DE3132368A1 - Fahrzeugmotor - Google Patents
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Description
31 O O OC Q « PATENTANWÄLTE
.Γ. : " :..::..: * :™'P!?hvs· 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
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.
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.
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
ft A n * ft - · '
B « H η
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.;; cjoiny 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-
«α · 4
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
1 n "*
'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 (10)
- LOUIS, POHLAU, LOHRElNTZ & SEGETH «5ου nqkniu5rg ι" PATENTANWÄLTE " ." '. 5*..* ^Ί^<Λζ aossZÜGEL. BEIM EUROP. PATENTAMT ". * * I ti '. " (*ESSJERP^ATZ I)**" " ** ** TECfFONi Wfflt) 534051/558176„ DIETER LOUIS, DR. RER. NAT. * TELEGRAMME: BURGPATENT NÜRNBERGCLAUSPDHLAU1DIPU-PHYs.* TELEX: 623847 burgpdFRANZ LOHRENTZ, DIPL.-ING. * *
WOLFCSEGETM1DIPLPIIYs.- ' 8130 STAKNHHK«;ΜΉΙΊΝΛΝΙ) MAItIA .STIlA-ViK <r ·· TKLH-ON: Kinr.i) iw.mAnm.: Sven Olof Kronogaard tklkchamme:buKarstorpsvägen 31ä».Schweden Antwort nach !Siirnherg erbeten^J/ ba(bri Antwort Ktp's anheben!FahrzeugmotorPatentansprüchefi)/ 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, unddaß 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.φ · » C »4 R Λ «Ο «»(
- 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.
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Family Applications (2)
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