EP3411584A1 - Stromaggregat - Google Patents

Stromaggregat

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EP3411584A1
EP3411584A1 EP17703152.3A EP17703152A EP3411584A1 EP 3411584 A1 EP3411584 A1 EP 3411584A1 EP 17703152 A EP17703152 A EP 17703152A EP 3411584 A1 EP3411584 A1 EP 3411584A1
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EP
European Patent Office
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generator
cylinder head
generator according
dad
net
Prior art date
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Application number
EP17703152.3A
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English (en)
French (fr)
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EP3411584B1 (de
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Frank Obrist
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Obrist Technologies GmbH
Original Assignee
Obrist Technologies GmbH
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Filing date
Publication date
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Publication of EP3411584A1 publication Critical patent/EP3411584A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3411584B1 publication Critical patent/EP3411584B1/de
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    • F02B75/22—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
    • F02B75/225—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement having two or more crankshafts
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    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02F—CYLINDERS, PISTONS OR CASINGS, FOR COMBUSTION ENGINES; ARRANGEMENTS OF SEALINGS IN COMBUSTION ENGINES
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    • F02F1/24—Cylinder heads
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    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • F02B63/042—Rotating electric generators
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    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/02—Attachment or mounting of cylinder heads on cylinders

Definitions

  • the invention relates to a generator, in particular a generator of a hybrid vehicle, as well as a vehicle with such a generator.
  • a generator of the type mentioned is, for example, from WO
  • the known power unit comprises a two-cylinder reciprocating engine with two pistons, which are guided in two cylinders in tandem. Each piston is connected by a connecting rod with one crankshaft each. The two crankshafts rotate in opposite directions.
  • the two-cylinder reciprocating engine further includes a crankcase in which the crankshafts are arranged.
  • a generator is provided, which is drive-connected at least with a crankshaft.
  • On the crankshaft housing, a cylinder head is mounted, which is firmly connected to the crankcase.
  • the previously known generator is preferably used in a hybrid vehicle. In such hybrid vehicles, a particularly large space for the energy storage elements, in particular accumulators, is required, so that a reduction of the size of the generator is desirable.
  • the object underlying the present invention to improve a generator of the type mentioned so that thereby the generator can be used flexibly in different installation situations.
  • Another object of the invention is to provide a vehicle with such a generator. According to the invention this object is achieved with regard to the generator by the subject-matter of claim 1. With regard to the vehicle, the object is achieved by the subject matter of claim 11.
  • the invention is based on the idea to provide a generator, in particular a generator of a hybrid vehicle, with a Zweizylinderhubkolbenmotor having a crankcase. In the crankcase two opposing crankshafts are arranged, which are connected by connecting rods with two pistons. The pistons are guided in two cylinders in tandem arrangement.
  • At least one crankshaft is drive connected to a generator.
  • the reciprocating engine has a cylinder head connected to the crankcase.
  • the reciprocating engine preferably has an underlying camshaft.
  • the cylinder head can be connectable to the crankshaft housing in at least two positions, in particular rotated by 180 ° relative to one another.
  • the combination of the lower camshaft and the rotatably connectable with the crankcase cylinder head are associated with particular advantages.
  • the lower camshaft ensures in particular for a small size of the generator.
  • the connectable in two different positions with the crankshaft housing cylinder head contributes to insofar as that in this way the arrangement of the generator set can be made flexible within a vehicle.
  • the generator needs depending on
  • the generator can be positioned comparatively close to a bulkhead in an engine compartment, since the cylinder head can be aligned so that air intake pipe or exhaust pipe spring forward from the cylinder head in the direction of travel. This leaves a larger proportion of available volume in the engine compartment, which can be used, for example, by storage elements. In the case of a horizontal arrangement of the generator, however, a different routing may be advantageous. In this respect, the generator is because of in different positions with the crankcase
  • Connection openings in the cylinder head and / or in the crankshaft housing to be arranged axially symmetrically to a central axis of the power unit, so that the orientation of the cylinder head relative to the crankcase is arbitrary selectable.
  • the cylinder head can be connected as desired in two different orientations with the crankshaft housing, wherein simultaneously regardless of the orientation of the cylinder head relative to the crankshaft housing, the respective connection openings are congruent.
  • the camshaft is arranged in a median plane between the crankshafts.
  • the camshaft may be arranged in the median plane between the connecting rods of the pistons.
  • the camshaft is preferably located below a bottom dead center of the pistons. This also leads to the fact that the generator set is particularly compact. In particular, the pistons can be closer
  • the cylinder head preferably has an intake for an ignition mixture and an outlet for exhaust gases.
  • Outlets are preferably on opposite sides of the
  • the camshaft is preferably drive-connected to one of the crankshafts via a belt drive or a chain drive.
  • the camshaft may include at least one cam coupled to a control rod.
  • Control rod is preferably operatively connected to a rocker arm of a valve in the cylinder head.
  • the control rod transmits the outer contour of the cam on a tilting movement of the rocker arm, so that the valve in the cylinder head on the basis of the cam contour can be opened and closed.
  • camshaft has a plurality, in particular four, cams, which are each coupled to a control rod.
  • the control rod in particular all the control rods between the two cylinders are arranged. This arrangement of the control rods also very efficiently uses the free space remaining between the cylinders or pistons so that this benefits the compact design of the generator set.
  • the meshing of the crankshaft spur gears By the meshing of the crankshaft spur gears, a forced dependence of the movements of the two pistons is achieved from each other. This promotes the synchronization of the generator.
  • each crankshaft carries a flywheel with a balancing mass.
  • at least one flywheel may have a circumferential marking for detecting a crankshaft position by means of a crankshaft sensor.
  • one of the flywheels has an outer toothing, wherein the outer toothing has substantially equal tooth spacings.
  • An exception is at one point of the flywheel circumference, in which the external toothing may have a longer gap, for example.
  • the longer gap is preferably arranged so that, as it passes by a corresponding, for example optical, sensor indicates that one of the two pistons is at its lower or upper dead center. In any case, can be determined by means of such a mark the position of the crankshaft and used for the control of the generator.
  • a further aspect of the invention relates to a vehicle, in particular a single-lane or multi-lane hybrid motor vehicle, with a previously
  • the generator is preferably arranged in the engine compartment on a bulkhead, wherein the
  • Engine compartment can be used, making the generator is universally suitable for a variety of vehicle shapes.
  • the invention is explained in more detail below with reference to an embodiment with reference to the accompanying schematic drawings. In it show: a front perspective view of a
  • inventive generator according to a preferred embodiment; a rear perspective view of the generator according to FIG. La; a plan view of the generator according to FIG. La; a front perspective view of the generator of Figure la without a crankcase. a front perspective view of the generator of FIG. La, wherein the cylinder head is rotated by 180 ° is placed; a rear perspective view of the generator according to FIG. 2a; a plan view of the generator according to FIG. 2a; and
  • FIG. 3 is a perspective rear view of the piston assembly of the generator of FIG. La.
  • a total of a generator, in particular a generator of a hybrid vehicle is shown, which has a two-cylinder reciprocating engine 1.
  • the two-cylinder reciprocating engine is with
  • Generators 41, 42 mechanically coupled.
  • the generators 41, 42 generate electricity, which is used for example for charging a Fahrakkumulators.
  • the two-cylinder reciprocating engine 1 includes a crankcase 10 in which a first crankshaft 11 and a second crankshaft 12 are disposed.
  • the first crankshaft 11 and the second crankshaft 12 are each connected by connecting rods 13 to a first piston 18 and a second piston 19.
  • the pistons 18, 19 are guided in tandem in two cylinders 21, 22.
  • the cylinder head 20 also has two intake ports 23 and an outlet port 24. On the
  • Intake manifold 23 can be sucked combustion air and passed to the cylinders 21, 22. In the cylinders 21, 22 resulting exhaust gases are discharged through the outlet port 24.
  • the generators 41, 42 are arranged laterally next to the two-cylinder reciprocating engine 1.
  • the two-cylinder reciprocating engine 1 is arranged substantially between the two generators 41, 42.
  • the generators 41, 42 are aligned in particular in a line with the two-cylinder reciprocating engine 1, resulting in a particularly narrow construction of the generator.
  • electronics housing 27 which may include power electronics.
  • the electronics housing are each arranged above a generator 41, 42.
  • the power electronics arranged in the electronic housings 27 may each be electrically connected to one of the generators 41, 42.
  • Fig. 1b shows a rear view of the generator, wherein it can be seen that in the variant according to FIG. la-ld the outlet port 24 of the cylinder head 20 is aligned to the back. On the back of the generator is a
  • Cover 28 is provided.
  • the cover 28 covers spur gears 34, 35, which are non-rotatably connected to the crankshafts 11, 12 are connected.
  • a top view of the generator is shown. It can be seen that the arrangement of the generators 41, 42 and the electronics housing 27 a particularly compact, in particular narrow construction of the generator is achieved. In addition, the design of the cylinder head 20 is clearly visible in plan view.
  • the cylinder head 20 has the outlet port 24 on one end face. The outlet port 24 is designed in two lobes and opens into each of the cylinders 21,
  • the intake manifold 23 are from each other
  • Each of the cylinders 21, 22 is a separate
  • Crankshaft housing 10 can be placed.
  • the crankshaft housing 10 can be placed.
  • Cylinder head 20 in a rotated by 180 ° orientation on the
  • Crankshaft housing 10 are placed so that the exhaust port 24 is aligned instead of a back, to a front of the generator.
  • the generator can be seen, in which the cylinder head 20 is rotated by 180 ° placed on the crankcase 10. in the
  • Figures 2a-2c is placed in 180 ° offset orientation on the crankcase 10.
  • FIG. 1 d shows the internal structure of the generator, with the crankshaft housing 10 and the valve cover 29 omitted for clarity.
  • the generator has two crankshafts 11, 12, which are coupled in phase with each other.
  • the coupling takes place via the spur gears 34, 35, which have an interlocking toothing.
  • the spur gears 34, 35 are arranged on a rear side of the generator and well in the isolated view of FIG. 3 recognizable.
  • Each drive wheel 36, 37 is coupled via a belt or a chain to a drive wheel of one of the generators 41, 42.
  • the coupling of the crankshaft 11, 12 with the respective associated generator 41, 42 thus takes place via the coaxial with the crankshaft 11, 12 connected drive wheel 36, 37, a belt drive or chain drive and the coaxial with a generator axis rotatably connected drive wheel on the generator.
  • Fig. ld is another essential aspect of the generator shown, which contributes to the reduction of the size of the generator. Specifically, Fig. Id the camshaft 30, which is located between the crankshafts 11, 12.
  • the camshaft 30 extends between the connecting rods 13 and below the cylinder head 20.
  • the connecting rods 13 limit with the
  • Cylinder head 20 and the crankshafts 11, 12 a space that is efficiently used by the camshaft 30.
  • the camshaft 30 is arranged in particular in a center line between the two crankshafts 11, 12.
  • the drive of the camshaft 30 via a belt drive 31.
  • the belt drive 31 connects a gear 39 of the second crankshaft 12 with the camshaft 30.
  • the camshaft 30 has four cams in the illustrated embodiment
  • valve 33 extend from the camshaft 30 through the crankcase 10 and the cylinder head 20 into the valve space below the valve cover 29.
  • rocker arms 26 are arranged, which are connected to the valves 25th
  • Cam 32 tapped and converted into a corresponding tilted position of the rocker arm 26. In the embodiment shown here, it is preferred if a total of four valves are provided. Each control rod 33 is thus associated with a valve 25.
  • FIGS. 2 a and 2 b show a generator which is essentially similar to the generator according to FIG. la, lb is formed. In any case, the individual components are identical.
  • the illustration according to FIGS. 2 a, 2 b differs from the assembly according to FIGS. 1 a, 1 b due to the twisted arrangement of the cylinder head 20.
  • FIG. 2 a it can be seen that unlike the arrangement according to FIG. 1 a, the cylinder head 20 is positioned on the cylinder head Crankcase 10 is mounted, that the outlet port 24 is directed to the front of the generator.
  • the valve cover 29 is rotated relative to the assembly of FIG. La by 180 °. The same applies essentially to the illustration according to FIG.
  • FIG. 2b in which it can be seen in relation to the illustration according to FIG. 1b that the cylinder head 20 and the valve cover 29 are placed on the crankshaft housing 10 rotated through 180 °.
  • Fig. 2c shows the top view of the generator set in the assembly according to FIGS. 2a, 2b.
  • the plan view of FIG. FIG. 2 c also clearly shows, compared with the plan view of FIG. 1 c, that the cylinder head 20 can be mounted on the crankcase 10 in two different orientations.
  • Fig. 3 illustrates the internal structure of the two-cylinder reciprocating engine with the two crankshafts 11, 12, each having spur gears 34, 35.
  • Spur gears 34, 35 engage with their teeth into each other and thus synchronize the movement of the pistons 18, 19.
  • the pistons are guided in the cylinders 21, 22, not shown here in tandem. This means that the pistons 18, 19 simultaneously reach their upper and lower dead center.
  • Fig. 3 is also apparent that a total of four valves 25 are provided, which are actuated via rocker arm 26.
  • the rocker arms 26 are with the four
  • Control rods 33 coupled, each associated with a cam 32 of the camshaft 30.
  • crankshafts 11, 12 it can also be seen that they each have a flywheel 14, 15 on the sides opposite the drive wheels 36, 37.
  • At least the first flywheel 14, which is connected to the first crankshaft 11, has a peripheral mark 17.
  • a widened marking indicates the upper or lower dead center of the piston 18, 19.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Stromaggregat, insbesondere Stromaggregat eines Hybridfahrzeugs, mit einem Zweizylinder-Hubkolbenmotor (1), der ein Kurbelwellengehäuse (10) aufweist, in dem zwei gegenläufige Kurbelwellen (11, 12) angeordnet sind, die durch Pleuel (13) mit Kolben (18, 19) verbunden sind, welche in zwei Zylindern (21, 22) in Tandem-Anordnung geführt sind, wobei wenigstens eine Kurbelwelle (11, 12) mit einem Generator (41, 42) antriebsverbunden ist, und wobei der Hubkolbenmotor (1) einen Zylinderkopf (20) aufweist, der mit dem Kurbelwellengehäuse (10) verbunden ist, wobei der Hubkolbenmotor (1) eine untenliegende Nockenwelle (30) aufweist und der Zylinderkopf (20) in wenigstens zwei, insbesondere um 180° zueinander verdrehten, Positionen mit dem Kurbelwellengehäuse (10) verbindbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Fahrzeug mit einem derartigen Stromaggregat.

Description

Stromaggregat
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Stromaggregat, insbesondere ein Stromaggregat eines Hybridfahrzeugs, sowie ein Fahrzeug mit einem derartigen Stromaggregat. Ein Stromaggregat der eingangs genannten Art ist beispielsweise aus WO
2012/056275 AI bekannt.
Das bekannte Stromaggregat umfasst einen Zweizylinder-Hubkolbenmotor mit zwei Kolben, die in zwei Zylindern in Tandemanordnung geführt sind. Jeder Kolben ist durch einen Pleuel mit jeweils einer Kurbelwelle verbunden. Die beiden Kurbelwellen drehen gegenläufig. Der Zweizylinder-Hubkolbenmotor umfasst ferner ein Kurbelwellengehäuse, in welchem die Kurbelwellen angeordnet sind. Ferner ist ein Generator vorgesehen, der wenigstens mit einer Kurbelwelle antriebsverbunden ist. Auf das Kurbelwellengehäuse ist ein Zylinderkopf aufgesetzt, der mit dem Kurbelwellengehäuse fest verbunden ist. Das vorbekannte Stromaggregat kommt vorzugsweise in einem Hybridfahrzeug zum Einsatz. Bei derartigen Hybridfahrzeugen wird ein besonders großer Bauraum für die Energiespeicherelemente, insbesondere Akkumulatoren, benötigt, so dass eine Reduktion der Baugröße des Stromaggregats wünschenswert ist. Zu berücksichtigen ist auch der gewünschte Einbauort des Stromaggregats in einem Fahrzeug . Aus Gewichtsverteilungsgründen ist es vorteilhaft, das Stromaggregat möglichst nah an eine Spritzwand des Motorraums zu platzieren. Dabei können Abgasleitungen oder Luftzuführleitungen, die am Zylinderkopf angeschlossen sind, hinderlich sein. Es besteht insofern ein Bedarf an einem Stromaggregat, das derart flexibel und platzsparend in ein Fahrzeug integrierbar ist.
Vor diesem Hintergrund stellt sich die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ein Stromaggregat der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass dadurch das Stromaggregat flexibel in unterschiedlichen Einbausituationen eingesetzt werden kann. Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Fahrzeug mit einem solchen Stromaggregat anzugeben. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf das Stromaggregat durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Im Hinblick auf das Fahrzeug wird die Aufgabe durch den Gegenstand des Patentanspruchs 11 gelöst. So beruht die Erfindung auf dem Gedanken, ein Stromaggregat, insbesondere ein Stromaggregat eines Hybridfahrzeugs, mit einem Zweizylinderhubkolbenmotor anzugeben, der ein Kurbelwellengehäuse aufweist. In dem Kurbelwellengehäuse sind zwei gegenläufige Kurbelwellen angeordnet, die durch Pleuel mit zwei Kolben verbunden sind. Die Kolben sind in zwei Zylindern in Tandemanordnung geführt. Wenigstens eine Kurbelwelle ist mit einem Generator antriebsverbunden. Der Hubkolbenmotor weist einen Zylinderkopf auf, der mit dem Kurbelwellengehäuse verbunden ist. Der Hubkolbenmotor weist vorzugsweise eine untenliegende Nockenwelle auf. Der Zylinderkopf kann in wenigstens zwei, insbesondere um 180° zueinander verdrehten, Positionen mit dem Kurbelwellengehäuse verbindbar sein.
Die Kombination aus der unten liegenden Nockenwelle und dem drehbar mit dem Kurbelwellengehäuse verbindbaren Zylinderkopf sind besondere Vorteile verbunden. Die unten liegende Nockenwelle sorgt insbesondere für eine geringe Baugröße des Stromaggregats. Der in zwei unterschiedlichen Positionen mit dem Kurbelwellengehäuse verbindbare Zylinderkopf trägt dazu insofern bei, als dass auf diese Weise die Anordnung des Stromaggregats innerhalb eines Fahrzeugs flexibel gestaltet werden kann. Somit benötigt das Stromaggregat je nach
Einbausituation einen möglichst geringen Bauraum im Fahrzeug, da der verschiedenartig mit dem Kurbelwellengehäuse verbindbare Zylinderkopf eine entsprechende Leitungsführung für Luftzufuhr- oder Abgasleitungen erlaubt.
Beispielsweise kann das Stromaggregat vergleichsweise nah an eine Spritzwand in einem Motorraum positioniert werden, da der Zylinderkopf so ausgerichtet werden kann, dass Luftansaugrohr oder Abgasrohr in Fahrtrichtung nach vorne aus dem Zylinderkopf entspringen. Damit bleibt im Motorraum ein größerer Anteil verfügbaren Volumens, der beispielsweise durch Speicherelemente genutzt werden kann. Bei einer liegenden Anordnung des Stromaggregats kann indessen eine andere Leitungsführung vorteilhaft sein. Insofern ist das Stromaggregat wegen des in verschiedenen Positionen mit dem Kurbelwellengehäuse
verbindbaren Zylinderkopfs flexibel einsetzbar. Insbesondere ist bevorzugt vorgesehen, dass der Zylinderkopf einen
symmetrischen Aufbau aufweist. Konkret können die Anschlussflächen bzw.
Anschlussöffnungen im Zylinderkopf und/oder im Kurbelwellengehäuse zu einer Mittelachse des Stromaggregats achsensymmetrisch angeordnet sein, so dass die Orientierung des Zylinderkopfs gegenüber dem Kurbelwellengehäuse beliebig wählbar ist. Mit anderen Worten kann der Zylinderkopf beliebig in zwei verschiedenen Orientierungen mit dem Kurbelwellengehäuse verbunden werden, wobei gleichzeitig unabhängig von der Orientierung des Zylinderkopfs gegenüber dem Kurbelwellengehäuse die jeweiligen Anschlussöffnungen deckungsgleich sind .
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nockenwelle in einer Mittelebene zwischen den Kurbelwellen angeordnet ist. Insbesondere kann die Nockenwelle in der Mittelebene zwischen den Pleueln der Kolben angeordnet sein. Damit wird der zwischen den Pleueln der Kolben verfügbare Platz besonders effizient genutzt, was zur Kompaktheit des
Stromaggregats beiträgt.
Die Nockenwelle ist vorzugsweise unterhalb eines unteren Todpunkts der Kolben angeordnet. Dies führt ebenfalls dazu, dass das Stromaggregat besonders kompakt ausgebildet ist. Insbesondere können die Kolben näher
zusammengerückt werden, ohne dass die Pleuel oder Zylinder mit der
Nockenwelle kollidieren. Der Zylinderkopf weist vorzugsweise einen Ansaugstutzen für ein Zündgemisch und einen Auslassstutzen für Abgase auf. Der Ansaugstutzen und der
Auslassstutzen sind vorzugsweise auf gegenüberliegenden Seiten des
Zylinderkopfs angeordnet. Die Nockenwelle ist vorzugsweise über einen Riementrieb oder einen Kettentrieb mit einer der Kurbelwellen antriebsverbunden. Die Nockenwelle kann wenigstens einen Nocken aufweisen, der mit einer Steuerstange gekoppelt ist. Die
Steuerstange ist vorzugsweise mit einem Kipphebel eines Ventils im Zylinderkopf wirkverbunden. Die Steuerstange überträgt die Außenkontur der Nocke auf eine Kippbewegung des Kipphebels, so dass das Ventil im Zylinderkopf anhand der Nockenkontur geöffnet und geschlossen werden kann. Besonders bevorzugt ist es bei der vorliegenden Erfindung, wenn die Nockenwelle mehrere, insbesondere vier, Nocken aufweist, die mit jeweils einer Steuerstange gekoppelt sind . Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass die Steuerstange, insbesondere alle Steuerstangen zwischen den beiden Zylindern angeordnet sind . Diese Anordnung der Steuerstangen nutzt ebenfalls sehr effizient den zwischen den Zylindern bzw. Kolben verbleibenden Freiraum, so dass dies dem kompakten Aufbau des Stromaggregats zu Gute kommt.
Die beiden Kurbelwellen können bei einer bevorzugten Ausgestaltung der
Erfindung jeweils ein verzahntes Stirnrad tragen, wobei die Stirnräder der beiden Kurbelwellen ineinander greifen und die Kurbelwellen miteinander phasengleich koppeln. Durch das Ineinandergreifen der Stirnräder der Kurbelwellen wird eine erzwungene Abhängigkeit der Bewegungen der beiden Kolben voneinander erreicht. Dies fördert den Gleichlauf des Stromaggregats.
Vorzugsweise trägt jede Kurbelwelle ein Schwungrad mit einer Ausgleichsmasse. Dabei kann wenigstens ein Schwungrad eine Umfangsmarkierung zur Erfassung einer Kurbelwellenstellung mittels eines Kurbelwellensensors aufweisen. Konkret kann vorgesehen sein, dass eines der Schwungräder eine Außenverzahnung aufweist, wobei die Außenverzahnung im Wesentlichen gleiche Zahnabstände aufweist. Eine Ausnahme besteht an einer Stelle des Schwungradumfangs, bei welchem die Außenverzahnung beispielsweise eine längere Lücke aufweisen kann. Die längere Lücke ist vorzugsweise so angeordnet, dass sie beim Vorbeilaufen an einem entsprechenden, beispielweise optischen, Sensor zu erkennen gibt, dass sich einer der beiden Kolben an seinem unteren oder oberen Todpunkt befindet. Jedenfalls kann mittels einer solchen Markierung die Position der Kurbelwelle ermittelt und für die Regelung des Stromaggregats eingesetzt werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Fahrzeug, insbesondere ein einspuriges oder mehrspuriges Hybridmotorfahrzeug, mit einem zuvor
beschriebenen Stromaggregat. Bei dem Fahrzeug ist das Stromaggregat vorzugsweise im Motorraum an einer Spritzwand angeordnet, wobei die
Spritzwand einen Fahrgastraum von dem Motorraum trennt. Vorteilhaft ist es, dass das Stromaggregat in zwei unterschiedlichen Orientierungen in dem
Motorraum eingesetzt werden kann, wodurch sich das Stromaggregat universell für eine Vielzahl von Fahrzeugformen eignet. Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen : eine perspektivische Vorderansicht eines
erfindungsgemäßen Stromaggregats nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel; eine perspektivische Rückansicht des Stromaggregats gemäß Fig. la; eine Draufsicht auf das Stromaggregat gemäß Fig. la; eine perspektivische Vorderansicht des Stromaggregats gemäß Fig. la ohne ein Kurbelwellengehäuse; eine perspektivische Vorderansicht des Stromaggregats gemäß Fig. la, wobei der Zylinderkopf um 180° verdreht aufgesetzt ist; eine perspektivische Rückansicht des Stromaggregats gemäß Fig. 2a; eine Draufsicht auf das Stromaggregat gemäß Fig. 2a; und
Fig. 3: eine perspektivische Rückansicht der Kolbenanordnung des Stromaggregats gemäß Fig. la.
In den beigefügten Figuren ist insgesamt ein Stromaggregat, insbesondere ein Stromaggregat eines Hybridfahrzeugs, gezeigt, welches einen Zweizylinder- Hubkolbenmotor 1 aufweist. Der Zweizylinder-Hubkolbenmotor ist mit
Generatoren 41, 42 mechanisch gekoppelt. Die Generatoren 41, 42 erzeugen Strom, der beispielsweise zum Laden eines Fahrakkumulators genutzt wird.
Der Zweizylinder-Hubkolbenmotor 1 umfasst ein Kurbelwellengehäuse 10, in dem eine erste Kurbelwelle 11 und eine zweite Kurbelwelle 12 angeordnet sind. Die erste Kurbelwelle 11 und die zweite Kurbelwelle 12 sind jeweils durch Pleuel 13 mit einem ersten Kolben 18 und einem zweiten Kolben 19 verbunden. Die Kolben 18, 19 sind in Tandemanordnung in zwei Zylindern 21, 22 geführt. Die Zylinder
21, 22 sind in einem Zylinderkopf 20 angeordnet. Der Zylinderkopf 20 weist ferner zwei Ansaugstutzen 23 und einen Auslassstutzen 24 auf. Über den
Ansaugstutzen 23 kann Verbrennungsluft angesaugt und an die Zylinder 21, 22 geleitet werden. In den Zylinder 21, 22 entstehende Abgase werden über den Auslassstutzen 24 ausgeleitet. Wie in Fig . la gut erkennbar ist, sind seitlich neben dem Zweizylinder-Hubkolbenmotor 1 die Generatoren 41, 42 angeordnet. Insbesondere ist der Zweizylinder- Hubkolbenmotor 1 im Wesentlichen zwischen den beiden Generatoren 41, 42 angeordnet. Die Generatoren 41, 42 sind insbesondere in einer Linie mit dem Zweizylinder-Hubkolbenmotor 1 ausgerichtet, wodurch sich eine besonders schmale Bauweise des Stromaggregats ergibt.
Auf Höhe des Zylinderkopfs 20 sind beidseitig am Zweizylinder-Hubkolbenmotor 1 Elektronikgehäuse 27 vorgesehen, die eine Leistungselektronik enthalten können. Die Elektronikgehäuse sind jeweils oberhalb eines Generators 41, 42 angeordnet. Die in den Elektronikgehäusen 27 angeordneten Leistungselektroniken können jeweils elektrisch mit einem der Generatoren 41, 42 verbunden sein.
Fig . lb zeigt eine Rückansicht des Stromaggregats, wobei erkennbar ist, dass bei der Variante gemäß Fig . la-ld der Auslassstutzen 24 des Zylinderkopfs 20 zur Rückseite ausgerichtet ist. Auf der Rückseite des Stromaggregats ist eine
Abdeckung 28 vorgesehen. Die Abdeckung 28 deckt Stirnräder 34, 35 ab, die drehfest mit den Kurbelwellen 11, 12 verbunden sind.
In Fig . lc ist eine Draufsicht auf das Stromaggregat gezeigt. Es ist erkennbar, dass durch die Anordnung der Generatoren 41, 42 und der Elektronikgehäuse 27 eine besonders kompakte, insbesondere schmale Bauweise des Stromaggregats erreicht wird. Außerdem ist in der Draufsicht die Gestaltung des Zylinderkopfs 20 gut erkennbar. Der Zylinderkopf 20 weist auf einer Stirnseite den Auslassstutzen 24 auf. Der Auslassstutzen 24 ist zweilumig ausgeführt und mündet in jeden der Zylinder 21,
22. Auf einer gegenüberliegenden Stirnseite des Zylinderkopfs 20 sind die Ansaugstutzen 23 angeordnet. Die Ansaugstutzen 23 sind voneinander
beabstandet angeordnet und münden jeweils direkt in den ersten Zylinder 21 bzw. den zweiten Zylinder 22. Jedem der Zylinder 21, 22 ist ein separater
Ansaugstutzen 23 zugeordnet.
Im Übrigen ist in der Draufsicht gemäß Fig. lc erkennbar, dass bezogen auf eine in der Zeichnungsebene vertikale Symmetrieachse der Zylinderkopf 20 im
Wesentlichen achsensymmetrisch ausgebildet ist. Das hat den Vorteil, dass der Zylinderkopf 20 in zwei unterschiedlichen Orientierungen auf das
Kurbelwellengehäuse 10 aufgesetzt werden kann. Insbesondere kann der
Zylinderkopf 20 in einer um 180° verdrehten Orientierung auf das
Kurbelwellengehäuse 10 aufgesetzt werden, so dass der Abgasstutzen 24 anstatt zu einer Rückseite, zu einer Vorderseite des Stromaggregats ausgerichtet ist. In den Figuren 2a-2c ist das Stromaggregat erkennbar, bei dem der Zylinderkopf 20 um 180° verdreht auf das Kurbelwellengehäuse 10 aufgesetzt ist. Im
Wesentlichen sind die Bauteile des Stromaggregats gemäß Figuren la-ld identisch zu den Bauteilen des Stromaggregats gemäß Figuren 2a-2c. Der
Unterschied besteht lediglich darin, dass der Zylinderkopf 20 bei dem
Zusammenbau gemäß Figuren la-ld gegenüber dem Zusammenbau gemäß
Figuren 2a-2c in um 180° versetzter Orientierung auf das Kurbelwellengehäuse 10 aufgesetzt ist.
In Fig . lc ist von oben zusätzlich ein Ventildeckel 29 erkennbar, der auf den Zylinderkopf 20 aufgesetzt ist. Fig . ld zeigt hingegen den inneren Aufbau des Stromaggregats, wobei zur Verdeutlichung das Kurbelwellengehäuse 10 und der Ventildeckel 29 weggelassen wurden.
Wie in Fig . ld gut erkennbar ist, weist das Stromaggregat zwei Kurbelwellen 11, 12 auf, die phasengleich miteinander gekoppelt sind. Die Kopplung erfolgt über die Stirnräder 34, 35, die eine ineinandergreifende Verzahnung aufweisen. Die Stirnräder 34, 35 sind auf einer Rückseite des Stromaggregats angeordnet und gut in der freigestellten Darstellung gemäß Fig . 3 erkennbar. Auf jedem Stirnrad 34, 35 sitzt ein Treibrad 36, 37. Jedes Treibrad 36, 37 ist über einen Riemen oder eine Kette mit einem Antriebsrad eines der Generatoren 41, 42 gekoppelt. Die Kopplung der Kurbelwelle 11, 12 mit dem jeweilig zugeordneten Generator 41, 42 erfolgt also über das koaxial mit der Kurbelwelle 11, 12 verbundene Treibrad 36, 37, einen Riementrieb oder Kettentrieb und das koaxial mit einer Generatorachse drehfest verbundene Antriebsrad am Generator.
In Fig . ld ist ein weiterer wesentlicher Aspekt des Stromaggregats gezeigt, der zur Reduktion der Baugröße des Stromaggregats beiträgt. Konkret zeigt Fig . ld die Nockenwelle 30, die sich zwischen den Kurbelwellen 11, 12 befindet.
Insbesondere erstreckt sich die Nockenwelle 30 zwischen den Pleueln 13 und unterhalb des Zylinderkopfs 20. Konkret begrenzen die Pleuel 13 mit dem
Zylinderkopf 20 und den Kurbelwellen 11, 12 einen Freiraum, der effizient durch die Nockenwelle 30 genutzt wird . Die Nockenwelle 30 ist insbesondere in einer Mittellinie zwischen den beiden Kurbelwellen 11, 12 angeordnet. Der Antrieb der Nockenwelle 30 erfolgt über einen Riementrieb 31. Der Riementrieb 31 verbindet ein Zahnrad 39 der zweiten Kurbelwelle 12 mit der Nockenwelle 30. Die Nockenwelle 30 weist bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel vier Nocken
32 auf, welchen jeweils eine Steuerstange 33 zugeordnet ist. Die Steuerstangen
33 erstrecken sich von der Nockenwelle 30 durch das Kurbelwellengehäuse 10 und den Zylinderkopf 20 bis in den Ventilraum unterhalb des Ventildeckels 29. Im Ventilraum sind Kipphebel 26 angeordnet, die mit den Ventilen 25
zusammenwirken. So wird über die Steuerstange 33 eine Außenkontur des
Nockens 32 abgegriffen und in eine entsprechende Kippstellung des Kipphebels 26 umgewandelt. Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist es bevorzugt, wenn insgesamt vier Ventile vorgesehen sind . Jeder Steuerstange 33 ist somit ein Ventil 25 zugeordnet.
Die Figuren 2a und 2b zeigen ein Stromaggregat, das im Wesentlichen analog zum Stromaggregat gemäß Fig . la, lb ausgebildet ist. Jedenfalls die einzelnen Bauteile sind identisch. Die Darstellung gemäß Figuren 2a, 2b unterscheidet sich von dem Zusammenbau gemäß Fig. la, lb durch die verdrehte Anordnung des Zylinderkopfs 20. In Fig. 2a ist erkennbar, dass im Unterschied zu der Anordnung gemäß Fig. la, der Zylinderkopf 20 so auf dem Kurbelgehäuse 10 montiert ist, dass der Auslassstutzen 24 zur Vorderseite des Stromaggregats gerichtet ist. Ebenso ist der Ventildeckel 29 gegenüber dem Zusammenbau gemäß Fig. la um 180° verdreht aufgesetzt. Dasselbe gilt im Wesentlichen für die Darstellung gemäß Fig. 2b, bei der gegenüber der Darstellung gemäß Fig. l b erkennbar ist, dass der Zylinderkopf 20 und der Ventildeckel 29 um 180° verdreht auf das Kurbelwellengehäuse 10 aufgesetzt ist. Fig . 2c zeigt die Draufsicht auf das Stromaggregat bei dem Zusammenbau gemäß Figuren 2a, 2b. Die Draufsicht gemäß Fig . 2c zeigt im Vergleich zu der Draufsicht gemäß Fig. lc ebenfalls deutlich, dass der Zylinderkopf 20 in zwei verschiedenen Orientierung auf das Kurbelwellengehäuse 10 montiert werden kann.
Fig. 3 verdeutlicht den inneren Aufbau des Zweizylinder-Hubkolbenmotors mit den beiden Kurbelwellen 11, 12, die jeweils Stirnräder 34, 35 aufweisen. Die
Stirnräder 34, 35 greifen mit ihrer Verzahnung ineinander und synchronisieren so die Bewegung der Kolben 18, 19. Die Kolben sind in den hier nicht dargestellten Zylindern 21, 22 in Tandemanordnung geführt. Das bedeutet, dass die Kolben 18, 19 gleichzeitig ihren oberen bzw. unteren Todpunkt erreichen.
In Fig . 3 ist ebenfalls erkennbar, dass insgesamt vier Ventile 25 vorgesehen sind, die über Kipphebel 26 betätigbar sind. Die Kipphebel 26 sind mit den vier
Steuerstangen 33 gekoppelt, denen jeweils ein Nocken 32 der Nockenwelle 30 zugeordnet ist.
Hinsichtlich der Kurbelwellen 11, 12 ist außerdem erkennbar, dass diese auf der den Treibrädern 36, 37 gegenüberliegenden Seiten jeweils ein Schwungrad 14, 15 aufweisen. Dabei weist jedes Schwungrad eine Ausgleichsmasse 16 auf, um Schwingungen beim Betrieb des Zweizylinder-Hubkolbenmotors 1 zu reduzieren. Wenigstens das erste Schwungrad 14, das mit der ersten Kurbelwelle 11 verbunden ist, weist eine Umfangsmarkierung 17 auf. Anhand der
Umfangsmarkierung 17 kann ein Kurbelwellensensor die aktuelle Position des Kolbens 18, 19 im Zylinder 21, 22 erfassen. Eine verbreiterte Markierung zeigt dabei den oberen oder unteren Todpunkt des Kolbens 18, 19 an.
Aus den beigefügten Zeichnungen ist erkennbar, dass durch die Möglichkeit, den Zylinderkopf 20 in unterschiedlichen Orientierungen auf das Kurbelgehäuse 10 zu setzen, die Einbausituation für das Stromaggregat individuell anpassbar ist.
Gleichzeitig bewirkt die untenliegende Nockenwelle 30 einen besonders
kompakten Aufbau des Stromaggregats. Insgesamt kann so der notwendige Bauraum in einem Fahrzeug reduziert werden. Bezugszeichenliste
1 Zweizylinder-Hubkolbenmotor
10 Kurbelwellengehäuse
11 erste Kurbelwelle
12 zweite Kurbelwelle
13 Pleuel
14 erste Schwungrad
15 zweites Schwungrad
16 Ausgleichsmasse
17 Umfangsmarkierung
18 erster Kolben
19 zweiter Kolben
20 Zylinderkopf
21 erster Zylinder
22 zweiter Zylinder
23 Ansaugstutzen
24 Auslassstutzen
25 Ventil
26 Kipphebel
27 Elektronikgehäuse
28 Abdeckung
29 Ventildeckel
30 Nockenwelle
31 Riementrieb
32 Nocken
33 Steuerstange
34 erstes Stirnrad
35 zweites Stirnrad
36 erstes Treibrad
37 zweites Treibrad
39 Zahnrad
41 erster Generator
42 zweiter Generator

Claims

Ansprüche
1. Stromaggregat, insbesondere Stromaggregat eines Hybridfahrzeugs, mit einem Zweizylinder-Hubkolbenmotor (1), der ein Kurbelwellengehäuse (10) aufweist, in dem zwei gegenläufige Kurbelwellen (11, 12) angeordnet sind, die durch Pleuel (13) mit Kolben (18, 19) verbunden sind, welche in zwei Zylindern (21, 22) in Tandem-Anordnung geführt sind, wobei wenigstens eine Kurbelwelle (11, 12) mit einem Generator (41, 42) antriebsverbunden ist, und wobei der Hubkolbenmotor (1) einen Zylinderkopf (20) aufweist, der mit dem Kurbelwellengehäuse (10) verbunden ist,
dad u rch geken nzeich net, dass
der Hubkolbenmotor (1) eine untenliegende Nockenwelle (30) aufweist und der Zylinderkopf (20) in wenigstens zwei, insbesondere um 180° zueinander verdrehten, Positionen mit dem Kurbelwellengehäuse (10) verbindbar ist.
2. Stromaggregat nach Anspruch 1,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Nockenwelle (30) in einer Mittelebene zwischen den Kurbelwellen (11, 12) angeordnet ist.
3. Stromaggregat nach Anspruch 1 oder 2,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Nockenwelle (30) unterhalb eines unteren Totpunkts der Kolben (18, 19) angeordnet ist.
4. Stromaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dad u rch geken nzeich net, dass
der Zylinderkopf (20) einen Ansaugstutzen (23) für ein Zündgemisch und einen Auslassstutzen (24) für Abgase aufweist, wobei der Ansaugstutzen (23) und der Auslassstutzen (24) auf unterschiedlichen Seiten des
Zylinderkopfs (20) angeordnet sind.
5. Stromaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
da d u rch g eken nzeich net, dass
die Nockenwelle (30) über einen Riementrieb (31) oder Kettentrieb mit einer der Kurbelwellen (11, 12) antriebsverbunden ist.
6. Stromaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dad u rch geken nzeich net, dass
die Nockenwelle (30) wenigstens einen Nocken (32) aufweist, der mit einer Steuerstange (33) gekoppelt ist, die mit einem Kipphebel (26) eines Ventils (25) im Zylinderkopf (20) wirkverbunden ist.
7. Stromaggregat nach Anspruch 5,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Nockenwelle (30) mehrere, insbesondere vier, Nocken (32) aufweist, die mit jeweils einer Steuerstange (33) gekoppelt sind.
8. Stromaggregat nach Anspruch 5 oder 6,
dad u rch geken nzeich net, dass
die Steuerstange (33), insbesondere alle Steuerstangen (33), zwischen den beiden Zylindern (21, 22) angeordnet ist/sind.
9. Stromaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dad u rch geken nzeich net, dass
die beiden Kurbelwellen (11, 12) jeweils ein verzahntes Stirnrad (34, 35) tragen, wobei die Stirnräder (34, 35) der beiden Kurbelwellen (11, 12) ineinandergreifen und die Kurbelwellen (11, 12) miteinander phasengleich koppeln.
10. Stromaggregat nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dad u rch geken nzeich net, dass
jede Kurbelwelle (11, 12) ein Schwungrad (14, 15) mit einer
Ausgleichsmasse (16) trägt, wobei wenigstens ein Schwungrad (14) eine Umfangsmarkierung (17) zur Erfassung einer Kurbelwellenstellung mittels eines Kurbelwellensensors aufweist.
11. Fahrzeug, insbesondere einspuriges oder mehrspuriges
Hybridmotorfahrzeug, mit einem Stromaggregat nach einem der
vorhergehenden Ansprüche.
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