Im übrigen soll die Masse im wesentlichen sich selbst überlassen sein, wobei davon ausgegangen wird, daß sie aufgrund der schnell wechselnden Massenkräfte nur geringfügige Auslenkunge um die Mittellage ausführen wird.
In allen Fällen sollen die Ausgleichsmasse, deren Kurbelradius und ihr Pleuelstangenverhältnis so bemessen sein, daß ein vollständiger Ausgleich der in der Zylinderebene wirksamen Massenkräfte sämtlicher Ordnungen des jeweiligen Teilmotors erreicht wird. Zu diesem Zweck muß das Produkt aus der Masse M und dem Kurbelradius R für die Aus-.
gleichsmasse gleich sein dem Produkt aus der Summe der Massen m = m1 + m2 (m1 m2 oxzillierende Massen der Arbeitszylinder) und deren Kurbelradius r: M R =m r.
außerdem muß auch das Pleuelstangenverhältnis 2- bzw.A, also das Verhältnis der Kurbelradien zu den Pleuelstangenlängen, gleich sein, so daß gilt: mit 1 = Arbeitspleuellänge und L = Ausgleichspleuellänge.
Aus Bauraumgründen ist es dabei zweckmäßig, dem Ausgleichspleuel einen kleineren Kurbelradius als dem Arbeitspleuel zuzuordnen, was eine entsprechend vergrößerte Ausgleichsmasse sowie eine entsprechend kleinere Pleuellänge erfordert.
Es sei noch besonders darauf hingewiesen, daß anstelle oder im Bereich des mittleren Kurbelwellenlagers 6 bei der in der Figur 1 gezeigten Brennkraftmaschine auch eine Trennkupplung angeordnet sein kann, durch deren 3c>tätigung de Sahrzeugantrieb wahlweise in Abhangigkeit von der geforderten Antriebsleistung mit zwei oder vier ylindern erfolgen kann, wobei auch im Zweizylinder-Betrieb aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen Massenausgleichs ein ruhiger und komfortvollerMotorbetrieb möglich ist.
Leerseite

Claims

ÄNSPRÜCHE 1. Mehrzylindrige 4Takt-Hubkolben-Brennkraftmaschine in Reihenbauart für Fahrzeuge, insbesondere Personenkraftfahrzeuge, gekennzeichnet durch eine Aneinanderreihung mehrerer, jeweils zwei Zylinder (8, 9; 10, ii) mit gleicher Phasenlage der Kolben (12, 13; 14, 15) enthaltender Teilinotoren (2; 3), die jeweils Vorrichtungen (24 - 27; 28 r 31) für einen vollständigen Massenausgleich aufweisen.
2. Brennktafvmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Jeder Teilmotor (2; 3) eine von der Kurbelwelle (4) in Gegenphasen lage zu den Kolben (12, 13; 14, 15) angetriebene, oszillierende Ausgleichsmasse (26; 30) aufweist.
3. 3rennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmasse (26; 3C) über ein Pleuel (25; 29) mit einer -den Kurbelkröpfungen (20, 21; 22, 23) der beiden Zylinder (8, 9; 10, 11) diametral entgegengesetzten Eurbelkröpfung (24; 28) der Ewrbelwelle (4) verbunden ist.
4. Brennekraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß.

die Ausgieichsmasse (26; 30) in einer an dem feststehenden Geh3use angeordneten Geradführung (27, 31) gehalten ist.
5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Pleuel (25; 29) an der in der Geradführung (27; 31) geführt ten Ausgleichsmasse (26; 31) schwenkbar gelagert ist.
6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß -das Pleuel mit der Ausgleichsmasse starr verbunden ist, die gegenüber in der Geradführung geführten Führungselementen schwenkbar gelagert ist.
7. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmasse (42) durch einen an dem Gehäuse (46) schwenkbar gehaltenen Lenker (43) geführt ist.

8-. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsmasse (42) durch eine im wesentlichen nur eine Ausgangestellung fixierende und äußeren Kräften entgegenwirkende, am Gehäuse (46) gehaltene Feder (47) geführt ist.