DE3705045A1

DE3705045A1 - Split-motor

Info

Publication number: DE3705045A1
Application number: DE19873705045
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Kaniut
Original assignee: Kaniut Sen herbert dipl-Ing
Current assignee: Kaniut Sen herbert dipl-Ing
Priority date: 1987-02-18
Filing date: 1987-02-18
Publication date: 1988-09-01

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Split-Motoren und Multi-Split- Motoren für Kraftfahrzeuge nach meinen Anmeldungen: P 35 22 988.8 und P 36 19 351.8, und betrifft Split-Motoren, die aus zwei oder drei Teil-Brennkraftmaschinen bestehen. Die Teil-Brennkraftmaschi nen haben eigene Teil-Kurbelwellen, sind hintereinander in einem gemeinsamen Motor-Block untergebracht und funktionieren automatisch als Start/Stop-Module, mit periodenweiser Hinzuschaltung und Ab schaltung einzelner Teil-Brennkraftmaschinen. Die Erfindung basiert auf einem Stand der Technik, der gegeben ist durch die beiden o. a. Patentanmeldungen und stellt eine weitere Perfektionierung von Fragmen ten des Split-Motors dar, wobei die automatische Synchronisierung vervollkommnet wird, die die Kurbeln der zusammengekuppelten Teil- Kurbelwellen selbsttätig in einen phasenfesten Gleichlauf bringt. Da runter sind solche relativ feste Stellungen aller Kurbeln der umlau fenden Teil-Kurbelwellen zu verstehen, die mit oder ohne Hilfe von Ausgleichswellen die freien Kräfte und freien Kippmomente des zu sammengekuppelten gesamt Split-Motors im optimal möglichen Grade ausgleichen. Das erfolgt bei der vorliegenden Erfindung jedoch immer erst nach zwei vollen Relativ-Umdrehungen der jeweils zusammenge kuppelten Teil-Kurbelwellen.

Der Split-Motor hat den Vorteil, daß er sowohl bei kleiner als auch bei großer Motor-Gesamtleistung eine selektive Anpassung des Antriebes an die variierenden Fahrzustände gestattet. Dabei wird die ausgestoßene Abgasmenge und somit auch die Menge der Abgas-Emis sionen im Teillast-Bereich mit und ohne Katalysator weiter reduziert, Smog-Situationen insbesondere im Winter entschärft, die Umwelt bei Schlangenfahrten auf der Autobahn, in der Stadt und auch in verkehrs beruhigten Zonen entlastet und Kraftstoff gespart. Und der Split- Motor arbeitet auch dann noch zuverlässig, wenn der Katalysator we gen zu kleiner Temperatur, Vergiftung oder Überhitzung nicht oder nicht mehr funktioniert.

Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere:

*Die selbst-synchronisierende Kupplung des Split-Motors;
*die Motor-Steuerung durch Mikroprozessoren;
*eine Kombination von bereits beanspruchten Motorenbauformen.

Selbst-synchronisierende Kupplung des Split-Motors

In meiner Anmeldung P 36 19 351.8 wird eine selbst-synchro nisierende Kupplung in hydraulisch-mechanischer Ausführung 50 bzw. 350 offengelegt, die zwischen den Teil-Kurbelwellen 3 und 4, als auch zwischen den Teil-Kurbelwellen 4 und 304, angeordnet ist; die aus einem visko-hydraulischen Kupplungsteil und einer Sperrklinken-Kupp lung besteht, die parallel geschaltet sind und nach dem spezifizierten Prinzip der s. g. Zweirichtungs-Funktion arbeitet, d. h., daß die Kupplung mit Hilfe einer relativen Schlupf-Drehrichtung ihres visko- hydraulischen Kupplungsteils die Sekundär- (2) oder Tertiär- (300) Brennkraftmaschine startet, mit Hilfe der zweiten relativen Schlupf- Drehrichtung ihres visko-hydraulischen Kupplungsteils die automati sche Synchronisierung der jeweils zusammengekuppelten Teil-Kurbel wellen nach jeder vollen Relativ-Umdrehung zwischen den Teil-Kur belwellen bewirkt, d. h. die beiden Teil-Kurbelwellen in einen pha senfesten Gleichlauf bezüglich ihrer relativen Kurbel-Stellungen bringt, was den Massenausgleich des Gesamt-Motors immer wieder herstellt, und welche Synchronisierung durch das Einrasten der Sperrklinken abgeschlossen wird, und die Kupplung mit Hilfe beider relativen Schlupf-Drehrichtungen ihres visko-hydraulischen Kupplungs teils in oszillierender Form als Drehschwingungs-Dämpfer zwischen den zusammengekuppelten Teil-Kurbelwellen dient.

Diese selbst-synchronisierende Kupplung erhält nach der vor liegenden Erfindung eine zusätzliche Steuer-Mechanik, die die Kupplung befähigt, die automatische Synchronisierung der jeweils zusammengekuppelten Teil-Kurbelwellen erst nach zwei vollen Re lativ-Umdrehungen zwischen den Teil-Kurbelwellen herbeizuführen, d. h. die beiden Teil-Kurbelwellen in einen phasenfesten Gleichlauf zu bringen. Das hat den Vorteil, daß bei Viertakt-Brennkraftmaschi nen nach dem Trennen und Wieder-Zusammenkuppeln der Teil-Kurbel wellen nicht nur der Massenausgleich, sondern auch die Zündfolge des Gesamt-Motors immer wieder hergestellt wird. Auch hierbei wird die Synchronisierung durch das Einrasten der Sperrklinken 138 in das Sperrad 132 präzise und stoßfrei abgeschlossen.

Die zusätzliche Steuer-Mechanik greift in die Abhebe-Vorrich tung für die Sperrklinken ein. Die Abhebe-Vorrichtung besteht nach Fig. 2 (wie bei der Anmeldung P 36 19 351.8) für jede Sperrklinke 138, aus einem Abhebe-Hebel 142 mit elastischem Anschlag 143, einer zweiarmigen Wippe 146, einer Flachwelle 147, zwischen 142 und 146, einer Rückstellfeder 149, die an einem Arm der Wippe angreift und durch ihre Wirkung die Sperrklinke 138 vom Sperrad 132 abhebt, und einem Betätigungskolben 148, der an dem zweiten Arm der Wippe an greift und öldruckbeaufschlagt die Sperrklinke auf das Sperrad ab senkt. - Die vorliegende Erfindung weist demgegenüber zwei gleich zeitig wirkende Betätigungskolben 148 und zwei gleichzeitig wirkende Rückstellfedern 149 bei jeder Wippe auf, wobei die Rückstellfedern über eine Nocken-Vorrichtung, Fig. 4, wirken, die im wesentlichen degressive Federkennlinien erzeugt, d. h., daß bei fortschreitender Drehbewegung der Wippe 146 und ansteigender Federkraft, das durch die Federn auf die Wippe ausgeübte Drehmoment kleiner wird. Die Doppelausführung der Betätigungskolben 148 und der Rückstellfedern 149 ergibt kleinere Durchmesser der Kolben und der Federn, wodurch der Zylinderkörper 135 dünner ausgeführt werden kann, was die Ge samtlänge der selbst-synchronisierenden Kupplung verkleinert.

Die zusätzliche Steuer-Mechanik wirkt auf diese Weise, daß sie mit Hilfe der Abhebe-Vorrichtung die Sperrklinken 138 nur nach zwei vollen Relativ-Umdrehungen zwischen den Kupplungs-Hälften und zwischen den jeweils zusammengekuppelten Teil-Kurbelwellen für das Einrasten in das Sperrad 12 freigibt.

Die zusätzliche Steuer-Mechanik ist außer für die hier beschrie bene selbst-synchronisierende Kupplung in visko-hydraulisch-mecha nischer Ausführung, auch für die selbst-synchronisierende Kupplung in mechanischer Ausführung nach Fig. 6 meiner vorhergehenden An meldung P 35 22 988.8 vorgesehen, wobei die oben beschriebenen drei Schlupf-Funktionen des visko-hydraulischen Kupplungsteils, durch analoge drei Schlupf-Funktionen des substitutiven Reib-Kupplungsteils der mechanischen Kupplungs-Ausführung wahrgenommen werden.

Motor-Steuerung durch Mikroprozessoren

Zur selektiveren Einzelsteuerung der Teil-Brennkraftmaschinen und Gesamtsteuerung des Split-Motors werden, als Alternativ-Aus führung an Stelle der Drosselklappen-Seilzug-Direktbetätigung oder Einspritzpumpen-Seilzug-Direktbetätigung und Schleppkontakt-Geber am Gaspedal, Mikroprozessoren verwendet. Die Mikroprozessoren steuern die Funktionen der einzelnen Teil-Brennkraftmaschinen, die Zuschaltung der Teil-Brennkraftmaschinen und die Gesamtfunktionen des Split-Motors in Abhängigkeit von den Fahrsituationen.

Kombination von bereits beanspruchten Motorenbauformen

Diese Kombination verbindet insbesondere die verschiedenen Verdichtungsgrade, verschiedene Anzahlen von Gaswechsel-Ven tilen in den Motor-Zylindern und verschiedene Turbulenzgrade der Verbrennung für die jeweils ganzen Teil-Brennkraftmaschinen so miteinander, daß optimale otto-motorische Verbrennungs-Verhält nisse in bezug auf den thermischen Wirkungsgrad in allen Teil- Brennkraftmaschinen entstehen.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert.

Fig. 1 zeigt den Längsschnitt durch die selbst-synchronisierende Kupplung in hydraulisch-mechanischer Ausführung, mit zusätzlicher Steuer-Mechanik nach der Erfindung;

Fig. 2 zeigt in perspektivischer Darstellung die zusätzliche Steuer-Mechanik mitsamt der Sperrklinken-Abhebe-Vor richtung (dargestellt für nur eine Sperrklinke);

Fig. 3 zeigt die Vorderansicht der selbst-synchronisierenden Kupplung mit Steuer-Mechanik gemäß Pfeil "X" der Fig. 1;

Fig. 4 zeigt den Querschnitt der Kupplung gemäß Schnittlinie A-A der Fig. 1;

Fig. 5 zeigt den Querschnitt der Kupplung gemäß Schnittlinie B-B der Fig. 1;

Fig. 6 zeigt den Querschnitt der Kupplung gemäß Schnittlinie C-C der Fig. 1;

Fig. 7 zeigt den Querschnitt der Kupplung gemäß Schnittlinie D-D der Fig. 1;

Fig. 8 zeigt das Schalt-Schema eines durch Mikroprozessor gesteuerten Split-Motors oder Multi-Split-Motors;

Fig. 9 zeigt die Kombination von verschiedenen Verdichtungsgraden, Anzahlen von Gaswechsel-Ventilen und Turbulenzgraden der Verbrennung bei Otto-Motoren in schematischer Dar stellung.

In den Figuren bezeichnen gleiche Zahlen gleiche Teile, wobei die Zahlen bis 376 den gleichen Teilen in den Anmeldungen P 35 22 988.8 und P 36 19 351.8 entsprechen. Es bedeuten:

  1. Primär-Brennkraftmaschine;
  2. Sekundär-Brennkraftmaschine;
  3. Teil-Kurbelwelle von 1;
  4. Teil-Kurbelwelle von 2;
11. Rollenkettentrieb von 1;
12. Rollenkettentrieb von 2;
23. Motor-Querwelle;
24. Schraubenräder-Paar von 23;
25. Drucköl-Schalter, elektromagnetisch betätigt;
50. Selbst-synchronisierende Kupplung zwischen 3 und 4;
58. Drucköl-Zuführungsleitung in 4;
76. Drucköl-Leitung zu 50;
103. Hinteres Kurbelwellen-Hauptlager von 2;
106. Vorderes Kurbelwellen-Hauptlager von 1;
132. Sperrad mit zwei Zahnlücken, 180° zueinander versetzt, für die Sperrklinken 138;
135. Zylinderkörper, scheibenförmig;
136. Umsteuerkolben für den Ölstrom;
137. Rückstellfedern für 136;
138. Sperrklinken, zwei Stück, 180° zueinander versetzt;
139. Gegengewichte von 138;
140. Drehzapfen für 138, an 150 befestigt;
141. Rückstellfedern für 138;
142. Abhebe-Hebel für 138;
143. Elastischer Anschlag für 138/139;
144. Drehzapfen für 142, an 150 befestigt;
145. Sphärisches Drehgelenk;
146. Zweiarmige Wippe für die Betätigung von 142;
147. Flachwelle zwischen 146 und 142;
148. Betätigungskolben für 146, zwei gleichzeitig wirkende Kolben;
149. Rückstellfeder für 146, zwei gleichzeitig wirkende Federn;
150. Gehäuse des viskohydraulischen Kupplungsteils;
151. Lagerung für 146;
155. Keilförmige Abstütz-Halbringe für 137;
156. Drucköl-Zuführungsleitungen in 135;
157. Verbindungsschrauben zwischen 135 und 150;
160. Zwei äußere Visko-Halbscheiben-Gruppen;
161. Halte-Segmente von 160;
162. Stützleisten für 160, an 150 befestigt;
163. Abweiser, axial vorstehend;
165. Innere Visko-Scheiben-Gruppe, mit 166 und 168 hart verlötet;
166. Nabe von 165;
167. Zwei Ent- und Belüftungs-Nuten in 166;
168. Distanzringe;
169. Radiale Ent- und Belüftungs-Schlitze in 168;
170. Ent- und Belüftungs-Ringspalt des visko-hydraulischen Kupplungsteils;
172. Ein Teil der Rotations-Gleitführung für 132;
173. Der zweite Teil der Rotations-Gleitführung für 132;
174. Vier Mitnehmerklauen an 173;
175. Vier Mitnehmerklauen an 24, drehfest mit 3 verbunden;
176. Kupplungs-Gleitkreuz, z. B. aus Stahl, verbindet drehfest aber axial und radial flexibel 174 mit 175;
177. Haltezapfen für 176;
178 a und 178 b. Tangential-Federn für 132, mit schrägen Endflächen; 178 a Federn, die von Anfang der Drehbewegung zwischen 132 und 172/173 wirken; 178 b Federn, die erst bei fortge schrittener Drehbewegung zwischen 132 und 172/173 einsetzen. 178 a und 178 b ergeben zusammen eine progressive Feder- Kennlinie;
180. Abdeckring des Kugellagers 400;
181. Öl-Zulaufbohrungen in das viskohydraulische Kupplungsteil;
182. Öl-Ablaufbohrungen aus dem viskohydraulischen Kupplungsteil;
300. Tertiär-Brennkraftmaschine;
303. Hinteres Kurbelwellen-Hauptlager von 300;
304. Teil-Kurbelwelle von 300;
312. Rollenkettentrieb von 300;
350. Selbst-synchronisierende Kupplung zwischen 4 und 304;
358. Drucköl-Zuführungsleitung in 304;
376. Drucköl-Leitung zu 350; Neue Teile in der vorliegenden Anmeldung:400. Kugellager für 165;
401. Rollenlager für 165;
402. Lagerzapfen für 165, an 135 befestigt;
403. Zentrale Befestigungs-Schraube für 135 an 4 bzw. 304;
405. Paßfeder;
406. Antriebsritzel für 11;
407. Antriebsritzel für 12 bzw. 312;
408. Lücke für den Einsatz von 178 b bei fortgeschrittener Dreh bewegung zwischen 132 und 172/173;
409. Schräge Endflächen der Federn 178 a und 178 b;
410. Antriebsritzel der Steuer-Mechanik mit 166 und 172 drehfest verbunden;
411. Untersetzungs-Zahnrad-Satz der Steuer-Mechanik;
412. Lagerung für 411, zwei Schräg-Kugellager, an 135 befestigt;
413. Zwei um 180° versetzte radiale Führungen des Sperrades 132, in der Zahnlücken-Ebene;
414. Nockenring der Steuer-Mechanik, z. B. innen verzahnt;
415. Radiale Lagerung für 414 am Zylinderkörper 135;
416. Axiale Lagerung für 414;
417. Zwei weitere radiale Führungen von 132, um 90° zur Zahnlücken- Ebene versetzt;
418. Nocken-Hebel der Steuer-Mechanik, mit 146 verbunden;
419. Zwei Einbuchtungen an 172, zueinander um 180° versetzt;
420. Lagerbrücke für 146 und 418;
421. Mikroprozessor für 1;
422. Mikroprozessor für 2;
423. Mikroprozessor für 300;
424. Getriebe des Fahrzeuges;
425. Angetriebene Räder des Fahrzeuges;
426. Nichtangetriebene Räder des Fahrzeuges;
427. Radiale Freiheit von 132, senkrecht zur Zahnlücken-Ebene, nach Drehbewegung zwischen 132 und 172/173; dient dem Ausgleich des Sperrklinken-Zahndruckes;
428. Haltezähne an den schrägen Federauflagen von 132;
429. Haltezähne an den schrägen Federauflagen von 172 und 173;
430. Fahrer;
431. Gaspedal-Stellung;
432. Vorwahl-Umschalter: Autoschlangenfahrt/Stadtfahrt/Autobahn fahrt;
433. Bremspedal;
434. Drehzahl;
435. Ansaugluft-Menge;
436. Kühlwasser-Temperatur;
437. Einspritz-Menge;
438. Drosselklappen-Stellung;
439. Leerlauf-Drehzahl;
440. Abgas-Rückführung;
441. Getriebe-Übersetzung;
442. Zünd-Zeitpunkt;
445. Ein Zylinder der Primär-Brennkraftmaschine 1, mit Ventil- Anordnung und Ansaug- und Auspuffkanal-Formen, die im Zylinder einen starken Drall und Turbulenzgrad erzeugen. Die Zylinder von 1 haben einen erhöhten Verdichtungsgrad;
446. Ein Zylinder der Sekundär-Brennkraftmaschine 2, mit Ventil- Anordnung und Ansaug- und Auspuffkanal-Formen, die im Zy linder einen mittelstarken Drall und Turbulenzgrad erzeugen. Die Zylinder von 2 haben einen mäßig erhöhten Verdichtungsgrad;
447. Ein Zylinder der Tertiär-Brennkraftmaschine 300, mit Ventil- Anordnung und Ansaug- und Auspuffkanal-Formen, die im Zy linder keinen Drall erzeugen.
Die Zylinder von 300 haben den für Leistungs-Brennkraft maschinen üblichen Verdichtungsgrad.

Detaillierte Beschreibung und Funktion Selbst-synchronisierende Kupplung

Die zusätzliche Steuer-Mechanik nach der Erfindung, Fig. 1; Fig. 2; Fig. 3 und Fig. 4, besteht aus einem Antriebsritzel 410, einem Untersetzungs-Zahnrad-Satz 411, einem Nockenring 414, und zwei Nocken-Hebeln 418, die mit den Wippen 146 der Abhebe-Vor richtung für die Sperrklinken fest verbunden sind, Fig. 2.

Das Antriebsritzel 410 ist mit der Nabe 166 der inneren Visko-Scheiben-Gruppe 165 und mittels der Gleitkreuz-Kupplung 174; 175; 176 mit der Teil-Kurbelwelle der jeweils startenden, d. i. vor dem Kupplungsvorgang bereits arbeitenden, Teil-Brennkraftma schine 1 oder 2 ständig drehfest verbunden, Fig. 1, so daß bei z. B. arbeitender Primär-Brennkraftmaschine 1 und nicht arbeitender Se kundär-Brennkraftmaschine 2, das Antriebsritzel 410 auch rotiert. Der Untersetzungs-Zahnrad-Satz 411, der in dem Zylinderkörper 135 mittels zweier in O-Anordnung gegeneinander gestellter Schräg- Kugellager 412 gelagert ist, Fig. 1, kämmt ständig einerseits mit dem Antriebsritzel und ständig andererseits mit dem Nockenring 414, der z. B. innen verzahnt ist. Das Untersetzungs-Verhältnis zwischen Antriebsritzel 410 und Nockenring 414 beträgt 1/4, und das dann, wenn der Nockenring zwei Nocken hat, die zueinander 180° ver setzt sind, Fig. 2. Hiermit bewegt sich jeder Nockenhebel 418 zweimal auf und ab je Umdrehung des Nockenringes; und da der Nockenring wie o. a. zum Antriebsritzel 410 im Verhältnis 1/4 unter setzt ist, ergibt das bei jedem Nocken-Hebel, die zueinander auch 180° versetzt sind, eine Bewegung auf und ab je zwei Umdrehungen des Antriebsritzels 410, und damit auch je zwei Relativ-Umdrehungen zwischen den jeweils zusammengekuppelten Teil-Kurbelwellen 3 und 4, oder 4 und 304.

Die zwei Nocken des Nockenringes sind Langnocken, Fig. 2 und Fig. 3, von denen jeder über mehr als 90° Nockenring-Umdre hung seine volle und konstante Höhe hat, zwischen den Nocken zwei kurze Einbuchtungen, z. B. mit geraden Flanken und jede von weniger als 45° Nockenring-Umdrehung, liegen, mit einer Tiefst stelle in der Mitte jeder Einbuchtung. So bleiben die zwei Nocken- Hebel 418 überwiegend angehoben und werden nur für kurze Zeit ab gesenkt, wenn sie die Einbuchtungen durchfahren. Jeder Nocken-Hebel ist mit seiner Wippe 146, Flachwelle 147 und seinem Abhebe-Hebel 142 fest verbunden. Der Abhebe-Hebel hebt seine Sperrklinke 138 vom Sperrad 132 ab, oder senkt sie auf das Sperrad ab; und das un ter den beiden Teilen gleichlaufend, d. h., daß der angehobene Nocken- Hebel auch die Sperrklinke angehoben hat, und umgekehrt.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Steuer-Mechanik beruht da rauf, daß, auch wenn die selbst-synchronisierende Kupplung durch Drucköl aktiviert wurde, die Nocken-Hebel 418 die Sperrklinken 138 so lange am Einrasten in das Sperrad hindern, bis die Nocken-Hebel in die Einbuchtungen des Nockenringes 414 einfahren. Erst in dieser Nockenhebel-Lage werden die Sperrklinken 138 freigegeben und können in das Sperrad 132 einrasten, Fig. 2 und Fig. 3. Und das erfolgt nur nach jeweils zwei vollen Relativ-Umdrehungen zwischen den zu sammengekuppelten Teil-Kurbelwellen, d. i. ungeachtet der Motordreh zahlen, nach jeweils zwei vollen Relativ-Umdrehungen zwischen der arbeitenden Primär-Brennkraftmaschine 1 und der gestarteten Sekun där-Brennkraftmaschine 2, oder nach zwei vollen Relativ-Umdrehun gen zwischen der arbeitenden Sekundär-Brennkraftmaschine 2 und der gestarteten Tertiär-Brennkraftmaschine 300.

Das Sperrad ist gegenüber meiner Anmeldung P 36 19 351.8 einfacher ausgeführt. Das Sperrad 132 der vorliegenden Erfindung, Fig. 6 und Fig. 1, ist einteilig, hat nur zwei um 180° zueinander versetzte einfache Zahnlücken und ist gegen das motorisch erzeugte Drehmoment tangential progressiv abgefedert, d. h., daß die Feder kraft mit wachsender Auslenkung überproportional zunimmt.

Der Zahndruck-Ausgleich der beiden Sperrklinken 138 wird durch ein (wenn herstellungs-toleranzmäßig bedingt) kleines radiales Aus weichen des Sperrades 132 unter den Sperrklinken-Kräften erreicht. Um das zu ermöglichen, Fig. 6, ist das Sperrad nur in vier um je weils 90° zueinander versetzten Stellen: zweimal 413 und zweimal 417 radial geführt, von denen die zwei Führungen 413, 180° zuein ander versetzt, in der Zahnlücken-Ebene des Sperrades, oder nahe dabei, liegen; während die zwei Führungen 417, auch 180° zuein ander versetzt, senkrecht zur Zahnlücken-Ebene des Sperrades, oder nahe dabei, liegen. Zudem hat die Rotations-Gleitführung 172 zwei um 180° zueinander versetzte Einbuchtungen 419, die in bezug auf den Rotations-Federweg der Tangential-Federn 178 a/b des Sperrades, vor den Führungen 417 liegen, Fig. 6.

Die Funktion dieser Anordnung beruht darauf, daß, wenn die Teil-Brennkraftmaschinen nicht zusammengekuppelt sind, die Tangen tial-Federn des Sperrades sich in ihrer Ausgangsstellung befinden, und das Sperrad 132 in vier Stellen, zweimal 413 und zweimal 417 radial geführt ist, wie in Fig. 6 gezeigt. Wenn dagegen die Teil-Brennkraftmaschinen zusammengekuppelt sind und das Arbeits drehmoment der Sekundär-Brennkraftmaschine 2 oder der Tertiär- Brennkraftmaschine 300 die Tangential-Federn zum einfedern bringen, gleiten die zwei radialen Führungen 417 über die Einbuchtungen 419, das Sperrad 132 verliert senkrecht zu seiner Zahnlücken-Ebene die radiale Führung, und diese Führung wird durch die eingerasteten Sperrklinken 138 vis-a-vis übernommen, wobei der Sperrklinken- Zahndruck zum Ausgleich kommt.

Die Tangential-Federn 178 a/b des Sperrades haben schräge End-Auflageflächen 409, Fig. 6, die, auf die Drehachse des Sperr rades bezogen, radial nach außen konvergieren. Die schrägen End flächen dienen zur Aufnahme der Zentrifugalkräfte der Feder-Massen, womit eine radiale Abstützung und Reibung der Federn an ihren Umfängen vermieden werden. Hinzukommen Haltezähne 428 an den entsprechenden schrägen Federauflagen des Sperrades 132, und Haltezähne 429 an den schrägen Federauflagen der Rotations-Gleit führungen 172 und 173, die die Tangential-Federn insbesondere beim Motor-Stillstand in Richtung auf die Kupplungs-Drehachse fixieren.

Die gesamte selbst-synchronisierende Kupplung ist als vorge fertigte Einheit konstruiert, Fig. 1, die mit nur einer zentralen Schraube 403 an der Teil-Kurbelwelle 4 bzw. 304 befestigt, und mit Hilfe einer radial angeordneten Paßfeder 405 geführt wird.

Dadurch kann die selbst-synchronisierende Kupplung kostengünstig und z. B. durch einen Zulieferer hergestellt werden.

Motor-Steuerung durch Mikroprozessoren

Die Steuerung des Split-Motors oder Multi-Split-Motors kann auf einfache mechanisch-elektrische Weise oder durch Mikroprozes soren erfolgen.

Bisher wurde (insbesondere wegen möglichst einfacher Dar stellung des Split-Motors) nur die mechanisch-elektrische Steue rung vorgestellt, bei der das Gaspedal die Drosselklappen der Vergaser oder Einspritzpumpen der Teil-Brennkraftmaschinen direkt mit Hilfe von Seilzügen betätigt, und Schleppkontakt-Geber am Gas pedal auf elektrischem Wege die selbst-synchronisierenden Kupplun gen zwischen den Teil-Brennkraftmaschinen ein- und ausschalten.

Demgegenüber machen Mikroprozessoren durch Nutzung von mehr Daten eine selektivere Einzelsteuerung jeder Teil-Brenn kraftmaschine und selektivere Gesamtsteuerung des Split-Motors und Multi-Split-Motors in Abhängigkeit von den Fahr-Situationen möglich. Die Fig. 8 zeigt das allgemeine Schalt-Schema dieser Steuerung.

Dabei verläuft der Datenfluß wie folgt.

Vom Fahrer 430 an die Mikroprozessoren - die drei gezeigten separaten Mikroprozessoren können auch in einer Einheit zusammen gefaßt sein -: Gaspedal-Stellung 431, Umschalt-Position Schlan genfahrt/Stadtfahrt/Autobahnfahrt 432, Bremspedal-Stellung 433, e. t. c.;
Von jeder Teil-Brennkraftmaschine an ihren Mikroprozessor: Drehzahl 434, Ansaugluft-Menge 435, Kühlwasser-Temperatur 436, e. t. c.;
Vom Mikroprozessor an jede Teil-Brennkraftmaschine: Einspritz-Menge 437, Drosselklappen-Stellung 438, Zünd-Zeitpunkt 442, Leerlauf-Drehzahl 439, Abgas-Rückführung 440, e. t. c.;
Für die Gesamtsteuerung des Split-Motors und Multi-Split-Motors, abhängig von der Fahrsituation: Fahrt in der Ebene, Steigungsfahrt, Zugfahrt, Gefällefahrt, e. t. c.;
Von den Rädern an die Mikroprozessoren: angetriebene Räder 425, Drehzahl und Schlupf, nicht angetriebene Räder 426, Drehzahl und Schlupf.
Von den Mikroprozessoren an die Drucköl-Schalter 25 der selbst- synchronisierenden Kupplungen 50 und 350: Kupplungs-Schaltbefehle. Von den Mikroprozessoren an das Getriebe des Fahrzeuges 424: die Getriebe-Übersetzung 441, e. t. c.

Kombination von bereits beanspruchten Motoren-Bauformen

Diese Kombination ist in Fig. 9 schematisch dargestellt, wobei für jede Teil-Brennkraftmaschine nur jeweils ein Zylinderkopf mit der Ventil-Anordnung und den Ansaug- und Auspuffkanal-Formen abgebildet ist.

Die Verbesserung des thermischen Wirkungsgrades bei Teillast wird dadurch erreicht, daß eine Kombination von unterschiedlichen Verdichtungsgraden, unterschiedlichen Fest-Drossel-Werten in den An saug-Kanälen und unterschiedlichen Turbulenzgraden in den Verbren nungs-Räumen, jeweils der ganzen Teil-Brennkraftmaschinen, zur An wendung kommt; was sich so auswirkt, als ob der Gesamt-Motor mit einer Einrichtung zur stufenlosen Veränderung des Verdichtungsgrades ausgestattet wäre.

Hierfür erhält die Primär-Brennkraftmaschine 1 einen erhöhten Verdichtungsgrad. Die Anzahl der Ansaug-Ventile und die Form der Ansaug-Kanäle bewirken einen starken Drall 445, oder die Ansaug- Kanäle erhalten Strömungsverwirbeler, die eine starke Turbulenz erzeugen. Das wirkt sich so aus, daß bei Teillast die für die Mager- Verbrennung günstige Verwirbelung erzeugt wird; - bei Vollast und hoher Drehzahl dagegen eine gewollte Drosselung des Ansaug-Luft stromes entsteht, wodurch trotz erhöhtem Verdichtungsgrad der Ver dichtungs-Enddruck in Grenzen gehalten, und Selbstzündungen ver mieden werden.

Die Sekundär-Brennkraftmaschine 2, insbesondere bei Multi- Split-Motoren, erhält einen mäßig erhöhten Verdichtungsgrad. Die Anzahl der Ansaug-Ventile und die Form der Ansaug-Kanäle bewir ken einen nur mittleren Drall 446, oder die Ansaug-Kanäle enthalten Strömungsverwirbeler, die eine nur mittlere Turbulenz auslösen. Das wirkt sich so aus, daß bei Teillast wieder die für die Mager- Verbrennung in den gegebenen Verhältnissen günstige Verwirbelung erzeugt wird; - bei Vollast und hoher Drehzahl dagegen eine ge wollte mäßige Drosselung des Ansaug-Luftstromes entsteht, wodurch trotz mäßig erhöhtem Verdichtungsgrad der Verdichtungs-Enddruck in Grenzen gehalten, und eine Selbstzündung vermieden wird.

Die Tertiär-Brennkraftmaschine 300 bei Multi-Split-Motoren, aber auch die Sekundär-Brennkraftmaschine 2 bei Split-Motoren, erhält den für Leistungs-Brennkraftmaschinen üblichen Verdichtungs grad. Die Anzahl der Ansaug-Ventile und die geraden Ansaug- Kanäle 447 sorgen für eine optimale Zylinderfüllung, so daß diese Brennkraftmaschine, wenn gefordert, immer die maximale Leistung entwickeln kann.

Die Wirkung des veränderlichen Verdichtungsgrades wird zwar nicht mit höchstmöglicher Literleistung der Primär-Brennkraft maschine 1 bzw. Sekundär-Brennkraftmaschine 2 erreicht, - dafür aber ohne Verwendung der bekannten und komplizierten hydrauli schen Verstell-Mechanismen in den Motor-Kolben. Das erhöht den thermischen Wirkungsgrad bei Teillast und vermeidet die sehr hohen Herstell-Kosten der Verstell-Mechanik.

Claims

1. Split-Motor, bestehend aus mehreren Teil-Brennkraft maschinen mit einer Kupplung (50 und 350) in visko-hydraulisch- mechanischer Ausführung nach meiner Anmeldung P 36 19 351.8, oder alternativ mit einer Kupplung in mechanischer Ausführung (gemäß Fig. 6) nach meiner Anmeldung P 35 22 988.8, wobei die Kupplung selbst-synchronisierend und angeordnet ist zwischen den Teil-Kurbelwellen der Teil-Brennkraftmaschinen, und insbe sondere zwischen der Teil-Kurbelwelle (3) der Primär-Brennkraft maschine (1) und der Teil-Kurbelwelle (4) der Sekundär-Brenn kraftmaschine (2), als auch zwischen der Teil-Kurbelwelle (4) der Sekundär-Brennkraftmaschine (2) und der Teil-Kurbelwelle (304) der Tertiär-Brennkraftmaschine (300); wobei insbesondere die erst genannte Kupplung in visko-hydraulisch-mechanischer Ausführung aus einem visko-hydraulischen Kupplungsteil (150; 160; 165) und einer Sperrklinken-Kupplung (132; 138; 172; 173) besteht, die parallel geschaltet sind und nach dem in den oben genannten Anmeldungen spezifierten Prinzip der "Zweirichtungs-Funktion" arbeitet, d. h., daß die Kupplung mit Hilfe einer relativen Schlupf-Drehrichtung ihres visko-hydraulischen Kupplungsteils die Sekundär (2)- oder Tertiär (300)-Brennkraftmaschine startet; mit Hilfe der zweiten re lativen Schlupf-Drehrichtung ihres visko-hydraulischen Kupplungs teils die automatische Synchronisierung der jeweils zusammenge kuppelten Teil-Kurbelwellen nach jeder vollen Relativ-Umdrehung zwischen den Teil-Kurbelwellen herbeiführt, d. h. die beiden Teil- Kurbelwellen in einen phasenfesten Gleichlauf bezüglich ihrer rela tiven Kurbel-Stellungen bringt, was den Massenausgleich des Ge samt-Motors immer wieder herstellt, und welche Synchronisierung durch das Einrasten der Sperrklinken (138) abgeschlossen wird; und die Kupplung schließlich mit Hilfe beider relativen Schlupf- Drehrichtungen ihres visko-hydraulischen Kupplungsteils in oszil lierender Form als Drehschwingungs-Dämpfer zwischen den zusam mengekuppelten Teil-Kurbelwellen dient, dadurch gekennzeichnet, daß die selbst-synchronisierende Kupplung eine zusätzliche Steuer-Mechanik erhält, die die selbst synchronisierende Kupplung befähigt mit Hilfe der oben angeführten zweiten relativen Schlupf-Drehrichtung ihres visko-hydraulischen Kupplungsteils die automatische Synchronisierung der jeweils zusam mengekuppelten Teil-Kurbelwellen nach zwei vollen Relativ-Umdre hungen zwischen den Teil-Kurbelwellen herbeizuführen, d. h.:

a) die beiden Teil-Kurbelwellen in einen phasenfesten Gleich lauf bezüglich ihrer relativen Kurbel-Stellungen zu bringen, was den Massenausgleich des Gesamt-Motors immer wieder herstellt und
b) die beiden Teil-Kurbelwellen in einen phasenfesten Gleich lauf bezüglich der Arbeits-Phasen ihrer Teil-Brennkraft maschinen zu bringen, wodurch bei Viertakt-Brennkraft maschinen auch die Zündfolge des Gesamt-Motors immer wieder hergestellt wird;

und welche Synchronisierung auch wieder durch das Einrasten der Sperrklinken (138) präzise und stoßfrei abgeschlossen wird; wobei die selbst-synchronisierende Kupplung, wie zuvor, mit Hilfe einer relativen Schlupf-Drehrichtung ihres visko-hydraulischen Kupplungsteils die Sekundär- (2) oder Tertiär- (300) Brennkraftma schinen startet; und mit Hilfe beider relativen Schlupf-Drehrichtun gen ihres visko-hydraulischen Kupplungsteils in oszillierender Form als Drehschwingungs-Dämpfer zwischen den zusammengekup pelten Teil-Kurbelwellen dient;
und wobei die zusätzliche Steuer-Mechanik auch für die mechanische Kupplungsausführung (gemäß Fig. 6) nach meiner Anmeldung P 35 22 988.8 vorgesehen ist, bei der die oben beschriebenen drei Schlupf-Funktionen des visko-hydraulischen Kupplungsteils, durch analoge drei Schlupf-Funktionen des Reibkupplungsteiles wahrge nommen werden.

2. Split-Motor mit einer selbst-synchronisierenden Kupplung und zusätzlicher Steuer-Mechanik für die Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer-Mechanik in die Abhebe-Vorrichtung für die Sperrklinken eingreift, so daß die Steuer-Mechanik nur nach zwei vollen Relativ-Umdrehungen zwi schen den jeweils zusammengekuppelten Teil-Kurbelwellen die Sperrklinken (138) für das Einrasten in das Sperrad (132) frei gibt; wobei die Abhebe-Vorrichtung für jede Sperrklinke mehrere gleichzeitig wirkende Betätigungskolben (148) und mehrere gleich zeitig wirkende Rückstellfedern (149) aufweist, und die Rückstell federn über eine Nocken-Vorrichtung wirken, die im wesentlichen degressive Federkennlinien erzeugt (Fig. 4), d. h., daß bei an steigender Federkraft, das durch die Federn auf die Wippe (146) ausgeübte Drehmoment kleiner wird.

3. Split-Motor mit einer selbst-synchronisierenden Kupplung und zusätzlicher Steuer-Mechanik für die Kupplung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer-Mecha nik (Fig. 1; Fig. 2; Fig. 3 und Fig. 4) aus einem Antriebs ritzel (410), das mit Hilfe der Nabe (166) der inneren Visko-Schei bengruppe (165) mit der Teil-Kurbelwelle der jeweils startenden, d. i. vor dem Kupplungsvorgang bereits arbeitenden, Teil-Brenn kraftmaschine (1 oder 2) ständig drehfest verbunden ist, einem Untersetzungs-Zahnrad-Satz (411), der mittels zweier in O-Anord nung gegeneinander gestellter Schräg-Kugellager (412) im Zylinder körper (135) gelagert ist, einem Nockenring (414), der am Zylin derkörper gelagert ist und zwei Nocken-Hebeln (418), die mit den Wippen (146) der Abhebe-Vorrichtung für die Sperrklinken fest ver bunden sind, besteht; wobei der Untersetzungs-Zahnrad-Satz (411) einerseits mit dem Antriebsritzel (410) ständig kämmt, und anderer seits mit dem Nockenring (414), der bevorzugt innen verzahnt ist, ständig kämmt; das Untersetzungs-Verhältnis zwischen Antriebsritzel und Nockenring 1/4 beträgt, so daß eine ganze Umdrehung des Antriebsritzels nur ein viertel Umdrehung des Nockenringes ergibt; der Nockenring zwei um 180° zueinander versetzte Langnocken hat, von denen jeder Nocken über mehr als 90° Nockenring-Umdrehung seine volle und konstante Höhe hat, zwischen den Nocken zwei kurze Einbuchtungen, z. B. mit geraden Flanken, liegen, jede Einbuch tung weniger als 45° Nockenring-Umdrehung umfaßt, und die Ein buchtungen Tiefst-Stellen in der Mitte jeder Einbuchtung haben; die Nocken-Hebel (418) auch 180° zueinander versetzt sind, durch die Langnocken überwiegend angehoben, und jeweils nur kurze Zeit beim Durchfahren der Einbuchtungen abgesenkt werden, was für jeden Nocken-Hebel nur nach jeweils zwei vollen Umdrehungen des Antriebsritzels (410) und damit nur nach jeweils zwei vollen Re lativ-Umdrehungen zwischen den Teil-Kurbelwellen (3 und 4) und zwischen den Teil-Kurbelwellen (4 und 304) stattfindet.

4. Split-Motor mit einer selbst-synchronisierenden Kupplung und zusätzlicher Steuer-Mechanik für die Kupplung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß (nach Fig. 2) jeder Nocken-Hebel (418), außer mit seiner Wippe (146), auch noch mittels einer Flach-Welle (147) mit seinem Abhebe-Hebel (142) fest verbun den ist; und der Abhebe-Hebel dazu dient, seine Sperrklinke (138) vom Sperrad (132) abzuheben oder die Sperrklinke auf das Sperrad abzusenken, und das gleichlaufend, d. h., daß der angehobene Nocken- Hebel auch die Sperrklinke abgehoben hat und umgekehrt.

5. Split-Motor mit einer selbst-synchronisierenden Kupplung und zusätzlicher Steuer-Mechanik für die Kupplung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß auch nach der Ein kupplungs-Aktivierung der selbst-synchronisierenden Kupplung durch Drucköl, die angehobenen Nocken-Hebel (418) die Sperrklinken (138) so lange am Einrasten in das Sperrad (132) hindern, bis die Nocken- Hebel in die Einbuchtungen des Nockenringes (414) einfahren, um erst in dieser Nocken-Hebel-Lage die Sperrklinken für das Einrasten in das Sperrad freizugeben; wobei diese Freigabe nach jeweils zwei vollen Relativ-Umdrehungen zwischen den zusammengekuppelten Teil-Kurbelwellen erfolgt.

6. Split-Motor mit einer selbst-synchronisierenden Kupplung und zusätzlicher Steuer-Mechanik für die Kupplung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrad (132) einteilig ist, nur zwei um 180° zueinander versetzte Zahnlücken hat und eine progressive Tangential-Federung aufweist (Fig. 6), wobei der Zahndruck-Ausgleich der beiden auch um 180° zueinander ver setzten Sperrklinken (138) durch ein kleines radiales Ausweichen des Sperrades unter den Sperrklinken-Kräften erfolgt; was dadurch er reicht wird, daß das Sperrad (132) nur in vier um jeweils 90° zuein ander versetzten Stellen, zweimal (413) und zweimal (417) radial ge führt wird, von denen die zwei Führungen (413) 180° zueinander ver setzt, in der Zahnlücken-Ebene des Sperrades, oder nahe dabei, lie gen, während die zwei Führungen (417), auch 180° zueinander versetzt, senkrecht zur Zahnlücken-Ebene des Sperrades, oder nahe dabei, lie gen; und die Rotations-Gleitführung (172) zwei um 180° zueinander ver setzte Einbuchtungen (419) aufweist, die in bezug auf den Rotations- Federweg der Tangential-Federn (178 a/b) des Sperrades vor den Führungen (417) liegen; wobei nach der Einfederung der Tangential- Federn, infolge des wirkenden Arbeits-Drehmomentes der Sekundär- oder Tertiär-Brennkraftmaschine, die Führungen (417) über die Ein buchtungen (419) gleiten, und die Radial-Führung des Sperrades, senk recht zur Zahnlücken-Ebene des Sperrades, die eingerasteten Sperr klinken (138) übernehmen und der Sperrklinken-Zahndruck zum Aus gleich kommt.

7. Split-Motor mit einer selbst-synchronisierenden Kupplung und zusätzlicher Steuer-Mechanik für die Kupplung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Tangential- Federn (178 a/b) des Sperrades schräge End-Auflageflächen (409) (Fig. 6) haben, die auf die Drehachse des Sperrades bezogen, radial nach außen konvergieren; wobei die entsprechenden schrägen Federauflagen am Sperrad (132) zusätzliche Haltezähne (428), und an den Rotations-Gleitführungen (172 und 173) zusätzliche Halte zähne (429) erhalten, die die Tangential-Federn in Richtung auf die Kupplungs-Drehachse fixieren; die Tangential-Federn (178 a) von Anfang der Drehbewegung zwischen Sperrad und Rotations-Gleit führungen wirken, und die Tangential-Federn (178 b) erst bei fort geschrittener Drehbewegung zwischen Sperrad und Rotations-Gleit führungen einsetzen, wofür zwischen dem Sperrad und den End- Auflagenflächen der Tangential-Federn (178 b) die Lücken (408) dienen.

8. Split-Motor mit einer selbst-synchronisierenden Kupplung und zusätzlicher Steuer-Mechanik für die Kupplung nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte selbst- synchronisierende Kupplung als vorgefertigte Einheit konstruiert ist (Fig. 1), die mit nur einer zentralen Schraube (403) an der Teil-Kurbelwelle (4 oder 304) befestigt, und mit Hilfe einer radial angeordneten Paßfeder (405) geführt wird.

9. Split-Motor nach Anspruch 1 bis 8, dadurch ge kennzeichnet, daß für eine selektivere Einzelsteuerung jeder Teil-Brennkraftmaschine und selektivere Gesamtsteuerung des Split- Motors in Abhängigkeit von den Fahr-Situationen, Mikroprozessoren verwendet werden (Fig. 8); wobei der bekannte Datenfluß zwischen Fahrer, Mikroprozessor, Motor und Fahrzeug, erweitert wird auf den Datenfluß zwischen Fahrer (430), den individuellen Mikroprozes soren der Teil-Brennkraftmaschinen (421; 422; 423), den einzelnen Teil-Brennkraftmaschinen (1; 2; 300), den Drucköl-Schaltern (25) zur Steuerung der selbst-synchronisierenden Kupplungen und den einzelnen selbst-synchronisierenden Kupplungen (50; 350) zwischen den Teil- Brennkraftmaschinen u. s. w.; und wobei noch ein Datenfluß zwischen dem Vorwahl-Umschalter (432) des Fahrers: für Autoschlangenfahrt, Stadtfahrt oder Autobahnfahrt; den Mikroprozessoren, den Drucköl- Schaltern, den Teil-Brennkraftmaschinen und den selbst-synchroni sierenden Kupplungen hinzukommt.

10. Split-Motor nach Anspruch 1 bis 9, dadurch ge kennzeichnet, daß für die Verbesserung des thermischen Wir kungsgrades des Split-Motors bei Teillast, eine Kombination von unterschiedlichen Verdichtungsgraden, unterschiedlichen Fest-Drossel- Werten in den Ansaug-Kanälen und unterschiedlichen Turbulenzgraden in den Verbrennungs-Räumen, jeweils der ganzen Teil-Brennkraft maschinen, verwendet wird (Fig. 9); wobei
die Primär-Brennkraftmaschine (1) einen erhöhten Verdichtungsgrad, eine Anzahl von Ansaug-Ventilen und Formen der Ansaug-Kanäle (z. B. 445) erhält, die einen starken Drall und/oder Turbulenz in den Verbrennungs-Räumen erzeugen;
die Sekundär-Brennkraftmaschine (2), insbesondere bei Multi-Split- Motoren, einen mäßig erhöhten Verdichtungsgrad, eine Anzahl von Ansaug-Ventilen und Formen der Ansaug-Kanäle (z. B. 446) erhält, die einen mittleren Drall und/oder Turbulenz in den Verbrennungs- Räumen erzeugen; und
die Tertiär-Brennkraftmaschine (300) bei Multi-Split-Motoren als auch die Sekundär-Brennkraftmaschine (2) bei Split-Motoren den für Leistungs-Brennkraftmaschinen üblichen Verdichtungsgrad, eine An zahl von Ansaug-Ventilen und Formen von insbesondere geraden Ansaug-Kanälen (z. B. 447) erhalten, die für eine optimale Zylinder füllung bei hohen Drehzahlen sorgen; und
wodurch insgesamt ein Split-Motor entsteht, der sich so verhält, als ob der Gesamt-Motor mit einer Einrichtung zur stufenlosen Ver änderung des Verdichtungsgrades ausgestattet wäre, ohne die sonst erforderlichen und komplizierten Kolben-Verstell-Mechanismen zu benötigen.