DE4104872C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubkolbenverbrennungskraftmaschine gemäß dem Ober­ begriff des Patenanspruchs 1.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bei der Last­ regelung eines Ottomotors mittels einer Drosselklappe systembedingten Wirkungsgradeinbußen auf einfache Weise zu eliminieren und dann noch weitere Wirkungsgradgewinne durch eine Kombination mit einem variablen Verdichtungsverhältnis zu erzielen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merk­ male des Patentanspruchs 1 gelöst.

Bei einem herkömmlichen Ottomotor befindet sich zur Last­ regelung in dem Ansaugkanal eine verstellbare Drossel­ klappe, die bei allen Teillastbetriebsbedingungen teilweise geschlossen ist, so daß ein gewünschter Druckabfall des einströmenden Frischgemisches an dieser vorhanden ist, um bloß die für den jeweiligen Teillastbetriebszustand ge­ wünschte Frischgemischmasse (Luft+Brennstoff) während des Ansaugtaktes in den Zylinder zu bekommen. Es muß bei Teillast das frische Gemisch unter einem geringeren als Um­ gebungsdruck angesaugt werden, wodurch die als Drosselver­ luste bezeichneten Wirkungsgradeinbußen beim Ladungswechsel entstehen.

Eines der bekannten Verfahren zur Laststeuerung ohne Dros­ selklappe und ohne Drosselverluste ist ein Verfahren mit einem Einlaßventil mit variablen Schließzeiten. Es wird erst während des dem Ansaugtakt folgenden Verdichtungstakt geschlossen, und so lange es noch nicht geschlossen ist, wird ein Teil der ungedrosselt angesaugten Frischladung durch den sich Richtung Zylinderkopf bewegenden Kolben wieder in den Ansaugkanal zurückgeschoben. Erst wenn das Einlaßventil geschlossen ist, beginnt die Verdichtung des Gemisches und der normale ottomotorische Prozeßablauf. Bei geringer Teillast (z. B. Standgas) wird erst im späteren Teil der Verdichtungstraktes geschlossen, bei mittlerer Teillast im mittleren Teil und bei Vollast bei Beginn des Verdichtungstaktes. Dieses Verfahren trägt den Namen "später Einlaßschluß" (SES). Eine neuartige und besonders vereinfachte Verwirklichung dieses Verfahrens ist Teil der Aufgabe der Erfindung.

Ein Ansatz zur Lösung der Aufgabe der drosselfreien Last­ steuerung wird in der US-Patentschrift 39 86 351 gemacht.

Die dort betriebene Brennkraftmaschine besitzt außer einem normalen Einlaßventil und einem normalen Auslaßventil noch ein drittes mit verschiebbaren Steuerzeiten, dessen Öffnungszeit in einen größeren oder kleineren Teil des Verdichtungstaktes hineinragt, so daß ein entsprechender Teil der während des Ansaugtaktes durch das Einlaßventil ungedrosselt angesaugten Luft in den Abgaskanal geschoben wird. Um keinen frisch angesaugten Brennstoff gleich ins Abgas zu schieben, darf die Gemischbildung, die Zuführung des Brennstoffes zur Luft, erst erfolgen, wenn jenes dritte Ventil geschlossen ist, also während der Ver­ dichtung.

Das ist ein gravierender Nachteil dieser Erfindung. Es wird eine Direkteinspritzung des Benzins in den Brennraum erfor­ derlich, mit nur noch sehr kurzer Verdampfungszeit zwischen dem Schließen des dritten Ventils und der Zündung und das unter steigendem Druck während der Verdichtung. Beide Faktoren wirken sich negativ auf den Verdampfungsprozeß des Benzins aus, also auf eine homogene Gemischbildung, die jedoch zwingende Voraussetzung für eine gute Verbrennung ist. Entsprechend ist ganz offensichtlich bis heute noch kein erfolgreicher Serienbau von Benzinmotoren mit Direkteinspritzung bekannt (ganz im Gegensatz zu Dieselmotoren, aber die haben ein ganz anderes Brennverfahren und ohnehin keine Drossel­ verluste).

Ein weiterer Nachteil der bei Teillast ins Abgas ge­ schobenen Ansaugluft ist, daß durch den so entstehenden Luftüberschuß (Sauerstoffüberschuß) im Abgas der Einsatz eines Dreiwegekatalysators unmöglich wird.

Es ist weiterhin eine Ventilsteuerung an einer Brenn­ kraftmaschine mit zwei Ansaug- und zwei Auslaßventilen je Zylinder bekannt (DE 33 32 789 C2), bei der die Gesamt­ öffnungsdauer (erstes oder zweites Einlaßventil geöffnet) dadurch variiert werden kann, daß die Öffnungszeiten des einen Einlaßventils jedes Zylinders gegenüber denen des anderen phasenverschoben werden können, verwirklicht durch einen Mechanismus, der zwischen Nockenwelle und jeweils einem Einlaßventil jedes Zylinders angeordnet ist und der sich um die Nockenwellenachse etwas verdrehen kann. Durch Verdrehung des Mechanismus verdreht sich die Berührebene von der Nockenwelle und dem Übertragungsstößel 13 (Fig. 2). Dieser Mechanismus eignet sich jedoch aufgrund des kleinen Verstellbereichs (der Stößel muß den Ventilschaft noch treffen) nicht für eine drosselfreie Laststeuerung, weil dafür ein Verstellbereich von bis zu 90 Grad (entsprechend 180 Grad Kurbelwelle) erforderlich ist.

Eine weitere Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine mit zwei Ansaugventilen pro Zylinder ist bekannt (De 36 38 087 A1) mit zwei parallelen Nockenwellen, die relativ zuein­ ander verstellt werden können. Eine Nockenwelle betätigt alle Einlaßventile, die andere alle Auslaßventile. Es können nur die Steuerzeiten der Einlaßventile gegenüber denen der Auslaßventile und der Kurbelwelle verändert wer­ den, jedoch kann bei dieser Zuordnung von Ventilen zu Nockenwellen die Gesamtöffnungsdauer der Einlaßventile nicht verändert werden und ist somit für eine drosselfreie Laststeuerung untauglich. Das wird auch durch diese Erfindung keinesfalls gewollt.

Bei der vorliegenden Erfindung wird der erste Teil der anfangs be­ schriebenen Aufgabe, die drosselfreie Laststeuerung mittels Verfahren "SES", bei einer Verbrennungskraftmaschine mit zwei Einlaßventilen und ein oder zwei Auslaßventilen pro Zylinder, jeweils mit konstanten Öffnungsdauern und konstanten Ventilhüben, und zwei mit halber Kurbelwellen­ drehzahl gleichschnell laufenden normalen Nockenwellen (starre Wellen mit festen Nocken und unveränderlichen Nockenkonturen) auf folgende neuartige Weise mit nur geringem Mehraufwand gegenüber herkömmlichen Motoren mit zwei Einlaßventilen pro Zylinder und zwei Nockenwellen dadurch gelöst, daß die erste Nockenwelle (N1) die ersten Einlaßventile (E1) jedes Zylinders und alle Auslaßventile (A) betätigt und von der Kurbelwellle im Drehzahlverhältnis 2 : 1 untersetzt bei fester Drehwinkelzuordnung direkt an­ getrieben wird, während die zweite Nockenwelle (N2) nur die zweiten Einlaßventile (E2) jedes Zylinders betätigt und die zweite Nockenwelle (N2) gegenüber der ersten (N1) durch einen im folgenden noch zu beschreibenden aber an sich be­ kannten Mechanismus um bis zu 90 Grad entgegen ihrer Dreh­ richtung (also auf bis zu 180 Kurbelwellengrad später) ver­ stellt werden kann. Dadurch kann die Gesamtöffnungsdauer der Einlaßventile (erstes oder zweites Einlaßventil geöff­ net) verlängert werden, so daß die Möglichkeit besteht, daß das zweite Einlaßventil (E2) erste während des Verdichtungs­ taktes schließt, wie es für Teillast benötigt wird. Bei halber Teillast z. B. ist die zweite Nockenwelle (N2) ge­ genüber der ersten (N1) um 45 Grad verdreht. Zu Beginn des Arbeitstaktes befindet sich der Kolben im oberen Totpunkt (definiert als 0 Grad Kurbelwelle). Das erste Einlaßventil (E1) öffnet. Beim Weiterdrehen der Kurbelwelle bewegt sich der Kolben nach unten und durch das erste Einlaßventil (E1) strömt ungedrosselt (fast mit Umgebungsdruck) das Luft- Benzingemisch ein. Bei 90 Grad Kurbelwelle öffnet auch das zweite Einlaßventil (E2) und durch beide strömt das unge­ drosselte Gemisch aus dem Ansaugkanal ein. Bei 180 Grad Kurbelwelle schließt das erste Einlaßventil (E1). Der Kolben bewegt sich wieder nach oben und durch das noch ge­ öffnete zweite Einlaßventil (E2) strömt Gemisch wieder zu­ rück in den Ansaugkanal. Bei 270 Grad Kurbelwelle schließt auch das zweite Einlaßventil (E2). Es ist noch ungefähr die Hälfte des angesaugten Gemisches im Brennraum. Durch den sich weiter bis 360 Grad Kurbelwelle nach oben bewegenden Kolben erfolgt die Verdichtung und der normale otto­ motorische Prozeßablauf beginnt. Die Öffnungszeiten des Auslaßventils (A) sind hierdurch unverändert, da sie, wie die ersten Einlaßventile (E1), von der ersten Nockenwelle (N1) betätigt werden. Bei geringer Teillast ist der Ver­ stellwinkel zwischen den beiden Nockenwellen größer als 45 Grad, so daß weniger Gemisch im Brennraum verbleibt, wenn das zweite Einlaßventil (E2) später als 270 Grad Kurbel­ welle schließt. Bei Minimumlast ist der Nockenwellen­ verstellwinkel entsprechend ca. 90 Grad und bei Vollast 0 Grad. Bei Vollast laufen beide Einlaßventile phasengleich, und das Gemisch strömt von Anfang bis Ende des Ansaugtaktes durch beide Einlaßventile, so daß bei Vollast keinerlei Nachteile, besonders bezüglich des Füllungsgrades, gegen­ über einem herkömmlichen Motor mit zwei Einlaßventilen auf­ treten können.

Zur Gemischbildung ist die Verwendung einer herkömmlichen Vergaser- oder Einspritzanlage möglich, daß bei Motoren mit vier oder mehr Zylindern keine Rückströmung durch den Ver­ gaser oder den Luftmengenmesser zu erwarten ist, auch nicht bei extremer Teillast. Am Beispiel eines Vierzylindermotors mit Zündfolge 1-3-4-2 wird dies deutlich: Der dritte Zylinder saugt während seines Ansaugtaktes immer mindestens gleichviel an, wie der erste in diesem Moment im Ver­ dichtungstrakt zurückschiebt. Entsprechend gilt, daß der vierte mindestens so viel ansaugt wie der dritte zurück­ schiebt, und der zweite mindestens das Rückschiebevolumen des vierten und der erste mindestens das des zweiten ansaugt. Es wird also nie mehr zurückgeschoben, als ein anderer Zylinder gleichzeitig ansaugt. Günstig für den Strömungs­ verlauf im Ansaugsystem des Vierzylinders ist also eine direkte Verbindung der Ansaugkanäle der Zylinder 1 mit 2, 3 mit 4, 2 mit 4 und 1 mit 3 herzustellen.

Der bisher beschriebene Teil der Erfindung wird kombiniert mit einem im folgenden beschriebenen Mechanismus, mit dem die zweite Nockenwelle (N2) gegenüber der ersten (N1) mittels eines Verstellhebels, genannt Nockenwellenverstellhebel (V), um ein gewünschtes Maß bis zu 90 Grad entgegen ihrer Drehrichtung (also auf später) verdreht werden kann, so wie es zur Laststeuerung benötigt wird.

Wie in den zwei Ausführungsbeispielen der Skizze 7 darge­ stellt, umschließt ein endloser Zahnriemen das Zahnriemen­ rad der Kurbelwelle (KW), eine oder mehrere positionsfeste Umlenkrollen, zwei auf dem Nockenwellenverstellhebel be­ festigte Umlenkrollen, genannt Verstellrollen, das Zahn­ riemenrad der zweiten Nockenwelle (AN2) und in dem Beispiel der Skizze 7a) auch das Zahnriemenrad der ersten Nocken­ welle (AN1).

Zielsetzung der Erfindung ist es, die Nockenwellen­ verstellung durch eine Änderung der Einstellung des Nocken­ wellenverstellhebels (V) zu ermöglichen, und sie auch so darzustellen, daß die Umschlingungslänge aller beteilig­ ten Rollen und Räder unabhängig von den Positionen der Nockenwellen zueinander, also der Einstellung des Nockenwellenverstellhebels (V), ist. Es soll ohne einen Zahn­ riemenspanner, der Änderungen der Umschlingungslänge ausgleichen könnte, das einmal eingestellte Zahnriemenspiel oder dessen Spannung über den gesamten Verstellbereich konstant bleiben.

Das wird weder im US-Patents 39 86 351 noch in der Offenlegungsschrift DE 37 13 911 A1 gelöst. Das US-Patent be­ dient sich eines Spanners. Das hat den Nachteil, daß der Zahnriemen oder die Kette permanent unter so hoher Spannung steht, daß alle Belastungsspitzen abgedeckt sind. Das ist besonders für einen Zahnriemen von Nachteil. Das Verstell­ verfahren der Offenlegungsschrift DE 37 13 911 A1 eignet sich nur für sehr kleine Verstellbereiche, weil die Um­ schlingungslänge von dem Kurbelwellenrad, dem einen Ver­ stellrad, dem Nockenwellenrad und dem anderen Verstellrad nur für kleine Verstellbereiche ungefähr konstant bleibt, was aber für die Verwendung eines Zahnriemens Voraussetzung ist. Dieser kleine Verstellbereich reicht für die vorliegende Erfindung bei weitem nicht aus.

Das Problem der Nockenwellenverstellung wird erfindungsgemäß so gelöst: Die Bewegungsrichtungen des Zahnriemens zu und von den Verstellrollen sind in deren Verstellbereich entgegengesetzt und parallel und auch parallel zu der Bewegungsrichtung des Nockenwellenverstellhebels (V) und der auf ihm mit unver­ änderlichem Abstand befestigten Verstellrollen. Die Ver­ stellrollen werden vom Zahnriemen zu 180 Grad umschlossen. Eine Verstellrolle wirkt auf den Zahnriemen bevor er über das Antriebsrad der zweiten Nockenwelle (AN2) rollt, die andere Verstellrolle nachdem er darüber gerollt ist (Skizzen 7). Soll nun die Last des Motors (Drehmoment- bzw. Leistungsabgabe) verändert werden, wird hierzu der Nockenwellenverstellhebel (V) mit den hierauf befestigten Verstellrollen in der angegebenen Richtung bewegt. Auf der einen Seite verlängert sich dadurch der Weg des Zahnriemens um genau das Doppelte der Bewegung des Verstellhebels (v) und auf der anderen Seite verkürzt er sich um genau den gleichen Betrag. Die Umschlingungslänge bleibt exakt erhalten und damit das Spiel bzw. die Spannung des Zahnriemens und die zweite Nockenwelle (N2) verdreht sich in ihrer Position gegenüber der ersten (N1) und

2 × (Verstellweg des Verstellhebels (V)) : (Radius des Antriebsrades (AN2) der zweiten Nockenwelle)

So verändern sich die Steuerzeiten der zweiten Einlaß­ ventile (E2) und somit auch die Anteile des Frisch­ gemisches, die in das Ansaugsystem zurückgeschoben werden, also verändert sich auch die Masse des im Brennraum bei Einlaßschluß verbleibenden Gemisches und dadurch, wie ge­ wünscht, die Motorleistung. Der Nockenwellenverstellhebel (V) ist also der Hebel zur Lastregelung.

Eine Variante der Erfindung ist die Kombination mit einem Planetengetriebe zur Verstellung der zweiten Nockenwelle (N2) gegenüber der ersten (N1), anstatt der soeben beschriebenen Zahnriemenwegverstellung. Das Planetengetriebe wird von der Kurbelwelle oder der ersten Nockenwelle (N1) angetrieben und treibt seinerseits die zweite Nockenwelle (N2) an. Der Nockenwellenverstellhebel (V) greift in das Getriebe und bewirkt die Nockenwellenver­ stellung (Beispiel Skizzen 4, 5 und 6). Es funktioniert wie folgt:
Von den drei Komponenten des Planetengetriebes (Hohlrad, Planetenträger, Sonnenrad) wird eine angetrieben direkt von der Kurbelwelle oder von der ersten Nockenwelle (N1), eine wird nur von dem Nockenwellenverstellhebel (V) bewegt und steht sonst still, und eine ist der Abtrieb zur Welle N2. Es gibt sechs denkbare Kombinationen. Ein Beispiel gemäß­ Skizze 3:

Durch ein Ritzel (R) auf der Nockenwelle (N1) wird das auch außen verzahnte Hohlrad (H) angetrieben und über die Plane­ ten und den am Nockenwellenverstellhebel (V) befestigten Planeten­ träger (T) das Sonnenrad. Dieses Sonnenrad sitzt auf der Welle N2. Damit die Drehzahlen der N2 und der N1 gleich sind, muß folgendes gelten:

Radius (R) : Radius (Ha)=Radius (S) : Radius (Hi)

wobei

(R) = Ritzel,
(Ha) = Hohlrad außen,
(S) = Sonnenrad,
(Hi) = Hohlrad innen.

Die Bewegung des Nockenwellenverstellhebels (V) ändert die Position der zweiten Nockenwelle (N2) gegenüber der ersten Nockenwelle (N1), wodurch die Lastregelung wie schon beschrieben er­ folgt. Dieser Mechanismus kann sich auf der Rückseite des Motors befinden (siehe Skizze 4), um die Baulänge der Motor-Getriebeeinheit nicht zu erhöhen. Soll er doch an der Stirnseite des Motors sein, gilt auch die gestrichelte Dar­ stellung des Antriebsrades (AN1) der Nockenwelle N1 der Skizze 4.

Eine weitere Möglichkeit der Ausführung der Nockenwellen­ verstellung (Skizzen 5 und 6) ist der Antrieb des Planeten­ getriebes über das Sonnenrad, z. B. mittels Zahnriemen oder Stirnräder. Als Abtrieb zur Nockenwelle N2 dient das Hohl­ rad. Der Planetenträger (T) verbunden mit dem Nockenwellenverstellhebel (V) ermöglicht die gewünschte Einstellung. Für das ge­ wünschte Drehzahlverhältnis sind folgende Radienver­ hältnisse zu berücksichtigen:

wobei

n2: Drehzahl N2,
n(H): Drehzahl Hohlrad,
n(K): Drehzahl Kurbelwelle,
(S): Sonnenrad,
(K): Kurbelwelle,
(H): Hohlrad,
(AN2): Antriebsrad des Verstellmechanismus der Nockenwelle N2.

Es gibt außerdem noch vier Möglichkeiten der Zuordnung von Antrieb, Abtrieb und Nockenwellenverstellhebel auf die Komponenten des Planetengetriebes.

Eine weitere Wirkungsgradsteigerung im Teillastbereich der beschriebenen Verbrennungskraftmaschine mit der Laststeuerung mittels des Nockenwellenverstellhebels (V) anstatt der herkömmlichen Drosselklappensteuerung ist zu erreichen durch die Kombination der Erfindung mit dem an sich bekannten Verfahren eines variablen Verdichtungsverhältnisses (Volumenverhältnis des Brennraumes von Kolben im oberen Totpunkt zu Kolben im unteren Totpunkt). Dieses ist bei herkömmlichen Ottomotoren nicht variabel und so ausgelegt, daß bei Vollast, also bei maximaler Frischgemischmasse im Brennraum, nach der Ver­ dichtung und bei der Verbrennung des Gemisches keine Selbstzündung (Klopfen) desselben auftritt. Bei Teillast ist dieses feste Verdichtungsverhältnis nicht optimal, da Druck und Temperatur im oberen Totpunkt nach der Verdich­ tung bzw. bei der Verbrennung weit von der Klopfgrenze ent­ fernt sind. Eine Erhöhung des Verdichtungsverhältnisses bei Teillast bis an die Klopfgrenze bringt dort besagte Wirkungsgradsteigerung.

Zur variablen Gestaltung dessen gibt es eine erfolgver­ sprechende Lösung, nämlich, eine Kombination der Erfindung mit einer Hubkolben­ brennkraftmaschine mit normaler Kurbelwelle, Pleuel und Kolben mit erfindungsgemäßen Nockenwellen, Ventilanordnung und -antrieb, bei der der Abstand der Kurbelwellenachse zum Zylinderkopf und damit der Abstand des Kolbens im oberen Totpunkt zum Zylinderkopf, also das Volumen des Kompressionsraumes, variiert werden kann. Zylinderkopf und Zylinderblock sind eine feste Einheit. Die Kurbelwelle ist in einem eigenen Lagergehäuse gelagert, das fest mit dem Getriebe verbunden ist. Der Abstand der Zylinderkopf-Zylinderblockeinheit soll gegenüber dem Kurbelwellenlagergehäuse in Richtung des Kolbenhubes verstellt werden können, deshalb verbindet beides auf der einen Außenseite des Motors (nicht Stirnseite oder Rückseite) ein Gelenk mit Drehachse in Kurbellwellenlängsrichtung und auf der gegenüberliegenden Seite ein Mechanismus (z. B. Hydraulikkolben oder Spindel), der dort eine Abstandsverstellung von Kurbelwellen­ lagergehäuse zu Zylinderkopf-Zylinderblockeinheit er­ möglicht (Skizzen 8 und 9). Durch diese Variation des bei Kolben im oberen Totpunkt verbleibenden Kompressionsraumes verändert sich das Verdichtungsverhältnis. Je nach Einstellung des Nockenwellenverstellhebels, der ja der Lastwahlhebel ist, also je nach Schließzeitpunkt der zweiten Einlaßventile (E2), kann der entsprechende Abstand von dem Kurbelwellenlagergehäuse zur Zylinderkopf- Zylinderblockeinheit durch den Abstandsverstellmechanismus so eingestellt werden, daß für die im Brennraum nach Einlaßschluß verbleibende Frischgemischmasse das optimale Verdichtungsverhältnis eingestellt ist. Zahnriemen zum Antrieb der Nockenwellen müssen in der Nähe der Drehachse vorbeigeführt werden, um unzulässige Längenänderungen bei Verdichtungsverhältnisverstellung zu vermeiden.

Ein Beispiel: Bei Vollast sei der Abstand des Kolbens im oberen Totpunkt zum Zylinderkopf ein Zehntel des Kolben­ hubes (Verdichtungsverhältnis 1 : 11). Bei halber Last ist die zweite Nockenwelle (N2) gegenüber der ersten (N1) um 45 Grad verdreht (entspricht einer Steuerzeitänderung von 90 Grad Kurbelwelle), so daß das zweite Einlaßventil erst dann schließt, wenn der Kolben sich schon die Hälfte seines Hubes nach oben bewegt hat. Erst jetzt beginnt die eigentliche Verdichtung. Um trotzdem dasselbe effektive Verdichtungsverhältnis (1 : 11) wie bei Vollast zu erreichen, darf der Abstand des Kolbens im oberen Totpunkt zum Zylinderkopf nur noch ein Zwanzigstel des Kolbenhubes betragen. Bei diesem Beispiel muß also beim Übergang von Vollast auf halbe Last für die Beibehaltung eines effektiven Verdichtungsverhältnisses von 1 : 11 der Abstand vom Kurbelwellenlagergehäuse zur Zylinderkopf-Zylinderblockeinheit durch den Abstandsver­ stellmechanismus so verändern werden, daß der Abstand des Kolbens im oberen Totpunkt zum Zylinderkopf von einem zehn­ tel des Kolbenhubes auf ein Zwanzigstel dessen sinkt.

Liste der im Text und in den Zeichnungen vorkommenden Benennungen:

N1
Nockenwelle ohne Verstelleinrichtung,
N2	Nockenwelle mit Verstelleinrichtung,
E1	Einlaßventil betätigt von Nockenwelle N1,
E2	Einlaßventile betätigt von Nockenwelle N2,
A	Auslaßventile betätigt von Nockenwelle N1,
R	Ritzel auf Nockenwelle N1,
H	Hohlrad des Planetengetriebes,
S	Sonnenrad des Planetengetriebes,
T	Planetenträger des Planetengetriebes,
AN1	Antriebsrad der Nockenwelle N1,
AN2	Antriebsrad der Nockenwelle N2,
KW	Kurbelwellenrad,
V	Nockenwellenverstellhebel.

Claims (4)

1. Eine Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit ottomotorischem Prozeßablauf mit zwei Einlaßventilen pro Zylinder zwischen einem Ansaugkanal für Frischgemisch und dem Brennraum und ein oder zwei Auslaßventilen zwischen einem Abgaskanal für verbranntes Gemisch und dem Brennraum mit zwei die Ventile betätigenden Nockenwellen herkömm­ licher Bauart mit festen Nockenkonturen, die sich mit halber Kurbelwellendrehzahl drehen, dadurch gekennzeichnet, daß die erste der beiden Nockenwellen (N1) die ersten Einlaßventile (E1) aller Zylinder und alle Auslaßventile (A) betätigt und von der Kurbelwelle mit unveränderlichen Steuerzeiten direkt angetrieben wird und daß die zweite der beiden Nockenwellen (N2) nur die zweiten Einlaßventile (E2) aller Zylinder betätigt, wobei die zweite Nockenwelle (N2) gegenüber der ersten (N1) um bis zu 90 Grad entgegen ihrer Drehrichtung verdreht werden kann, also die Steuerzeiten der zweiten Einlaßventile (E2) um bis zu 180 Kurbelwellen­ grade phasenverschoben später sein können als die ersten Einlaßventile, daß ein Mechanismus zum Antrieb der zweiten Nockenwelle existiert, der zum einen einen Verstellhebel besitzt, ge­ nannt Nockenwellenverstellhebel (V), mit dem man die Position der zweiten Nockenwelle (N2) gegenüber der ersten Nockenwelle (N1) im genannten Verstellbereich von 90 Grad beliebig ein­ stellen kann und der weiterhin besteht aus einem Antriebs­ rad (AN2) der zweiten Nockenwelle (N2), einem Antriebsrad (AN1) der ersten Nockenwelle (N1), einem Zahnriemenrad (KW) der Kurbelwelle, einer oder mehreren positionsfesten Um­ lenkrollen und zwei in einer definierten gemeinsamen Be­ wegungsrichtung verstellbaren Umlenkrollen, genannt Ver­ stellrollen, die befestigt sind auf dem Nockenwellen­ verstellhebel (V) sowie einem über alle genannten Räder und Rollen laufenden endlosen Zahnriemen, wobei der Mechanismus zum Antrieb der zweiten Nockenwelle sich dadurch auszeichnet, daß alle genannten Räder und Rollen so angeordnet sind, daß die Bewegungsrichtung des Zahnriemens auf dem Weg von dem letzten Rad oder der letzten Rolle vor einer Verstellrolle zu dieser immer entgegengesetzt und parallel ist mit der Bewegungsrichtung des Zahnriemens von der Verstellrolle auf dem Weg zu dem nächsten Rad oder der nächsten Rolle, die Verstellrollen, einen Umschließungs­ winkel von 180 Grad haben, die Verstellungsrichtung des Nockenwellenverstellhebels (V) und der auf ihm mit unver­ änderlichem Abstand zueinander befestigten Verstellrollen parallel ist mit den Bewegungsrichtungen der genannten Zahnriementeile und daß eine Verstellrolle auf den Zahnriemen wirkt, bevor er über das Antriebsrad (AN2) der zweiten Nockenwelle (N2) rollt und die zweite Verstellrolle auf den Zahnriemen wirkt, nachdem er über dieses Antriebsrad gerollt ist und bevor er über ein nächstes Antriebsrad rollt.

2. Hubkolbenverbrennungskraftmaschine nach Patentanspruch 1, mit einem Mechanismus, der zum Antrieb der zweiten Nockenwelle (N2) existiert und der einen Ver­ stellhebel besitzt, genannt Nockenwellenverstellhebel (V), mit dem man die Position der zweiten Nockenwelle (N2) ge­ gegenüber der ersten (N1) im genannten Verstellbereich von 90 Grad beliebig einstellen kann, mit einem an sich bekannten Planetengetriebe mit seinen drei Komponenten Sonnenrad (S), Planetenträger (P), Hohlrad (H) und dem schon erwähnten Nockenwellenverstellhebel (V) und einem Mechanismus, dadurch gekennzeichnet, daß eine der drei Komponenten direkt von der Kurbelwelle oder der ersten Nockenwelle (N1) angetrieben wird, eine weitere Komponente fest verbunden ist mit dem Nockenwellenverstellhebel (V) und nur von ihm bewegt werden kann und außer zur Verstellung still steht und die verbleibende Komponente mit der zweiten Nockenwelle (N2) fest verbunden ist, sie also antreibt und daß die Auslegung der drei Komponenten und der Antrieb des Planetengetriebes so gewählt ist, daß das Drehzahlverhältnis der beiden Nockenwellen 1 : 1 beträgt.

3. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 oder 2, mit Kurbelwelle, Kurbelwellengehäuse, Kolben, Zylinderrohren in einem Zylinderblock und Zylinderkopf, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle in einem eigenen Gehäuse gelagert ist, der Zylinderkopf und der Zylinderblock eine feste Einheit bilden und der Abstand der Zylinderkopf- Zylinderblockeinheit gegenüber dem Kurbelwellenlagergehäuse in Richtung des Kolbenhubes verstellt werden kann durch ein Gelenk zwischen beiden auf der einen Außenseite des Motors (nicht Stirn- oder Rückseite) mit Drehachse in Kurbelwellenlängsrichtung und einem Abstandsverstellmechanismus zwischen beiden auf der gegenüberliegenden Motorseite.

4. Verbrennungskraftmaschine nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kette anstatt eines Zahnriemens verwendet werden kann.