DE3132368A1

DE3132368A1 - Fahrzeugmotor

Info

Publication number: DE3132368A1
Application number: DE19813132368
Authority: DE
Inventors: Clas-Olof Grábo Kronogárd; Hákan Nils Lund Kronogárd; Sven-Olof Lomma Kronogárd
Original assignee: KRONOGAARD SVEN OLOF PROF
Current assignee: KRONOGAARD SVEN OLOF PROF
Priority date: 1980-09-29
Filing date: 1981-08-17
Publication date: 1982-08-19
Also published as: FR2491147A1; US4417551A; SE450718B; SE8006807L; SE8104405L; JPS57108414A; DE3132367A1; JPS5783633A; FR2491133A1

Description

31 O O OC Q « PATENTANWÄLTE

I OZOOO *: .' : Ι*..* "Jtfriiinafe DIETER LOUIS

.Γ. : " ^:..^::..^: * ^:™'^P!?h^vs· CLAUS PÖHLAU - k - TJipl.-Tng. FRANZ LOHRENTZ

Dipl.-Phyä WOLFGANG SEGETH

KESSLESPLATZ 1 8500 NÜRNBERG

Fahrzeugmotor

Um bei Fahrzeugmotoren eine gute Brennstoffausnutzung zu erhalten, wurde vorgeschlagen, den Betriebsablauf so zu gestalten, daß gewisse Motorzylinder abgetrennt bzw. abgeschaltet werden können, wenn niedrige Leistungsabgabe gefordert wird. Dies kann auf verschiedenen Wegen erreicht werden, setzt jedoch ein Kraftstoffzufuhrsystem voraus, das das An- und Abschalten der betreffenden Zylinder ermöglicht. In den meisten Fällen bleiben die Kolben und der zugeordnete Kurbelmechanismus dieser Zylinder mit der Kurbelwelle verbunden, was Abnutzung und Reibungsverluste verursacht.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Fahrzeugmotor vorzuschlagen, der gut für eine Serienproduktion geeignet ist und bei dem es möglich ist, eine gewünschte Anzahl von Zylindern abzuschalten, ohne daß irgendwelche unnötigen Reibungsverluste auftreten.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder in zwei Gruppen angeordnet sind, von denen jede einen zugeordneten Kurbelwellenteil auf v/eist und für sich selbst betreibbar ist, daß ein Kurbelwellenteil mittels herkömmlicher Kupplungseinrichtungen mit einer Leistungsabnahmewelle verbindbar ist und daß der andere Kurbelwellenteil mit der Leistungsabnahmewelle über Transmissionseinrichtungen verbindbar ist, die parallel zu der Reihe von"Zylindern laufen.

Jede Gruppe von Zylindern kann in einem separaten Motorblock angeordnet sein, wobei die beiden Blöcku zu einer Einheit miteinander verbunden sind. Alternativ können alle Zylinder in einem gemeinsamen Motorblock angeordnet sein, wobei die Enden der Kurbelwellen in einem geraeinuainet-i Lager gehalten sind. Die Trennung zwischen den Kurbelwellenteilen lie^t vorzugsweise, jedoch nicht notwendigerweise, benachbart zu einem Zylinder, von dem der Kolben und der· zugeordnete Kurbelmechanismus entfernt wurden.

Eine Gruppe von Zylindern kann eine größere Anzahl von Zylindern enthalten als die andere Gruppe. Zumindest eine der Zylindergruppen kann mit einer Ausgleüiswelle (Wellen) ausgestattet sein.

Die Transmissionseinrichtungen enthalten vorzugsweise Teile, die eine Veränderung der Drehzahl ermöglichen, beispielsweise Transmissionseinrichtungen, die nicht-mechanische Komponenten enthalten.

Der Maschine zugeordnete Hilfseinrichtungen sind vorzugsweise an dem Ende der Maschine befestigt, das von der Ausgangswelle entfernt ist, wobei die Transmissionseinrichtungen. Kupplungen enthalten, die einen Betrieb der Hilfseinrichtungen von einer beliebigen Zylindergruppe gestatten.

Die kleinere Gruppe von Zylinder ist vorzugsweise aus Komponenten aufgebaut, die im wesentlichen auü Ivcramikmatcrial bestehen, wobei diese Gruppe für einen Betrieb mit hoher thermischer Last ausgelegt ist.

Im folgenden wird die Erfindung im Zusammenhang mit der
Zeichnung ausführlicher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Motor nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das zwei plus drei Zylinder enthält, die in separaten Blöcken, die zu einer Einheit zusammengebaut sind, angeordnet sind;
?ig. 2 einen Motor nach einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung mit fünf arbeitenden Zylindern in einem Cechs-Zylinderblock; und

Fig. 3 eine Anordnung zur Verbindung der Enden der Kurbelwellen.

Zur Erleichterung einer oerienproduktion ist es äußerst
wünschenswert, in der Lage zu sein, mit einer verringerten Anzahl von Grundkomponenten zu arbeiten. Eine Möglichkeit besteht darin, zwei Blöcke herzustellen, und zwar einen mit zwei und einen mit drei Zylindern von gleichem Durchmesser und diese zwei + zwei, zwei + drei oder drei + drei Zylinder zu kombinieren, um einen Motor mit einer gewünschten
Leistung zu erhalten. Alternativ ist es möglich, einen
3tandarä-Motorblock zu verwenden, beispielsweise für eine
oechs-Zylindermaschiney und den Kolben und den zugeordneten' liurbelmechanismus von einem der Zylinder zu entfernen und die Kurbelwelle in der Nähe dieses Zylinders zu teilen. Es wird natürlich auch möglich sein, hier Kurbelwellen für eine Zwei-Zylinder- und eine Drei-Zylindermaschine zu verwenden.

Sine Grundvoraussetzung ist natürlich, daß jede Gruppe von Zylindern eine betriebsfähige Einheit bildet und daß das
Kraftstoffsystem für den Teillastbetrieb ausgelegt ist.

Pig. 1 zeigt einen Motor mit einem Block 10, der zwei Zylinder (10a, b) enthaltend einen Block 11, der drei Zylinder (11a, b, c) enthält, wobei die Blöcke in irgendeiner geeigneten Weise zur Bildung einer festen bzw. steifen Einheit verbunden sind. Die den beiden Blöcken 10 und 11 zugeordnete Kurbelwelle ist mit 12 bzw. 13 bezeichnet, wobei sie in diesem Ausführungsbeispiel frei voneinander sind.

Das Kraftstoffsystem ist schematisch mit 14 bezeichnet, wobei es so aufgebaut ist, daß es Kraftstoff entweder alleine zu den Zylindern 10a, b oder alleine zu den Zylindern 11a, b, c oder alternativ gleichzeitig zu allen Zylindern liefern kann.

Die Kurbelwelle 13 ist mittels einer Schließ/Freilauf-Kupplung 15 mit einer Leistungsabnahmewelle 16 (Abtriebswelle) verbunden. Die erforderlichen Hilfseinrichtungen, w.z.B. Kühlwasserpumpe, elektrischer Generator, usw., sind allgemein mit 17 bezeichnet und an dem Ende des Motors gelegen, das entfernt von der Leistungsabnahmewelle 1G liegt.

Eine Transmissionswelle 18 läuft längs des Motors parallel zu den Kurbelwellen. Die Transmissionswelle ist in Teile 18a, 18b aufgeteilt, die dieselbe Länge haben wie die Blöcke 10 und 11, wobei ßie mittels einer Verriegelungseinrichtung 19 starr miteinander verbunden sind.

Zwischen der Freilaufkupplung 15 und der Leistungsabnahmewelle 16 ist eine erste Transmission 20 vorgesehen, zur Verbindung mit dem Transmissionswellenteil 18b. Am gegenüberliegenden Ende des Motors ist eine zweite Transmission

vorgesehen, die mittels eines Px-eilaufrad.ee c'2 den Kurbelwellenteil 12 mit dem Transmissionswellenteil 18a verbindet.

V/ie für eine beliebige Leistungsanforderung erforderlich können eine oder beide Zylindergruppen in Betrieb gehalten werden. Die Zylinder 11a, b, c werden bei eingekuppelter Kupplung 15 die Leistungsabnahmewelle 16 direkt antreiben und die Hilfseinrichtungen 17 über die erste Transmission 2 0, die Transmicsionnwollc 13 und die zweite Transmission Das Ereilaufrad 22 wird dem Kurbelwellenteil 12 gestatten, stillstehend zu bleiben.

Sofern es ausreichend ist, lediglich die Zylinder 10a, b zu verwenden, so werden diese die Hilfseinrichtungen 17 direkt und die Leistungsabnahmewelle 16 mittels der Transmissionskomponenten21,18 und 20 antreiben. Die Freilaufkupplung 15 ist dann ausgekuppelt.

Es könnte schwierig sein, einen "runden" Lauf lediglich mit zwei oder drei Zylindern zu erhalten, insbesondere wenn es manchmal wünschenswert ist, die beiden Gruppen miteinander zu verbinden. Bei hohen Anforderungen an einen "runden" Lauf int jede Zylinder gruppe zumindest n.it einer Aus^lc-ichswelle 22 bzw. 2?j von bekannter Konstruktion ausgestattet. Die Aus'jleichswelle 23 wird von der ersten Transmission 20 angetrieben, während für die Ausgleichswelle 2A eine separate Transmission 25 vorgesehen ist, die direkt mit dem Kurbelwellenteil· 12 verbunden ist.

Mir den normalen Antrieb werden in den meisten Fällen die drei Zylinder' 11a, b, c ausreichend sein, während die beiden

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Zylinder 10a, b zugeschaltet v/erden, wann immer e;.; benötigt wird. Mit der Erfindung wird gleichzeitig vorgeschlagen, die Kolben, Ventile und Zylinderköpfe in de.m Block 10 auu Keramikmaterial herzustellen, das eine hohe thermische Last ermöglicht. Folglich können die beiden Zylinder 1öa, b sofern benötigt, einen beträchtlichen Bei trag zur Leiübun.._::cab,j;abe hinzufügen. Ein derariger Motor wird ein kleines -Trä.-heitsmonient haben, so daß er sehr schnell beschleunigt v/erden kann. Ebenfalls wird der Vibrationspegel ^orj.a.;; cjoin_y unJ. in vielen Fällen kann es ausreichend sein, die Transnassionswelle 18 mit Ausgleichsgewichten zu versehen, wobei dann eir:o separate Ausgleichswelle überflüssig sein wird.

Die Transmissionswelle 18 kann möglicherweise einen hydrodynamischen oder hydrostatischen Drehmomentwandler 26 (in gestrichelten Linien dargestellt) oder andere Komponenten enthalten, die es möglich machen, die Gruppe der Zylinder 10c, b mit einer Drehzahl zu betreiben, die unabhängig von dem Kurbelwellenteil 13 ist. Hierdurch wird eine Dämpfung von Torsionsschwingungen erreich^ und der Lauf der Maschine wird "runder" sein.

Der Motor kann mit einer Abgasturbine ausgestattet sein, die einen Ladeluftkompressor antreibt; da derartige Anordnungen allgemein bekannt sind, ist in der Zeichnung kein l'urbolader gezeigt.

Fig. 2 zeigt ein modifiziertes Ausführungsbeispiel der- Erfindung, bei dem der Motor auf einen Motorblock JG für einen Standard Sechs-Zylinder-Motor basiert, der Zylinder 31-^6 aufweist. Von dem Zylinder 33 (in gestrichen,en Linien dargestellt) wurden der Kolben und der zugeordnete Kurbelmechanismus entfernt und die Kurbelwelle wurde benachbart

zu diesem Zylinder in zwei Teile 37> 38 aufgeteilt. Die aneinander angrenzenden Enden der Kurbelwellenteile sind in einem gemeinsamen Lager 39 gehalten, das möglicherweise ein Freilaufrad enthalten kann, wie es in Verbindung mit Fig. 3 beschrieben wird.

Der Kurbelwellenteil 38 kann mittels einer Freilaufkupplung 40 mit der Leistungsabnahmewelle 41 verbunden werden. Die dem Motor zugeordneten Hilfseinrichtungen 4-2 sind an dem Ende des i-iotors angeordnet, das der:· Lei stungs abnähme welle 41 entgegengesetzt liegt, und sie können in oben beschriebener Weise von einer der Zylindergruppen --dttels oiner Trans::.issionseinrichtxmg angetrieben werden.

Eine erste Transmission 4-J verbindet den Kurbelwellenteil 38 mit einem Transmissionswellenteil 44. Ein zweiter Transmissionswellenteil 45 ist mittels einer Freilaufkupplung 46 mit einer zweiten Transmission 47 verbunden, von welcher die Motorhilfseinrichtungen 42 angetrieben werden. Die Transmission wird ihrerseits über ein Freilaufrad 48 von dem Kurbelwellenteil 37 angetrieben.

Die Transmissionswellenteile 44 und 45 können direkt miteinander verbunden werden, wie in der vorhergehenden Fig., jedoch sind sie hier so ausgebildet, daß sie jeweils einen Hydraulikmotor 4% 5ΰ antreiben,, beispielsweise vom Taumelscheibentyp, der entweder als Pumpe ödex' als Motor arbeitet. Die beiden Motoren sind durch kurze Leitungen 5^ und 52 für die Zirkulation des Betriebsmediums miteinander verbunden.

Das Kraftstoffsystem des Motors ist mit 53 bezeichnet und so konstruiert, daß es in gleicher V/eise arbeitet wie in Ver-

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bindung mit Pig. 1 beschrieben. Hier ist lediglich die Zylindergruppe-J1", 32 mit einer Ausgleichswelle yv versehen, die von der zweiten Transmission -'4-7 angetrieben wird. Die beiden Hydraulikmaschinen können au einer einzigen Einheit integriert sein, die ein geringes Gewicht und ein Minimum an Verlusten hat.

Eine Einrichtung zur Verbindung der Enden der liurbelwellenteile 37 und 33 ist in l^?ig. 3 gezeigt.· Die Wellenenden sind primär in einem Lager 60 gehalten, das in den; Motorblock montiert ist. Der llurbelwellenteil 38 besitzt einen .Einsatz; 61 mit einem Polygonquerschnitt und ist mit einem hervorstehenden Zapfen 62 versehen. An dem gegenüberliegenden ilurbelwellenteil 37 ist ein ringförmiger Einsatz 63 vorgesehen, der in eine angepaßte Ausnehmung eingesetzt ist. Die nach innen weisende Wandfläche des Einsatzes ist als äußerer Laufring eines freilaufenden Rades ausgebildet. Der _ Zapfen 4-2 ist als innerer Laufring des Preilaufralea ausgebildet, wobei zwischen den bei den Laufringen zwei oätze von Hollkörpern 64 und 65 eingesetzt sind, um die Drehmomentübertragung zu vergrößern.

Wenn keine Freilauf wirkung benötigt wird, werden die ivoraponenten 62 bis 65 als Teile eines herkömmlichen Kugel-, Nadel- oder Rollenlagers ausgebildet sein.

Die oben beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele sind lediglich Beispiele der Erfindung, deren Einzelheiten in verschiedenen V/eisen im Rahmen der Patentansprüche verändert werden können. So kann z.B. die Gesamtzahl der Zylinder und ihre Unterteilung in Gruppen leicht an verschiedene Ausgabeanforderungen angepaßt werden. Bei

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'Iq:-, in JAi^. ·^Γ' /jes eisten Ausfüurungsbeii^iel wii-d. es natürlich r.iü.j'lich sein, mit einem J'ünf-Zylirider-Jioci: zu beginnen, i¹ zv;ei + sv/ei betriebsfähige Zylinder hat. Hatürlich ist

die iCrxindung auch auf V-I-iOtorcn anwendbar.

Leerseite

Claims

LOUIS, POHLAU, LOHRElNTZ & SEGETH «5ου nqkniu5rg ι

" PATENTANWÄLTE " ." '. 5*..* ^Ί^<Λζ aoss

ZÜGEL. BEIM EUROP. PATENTAMT ". * * I ti '. " ⁽*^ESSJ^ERP^ATZ I)

**" " ** ** TECfFONi Wfflt) 534051/558176

„ DIETER LOUIS, DR. RER. NAT. * TELEGRAMME: BURGPATENT NÜRNBERG

CLAUSPDHLAU₁DIPU-PHYs.* TELEX: 623847 burgpd

FRANZ LOHRENTZ, DIPL.-ING. * *
WOLFCSEGETM₁DIPLPIIYs.- ' 8130 STAKNHHK«;

ΜΉΙΊΝΛΝΙ) MAItIA .STIlA-ViK <r ·· TKLH-ON: Kinr.i) iw.m

Anm.: Sven Olof Kronogaard tklkchamme:bu

Karstorpsvägen 31

ä».Schweden Antwort nach !Siirnherg erbeten

^J/ ba

(bri Antwort Ktp's anheben!

Fahrzeugmotor

Patentansprüche

fi)/ Fahrzeugmotor mit mindestens einer Reihe von Zylindern XiOa, b, 11a-c; 31-36) und mit einem Kraftstoffzufuhrsystem (14-,53), das das Abschalten von gewissen Zylindern gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (10a, b, 11a-c; 31-36) in zwei Gruppen angeordnet sind, wobei jede einen zugeordneten Kurbelwellenteil (12,13; 37,38) aufweist und für sich selbst betreibbar ist,

daß ein Kurbelwellenteil mit einer Leistungsabnahmewelle (16, 4-1) über herkömmliche Kupplungseinrichtungen (15,'MD) vorbindbar ist, und

daß der andere Kurbelwellenteil (12,13) über Transmissionseinrichtungen (18,4-4·) mit der Leistungsabnahmewelle verbindbar ist, wobei die Transmissionseinrichtungen (18,44) parallel zu der Reihe von Zylindern laufen.
2) Fahrzeugmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß 'jede Gruppe von Zylindern (10a, t>, 11a-c) in einem separaten Motorblock (10, 11) angeordnet ist, wobei die beiden Blöcke zu einer Einheit miteinander verbunden sind.
3) Fahrzeugmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Zylinder (31-36) in einem gemeinsamen Motorblock (30) angeordnet sind, wobei die Enden der Kurbelwellen (37»38) in einem gemeinsamen Lager gehalten sind.
4) Fahrzeugmotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennung zwischen den Kurbelwellenteilen in der Nähe eines Zylinders (33) angeordnet ist, von dem der Kolben und der zugeordnete Kurbelmechanismus entfernt wurden.
5) Fahrzeugmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gruppe von Zylindern (I1a-c; 34- -36) eine größere Anzahl von Zylindern hat als die andere Gruppe.
6) Fahrzeugmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eine der Zylindergruppen (iOa-b, 11a-c; 31» 32) mit einer Ausgleichswelle (23,24,54) versehen ist.
7) Fahrzeugmotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Transmissions einrichtungen Teile (4-9-52) enthalten, die eine Änderung der Drehzahl ermöglichen.
8) Fahrzeugmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die TransmissionseinrichtunKon (Ifi;/|4,45) nicht-mechanische Komponenten (2C-; 49-52) enthalten.

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9) Fahrzeugmotor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende des Motors entfernt von der Ausgangswelle (16,41) Hilfseinrichtungen (17,^2), die dem Motor zugeordnet sind, befestigt; sind und daß die Transmissionseinrichtungen Kupplungen (15,22; 46,48) enthalten, die einen Betrieb der Hilfseinrichtungen von einer der jeweiligen Zylindergruppen ermöglichen.
10) Eahrzeugmotor nach einem oder mehreren der Ansprüche 5 bis 9j dadurch gekennzeichnet, daß die kleinere Gruppe von Zylindern (10a-b; 31*32) aus Komponenten aufgebaut ist, die im wesentlichen aus Keramikmaterial bestehen_; und daß diese Gruppe für einen Betrieb mit hoher thermischer Last augelegt ist.