WO2013078490A1 - Drive arrangement for a generator, in particular of an electric vehicle - Google Patents

Drive arrangement for a generator, in particular of an electric vehicle Download PDF

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WO2013078490A1
WO2013078490A1 PCT/AT2012/050174 AT2012050174W WO2013078490A1 WO 2013078490 A1 WO2013078490 A1 WO 2013078490A1 AT 2012050174 W AT2012050174 W AT 2012050174W WO 2013078490 A1 WO2013078490 A1 WO 2013078490A1
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crankshaft
pistons
internal combustion
piston
drive arrangement
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PCT/AT2012/050174
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Inventor
Franz Winkler
Roland Kirchberger
Helmut Eichlseder
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Technische Universität Graz
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02—Engines with prolonged expansion
    • F02B41/06—Engines with prolonged expansion in compound cylinders
    • F02B41/08—Two-stroke compound engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a drive arrangement for a generator, in particular an electric vehicle, with a two-stroke internal combustion engine whose crankshaft output can be coupled to the generator shaft.
  • the invention is therefore based on the object, a two-stroke internal combustion engine for the generator drive, in particular in a battery-powered electric vehicle, in such a way that the benefits of the electric drive can be used without significantly increase the emission of pollutants by the use of a two-stroke internal combustion engine.
  • the invention solves this object by the fact that the two-stroke internal combustion engine has at least one pair of cylinders whose cylinders are zyinderkopf Wenn connected by a combustion chamber, of the two via a respective connecting rod at the common crankshaft output hinged piston one piston the inlet channels and the other piston the outlet controls channels, and that the two pistons are hinged out of phase at the crankshaft output.
  • the invention is based on the recognition that by the piston control of the inlet and outlet channels in conventional two-stroke internal combustion engines no independent adjustment of the timing for the inlet and outlet channels is possible.
  • double-piston engines which have cylinders connected to one another via a common combustion chamber, then the inlet channels can be controlled via the piston of one cylinder and the outlet channels can be controlled via the lobes of the other cylinder. It therefore only requires a phase displacement of the two pistons in order to predetermine the control times for the inlet and outlet passages such that a substantially stoichiometric combustion can be ensured with the advantage that no excess oxygen is present in the exhaust gas.
  • phase shift of the two pistons of the cylinders connected to one another via a cylinder-side combustion chamber can be achieved structurally in a simple manner in that the connecting rods of the two pistons are articulated to angularly offset crankpins of a common crankshaft crankshaft output shaft. This generally precludes mutual rotational adjustment of the crankshaft journals to accommodate different operating conditions.
  • crankshaft output two via a pair of gears drive-connected, parallel crankshafts on which the connecting rods of the two pistons are articulated angular offset so results not only due to the counter rotating crankshafts an advantageous mass balance, but also the ability to adjust the mutual rotational position of the crank pin of the two crankshafts when one of the two crankshafts is mounted rotatably adjustable relative to its associated gear.
  • optimum combustion conditions can be set for different operating states, whereby the pollutant emissions can be minimized for different operating conditions by a corresponding aftertreatment of the exhaust gases, so that the benefits of an electric drive with respect to pollutant emissions not by the use of a two-stroke internal combustion engine be nullified for the drive of a generator over which an additional electrical power supply for the electric drive is ensured.
  • Fig. 2 shows the crankshaft output of this two-stroke internal combustion engine in a
  • Fig. 3 is a representation corresponding to FIG. 1 of a design variant of a two-stroke internal combustion engine
  • FIG. 4 shows the crankshaft output of the two-stroke internal combustion engine of FIG. 3 in a simplified plan view on a larger scale.
  • the two-stroke internal combustion engine shown in FIGS. 1 and 2 has two cylinders 1, 2, each with a piston 3, 4, wherein the arrangement is so made is that the two cylinders 1, 2 are connected to each other in the region of a cylinder head 5 via a combustion chamber 6, which is associated with a spark plug 7.
  • a combustion chamber 6 which is associated with a spark plug 7.
  • one piston 3 controls the inlet channels 8 and the other piston 4 controls the outlet channels 9.
  • the cylinder 1 with the inlet channels 8 is assigned an injection device 10 for fuel.
  • the two pistons 3, 4 are each connected via a dash-dotted line connecting rod 1 1, 12 with a crankshaft output 13, which consists of a common crankshaft 14 according to the embodiment of FIGS. 1 and 2.
  • This crankshaft 14 has for each of the two connecting rods 1 1, 12 a crank pin 15, 16, wherein the two crank pins 15, 16 offset from each other by an angle ⁇ along the dash-dotted line crank pin circulation circuit, but arranged together between two crank webs 17 of the crankshaft 14 and connected to each other.
  • the outlet channels 4 with respect to the inlet channels 8 and the fuel supply can be timed so that sets at a predetermined operating condition, a substantially stoichiometric combustion with low flushing losses, with a Exhaust gas aftertreatment is possible, which can effectively influence both the carbon monoxide content, as well as the hydrocarbon concentration and the nitrogen oxide content.
  • the second-cycle internal combustion engine according to FIGS. 3 and 4 has a crankshaft output 13 with two parallel crankshafts 18 and 19, which are drivingly connected in opposite directions with the aid of a gear pair 20, 21.
  • the piston rods 1 1, 12 of the pistons 3, 4 are hinged to the crank pins 15, 16 of these cylinders 1 and 2 associated crankshafts 18, 19, as can be seen directly from Fig. 3.
  • the crank pins 15, 16 are in turn phase-shifted by an angle ⁇ in order to influence the timing of the inlet and outlet channels 8, 9 via the pistons 3, 4.
  • a coupling device 22 which allows a rotational adjustment of the gear 20 relative to the crankshaft 18 and thus an adjustment of the phase angle ⁇ between the crank pin 15 and 16 of the crankshafts 18, 19.
  • a camshaft adjustment clutch devices 22 can be adjusted hydraulically during engine operation, for example, so that an adjustment of the timing of the intake and exhaust ports 8, 9 during operation is possible to ensure adaptation to different operating conditions.
  • the drive wheels of the electric vehicle for limited operating conditions can also be driven via the two-stroke internal combustion engine when the drive wheels are coupled to the generator shaft, so that a rigid mechanical drive from the Two-stroke internal combustion engine results on the drive wheels or the driven axle of the electric vehicle.

Abstract

The invention relates to a drive arrangement for a generator, in particular of an electric vehicle, comprising a two-stroke internal combustion engine, the crankshaft output (13) of which can be coupled to the generator shaft. In order to minimise pollutant emissions, according to the invention the two-stroke internal combustion engine comprises at least one cylinder pair, the cylinders (1, 2) of which are connected to one another on the cylinder head side by a combustion chamber (6), wherein of the two pistons (3, 4) articulated via a respective connecting rod (11, 12) on the common crankshaft output (13), one piston (3) controls the inlet channels (8) and the other piston (4) controls the outlet channels (9), and the two pistons (3, 4) are articulated in a phase-shifted manner on the crankshaft output (13).

Description

Antriebsanordnunq für einen Generator, insbesondere eines Elektrofahrzeuqs  Drive arrangement for a generator, in particular an electric vehicle
Technisches Gebiet Technical area
Die Erfindung bezieht sich auf eine Antriebsanordnung für einen Generator, insbesondere eines Elektrofahrzeugs, mit einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, deren Kurbelwellenabtrieb mit der Generatorwelle kuppelbar ist. The invention relates to a drive arrangement for a generator, in particular an electric vehicle, with a two-stroke internal combustion engine whose crankshaft output can be coupled to the generator shaft.
Stand der Technik State of the art
Um die Reichweite von mit Fahrbatterien ausgestatteten Elektrofahrzeugen zu vergrößern, ist es bekannt, die für den Betrieb des Elektromotors erforderliche Energie zusätzlich über einen Generator zur Verfügung zu stellen, der mit Hilfe einer Brennkraftmaschine angetrieben wird. Wegen des vergleichsweise einfachen Aufbaus bieten sich hiefür Zweitakt-Brennkraftmaschinen an (DE 203 09 004 U1 ), doch sind bei den üblichen Zweitakt-Brennkraftmaschinen Spülverluste in Kauf zu nehmen, die sich nachteilig auf den Schadstoffgehalt im Abgas auswirken. Dem Nachteil höherer Brenn Stoff Verluste bei gemischgespülten Motoren kann durch eine Direkteinspritzung des Brennstoffs begegnet werden. Durch die zeitliche Trennung der Brennstoffzufuhr von der Luftspülung können die sonst durch die Spülung verursachten Brenn Stoff Verluste weitgehend vermieden werden. Die Spülverluste aus der Luft bleiben jedoch erhalten, was zu einem sehr mageren Abgas führt, das hinsichtlich des Kohlenmonoxidgehalts und der Kohlenwasserstoffe gut nachbehandelt werden kann. Eine Reduktion der Stickoxide ist jedoch aufgrund des Sauerstoffgehalts der Abgase kaum möglich. Um schnelllaufende Dieselmotoren mit geringem Gewicht zu schaffen, ist es darüber hinaus bekannt (DE 25 13 380 A1 ), zwei parallel zueinander angeordnete Zylinder mit einem gemeinsamen Brennraum zu versehen und die Kolben dieser Zylinder über Pleuelstangen mit einer gemeinsamen Kurbelwelle zu verbinden, die senkrecht zur Symmetrieebene zwischen den beiden Zylindern angeordnet ist. Da die Pleuel der Kolben auf einem gemeinsamen Kurbelzapfen gelagert sind, ergibt sich zwischen den übereinstimmenden unteren und oberen Totpunkten der Kolben für die Kolben ein unterschiedlicher Hubverlauf. Darüber hinaus ist es bekannt (DE 1 451934 A1 ), zwei parallele Zylinder durch einen gemeinsamen Brennraum miteinander zu verbinden, wobei zur Erreichung eines dynamischen Gleichgewichts die beiden Kolben an voneinander getrennten Kurbelwellen angreifen, die miteinander über ein Zahnradpaar gekoppelt sind. Außerdem sind die Pleuelköpfe miteinander durch eine Stange gelenkig verbunden. Durch solche Sonderkonstruktionen lassen sich jedoch die Schadstoffemissionen von Zweitakt-Brennkraftmaschinen nicht wesentlich beeinflussen. In order to increase the range of electric vehicles equipped with traction batteries, it is known to provide the energy required for the operation of the electric motor additionally via a generator which is driven by means of an internal combustion engine. Due to the comparatively simple structure, two-stroke internal combustion engines are suitable for this purpose (DE 203 09 004 U1), but flushing losses are to be accepted in the conventional two-stroke internal combustion engines, which have an adverse effect on the pollutant content in the exhaust gas. The disadvantage of higher fuel mass losses in mixed-purged engines can be countered by direct injection of the fuel. Due to the temporal separation of the fuel supply from the air purge the otherwise caused by the flushing fuel combustion losses can be largely avoided. However, the purge losses from the air are retained, resulting in a very lean exhaust gas that can be well treated for carbon monoxide content and hydrocarbons. However, a reduction of the nitrogen oxides is hardly possible due to the oxygen content of the exhaust gases. To create high-speed diesel engines with low weight, it is also known (DE 25 13 380 A1) to provide two cylinders arranged parallel to each other with a common combustion chamber and to connect the pistons of these cylinders via connecting rods with a common crankshaft perpendicular to the Symmetry plane is arranged between the two cylinders. Since the connecting rods of the pistons are mounted on a common crank pin, a different stroke pattern results between the matching lower and upper dead centers of the pistons for the pistons. Moreover, it is known (DE 1 451934 A1) to connect two parallel cylinders by a common combustion chamber with each other, to achieve a dynamic equilibrium, the two pistons engage separate crankshafts, which are coupled to each other via a pair of gears. In addition, the connecting rod ends are hinged together by a rod. By such special constructions, however, the pollutant emissions of two-stroke internal combustion engines can not be significantly influenced.
Darstellung der Erfindung Presentation of the invention
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Zweitakt-Brennkraftmaschine für den Generatorantrieb, insbesondere in einem batteriegespeisten Elektrofahrzeug, so auszubilden, dass die Vorteile des elektrischen Antriebs genützt werden können, ohne die Schadstoffemission durch den Einsatz einer Zweitakt-Brennkraftmaschine wesentlich zu erhöhen. The invention is therefore based on the object, a two-stroke internal combustion engine for the generator drive, in particular in a battery-powered electric vehicle, in such a way that the benefits of the electric drive can be used without significantly increase the emission of pollutants by the use of a two-stroke internal combustion engine.
Ausgehend von einer Antriebsanordnung der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass die Zweitakt-Brennkraftmaschine wenigstens ein Zylinderpaar aufweist, dessen Zylinder miteinander zy- linderkopfseitig durch einen Brennraum verbunden sind, wobei von den beiden über je eine Pleuelstange an dem gemeinsamen Kurbelwellenabtrieb angelenkten Kolben ein Kolben die Einlasskanäle und der andere Kolben die Auslass- kanäle steuert, und dass die beiden Kolben phasenversetzt am Kurbelwellenabtrieb angelenkt sind. Based on a drive arrangement of the type described above, the invention solves this object by the fact that the two-stroke internal combustion engine has at least one pair of cylinders whose cylinders are zyinderkopfseitig connected by a combustion chamber, of the two via a respective connecting rod at the common crankshaft output hinged piston one piston the inlet channels and the other piston the outlet controls channels, and that the two pistons are hinged out of phase at the crankshaft output.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass durch die Kolbensteuerung der Ein- und Auslasskanäle bei üblichen Zweitakt-Brennkraftmaschinen keine voneinander unabhängige Einstellung der Steuerzeiten für die Ein- und Auslasskanäle möglich ist. Werden jedoch sogenannte Doppelkolbenmotoren eingesetzt, die über einen gemeinsamen Brennraum miteinander verbundene Zylinder aufweisen, so können über den Kolben des einen Zylinders die Einlasskanäle und über den Kobeln des anderen Zylinders die Auslasskanäle gesteuert werden. Es bedarf daher lediglich einer Phasenversetzung der beiden Kolben um die Steuerzeiten für die Ein- und Auslasskanäle so vorzugeben, dass eine im Wesentlichen stöchiometrische Verbrennung mit dem Vorteil sichergestellt werden kann, dass im Abgas kein Sauerstoffüberschuss vorhanden ist. Damit sind aber die Voraussetzungen gegeben, eine wirksame Abgasnachbehandlung nicht nur hinsichtlich des Kohlenmonoxidgehalts und der Kohlenwasserstoffkonzentration, sondern auch bezüglich der Stickoxidbelastung vorzunehmen, sodass der Betrieb der Zweitakt-Brennkraftmaschine mit einer geringen Umweltbelastung durch Schadstoffemissionen möglich wird. Die hiefür notwendige Phasenversetzung der Kolben ist allerdings nur für einen engen Drehzahlbereich gültig, was jedoch bei der Forderung nach einem Generatorantrieb mit konstanter Drehzahl keine entscheidende Rolle spielt. The invention is based on the recognition that by the piston control of the inlet and outlet channels in conventional two-stroke internal combustion engines no independent adjustment of the timing for the inlet and outlet channels is possible. However, if so-called double-piston engines are used which have cylinders connected to one another via a common combustion chamber, then the inlet channels can be controlled via the piston of one cylinder and the outlet channels can be controlled via the lobes of the other cylinder. It therefore only requires a phase displacement of the two pistons in order to predetermine the control times for the inlet and outlet passages such that a substantially stoichiometric combustion can be ensured with the advantage that no excess oxygen is present in the exhaust gas. However, this provides the prerequisites for effective exhaust gas aftertreatment not only with regard to the carbon monoxide content and the hydrocarbon concentration, but also with respect to the nitrogen oxide load, so that the operation of the two-stroke internal combustion engine with a low environmental impact through pollutant emissions becomes possible. However, the necessary phase displacement of the pistons is only valid for a narrow speed range, which, however, does not play a decisive role in the requirement for a constant-speed generator drive.
Die Phasenverschiebung der beiden Kolben der miteinander über einen zylin- derkopfseitigen Brennraum verbundenen Zylinder kann konstruktiv in einfacher Weise dadurch erreicht werden, dass die Pleuelstangen der beiden Kolben an winkelversetzt angeordneten Kurbelzapfen einer gemeinsamen Kurbelwelle des Kurbelwellenabtriebs angelenkt sind. Dies schließt im Allgemeinen eine gegenseitige Drehverstellung der Kurbelwellenzapfen zur Anpassung an unterschiedliche Betriebsbedingungen aus. Weist jedoch der Kurbelwellenabtrieb zwei über ein Zahnradpaar antriebsverbundene, parallele Kurbelwellen auf, an denen die Pleuelstangen der beiden Kolben winkelversetzt angelenkt sind, so ergibt sich nicht nur aufgrund der gegensinnig umlaufenden Kurbelwellen ein vorteilhafter Massenausgleich, sondern auch die Möglichkeit, die gegenseitige Drehlage der Kurbelzapfen der beiden Kurbelwellen einzustellen, wenn eine der beiden Kurbelwellen gegenüber dem ihm zugehörigen Zahnrad drehverstellbar gelagert wird. Mit der dadurch gegebenen Konstruktionsvorgabe lassen sich somit optimale Verbrennungsbedingungen für unterschiedliche Betriebs- zustände einstellen, womit die Schadstoffemissionen auch für unterschiedliche Betriebszustände durch eine entsprechende Nachbehandlung der Abgase minimiert werden können, sodass die Vorteile eines Elektroantriebs hinsichtlich der Schadstoffemissionen nicht durch den Einsatz einer Zweitakt-Brennkraftmaschine für den Antrieb eines Generators zunichte gemacht werden, über den eine zusätzliche elektrische Energieversorgung für den Elektroantrieb sichergestellt wird. The phase shift of the two pistons of the cylinders connected to one another via a cylinder-side combustion chamber can be achieved structurally in a simple manner in that the connecting rods of the two pistons are articulated to angularly offset crankpins of a common crankshaft crankshaft output shaft. This generally precludes mutual rotational adjustment of the crankshaft journals to accommodate different operating conditions. However, the crankshaft output two via a pair of gears drive-connected, parallel crankshafts on which the connecting rods of the two pistons are articulated angular offset, so results not only due to the counter rotating crankshafts an advantageous mass balance, but also the ability to adjust the mutual rotational position of the crank pin of the two crankshafts when one of the two crankshafts is mounted rotatably adjustable relative to its associated gear. With the design specification given thereby optimum combustion conditions can be set for different operating states, whereby the pollutant emissions can be minimized for different operating conditions by a corresponding aftertreatment of the exhaust gases, so that the benefits of an electric drive with respect to pollutant emissions not by the use of a two-stroke internal combustion engine be nullified for the drive of a generator over which an additional electrical power supply for the electric drive is ensured.
Kurze Beschreibung der Zeichnung Short description of the drawing
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen In the drawing, the subject invention is shown, for example. Show it
Fig. 1 eine Zweitakt-Brennkraftmaschine für den erfindungsgemäßen Antrieb eines Generators eines Elektrofahrzeugs in einem schematischen Axialschnitt,  1 shows a two-stroke internal combustion engine for the inventive drive of a generator of an electric vehicle in a schematic axial section,
Fig. 2 den Kurbelwellenabtrieb dieser Zweitakt-Brennkraftmaschine in einer Fig. 2 shows the crankshaft output of this two-stroke internal combustion engine in a
Seitenansicht in einem größeren Maßstab, Side view on a larger scale,
Fig. 3 eine der Fig. 1 entsprechende Darstellung einer Konstruktionsvariante einer Zweitakt-Brennkraftmaschine und Fig. 3 is a representation corresponding to FIG. 1 of a design variant of a two-stroke internal combustion engine and
Fig. 4 den Kurbelwellenabtrieb der Zweitakt-Brennkraftmaschine der Fig. 3 in einer vereinfachten Draufsicht in einem größeren Maßstab. 4 shows the crankshaft output of the two-stroke internal combustion engine of FIG. 3 in a simplified plan view on a larger scale.
Weg zur Ausführung der Erfindung Way to carry out the invention
Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Zweitakt-Brennkraftmaschine weist zwei Zylinder 1 , 2 mit je einem Kolben 3, 4 auf, wobei die Anordnung so getroffen ist, dass die beiden Zylinder 1 , 2 im Bereich eines Zylinderkopfes 5 über einen Brennraum 6 miteinander verbunden sind, dem eine Zündkerze 7 zugeordnet ist. Von den beiden Kolben 3, 4 steuert ein Kolben 3 die Einlasskanäle 8 und der andere Kolben 4 die Auslasskanäle 9. Dem Zylinder 1 mit den Einlasskanälen 8 ist eine Einspritzeinrichtung 10 für Brennstoff zugeordnet. The two-stroke internal combustion engine shown in FIGS. 1 and 2 has two cylinders 1, 2, each with a piston 3, 4, wherein the arrangement is so made is that the two cylinders 1, 2 are connected to each other in the region of a cylinder head 5 via a combustion chamber 6, which is associated with a spark plug 7. Of the two pistons 3, 4, one piston 3 controls the inlet channels 8 and the other piston 4 controls the outlet channels 9. The cylinder 1 with the inlet channels 8 is assigned an injection device 10 for fuel.
Die beiden Kolben 3, 4 sind jeweils über eine strichpunktiert angedeutete Pleuelstange 1 1 , 12 mit einem Kurbelwellenabtrieb 13 verbunden, der gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 aus einer gemeinsamen Kurbelwelle 14 besteht. Diese Kurbelwelle 14 weist für jede der beiden Pleuelstangen 1 1 , 12 einen Kurbelzapfen 15, 16 auf, wobei die beiden Kurbelzapfen 15, 16 gegeneinander um einen Winkel α entlang des strichpunktiert angedeuteten Kurbelzapfenumlaufkreises versetzt, aber gemeinsam zwischen zwei Kurbelwangen 17 der Kurbelwelle 14 angeordnet und miteinander verbunden sind. Durch die Phasenversetzung α der Kurbelzapfen 15, 16 für die beiden Kolben 3, 4 können die Auslasskanäle 4 gegenüber den Einlasskanälen 8 und die Kraftstoffzufuhr zeitlich so angesteuert werden, dass sich bei einem vorgegebenen Betriebszustand eine im Wesentlichen stöchiometrische Verbrennung mit geringen Spülverlusten einstellt, wobei eine Abgasnachbehandlung möglich wird, die sowohl auf den Kohlenmonoxidgehalt, als auch auf die Kohlenwasserstoffkonzentration und den Stickoxidanteil wirksam Einfluss nehmen kann. The two pistons 3, 4 are each connected via a dash-dotted line connecting rod 1 1, 12 with a crankshaft output 13, which consists of a common crankshaft 14 according to the embodiment of FIGS. 1 and 2. This crankshaft 14 has for each of the two connecting rods 1 1, 12 a crank pin 15, 16, wherein the two crank pins 15, 16 offset from each other by an angle α along the dash-dotted line crank pin circulation circuit, but arranged together between two crank webs 17 of the crankshaft 14 and connected to each other. Due to the phase displacement α of the crank pins 15, 16 for the two pistons 3, 4, the outlet channels 4 with respect to the inlet channels 8 and the fuel supply can be timed so that sets at a predetermined operating condition, a substantially stoichiometric combustion with low flushing losses, with a Exhaust gas aftertreatment is possible, which can effectively influence both the carbon monoxide content, as well as the hydrocarbon concentration and the nitrogen oxide content.
Zum Unterschied zu den Fig. 1 und 2 weist die Zweittakt-Brennkraftmaschine nach den Fig. 3 und 4 einen Kurbelwellenabtrieb 13 mit zwei parallelen Kurbelwellen 18 und 19 auf, die mit Hilfe eines Zahnradpaares 20, 21 gegenläufig antriebsverbunden sind. Die Kolbenstangen 1 1 , 12 der Kolben 3, 4 sind an den Kurbelzapfen 15, 16 dieser den Zylindern 1 und 2 zugeordneten Kurbelwellen 18, 19 angelenkt, wie sich dies unmittelbar aus der Fig. 3 entnehmen lässt. Die Kurbelzapfen 15, 16 sind wiederum um einen Winkel α phasenversetzt, um über die Kolben 3, 4 entsprechend Einfluss auf die Steuerzeiten der Einlassund Auslasskanäle 8, 9 zu nehmen. Wie sich aus der Fig. 4 entnehmen lässt, ist eines der beiden Zahnräder 20, 21 drehfest mit der zugehörigen Kurbelwelle 19 verbunden, während das andere Zahnrad 20 drehverstellbar auf der Kurbelwelle 18 gelagert ist. Zur drehfesten Verbindung des Zahnrades 20 mit der Kurbelwelle 18 dient eine Kupplungseinrichtung 22, die eine Drehverstellung des Zahnrades 20 gegenüber der Kurbelwelle 18 und damit eine Einstellung des Phasenwinkels α zwischen den Kurbelzapfen 15 und 16 der Kurbelwellen 18, 19 ermöglicht. Solche beispielsweise aus einer Nockenwellenverstellung bekannten Kupplungseinrichtungen 22 können während des Motorbetriebs zum Beispiel hydraulisch verstellt werden, sodass eine Anpassung der Steuerzeiten der Einlass- und Auslasskanäle 8, 9 während des Betriebs möglich wird, um eine Anpassung an unterschiedliche Betriebsverhältnisse zu sichern. In contrast to FIGS. 1 and 2, the second-cycle internal combustion engine according to FIGS. 3 and 4 has a crankshaft output 13 with two parallel crankshafts 18 and 19, which are drivingly connected in opposite directions with the aid of a gear pair 20, 21. The piston rods 1 1, 12 of the pistons 3, 4 are hinged to the crank pins 15, 16 of these cylinders 1 and 2 associated crankshafts 18, 19, as can be seen directly from Fig. 3. The crank pins 15, 16 are in turn phase-shifted by an angle α in order to influence the timing of the inlet and outlet channels 8, 9 via the pistons 3, 4. As can be seen from Fig. 4, one of the two gears 20, 21 rotatably connected to the associated crankshaft 19, while the other gear 20 is rotatably mounted on the crankshaft 18. For rotationally fixed connection of the gear 20 with the crankshaft 18 is a coupling device 22 which allows a rotational adjustment of the gear 20 relative to the crankshaft 18 and thus an adjustment of the phase angle α between the crank pin 15 and 16 of the crankshafts 18, 19. Such known for example from a camshaft adjustment clutch devices 22 can be adjusted hydraulically during engine operation, for example, so that an adjustment of the timing of the intake and exhaust ports 8, 9 during operation is possible to ensure adaptation to different operating conditions.
Aufgrund dieser Anpassung der Steuerzeiten der Einlass- und Auslasskanäle 8, 9 an unterschiedliche Betriebsverhältnisse können die Antriebsräder des Elektrofahrzeugs für eingeschränkte Betriebszustände auch über die Zweitakt- Brennkraftmaschine angetrieben werden, wenn die Antriebsräder mit der Generatorwelle gekuppelt werden, sodass sich ein starrer mechanischer Durchtrieb von der Zweitakt-Brennkraftmaschine auf die Antriebsräder bzw. die angetriebene Achse des Elektrofahrzeugs ergibt. Due to this adjustment of the timing of the intake and exhaust ports 8, 9 to different operating conditions, the drive wheels of the electric vehicle for limited operating conditions can also be driven via the two-stroke internal combustion engine when the drive wheels are coupled to the generator shaft, so that a rigid mechanical drive from the Two-stroke internal combustion engine results on the drive wheels or the driven axle of the electric vehicle.
Besonders vorteilhafte Konstruktionsverhältnisse ergeben sich für Zweitakt- Brennkraftmaschinen, wenn zwei Zylinderpaare 1 , 2 nebeneinandergereiht werden, weil in diesem Fall ein kompakter Motorblock mit vier zumindest im Wesentlichen in einem Quadrat bzw. Rechteck angeordneten Zylindern erhalten wird. Particularly advantageous design conditions arise for two-stroke internal combustion engines, when two pairs of cylinders 1, 2 are lined up side by side, because in this case a compact engine block with four cylinders arranged at least essentially in a square or rectangle is obtained.

Claims

Patentansprüche claims
1 . Antriebsanordnung für einen Generator, insbesondere eines Elektrofahr- zeugs, mit einer Zweitakt-Brennkraftmaschine, deren Kurbelwellenabtrieb (13) mit der Generatorwelle kuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwei- takt-Brennkraftmaschine wenigstens ein Zylinderpaar aufweist, dessen Zylinder (1 , 2) miteinander zylinderkopfseitig durch einen Brennraum (6) verbunden sind, wobei von den beiden über je eine Pleuelstange (1 1 , 12) an dem gemeinsamen Kurbelwellenabtrieb (13) angelenkten Kolben (3, 4) ein Kolben (3) die Einlasskanäle (8) und der andere Kolben (4) die Auslasskanäle (9) steuert, und dass die beiden Kolben (3, 4) phasenversetzt am Kurbelwellenabtrieb (13) angelenkt sind. 1 . Drive arrangement for a generator, in particular an electric vehicle, having a two-stroke internal combustion engine whose crankshaft output (13) can be coupled to the generator shaft, characterized in that the two-stroke internal combustion engine has at least one pair of cylinders whose cylinders (1, 2) a piston (3) of the two via a respective connecting rod (1 1, 12) to the common crankshaft drive (13) hinged piston (3, 4), the inlet channels (8) and the other piston (4) controls the outlet channels (9), and that the two pistons (3, 4) are articulated in phase at the crankshaft output (13).
2. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstangen (1 1 , 12) der beiden Kolben (3, 4) an winkelversetzt angeordneten Kurbelzapfen (15, 16) einer gemeinsamen Kurbelwelle (14) des Kurbelwellenabtriebs (13) angelenkt sind. 2. Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the connecting rods (1 1, 12) of the two pistons (3, 4) angularly offset crank pin (15, 16) of a common crankshaft (14) of the crankshaft output (13) are articulated.
3. Antriebsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Kurbelwellenabtrieb (13) zwei über ein Zahnradpaar (20, 21 ) antriebsverbundene, parallele Kurbelwellen (18, 19) aufweist, an denen die Pleuelstangen (1 1 , 12) der beiden Kolben (3, 4) winkelversetzt angelenkt sind. 3. Drive arrangement according to claim 1, characterized in that the crankshaft output (13) has two via a pair of gears (20, 21) drivingly connected, parallel crankshaft (18, 19), where the connecting rods (1 1, 12) of the two pistons ( 3, 4) are articulated angularly offset.
4. Antriebsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Kurbelwellen (18, 19) gegenüber dem ihm zugehörigen Zahnrad (20) des Zahnradpaars (20, 21 ) drehverstellbar gelagert ist. 4. Drive arrangement according to claim 3, characterized in that one of the two crankshafts (18, 19) relative to its associated gear (20) of the gear pair (20, 21) is mounted rotatably adjustable.
PCT/AT2012/050174 2011-11-30 2012-11-05 Drive arrangement for a generator, in particular of an electric vehicle WO2013078490A1 (en)

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