DE8231178U1

DE8231178U1 - Kfz-kolbenmotor

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Publication number: DE8231178U1
Application number: DE19828231178
Authority: DE
Original assignee: STRAUCH WERNER 5431 BILKHEIM DE
Current assignee: STRAUCH WERNER 5431 BILKHEIM DE
Priority date: 1982-11-06
Filing date: 1982-11-06
Publication date: 1984-03-01

Description

Beschreibung %

Die Erfindung betrifft einen KFZ-Verbrennungsmotor mit Vergaser und mit Einrichtung zum kraftstoffsparenden Betrieb bei Wartepausen an Ampeln o. dgl.

Es ist bekannt/ KFZ-Motoren bei Wartepausen an Ampeln abzuschalten, um Treibstoff zu sparen, wobei, wenn dies automatisch geschehen soll, entsprechende automatisch arbeitende Einrichtungen vorhanden ^ain müssen, die den Motor nach einer bestimmten Betriebszeit im Leerlauf stillsetzen und die das Starten beim erneuten Gasgeben selbsttätig durchführen. Diese bekannte Einrichtung zum Kraftstoffsparen bei Wartepausen hat jedoch den Nachteil, daß sie der KFZ-Batterie schwerste Belastungen zufügt. Schon bei normalem Stadtverkehr kann infolge der dichten Anordnung von Haltepunkten an Ampeln, Fußgängertiberwegen usw. der C^ Fall eintreten, daß die Batterie leer wird, insbesondere,

wenn das betreffende Fahrzeug überwiegend im Stadtverkehr eingesetzt wird. Besonders gefährdet sind diese Fahrzeuge in Stoßverkehrszeiten während des Winters. Zahlreiche elektrische Verbraucher, wie Scheinwerfer, Scheibenwischer, Scheibenheizung und Warmluftgebläse belasten die Batterie sowieso schon bis zur Grenze, ein ständig neues Starten wäre in dieser Situation undenkbar. Der Ausweg wäre, grössere Batterien und größere Lichtmaschinen einzubauen, je-

doch steigen dadurch die Ausstattungspreise, aber sekundär auch der Kraftstoffverbrauch, denn die Lichtmaschine belastet den Motor auch und führt zu einem gewissen Mehrverbrauch an Kraftstoff.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, Verbrennungsmotoren bei Teillastbetrieb durch Abschalten eines Zylinders kraftstoffsparend zu betreiben. Auf diese Weise soll bei geringer Geschwindigkeit und günstigen Fahrbedingungen Kraftstoff gespart werden. Wie jedoch dieses Abschalten erfolgen soll, ist nicht bekannt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs genannten Verbrennungsmotor so auszubilden, daß die Einrichtung zum kraftstoffsparenden Betrieb ohne aufwendige Zusatzeinrichtungen und insbesondere als nachträglich einbaubare Einrichtung einfach, preisgünstig und ohne Gefährdung des Normalbetriebes ausgestaltet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das oder die Stößel bzw. Schäfte des bzw. der Auiaßventile eines oder mehrerer Zylinder mittels gabelförmiger Schaltetößel,welche im Ventilgehäusedeckel zweifach gelagert und mittels eines motorisch angetriebenen Stellkeilss längs xu sich selbst bewegbar sind und mit ihren Gabelschenkeln die ventilbetätigenden Nocken oder Ventilhebel umfassen, bei Wartepausen in der Offenstellung gehalten sind.

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Diese Einrichtung bei einem Kraftfahrzeugmotor ist sehr einfach aufgebaut, es isst lediglich erforcier lieh, eisen neuen Ventilgehäusedeckel anzuschaffen, der im Sinne doT Erfindung umgerüstet ist, d. h., in dem die gabelförmigen Schaltstößel gelagert sind und in dem die Stellkeile nebst Antrieb vorgesehen sind.

Die Funktion ist sehr einfach. Bai einer Wartepause wird der Antrieb für die Stellkeile betätigt. Dadurch werden die Schaltstößel nach unten in Richtung auf die zugehörigen Auslaßventile bewegt. In der Endlage verhindern sie, daß die zugehörigen Auslaßventile wieder in die Schließstellung zurückkehren, d. h., die betreffenden Auslaßventile bleiben offen. Infolgedessen können die zugehörigen Zylinder beim Ansaugtakt keinen Unterdruck erzeugen und folglich kein Gemisch ansaugen und folglich auch keinen Kraftstoff verbrauchen. Widerstand erzeugen diese Zylin- r\ der auch nicht, denn durch die offenen Auslaßventile ist

auch keine Kompression möglich.

Es ist sinnvoll, wenn die Anzahl der vorübergehend stilllegbaren Zylinder von der Gesamtzahl der Zylinder des Motores abhängig gewählt wird, und zwar so groß wie irgendmöglich, ohne den Rundlauf des Motors zu beeinträchtigen. Zweckraäßigerweise wird man bei einem Zweizylindermotor einen, bei vier Zylindern zwei, bei sechs Zylindern drei Zylinder stillegen und diese jeweils so auswählen, daß

die im Betrieb verbleibenden Zylinder möglichst gleiche gegenseitige ZÜndwinkelabstände haben-

Es ist zu erkennen, daß die erfindungegemäß ausgebildete Vorrichtung keine Belastung des elektrischen Bordnetzes durch ständige neue Starts verursacht und daß sie unter allen Umständen Verkehrs- Und Betriebssicherheit bietet.

Es ist schließlich bekannt, daß auch der bestens gewartete Motor gelegentlich nicht sofort anspringt, insbesondere, wenn er bereits erhöhte Betriebstemperaturen hat, so daß sich Wärmestaus bilden können. Die eingangs genannte bekannte Vorrichtung, bei der der gesamte Motor bei Wartepaüsen stillgelegt werden muß, birgt nämlich neben der Gefahr der überlastung des elektrischen Bordnetzes auch die Gefahr, daß der Motor mitten im Verkehr nach einem Halt verzögert anspringt. Dieses Fahrzeug behindert dann den

r\ fließenden Verkehr. Außerdem ist auch bekannt, daß 6iür

Kraftstoffverbrauch beim Starten höher als normal ist, daß dabei der Schinierölfilm durch fetteres Gemisch verdünnt und die Maschine geschädigt werden kann. Um die bekannte Vorrichtung wirklich kraftstoffsparend einzusetzen, müßte ein Rechner verwendet werden, der die Häufigkeit der Wartepausen und deren Dauer, d. h. den dabei anfallenden Kraftstoffverbrauch mit dem erhöhten Startverbrauch, in Beziehung setzt und der die Sparvorrichtung nur dann in Betrieb

setzt, wenn wirklich Ersparnisse möglich sind. Den erhöhten Verschleiß könnte ein solcher Rechner jedoch auch i

nicht vermeiden.

Alle diese Gefahren und Nachteile werden erfindungsgemäß

vermieden, denn es wird nicht jeweils neu gestartet, es

findet kein erhöhter Stromverbrauch, kein erhöhter Kraft- \

stoffverbrauch statt, die Schmierung wird niemals gefähr- f

Γ det und das Fahrzeug ist ständig anfahrbereit, kann also ;

niemals zum Verkehrshindernis werden. Selbst im ungün- J stigsten Schadensfall, d. h., wenn die Einrichtung zum

kraftstoffsparenden Betrieb bei Wartepausen eine Störung \

erleidet und nicht wieder in die Ausgangsstellung zurück- \

kehrt, d. h. wenn einige Zylinder stillgelegt sind und k

I infolge einer Störung stillgelegt bleiben, kann das Fahr- } zeug weiterfahren; es geht lediglich Beschleunigungslei- f stung verloren, aber ein Verkehrshindernis entsteht nicht. ■

In vorteilhafter Weise sind der bzw. die Stellkeile auf einer Stellstange oder -welle angeordnet, die im Ventilgehäusedeckel gelagert ist und mittels eines hydraulisch,
pneumatisch oder elektrisch betätigbaren Stellantriebes
längs zu eich selbst verschiebbar oder verdrehbar ist, und
daß der Stellantrieb eine vorzugsweise einstellbare EInöchaltverzögerungseinrlchtung aufweist* Hierdurch wird der * Vorteil erzielt, dafl eine beliebige Steuerung durch ein- \

fache elektrische Schalter, die von Hand ode.r auch von I

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geeigneten Fühlgliedern betätigt werden können, vorgenommen werden kann.

Hydraulische Stellantriebe eignen sich dann besonders, wenn die Fahrzeuge mit einer hydraulischen Getriebeautomatifc ausgerüstet sind. Fahrzeuge mit pneumatischen Einrichtungen, z. B. Omnibusse usw., sind nicht selten. Bei diesen kann der Stellantrieb von den pneumatischen Druckquellen gespeist

( werden. Am vorteilhaftesten dürfte jedoch die Verwendung

einer bekannten Druckdose sein, die an die Saugleitung des Verbrennungsmotores angeschlossen ist und die bekanntlich auf die Drehzahl des Motors mit wechselndem unterdruck reagiert. Automatische Getriebe sind mit derartigen Unterdruckdosen ausgerüstet. Bei diesen Unteardruckdosen ist die automatische Betätigung der Stellstange besonders einfach, denn sie braucht nur auf den für den jeweiligen Motor typischen Leerlaufunterdruck eingestellt zu werden, um die

/-. Verschiebung bzw. Verdrehung der Stellstange durchzuführen

bzw. die ausgewählten Zylinder des Motors stillzulegen. Sobald sich der Ansaugdruck durch Gasgeben wieder ändert, wird automatisch wbäer der Normalzustand hergestellt, d.h., die stillgelegten Zylinder werden wieder in Betrieb genommen.

Normalerweise kann die Stillegung einiger Zylinder ohne Nachteil jeweils dann vorgenommen werden, wenn der Motor auf Leerlaufdrehzahl kommt, weil ja keinerlei Gefährdung

des Motors selbst eintritt noch irgendwelche betrisblichen Nachteile auftreten, denn bei schnellem Aufheben der gesperrten Auslaßventile sind die zuvor gesperrten oder stillgelegten Zylinder verzögerungsfrei wieder in Betrieb, wenn Gas gegeben wird. Trotz dieser Vorteile kann es jedoch bei sehr schnellem und zugleich wechselndem Fahren, etwa bei starkem, jedoch fließendem Verkehr, im Gebirge in Serpentinen usw. darauf ankommen, die volle Beschleu-

^:| O nigungsleifiitung des Motors ständig zur Verfügung zu. haben.

Daher ist &e vorteilhaft, wenn der Stellantrieb, sofern «r automatisch betätigt wird, erst nach einer gewissen Vvirzögerungszeit nach Erreichen der Leeriaufdrehzahl in Funktion tritt. Zweckmäßigerweise sollte diese Verzögerungszeit wähl- bzw. einsteilbar sein.

Es gibt sehr hochgezüchtete KFZ-Motoren, die evtl. auch bei offengehaltenem Auslaßventil noch soviel Unterdruck in der Ansaugleitung erzeugen, daß vom Vergaser, wann auch geringe Mengen Gemisch angesaugt werden könnten. Durch die vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung, wonach Motore mit starkem Ansaugunterdruck in den Ansaugkrümmern des bzw. der Zylinder, deren Auslaßventile in Offenstellung haltbar «ind, Sperrklappen aufweisen, die vom Stellantrieb mittels Gestänge oder Bowdenzug in Sperrstallung überführbar sind, sobald die Auslaßventile in Offenstellung gehalten sind, Wird Abhilfe geschaffen, indem entweder unmittelbar Vom Stellantrieb öder von der Stellstahge Über Bowdenzug oder

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Gestänge eine Stellbewegimg abgeleitet und auf Sperrklappen übertragen wird, die in die Ansaugleitungen der still legbaren Zylinder eingebaut sind. Mit dieser Maßnahme ist die kraftstoffsparende Betriebsweise für alle Arten von Vergasermotoren mit Erfolg anwendbar.

Ein Ausführungsbeispiel des erfdndungsgemäß ausgebildeten Motors ist in der Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 - eine Schema-Teilschnittansicht des erfindungsgemäß ausgebildeten Kolbenmotors,

Fig. 2 - eine Einzelheit in Richtung des Pfeiles II in Fig. 1 betrachtet,

Fig. 3 - eine Schemaansicht der Einrichtung zum kraftstoffsparenden Betrieb mit einem Ausführungsbeispiel zum Ableiten einer Stellbewegung für Sperrklappenbetätigung und

Fig. 4 - eine Schema-Teilschnittansicht einer Sperr klappe zur Verhinderung von Gemischansaugung bei stillgelegtem Zylinder,

Χ'Λ Fig. 1 ist ein KFZ-Kolbenmotor 1, und zwar ein Vergasermotor, teilweise dargestellt. Teilweise gezeichnet ist ein Zylinder 2 mit Auslaßventil 3, das sich in der Zeichnung in Offenstellung befindet.

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Der Zylinder 2 ist einer von denjenigen des Motors 1, die atom kraf-featöffsparenden Betrieb bei Wartepaüsen mittels einer Einrichtung 4 stillgelegt Werden kÖnneii, indem das Auslaßventil 3 vorübergehend in der Öffenstellung gehalten wird.

Zur Einrichtung 4 gehört ein besonders ausgebildeter Ventilgehäusedeckel 5. In dem Ventilgehäusedeckel 5 sind für jeden ( abschalt- oder stillegbaren Zylinder 2 oberhalb seines öder

seiner Auslaßventile 3 Schaltstößel 6 längs zu sich selbst verschiebbar zweifach gelagert. Der oder die Schaltstößel 6 haben gabelförmige Enden 7_t die mit ihren Gabelschenkeln 8 die üblichen Ventilhebel 9, die von einer Nockenwelle 10 | betätigt werden, umgreifen. '

Die Enden der Gabelschenkel 8 liegen auf den oberen Enden | der Ventilschäfte 11 auf, die,falls sie zu schmal sind, | mit Kappen 12 ausgerüstet werden können. Die Gabelschenkel * 8 sind so dimensioniert, daß sie eine ungehinderte Bewegung j der Ventilhebei 9 unter dem Efcifluß der Nockenwelle 10 zulas- ' sen. Pig. 2 zeigt diese Beziehung. Dabei ist durch gestrichel- | te Linien angedeutet, daß die Schaltstößel 6 wahlweise ein vergrößertes gabelförmiges Ende 7, oder wie gestrichelt gezeichnet, auch einheitlich zylindrisch dimensioniert sein können.

Im Ventilgehäusedeckel 5 ist zuii Betätigung der Schalt-¹· stößel 6 eine Stellstange 13 längs 2U sich selbst verschiebbar oder verdrehbaz¹ gelagert. Die Stellstange 13 weist für

jeden Schaltstößel 6 entweder einen Stellkeil 14 auf, wenn -' sie längs 2U sich selbst verschiebbar ist, öder sie ist mit gleichwirkenden Nocken ausgerüstet, wenn sie verdrehbar ist.

Durch Verschiebung oder Verdrehung der Stellstange 13 wer-CJ den die Stellkeile 14 oder die Nocken gegen die oberen Enden der Schaltstößel 6 geschoben. Die Schaltstößel 6 bewegen sich in Richtung auf das Auslaßventil 3 und schieben es gegen die Wirkung der Ventilfeder 15 in die Offenstellung, in der es verbleibt, bis die Stellstange 13 wieder verschoben oder verdreht wird und die Stellkeile 14 die oberen Enden der Schaltstößel 6 freigeben. Die Schaltstössel werden dann durch die Ventilfeder 15 mittelbar wieder nach oben in die Ausgangsstellung geschoben.

Gem. Fig. 3 ist an einem Ende des Ventilgehäusedeckels 5 ein Stellantrieb 16 befestigt, der die Verschiebebewegung oder Drehbewegung der Stellstange 13 erzeugt. Dieser Stellantrieb 16 kann elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch arbeiten. Ein nicht gezeigter Schalter am Armaturenbrett des KPZ reicht aus, um den Stellantrieb 16 zu betätigen, wenn Handbetätigung erwünscht ist. Es können aber nicht gezeigte Fühlglieder der verschiedensten Art verwendet werden, um die Betätigung des Stellantriebes 16 zu automat!-

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«leren. Solche Ptthlglleder können ζ. B₁ ein Unterdruckschalter in der Ansaugleitung des Motors sein, ferner ein Dreh-

$ · rahlmesseii, ein öldruckschalter oder auch ein Schalter a&

Getriebeschalthebel, der beim Einschalten des Leerlaufs be-

tätigt wird* lh jedem Fall kann der Stellantrieb 16 bei Motorleerlauf betätigt werden, so daß der kraftstoff sparende Betrieb durch Stillegen eines bzw. mehrerer Zylinder 2 herbeigeführt wird.

Das Wiederherstellen des Normalbetriebs des Motors 1 ist entsprechend auf viele unterschiedliche Arten zu verwirklichen. Am einfachsten ist es wiederum, den schon erwähnten Schalter am Armaturenbrett, mit dem von Hand Normalbetrieb eingestellt werden kann, zu betätigen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, eine Stellbewegung vom Gaspedal abzuleiten, die beim Gasgeben automatisch wieder Normalbetrieb herbeiführt.

Wenn schon Fühlglieder verwendet werden, um die Einrichtung 4 zum kraftstoffsparenden Betrieb bei Wartepausen einzuschalten, dann ist es zweckmäßig, über diese Fühlglieder auch das Umschalten auf Normalbetrieb abhängig vom Ansaugunterdruck, der Drehzahl oder abhängig vom Schmieröldruck usw. vorzunehmen.

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Fig* 4 zeigt einen Änsäügkrümmer 17 eines Motors f mit besonders hohem Arisäügunterdrück in Teilschnit-fcänsicht. Solche Motoren 1 könnten auch bei geöffneten Auslaßventilen 3 evtl. noch Gemisch ansaugen und dadurch, wenn auch geringe Mengen, Kraftstoff verbrauchen, wöil das Gemisch durch die stillgelegten Zylinder 2 strömt. Itt solchen Fällen werdeii die Ansaugkrtimmer 17 mit mechanisch betätigbaren Sperrklappen 18 ausgerüstet, deren Achsen 19 über einen Hebel 20 mit (J) einem Bowdenzug 21 verbunden sind, der seinerseits von der

Stellstange 13 betätigt wird (Fig. 3). Anstelle eines Bowdenzuges 21 können auch mechanische Gestängeverbindungen verwendet werden, um die Stellbewegung des Stellantriebes 16 oder dar Stetllstange 13 auf die Sperrklappe 18 zu übertragen.

Bei automatischem Betrieb der Einrichtung 4 zum kraftstoffsparenden Betrieb bei Wartepausen kann eine Einschaltverzögerung sinnvoll sein, wenn mit hoher Schalthäufigkeit ge- r\ fahren werden muß. Deshalb kann der Stellantrieb 16 mit

einer vorzugsweise einstellbaren Verzögerungseinrichtung 22 ausgerüstet sein, die die Stillegung einzelner Zylinder 2 erst dann herbeiführt, wenn die Leerlaufsituation eine bestimmte Zeitspanne lang andauert.

Claims

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HENTSCiIEX. & HBINTSOJHEL

PATE NTANWÄLTE

EOHENZOiLERNSTR₁Sl · 5400 KOBLENZ · TEL.: 02 Bl / 34333 DIPL.-ING. ERICH HENTSCHEL (1931 -1080) · DIPL.-ING. PETER HENTSCHEL

nsprüche:

t. KFZ-Kolbenmotor mit Vergaser und mit Einrichtung zum kraftstoffsparenden Betrieb bei Wartepausen an Ampeln O. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Stös-•el bzw. Schäfte (11} des bzw. der Auslaßventile (3) eines oder mehrerer Zylinder (2) mittels gabelförmiger Schaltstößel (6), welche im Ventilgehäusedeckel (5) J sweifack gelagert und mittels eines motorisch angetrie

benen Stellkeiles (14) längs zu sich selbst bewegbar eind und mit ihren Gabelschenkeln (8) die ventilbetätigenden Hocken oder Ventilhebel (9) umfassen, bei Wartepausen in der Offenstellung gehalten sind.
2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß fler bzw. die Stellkeile (14) auf einer Stellstange (13) Oder -welle angeordnet sind, die im Ventilgehäusedeckel (5) gelagert ist, und mittels eines hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch betätigbaren Stellantriebes (16) längs zu sich selbst verschiebbar oder verdrehbar ist, iund daß der Stellantrieb (16) eine vorzugsweise einstellbare Einschaltverzögerungseinrichtung (22) aufweist«

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3. Motor nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Motore (1) mit starkem Änsaugunterdruck la den Ansaugkrümmern (17) des bzw. der Zylinder (2), deren Auslaßventile (2) in Offenstellung haltbar sind, Sperrklappen {18} aufweisen, die vom Stellantrieb (16) mittels Gestänge oder Bowdenzug (21) in Sperrstellung überführbar sind, sobald die Auslaßventile (3) in Offenst'allung gehalten sind.

Beüöhreibung:

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