DE2842154A1

DE2842154A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE2842154A1
Application number: DE19782842154
Authority: DE
Inventors: Takatoshi Banno; Yujiro Oshima
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1977-09-30
Filing date: 1978-09-28
Publication date: 1979-04-26
Also published as: US4305352A; JPS5452218A; JPS6124533B2

Description

BLUMBACH · WESER · BERGEN · KRAMER

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Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho
2-12, Hisakata, Tempaku-ku, Nagoya-shi,
Aichi-ken, Japan

Verbrennungsmotor

Die Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor, insbesondere mit Ventilbetätigungssteuerung des Einlaßventils und des Auslaßventils sowie Steuerung der Ventilüberlappungszeit, ferner mit Untersetzung der Kurbelwellendrehzahl zur Nockenwellendrehzahl, wobei der Brennstoffverbrauch als auch der Betrag an Stickoxiden im Abgas verringert werden können.

Bei Verbrennungsmotoren nach dem Stand der Technik wird die Nockenwelle von einem Zahnrad der Kurbelwelle aus über eine Kette oder weitere Zahnräder angetrieben, so daß die Winkellage oder Drehphase der Nockenwelle mit Bezug auf die Kurbelwelle nicht geändert werden kann.

Bekanntlich besteht seit einiger Zeit die Forderung der Reduzierung des Betrags an Schadstoffen im Abgas der Verbrennungsmotore und der Reduzierung des Brennstoffverbrauchs.

Im Verlauf von Studien zur Entwicklung eines Verbrennungsmotors

München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dlpl.-Ing.. H.P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P.Bergen Dipl.-Ing. Dr.jur. . G. Zwirner Dipl.-Ing. Dlpl.-W.-Ing.

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mit verringerten Schadstoffmengen im Abgas sowie mit verringertem Brennstoffverbrauch haben die Erfinder die Entdeckung gemacht, daß diese Verringerung des Brennstoffverbrauchs und des Anteils von Stickoxiden im Abgas durch Änderung der Winkellage bzw. Drehphase der Nockenwelle mit Bezug auf die Kurbelwelle - je nach der auf den Motor ausgeübten Belastung - erzielen läßt.

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, einen Verbrennungsmotor mit kompakter und einfacher Konstruktion zu schaffen, bei dem der Brennstoffverbrauch und die Erzeugung von Stickoxiden im Abgas stark reduziert sind.

Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Maßnahmen des Hauptanspruches gelöst und durch die weiteren Merkmale der Unteransprüche ausgestaltet und weitergebildet.

Bei der Erfindung treibt die Kurbelwelle die Nockenwelle über ein Planetengetriebe an, welches ein Sonnenrad, Planetenräder und einen innenverzahnten äußeren Zahnkranz aufweist. Ein Element des Planetengetriebes ist an sich gehäusefest, jedoch wird die Lage dieses festgehaltenen Elementes geändert, wodurch sich die Winkellage oder Drehphase der Nockenwelle mit Bezug auf die Kurbelwelle ändert und auf den gewünschten Wert gebracht werden kann. Dieser Wert hängt von der Belastung des Motors ab und führt zur Steuerung der Öffnungs- und Schließzeit des Einlaßventils und des Auslaßventils. Dabei wird der Brennstoffverbrauch vermindert und der Betrag von Stickoxiden im Abgas

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geht zurück. Das Planetengetriebe, welches eine Ventilbetätigungseinrichtung darstellt, kann auch die Funktion der Untersetzung der Kurbelwellendrehzahl auf die benötigte halbe Drehzahl der Nockenwelle ausführen, indem die Zahnradverhältnisse in dem Planetengetriebe entsprechend der gewünschten Untersetzung gewählt werden.

Um Weiterentwicklung eines Motors, die Messung der Verbrennung und die Untersuchung anderer Phänomene durchzuführen, sowie bei der Entwicklung von Baureihen mit untereinander austauschbaren Komponenten wird ein Verbrennungsmotor für Testzwecke dringend benötigt, deren Verbrennungskammer eine für die gewünschten Bedingungen geeignete Gestalt aufweist. Hierfür ist es notwendig, die Verbrennungskammer und die Ventilanordnung zu variieren, d.h., leicht austauschbar zu gestalten. Ein solcher neu entwickelter Motor soll vielseitig, dauerhaft und zuverlässig sein; das Abtriebsverhalten und die Genauigkeit soll über einen breiten Betriebsbereich erzielt werden, der Lauf soll stabil sein und wenig oder keine Vibrationen zeigen und die Schmier- und Kühlbedingungen sollen auf die gewünschten Werte eingestellt werden können.

Zur Zeit ist kein praktisch zufriedenstellender Verbrennungsmotor für Testzwecke bekannt. Eine Änderung des Umrisses oder der Art der Verbrennungskammer führt zu einer Änderung der Lage der Ventile bzw. deren Neigung zu einem solchen Ausmaß, daß eine Änderung der Lage oder der Kontur der Nockenwelle zur Betätigung des Einlaßventils und des Auslaßventils sowie eine

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Remodellierung der Antriebsteile für die jeweiligen Ventile benötigt werden. Der Austausch von Zylinderköpfen mit unterschiedlicher Formgebung und Art der Verbrennungskammer sowie der Lage der Ventile ist nicht so leicht durchführbar und im Hinblick auf Betriebsverhalten und Genauigkeit unpraktisch. In jedem Fall wird eine komplexe Konstruktion und zunehmende Größe des Motors selbst sowie ein schwieriger Zusammenbau des Motors in Kauf genommen.

Bei der Erfindung wird der Verbrennungsmotor mit einer Ventilbetätigungseinrichtung ausgestattet, welcher die Änderung der Winkellage bzw. Drehphase der Nockenwelle mit Bezug auf die Kurbelwelle ermöglicht, so daß bei einer Testmaschine die Zylinderköpfe leicht und schnell gemäß Test und Meßprogramm ausgetauscht werden können. Dies ist wegen der Steuerung der Drehphase der Nockenwelle mit Bezug auf die Kurbelwelle möglich, ohne daß der Motor selbst remodelliert werden braucht*

Der Verbrennungsmotor gemäß Erfindung weist demnach eine Ventilsteuereinrichtung einschließlich einer Einstelleinrichtung auf, mit welcher die öffnungs- und Schließzeit jedes Ventils eingestellt werden kann und die gleichzeitig die Drehzahluntersetzung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle bewirkt. Außer der Einstellung steuert die Ventilbetätigungseinrichtung den Betätigungswinkel der Nockenwelle relativ zum Einlaßventil und Auslaßventil, so daß diese zu einem gegebenen Betätigungswinkel geöffnet bzw. geschlossen werden, wobei gleichzeitig die Dreh-

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zahluntersetzung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle stattfindet. Für den Testgebrauch sind die Form des Verbrennungsraums, die Anordnung der Ventile, der Zündzeitpunkt, der Brennstoffeinspritzzeitpunkt und die Ventilbetätigungszeit frei wählbar, ohne daß der Motor selbst remodelliert werden braucht, so daß Tests und Messungen leicht und schnell im Hinblick auf Verbesserung des zu entwerfenden Motors ausgeführt werden können«

Der Verbrennungsmotor weist eine Ventilsteuerung auf, die zur freien Einstellung und Änderung, auch während des Betriebs der Maschine, der Ventilzeit von Einlaß-und Auslaßventil sowie der Ventilüberlappung eingerichtet ist und die Drehzahluntersetzung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle bewirkt. Die Einstellung kann so erfolgen, daß der Brennstoffverbrauch und der Betrag an Stickoxiden im Abgas für einen bestimmten Betriebsbereich des Motors stark reduziert werden.

Gemäß Erfindung wird ein kompakter und einfacher Verbrennungsmotor für den praktischen Gebrauch geschaffen, bei welchem die Drehzahluntersetzung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle genau und wirksam ausgeführt wird.

Gemäß Erfindung wird ferner ein Verbrennungsmotor für Testzwecke geschaffen, d.h., für die Entwicklung eines neuen Motors, der eineVentilbetätigungseinrichtung einschließlich der Einstelleinrichtung aufweist, wobei die Ventilbetätigungseinrichtung zur Einstellung des Betätigungswinkels der Nockenwelle mit Bezug

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auf das Einlaßventil und das Auslaßventil dient, so daß das Einlaßventil und das Auslaßventil in die offene oder geschlossene Lage bei einem gegebenen Betätigungswinkel gebracht werden können, wobei der Austausch von Zylinderköpfen unterschiedlicher Neigung und Position der Ventile erleichtert und der Anbau einer Verbrennungskammer gewünschter Gestalt für die spezielle Anwendung ermöglicht wird.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Verbrennungsmotors nach der ersten Ausführungsform;

Fig. 2 einen Querschnitt durch einen Teil des Zylinderkopfes dieses Motors;

Fig. 3 eine Einzelheit in vergrößerter Darstellung im Bereich der Nockenwelle;

Fig. 4 und 5 schematische Darstellungen eines Planetengetriebes als Einstelleinrichtung;

Fig. 6 ein Diagramm des Brennstoffverbrauchs für unterschiedliche Einlaß- und Auslaßventilöffnungs- bzw. Schließzeiten;

Fig. 7 ein Diagramm des Betrags an Stickoxiden im Abgas, ebenfalls über die Einlaß- und Auslaßventilöffnungs- und Schließzeiten;

Fig. 8 ein Querschnitt entlang der Kurbelwelle und der Nockenwelle durch eine zweite Ausführungsform des Verbrennungsmotors gemäß Erfindung;

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Fig. 9 einen Querschnitt im verkleinerten Maßstab hierzu; Fig. 10 eine vergrößerte Einzelheit aus Fig. 8;

Fig. 11 und 12 schematische Darstellungen von Ventilsteuerungen bei unterschiedlich ausgestalteten Verbrennungsräumen;

Fig. 13 und 14 Diagramme über das Verhalten in der Betriebsbedingung bei voll geöffneter Drossel bzw. den mittleren effektiven Druck des Verbrennungsmotors gemäß zweiter Ausführungsform der Erfindung; und

Fig. 15 einen Schnitt durch einen Teil des Ventilkopfes einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Nachfolgend wird die erste Ausführungsform der Erfindung an Hand der Fig. 1 bis 7 beschrieben, die einen fabrikmäßig gebauten Verbrennungsmotor mit vier Zylindern zeigen. Ein Motorgehäuse E umfasst einen Zylinderblock C, einen Zylinderkopf H und weitere, noch zu beschreibende Bauteile. Im Zylinderblock C sind eine Kurbelwelle K und Nockenwellen J für die Einlaß- und Auslaßventile gelagert. Die beiden Nockenwellen J sind über Taktgeber-Zahnräder 10 und eine Taktgeberkette 11 miteinander verbunden.

Zwischen dem Zylinderblock C und dem Zylinderkopf H liegt eine Verbrennungskammer 2 (Fig. 2), zu der ein Einlaßkanal 3 zur Zuführung von Luft-Brennstoff-Gemisch und ein Auslaßkanal 4 zur Ableitung der Abgase vorgesehen sind. Die beiden Nockenwellen J sind Teil je einer oben liegenden Ventilsteuerung 5, die je-

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wells eine Ventilanhebeeinrichtung 52 einschließlich einer Ventilfeder sowie einen Nocken 53 der zugehörigen Nockenwelle J umfassen. Eine Einstelleinrichtung 6 dient zur Einstellung der Betätigungszeit des Einlaßventils 31 bzw. des Auslaßventils 41. Die Übersetzung zwischen Kurbelwelle K und Nockenwelle J erfolgt ebenfalls über die Einstelleinrichtung 6, die nachfolgend im einzelnen beschrieben wird.

Die Einstelleinrichtung 6 ist in einem Seitenteil des Motorgehäuse E untergebracht und dient zur Einstellung der Winkellage der Nockenwelle J relativ zur Kurbelwelle K, so daß der Zeitpunkt gesteuert werden kann, bei welchem das Einlaßventil 31 bzw. das Auslaßventil 41 in ihre offene oder geschlossene Lage gehen. Hierbei wird die Geschwindigkeit der Nockenwelle J reduziert. Die Einstelleinrichtung 6 weist ein Planetengetriebe mit Sonnenrad 61, Planetenrad oder -räder 62, Ringzahnrad bzw. Zahnkranz 63 und Steg 64 auf. Der Steg 64 trägt und lagert die Planetenräder 62 und führt sie um das Sonnenrad 61 entlang der inneren Peripherie des Zahnkranzes 63 herum. Der Zahnkranz 63 ist koaxial zur Nockenwelle J angeordnet und drehfest mit dieser verbunden, beispielsweise über einen sich zentral erstreckenden Fortsatz. Das Sonnenrad 61 wird synchron zur Kurbelwelle K angetrieben. Der Steg 64, der die Planetenräder 62 lagert, ist selbst an einem Schneckenrad 65 befestigt, welches in Eingriff mit einer Schnecke 66 steht, die sich am Motorgehäuse I abstützt. Die am Steg 64 auftretenden Kräfte werden also in das Motorgehäuse übertragen, ohne daß sich die Winkellage zwischen Schneckenrad 65 und Schnecke 66 wegen der

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Selbsthemmung ändert, andererseits kann aber die Winkellage des Steges 64 mittels der Schnecke 66 geändert werden und damit die Betätigungsphase von Einlaßventil 31 bzw. Auslaßventil 41. Die Schnecke 66 ist über einen Hebel 91 und einen Seilzug 92 mit einer nicht dargestellten Betätigungseinrichtung verbunden, die in Abhängigkeit von der Winkelstellung eines Drosselventils, des auftretenden Einlaßunter drucks, der Drehgeschwindigkeit, der Abgastemperatur, der Motorlast, der Art und dem Betrag von Schadstoffen im Abgas und dergleichen den Zeitpunkt steuert, bei dem die Ventile in ihre offene bzw. geschlossene Lage gemäß dem Antriebszustand des Motors gebracht werden. Das Planetengetriebe stellt ein Reduziergetriebe bezüglich der Nockenwelle J dar, und zwar ist das Übersetzungsverhältnis zwischen dem Sonnenrad 61 und dem Zahnkranz 63 gleich 1/2. Einer Drehung der Kurbelwelle bzw. des TaktgeberZahnrades 10 und der Taktgeberwelle 12 entspricht somit eine halbe Umdrehung der Nockenwelle J.

Beim Verbrennungsmotor gemäß erster Ausführungsform der Erfindung ist ein Brennstoff-Einspritzsystem vorgesehen, die eine Brennstoffeinstelleinrichtung und ein Zündsystem aufweist. Die Einspritz-Einstellrichtung weist ein Planetengetriebe mit Sonnenrad, Planetenrädern, Zahnkranz und Steg auf, der die Planetenräder um das Sonnenrad entlang dem inneren Rand des Zahnkranzes herumführt, wobei ein Element (Sonnenrad, Zahnkranz oder Steg) synchron zur Kurbelwelle angetrieben wird, ein weiteres Element die Drehung zur Welle einer Brennstoff-Einspritz-

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pumpe überträgt und das andere Element drehbar gelagert ist, wobei ferner eine zweite, eine äußere Kraft aufnehmende Einrichtung in Zuordnung zu dem anderen Element vorgesehen ist, um dieses relativ zu den beiden anderen Elementen um einen vorbestimmten Winkel zu drehen und die Lage des anderen Elements zu halten. Das Zündsystem weist eine Zündeinstelleinrich-■ tung einschließlich eines Planetengetriebes mit Sonnenrad, Planetenrädern, Zahnkranz und Steg zur drehbaren Halterung der Planetenräder und Führung derselben um das Sonnenrad entlang des inneren Randes des Zahnkranzes auf, wobei ein Element (Sonnenrad, Zahnkranz oder Steg) synchron zur Kurbelwelle, ein weiteres Element die Drehung auf eine Welle der Zündeinrichtung überträgt und das andere Element drehbar gelagert ist, wobei ferner eine dritte, eine äußere Kraft aufnehmende Einrichtung dem anderen Element zugeordnet ist und dieses relativ zu den beiden anderen Elementen um einen vorbestimmten Winkel dreht und die Lage des anderen Elements hält. Auf diese Weise sind der Einspritzzeitpunkt und der Zündzeitpunkt gemäß zahlreichen Betriebsbedingungen des Motors einstellbar.

Der Motor weist nocht ein Schmiersystem 8 und ein Kühlsystem 9 auf.

Die Betriebsweise und die Wirkungen des Verbrennungsmotors gemäß erster Ausführungsform werden nachfolgend erläutert. Die Einstellung der Betätigungszeitpunkte für das Einlaßventil 31 bzw. das Auslaßventil 41 erfolgt mit Leichtigkeit und Genauig-

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keit durch die Einstelleinrichtung 6, welche durch die Feststelleinrichtung entsprechend der änderung des Öffnungswinkels des Drosselventils, dem Pegel des Einlaßunterdrucks, und so weiter betätigt wird. Wenn der Steg 64 festgehalten wird, reduziert die Einstelleinrichtung 6 die Umdrehungszahl vom Sonnenrad 61 auf die benötigte halbe Umdrehungszahl des Zahnkranzes 63 und damit der Nockenwelle J, Wenn dagegen der Steg 64 um einen Winkel θ (Fig. 4, 5) gedreht wird, walzen sich die Planetenräder 62 auf dem Sonnenrad 61 ab und treiben den Zahnkranz 63 um einen Winkel von G_R an. Demnach kann die Winkellage bzw. Phase der Nockenwelle J mit Bezug auf die Kurbelwelle K frei um 360° während des Betriebs der Maschine geändert werden. Hierzu dient der Antrieb über die Schnecke 66 und das Schneckenrad 65.

Da das Einlaßventil 31 und das Auslaßventil 41 bezüglich ihrer Offen- und Geschlossen-Lage unabhängig voneinander betätigt werden können, kann auch die Überlappungszeit beider Ventile über das Schneckengetriebe 65/66 eingestellt werden.

Die Einstelleinrichtung 6 ist kompakt und einfach aufgebaut, wenn man sie mit einem gewöhnlichen Reduktionsgetriebe mit Stirnrädern bzw. Schneckenstirnräder-Getriebe vergleicht, welche die geschilderten Verstellmöglichkeiten besitzen.

In Fig. 6 ist ein Diagramm des Brennstoffverbrauchs in Abhängig-

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keit von Einlaß-und Auslaßventilöffnungszeiten für einen Betriebsbereich bei 2.000 Umdrehungen pro Minute und bei Volllast gezeigt. Die Abszisse gibt die Zeit an, in welcher das Einlaßventil geöffnet oder geschlossen ist, und die Ordinate die entsprechende Zeit für das Auslaßventil. Der Brennstoffverbrauch des Verbrennungsmotors gemäß erster Ausführungsform beträgt 400 g/PSh im Betriebspunkt χ in Fig. 6 für eine industriell hergestellte Maschine. Durch Steuerung der Ventilzeit des Einlaßventils 31 und des Auslaßventils 41 kann der Überlappungswert der Ventile mit der Einstelleinrichtung 6 verändert werden, worauf der Kraftstoffverbrauch auf 380 g/PSh gesenkt werden kann, wie durch die Linie b angedeutet. Es kann sogar ein Wert von 360 g/PSh erreicht werden, wie in Linie c angedeutet. Die Erfindung ist demnach auch bei einem industriell gefertigten Motor praktisch anwendbar. Der in Fig. 6 dargestellte Betriebspunkt χ bezieht sich auf den Brennstoffverbrauch bei maximaler Umdrehungszahl und Vollast. Das gleiche gilt für Fig. 7.

Bei bekannten Verbrennungsmotoren auf industrieller Basis werden die Zeitpunkte für die Betätigung, von Einlaß- und Auslaßventilen generell so gewählt, daß die maximale Menge von Abgasen und die maximale Menge an Ladung bei der- maximalen Drehzahl und der Vollast bewältigt werden. In einigen Fällen wird die Ventilsteuerzeit auf der Basis des Halblastbetriebes eingestellt. Ob ein Motor vom hochdrehenden oder niedrigdrehenden Typ ist, hängt hauptsächlich von der Auslegung des Ventilsteuer-

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Punktes für beide Ventile ab. Der bekannte Verbrennungsmotor besitzt einen optimalen Wert sowohl für die maximale Drehzahl als auch für die Vollast gemäß den Betriebsbedingungen. In der Nähe des Halblastbereichs beispielsweise ist die Ventilüberlappungszeit um etwa 60° vergrößert und die Verbrennungstemperatur wird erniedrigt, um den Betrag an Stickoxiden im Abgas zu vermindern. Im Leerlaufbetrieb der Maschine jedoch (keine Last, niedrige Geschwindigkeit um etwa 600 bis 1.000 Umdrehungen pro Minute und niedrige Verbrennungstemperatur) würde eine große Ventilüberlappung jedes Ventils zu unerwünschtem, erhöhtem Brennstoffverbrauch führen.

Beim Verbrennungsmotor gemäß erster Ausführungsform der Erfindung wird der reduzierte Brennstoffverbrauch dadurch er-' zielt, daß die Ventilzeit gemäß den Betriebsbedingungen (Ansaug unter Druck, Öffnungswinkel des Drosselventils usw.) in der beschriebenen Weise gesteuert wird.

Fig. 7 zeigt den Betrag an Stickoxiden als Schadstoffe im Abgas eines Verbrennungsmotors gemäß erster Ausführungsform der Erfindung mit der Einstelleinrichtung 6 in einem Betriebsbereich bei 2.000 Umdrehungen pro Minute und Vollast. Die Zeit, bei der das Einlaßventil geöffnet oder geschlossen wird, ist auf der Abszisse und die Zeit, bei der das Auslaßventil geöffnet oder geschlossen wird, auf der Ordinate aufgetragen. Im Betriebspunkt χ beträgt der Gehalt an Stickoxiden im Abgas

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15 g/PSh_# Durch geeignete Steuerung der Ein- und Auslaßzeiten bzw. der Ventilüberlappung mittels der Einstelleinrichtung 6 kann der Betrag an nitrosen Gasen im Abgas auf einen Wert von 12 g/PSh gemäß Linie e und weiter auf einen Betrag von 10 g/PSh, wie durch die Linie f dargestellt, reduziert werden.

In der ersten Ausführungsform der Erfindung ist dem Planetengetriebe als Ventilbetätigungseinrichtung sowohl die Funktion der Steuerung der Phase als auch die Funktion der Untersetzung zugeordnet. Dem Planetengetriebe kann aber auch nur die Funktion der Phasensteuerung allein zukommen, während die Drehzahl-Unter setzung mittels eines üblichen Zahnradsatzes oder einer Kombination aus Kettenrädern und Kette bzw. äquivalenten Maßnahmen erzielt wird.

In der ersten Ausführungsform wird das Sonnenrad von der Kurbelwelle angetrieben und der Zahnkranz überträgt die Bewegung auf die Nockenwelle, während das oder die Planetenräder über den Steg mit der ersten, eine äußere Kraft empfangenen Einrichtung verbunden sind. Es sind jedoch fünf andere Kombinationen jedes Elements des Planetengetriebes mit der Kurbelwelle und der Nockenwelle möglich und praktisch durchführbar.

Die Einrichtung zur Aufnahme der äußeren Kraft kann auch die Drehphase der Nockenwelle durch manuelle Einstellung in Übereinstimmung mit einer Betriebsbedingung der Maschine steuern.

VährendVaer ersten Ausführungsform der Erfindung eine Maschine

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mit vier Zylindern zugrundelag, kann die Erfindung auch auf eine Maschine mit zwei, drei, vier, fünf, sechs und acht Zylindern etc. angewendet werden.

Die Fig. 8 bis 10 zeigen eine zweite Ausführungsform der Erfindung anhand einer vertikal angeordneten, ein-zylindrischen Viertaktmaschine. Mit der ersten Ausführungsform gemeinsame Bauteile tragen die gleichen Bezugszeichen und brauchen nicht weiter erläutert werden.

Ein Träger A weist eine glatte horizontale Ebene 1 auf. Zwei weitere Trägerglieder B weisen Bezugsebenen 10 auf, die sich senkrecht zur Ebene 1 erstrecken und im bestimmten Abstand voneinander angeordnet sind. Die Träger B sind mit dem Träger A lösbar verbunden. Zwischen benachbarten Trägergliedern B ist der Zylinderblock C und der Zylinderkopf H angeordnet, wobei sich die Achse h des Zylinders parallel zur Bezugsebene 10 erstreckt. Die Kurbelwelle K und die Nockenwelle J sind über die Kette 11 miteinander verbunden, wobei sich die Achsen dieser Wellen rechtwinklig zu den Ebenen 10 erstrecken, die so das Motorgehäuse bilden. Ein Nockenwellengehäuse 54 umgibt die Nockenwelle J koaxial und ist über eine Befestigungseinrichtung 55 mit einem der Trägerglieder B derart verbunden, daß es schwenkbar um die Achse der Nockenwelle J bewegt werden kann, um den Wirkwinkel eines Stösels 5Ί entsprechend der Neigung und Lage jedes Ventils einzustellen. Der Stösel 51 ist im Gehäuse 54 ge-

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lagert und führt eine hin- und hergehende Bewegung aus. Jede Ventilbetätigungseinrichtung 5 bringt infolge der Nockenwelle J das Einlaßventil 31 oder das Auslaßventil 41 in die offene bzw. geschlossene Lage unter Benutzung der Ventilanhebeeinrichtung 52, des Stösels 51 und eines Schwenkarmes 50, wenn ein gegebener Betätigungswinkel erreicht ist.

Wie im ersten Ausführungsbeispiel ist ein Planetengetriebe vorgesehen, welches eine Untersetzung im Verhältnis 1:2 zwischen dem Sonnenrad 61 und dem Zahnkranz 63 bewirkt. Unterhalb und im gleichen Abstand zur Kurbelwelle K sind zwei Ausgleichswellen 7 vorgesehen, die zwischen den Trägergliedern B des Motors gelagert sind, wie aus Fig. 8 und 9 ersichtlich, wobei die eine Ausgleichswelle 7 in der gleichen Richtung wie die Kurbelwelle K mittels einer Kette 71 rotiert, und die andere Ausgleichswelle 7 in umgekehrter Richtung dreht. Jede Ausgleichswelle 7 trägt ein Gewicht 71', um den Ausgleich einer ersten Trägheitsmasse zu schaffen, die durch die kinetische Masse von Kolben P und Kurbelwelle bei laufendem Motor erzeugt wird. Ein Schmiersystem 8 verteilt Schmieröl, welches auf konstante Temperatur und eingestellten Druck gehalten wird, an die sich bewegenden Teile des Motors. Das Schmiersystem 8 ist vom Trockensumpftyp, bei welchem Förderpumpen auf der ölzuführseite und der ölauslaßseite vorgesehen sind, ohne daß ein Ölauffangbehälter vorgesehen ist, so daß stabile und gewünschte Schmierbedingungen dauernd aufrecht erhalten werden können. Ein Kühl-

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system 9 sorgt für Wasserkühlung des Zylinderkopfes H und des Zylinderblocks C unabhängig voneinander. Die Temperatur des Kühlwassers wird von außerhalb des Systems konstant gehalten sowie bezüglich des Druckes eingestellt und auf diese kühlenden Teile verteilt. Das Kühlsystem sorgt ständig für gewünschte stabile Kühlbedingungen sowie Wandtemperaturen wie sie für den Wechsel des Zylinderkopfes H geeignet sind. Das Brennstoffzuführsystem F und das Zündsystem V sind getrennt und unabhängig voneinander auf die Betriebsbedingungen des Motors einstellbar.

Damit die Gleitbewegung des Ventilanhebers 52 in jeder Ventilbetätigungseinrichtung 5 mit der Neigung des Stösels 51 übereinstimmt, sind die Nockenwellengehäuse 54 des Einlaßventils 31 und des Auslaßventils 41 um die Achse der jeweiligen Nockenwelle J drehbar, nachdem die Befestigungseinrichtung von den Trägergliedern B gelöst worden ist, so daß ein Betätigungswinkel des Nockens 53 jeder Nockenwelle J mit Bezug auf das Einlaßventil 31 oder das Auslaßventil 41 sich in der Phase ändert. Der Zeitpunkt, zu welchem die Ventile in die offene oder geschlossene Lage gebracht werden, kann leicht und genau eingestellt werden, indem die Einstelleinrichtung betätigt wird, auch wenn die Ventile bezüglich ihrer Neigung und Lage voneinander unterschiedlich sind. Wenn der Steg 64 in der Einstelleinrichtung 6 festgehalten wird, wird die Drehzahluntersetzung zwischen Sonnenrad 61 und Zahnkranz 63 bewirkt, wobei das Sonnenrad 61 auf der Taktgeberwelle 69 sitzt und synchron zur Kurbelwelle K angetrieben wird und der Zahnkranz 63 direkt mit der Nockenwelle J verbunden ist. Wenn sich, der Steg 64 um

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den Winkel θ (Fig. 5) wie in der vorhergehenden Ausführungsform dreht, dreht sich der Zahnkranz 63 und damit die Nockenwelle J um den Winkel Q„, wobei sich das Planetenrad 62 entsprechend auf dem Sonnenrad 61 abwälzt. Auf diese Weise ist der Drehwinkel der Nockenwelle J mit Bezug auf die Kurbelwelle K frei im Bereich von 360° wählbar.

Die Steuerzeit für das Einlaßventil 31 und das Auslaßventil 41 sowie deren Überlappungszeit kann durch Drehen des Schneckengetriebes 65, 66 eingestellt werden. Wie bereits gesagt, kann die Ventilbetätigungszeit des Einlaßventils 31 und des Auslaßventils 41 unabhängig voneinander eingestellt werden und die Überlappzeit kann langer oder kürzer gewählt werden. Dadurch können Verbrennungskammern unterschiedlicher Ausgestaltung ausgetauscht werden. Verbrennungskammern mit hängendem Ventil können halbkugelförmig, muldenförmig, wannenförmig und keilförmig gestaltet sein. Wie gesagt, kann jeder der erwähnten Gestaltungen des Verbrennungsraumes mit beliebiger Ventilneigung und Ventillage verwendet werden, was von der jeweiligen Aufgabenstellung und Anwendung des Verbrennungsmotors abhängt. Der Austausch eines muldenförmigen Verbrennungsraumes gegen einen halbkugelförmigen Verbrennungsraum wird als Beispiel erläutert.

In Fig. 11 ist ein keksförmig-muldenförmiger Verbrennungsraum 2 und in Fig. 12 ein halbkugeliger Verbrennungsraum 2 dargestellt. Daraus ergeben sich unterschiedliche Neigungen der Ventile, unterschiedliche Ventillagen und unterschiedliche Be-

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tätigungszeitpunkte des Steuernockens. Insbesondere für den halbkugelförmigen Verbrennungsraum müssen die Betätigungsstösel im unterschiedlichen Winkel von 11° mit Bezug auf die Achse der Verbrennungskammer bzw. 13° gewählt werden. Aufgrund der erfindungsgemäßen Einstelleinrichtung ist dies ohne weiteres möglich. Hierbei muß noch bedacht werden, daß auch die Höhe der Zylinderköpfe, das Kompressionsverhältnis und der Hub für die unterschiedlichen Ausführungsformen der Verbrennungsräume unterschiedlich sind. Eine Änderung dieser Faktoren führt zu einer Änderung der Neige und der Länge der Stösel 51 sowie im Betätigungszeitpunkt des Steuernockens· All diesen Erfordernissen kann mit der Ventilsteuerung 5 und darin der Einstelleinrichtung 6 Rechnung getragen werden. Es versteht sich außerdem, daß auch die Nockenwelle gegen eine andere mit geändertem Nockenprofil ausgetauscht werden kann, um die Ventilöffnungszeit und den Ventilhub in geeigneter Weise zu steuern.

Wenn die Befestigungseinrichtung des Nockenwellengehäuses 54 gelöst wird, kann die Nockenwelle J aus dem Gehäuse 54 entnommen werden, wobei der Zahnkranz 63 auf der Nockenwelle J an dem Trägerglied ^B gehalten wird. Eine andere Nockenwelle mit einem unterschiedlichen Nockenprofil kann in das Nockenwellengehäuse 54 eingefügt und an den Zahnkranz 63 angeschraubt werden.

Die Ausgleichswellen 7 dienen zum Massenausgleich gegenüber den Trägheitskräften, die durch die kinetische Masse des Kolbens P und der Kurbelwelle K erzeugt werden,.letztlich also zur Ver-

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minderung der Vibrationen. Es sind zwei Ausgleichswellen 7 im gleichen Abstand von der Kurbelwelle K vorgesehen, wobei der eine in Richtung der Kurbelwelle und der andere entgegengesetzt zu dieser umläuft. Die erwähnte erste Trägheitsmasse wird so gut ausgeglichen und die Vibration des Motors wirksam bekämpft.

Der Verbrennungsmotor gemäß zweiter Ausfiihrungsform der Erfindung wurde getestet und erzielte das in Fig. 13 aufgezeichnete Verhalten. Auf der Abszisse ist die Motordrehzahl und auf der Ordinate sind der Brennstoffverbrauch und ein Bremsdrehmoment aufgezeichnet. Daraus ist ersichtlich, daß das maximale Drehmoment 3, 2 kg/m, die maximale Bremsleistung 16,2 PS und der maximale Brennstoffverbrauch 240 g/PSh betragen, und daß der Motor das Ausgangsverhalten voll erzielt, d.h., befriedigende Ergebnisse vom praktischen Standpunkt aus erzielt werden. Der effektive Druck bei gemittelter Reibung des Verbrennungsmotors nach der zweiten Ausführungsform ist 2,1 kg/cm /2000 U/min, wie sich aus Fig. 14 ergibt, bei welcher eine Bremsgeschwindigkeit als Abszisse und ein gemittelter effektiver Druck als Ordinate vorgesehen sind. Im Vergleich dieses effektiven Druckes mittlerer Reibung des Verbrennungsmotors gemäß Ausfiihrungsform mit dem eines Einzylindermotors nach dem Stand der Technik für den Testgebrauch, ist der erstere über den gesamten Betriebsbereich viel niedriger. Auch ist die Neigung relativ zur Motordrehzahl ziemlich flach. Deshalb zeigt der Verbrennungsmotor nach der zweiten Ausführungsform offensichtlich das

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praktisch zuverlässige Verhalten. Die Ventilbetätigungseinrichtungen 5 und die Einstelleinrichtung 6 in dem Verbrennungsmotor führen demnach nicht zu einer Zunahme der Reibung. Der Verbrennungsmotor kann im Bereich von 500 bis 4.000 Umdrehungen ohne Schwierigkeiten oder Vibrationen betrieben werden, d.h., die Funktionen werden völlig zufriedenstellend erfüllt.

Während in der Beschreibung das zweite Ausführungsbeispiel für eine Einzylindermaschine beschrieben wurde, kann die Erfindung auch auf Zwei-, Drei-, Vier-, Fünf-, Sechs- und Acht-Zylindermotoren mit dem gleichen Betriebseffekt angewendet werden.

Der Verbrennungsmotor gemäß zweiter Ausführungsform der Erfindung ist für konstantes und genaues Arbeiten unter festgelegten Bedingungen für eine lange Zeitdauer ausgelegt und erzielt gleichzeitig die folgenden, praktisch wichtigen Ergebnisse:

a) Der Verbrennungsmotor ist zwischen den Trägergliedern montiert, die auf den horizontalen Träger in vertikaler Richtung befestigt sind, um die Montage bzw. Demontage zu erleichtern. Diese Struktur ermöglicht den leichten und genauen Modellaufbau des Motors für mehrere Tests oder Analysen bei der Entwicklung eines Motors und schafft einen Motor mit einer robusten und stabilen Konstruktion. Ferner sind beinahe alle beweglichen und austauschbaren Teile so angeordnet, daß sie leicht überholt und für Wartungsarbeiten überprüft werden können. Es kann dem-

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nach an Arbeitszeit gespart werden.

b) Lagerteile und Gleitteile sind von starker Beschaffenheit und weisen gegenüber Deformation widerstandsfähige Formen auf, ferner sind die Teile leicht austauschbar und es wird ein stabiler Reibungsverlustwert erzielt.

c) Die Temperatur, der Druck und die Menge an Schmieröl und Kühlwasser sind vom Äußeren des jeweiligen Systems steuerbar, so daß die jeweiligen Schmier- bzw. Kühlbedingungen während des Betriebs des Motors eingestellt und für eine gewisse Dauer konstant gehalten werden können.

d) Die Zylinderbohrung, der Hub und die Umdrehungszahl des Motors können in einem breiten Bereich eingestellt werden und das Kompressionsverhältnis kann bedeutend erhöht werden.

Die Verbrennungsmotoren gemäß den beiden besprochenen Ausführungsformen der Erfindung zeigen eine Ventilsteuerung mit oben liegender Nockenwelle und mit hängendem Ventil. Es kann aber auch eine Ventilsteuerung 5 mit Einstelleinrichtung 6 gemäß Fig. 15 konzipiert werden, bei dem ein wippenartiger oder fingerartiger Kipphebel 50 benutzt ist. Bei dieser Art sind die Nockenwellen im Zylinderkopf H angeordnet und das Einlaßventil 31 bzw. das Auslaßventil 41 wird mit den Kipphebeln 50 betätigt, so daß die gleichen Ergebnisse erzielt werden können, wie bei den vorhergehenden Ausführungsformen, nämlich Einstellung der Betätigungs-

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winkel der Nockenwellen mit Bezug auf das Einlaßventil 31 und das Auslaßventil 41, Ventilbetätigungszeit des Einlaßventils 31 und des Auslaßventils 41, Ventilüberlappung dieses Ventils und Untersetzung der Drehzahl der Kurbelwelle zur Nockenwelle. Die Verbrennungsmaschine gemäß Erfindung ist anwendbar auf ein Einzylinder-Zweitaktbenzin oder Dieselmotor, wobei die gleichen Ergebnisse erzielt werden wie beschrieben.

Beim Verbrennungsmotor gemäß Erfindung kann die Drehlage (Phase) (Jeder Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle an der Ventilsteuerung mittels der Einstelleinrichtung eingestellt werden, so daß die Öffnungs- und Schließzeit jedes Ventils nach den Bedürfnissen einstellbar ist, wobei gleichzeitig die Untersetzung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle vorgenommen wird. Bei der Erfindung hat also die Ventilsteuerung die Fähigkeit der freien Wahl und der Änderung der Zeit, bei der das Einlaßventil und das Auslaßventil in die offene oder geschlossene Lage gebracht werden, wobei eine Überlappungsperiode der Öffnungszeit zustande kommt. Die Untersetzung der Kurbelwelle auf die Nockenwelle geschieht während des Betriebs der Maschine. Der Brennstoffverbrauch sowie der Betrag an erzeugten Stickoxiden im Abgas in einer gegebenen Betriebsbedingung des Motors kann im grösseren Masse reduziert werden. Die DrehzahlunterSetzung zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle wird wirksam und genau erzielt, und das bei einer kompakt gebauten und simplen Konstruktion. Demnach kann der Verbrennungsmotor gemäß Erfindung als eine

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praktische Maschine mit gutem Betriebsverhalten angesehen werden.

Der Verbrennungsmotor gemäß Erfindung weist zusätzlich zur Ventilsteuerung eine Ventilbetätigungseinrichtung auf, die den Betätigungswinkel jeder Nockenwelle auf das Einlaßventil und das Auslaßventil zu ändern ermöglicht, so daß das Einlaßventil und das Auslaßventil zu einem gegebenen Betätigungswinkel geschlossen oder geöffnet werden können, so daß Zylinder mit unterschiedlicher Neigung und Ventillage gegeneinander austauschbar sind, und eine Verbrennungskammer mit einer Konfiguration geeignet für die jeweilige Aufgabe und Anwendung verwendet werden kann. Deshalb kann der Verbrennungsmotor gemäß Erfindung für Testzwecke bei der Entwicklung eines neuen Motors verwendet werden.

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Claims

BLUMBACH . WESER · SERGEN · KRAME ZWIRNER . HIRSCH . BREHM

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121)562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult

Kabushiki Kaisha Toyota Chuo Kenkyusho
2-12, Hisakata, Tempaku-ku, Nagoya-shi,
Aichi-ken, Japan

Patentansprüche

«^Verbrennungsmotor mit folgenden Merkmalen:

ein Zylinderblock (Z) mit mindestens einer Bohrung; ein in der Bohrung hin- und hergehender Kolben (P) ·, eine durch die Zylinderwand und die Kolbenwand gebildete Verbrennungskammer;

ein Einlaßventil (31) und ein Auslaßventil (41) zur Zuführung eines Brennstoff-Luft-Gemisches in die Verbrennungskammer und zum Auslaß der Abgase bei vorbestimmten Zeiten; mindestens eine Nockenwelle (J) wird in Abhängigkeit von einer Kurbelwelle (K) zur Öffnung und Schließung des Einlaß- und Auslaßventils in den vorbestimmten Zeiten angetrieben; gekennzeichnet durch:

eine Einstelleinrichtung (6) v/eist mindestens ein Planetengetriebe mit Sonnenrad (61), Planetenrädern(62)_; innenverzahntem Zahnkranz (63) sowie einemSteg (64) auf, der die Planetenräder (62) lagert und diese um das Sonnenrad entlang des inMünchen: R. Kramer Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Dipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergan Dipi.-Ing. Dr.jur. · G. Zwirner Oipl.-Ing. Dlpl.-W.-Ing.

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neren Randes des Zahnkranzes herumführt; ein Element des Planetengetriebes - Sonnenrad (61), Zahnkranz oder Steg - wird synchron zu der Kurbelwelle (K) angetrieben, ein weiteres Element (Zahnkranz 63) übeträgt die Drehung auf die Nockenwelle (J) und das restliche Element (Steg 64) ist drehbar und in der jeweiligen Drehlage abstützbar; eine erste äußere, kraftaufnehmende Einrichtung (66) ist dem weiteren Element (Steg 64) zugeordnet und ermöglicht die Drehung dieses anderen Elements (64) relativ zu den beiden anderen Elementen (61,63) um einen vorbestimmten Winkel und hält die Lage des weiteren Elements (64) fest, wobei die Winkellage bzw. Drehphase der Nockenwelle (J) mit Bezug auf die Kurbelwelle (K) geändert und die Zeitpunkte"eingestellt werden, bei denen das Einlaß- und Auslaßventil in ihre offene bzw. geschlossene Lage gebracht werden.

2. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß jedes Zahnrad (61,62,63) eine vorbestimmte Anzahl von Zähnen in Übereinstimmung mit einem gewünschten Reduktionsverhältnis aufweist, wobei die Übersetzungsverhältnisse zwischen jedem Zahnrad gemäß dem gewünschten Reduktionsverhältnis festgelegt und die Untersetzung der Drehzahl der Nockenwelle von der Kurbelwelle das gewünschte Reduktionsverhältnis aufweist.

3. Verbrennungsmotor nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Ventilsteuereinrichtung (5)

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zur Einstellung des Betätigungswinkels der Nockenwelle (J) zum Einlaßventil (31) und/oder Auslaßventil (41) vorgesehen ist, wobei das Einlaß- und Auslaßventil in die offene oder geschlossene Lage bei einem gegebenen Betätigungswinkel gebracht werden können.

4« Verbrennungsmotor nach Anspruch 3»

dadurch gekennzeichnet, daß Jedes Zahnrad eine vorbestimmte Anzahl von Zähnen gemäß dem gewünschten Reduktionsverhältnis aufweist, wobei die Einstellung der Übersetzungsverhältnisse zwischen den Zahnrädern gemäß dem gewünschten Reduktionsverhältnis festgesetzt wird und die Umdrehungszahl der Nockenwelle von der Kurbelwelle in dem gewünschten Reduktionsverhältnis reduziert wird.

5· Verbrennungsmotor nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspritzeinstelleinrichtung durch ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, Plantenrädern, einem innenverzahnten Zahnkranz und einem Steg vorgesehen ist, der die Planetenräder drehbar lagert und diese um das Sonnenrad entlang dem inneren Rand des Zahnkranzes herumführt, daß ein Element - Sonnenrad, Zahnkranz oder Steg - synchron zur Kurbelwelle angetrieben wird, das zweite Element die Drehung auf die Welle einer Brennstoffeinspritzpumpe überträgt und das dritte Element drehbar, aber abgestützt gelagert ist, und daß eine zweite, eine äußere kraftaufnehmende Einrichtung dem dritten Element zugeordnet ist und dieses relativ zu den beiden anderen

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Elementen um einen vorbestimmten Winkel zu drehen und den eingestellten Winkel zu halten in der Lage ist, wobei die Winkellage bzw. die Drehphase der Pumpenwelle mit Bezug auf die Kurbelwelle geändert und die Einspritzzeit eingestellt wird.

6. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zündeinstelleinrichtung ein Planetengetriebe mit Sonnenrad, Planetenrädern, innenverzahnten Zahnkranz und Steg aufweist, der die Planetenräder drehbar lagert und diese um das Sonnenrad sowie um den inneren Umfang des Zahnkranzes herumführt, daß ein Element - Sonnenrad, Zahnkranz oder Steg - synchron zu der Kurbelwelle angetrieben wird, das zweite Elemente die Drehung auf die Welle einer Zündeinrichtung überträgt und das dritte Element drehbar, aber abgestützt gelagert ist, und daß eine dritte, eine äussere kraftaufnehmende Einrichtung in Zuordnung zu dem dritten Element vorgesehen ist und dieses relativ zu den beiden anderen Elementen um einen vorbestimmten Winkel zu drehen und

die Drehlage zu halten im Stande ist, wobei der Drehwinkel

bzw. die Drehphase der Welle der Zündeinrichtung mit Bezug auf

die Kurbelwelle geändert und der Zündzeitpunkt eingestellt wird.

7. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (64) drehbar und abgestützt gelagert ist, wobei das Sonnenrad (61) synchron zu der

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Kurbelwelle (K) angetrieben wird und der Zahnkranz (63) die Drehung auf die Nockenwelle (J) überträgt.

8. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Steg drehbar und abgestützt gelagert ist, wobei der Zahnkranz synchron zur Kurbelwelle angetrieben wird und das Sonnenrad die Drehung auf die Nockenwelle überträgt.

9. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnkranz drehbar aber abgestützt gelagert ist, wobei das Sonnenrad synchron zur Kurbelwelle angetrieben wird und der Steg die Drehung auf die Nockenwelle überträgt.

10. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2,

daß der Zahnkranz drehbar aber abgestützt gelagert ist, wobei der Steg synchron zur Kurbelwelle angetrieben wird und das Sonnenrad die Drehung auf die Nockenwelle überträgt.

11. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad drehbar und abgestützt gelagert ist, wobei der Zahnkranz synchron zur Kurbelwelle angetrieben wird und der Steg die Drehung auf die Kurbelwelle überträgt.

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12. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß das Sonnenrad drehbar und abgestützt gelagert ist, wobei der Steg synchron zu der Kurbelwelle angetrieben wird und der Zahnkranz die Drehung auf die Nockenwelle überträgt.

13. Verbrennungsmotor nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuereinrichtung (5) einen Verbindungs- oder Verriegelungsteil aufweist, dessen eines Ende an einem Ende eines Nockens der Nockenwelle und dessen anderes Ende an dem Einlaß- oder Auslaßventil angreift, wobei ein Angriffspunkt des Verbindungs- oder Verriegelungsteils mit dem Nocken bzw. dem Einlaß- oder Auslaßventil eingestellt und der Betätigungswinkel des Nockens mit Bezug auf das Einlaß- oder Auslaßventil gesteuert wird.

14. Verbrennungsmotor nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, daß die erste, eine äußere kraftaufnehmende Einrichtung (66) die Winkellage bzw_o Drehphase der Nockenwelle (J) mit Bezug auf die Kurbelwelle (K) über eine manuelle oder automatische Einstellung über eine Verbindungseinrichtung (91,92) gemäß einer Betriebsbedingung des Verbrennungsmotors steuert.

15e Verbrennungsmotor nach Anspruch 14,

dadurch gekennzeichnet, daß die Betriebsbedingung der Öffnungswinkel eines Drosselventils (Gaspedal) und/oder einem Hebel

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einer Ansaugunterdruckfeststelleinrichtung und/oder einer Drehgeschwindigkeit und/oder der Abgastemperatur und/oder der Maschinenlast und/oder der Art und des Betrags an Schadstoffen im Abgas ist.

16. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilsteuerung (5) einen Verbindungs- oder Verriegelungsteil aufweist, dessen eines Ende an dem einen Ende des Node ens der Nockenwelle und dessen anderes Ende an dem Einlaß- oder Auslaßventil anliegt, und daß ein Nockengehäuse (54) den Verbindungs- oder Verriegelungsteil in der Weise festhält, daß eine Hin- und Herbewegung ermöglicht und eine Befestigung an dem Motorgehäuse schwenkbar um die Achse der Nockenwelle vorgesehen ist, wobei Drehen des Nockengehäuses um die Achse der Nockenwelle um einen vorbestimmten Winkel zur Einstellung des Angriffspunktes der Verbindungs- oder Verriegelungseinrichtung zwischen Nocken und Einlaß- oder Auslaßventil führt und der Betätigungswinkel der Nockenwelle mit Bezug auf das Einlaß- und das Auslaßventil gesteuert wird.

17. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Viertaktmaschine mit einer Zylinderanzahl zwischen 1 und 8 vorgesehen ist.

18. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4,

daß die Ventile hängend angeordnet sind bei obenliegender Nockenwelle oder wippenartig ausgebildeten Kipphebel oder

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fingerartig ausgebildeten Kipphebel.

19. Verbrennungsmotor nach Anspruch 16,

dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle gegen eine andere mit einem anderen Nockenprofil austauschbar ist, wobei der Ventilbetätigungswinkel und der Ventilhub in Übereinstimmung mit der Änderung der Nockenwelle änderbar sind.

20. Verbrennungsmotor nach Anspruch 4,

dadurch gekennzeichnet, daß es sich um eine Einzylindermaschine mit Massenausgleichswellen (7) handelt, die der Kurbelwelle (K) zugeordnet sind und die hauptsächliche Massenträgheit infolge der kinetischen Masse von Kolben, Kurbelwelle und anderen Maschinenbauteilen ausgleichen soll, wobei die Vibrationen des Motors aufgenommen und der Motorlauf stabilisiert wird.

21. Verbrennungsmotor nach Anspruch 13»

dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile hängend angeordnet sind und der Verbrennungsraum zwischen einer keksförmig-wannenförmigen Gestalt, einer halbkugelförmigen Gestalt, einer badewannenförmigen Gestalt und einer keilförmigen Gestalt austauschbar ist.

22. Verbrennungsmotor nach Anspruch 7»

dadurch gekennzeichnet, daß das Einlaßventil (31) und das Auslaßventil (41) durch jeweils zwei getrennte Nockenwellen (J) angetrieben werden, daß das Planetengetriebe einschl., des Son-

nenrades (61) des Zahnkranzes (63), des Planetenzahnrades (62) und des Steges (64) doppelt vorhanden ist, daß jedes Sonnenrad (61) synchron zu der Kurbelwelle über eine Taktgeberwelle (12) und eine Kette (10,11) angetrieben wird, daß der Zahnkranz (63) drehfest mit der Nockenwelle (J) verbunden ist, daß jedes Planetengetriebe jeweils drei Planetenräder (62) aufweist, daß die erste, eine äußere kraftaufnehmende Einrichtung doppelt vorhanden ist und jeweils aus einem Schneckenrad (65) als Teil des Steges (64) und einer Schnecke (66) besteht, die über einen Hebel (91) und einen Seilzug (92) mit einer Feststelleinrichtung des Betriebszustandes verbunden ist und vermittels des Steges (64) die Planetenräder (62) auf dem Sonnenrad (61) um einen bestimmten Winkel abwälzt und dann den Steg festhält, und daß das Übersetzungsverhältnis zwischen Sonnenrad (61) und Zahnkranz (bjfy 1 zu 2 beträgt.

23ο Verbrennungsmotor nach Anspruch 22,

dadurch gekennzeichnet, daß eine Einspritzeinstelleinrichtung einschl. eines Planetengetriebes mit Sonnenrad, drei Planetenrädern, einem Zahnkranz und einem Steg vorgesehen ist, der die Planetenräder drehbar lagert und diese um das Sonnenrad sowie den Innenrand des Zahnkranzes herumführt, daß das Sonnenrad synchron zu der Kurbelwelle über die Taktgeberwelle und ein Kettengetriebe angetrieben wird, daß der Zahnkranz mit der Welle einer Einspritzpumpe gekuppelt ist und daß der Steg drehbar aber feststellbar gelagert ist und daß eine zweite, eine äußere kraftaufnehmende Einrichtung aus einem Schneckenrad (65)

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als der äußere Teil des Steges (64) ausgebildet ist und eine Schnecke (66) enthält, die über einen Hebel (91) und einen Seilzug (32.) mit einer Feststelleinrichtung für die Betriebsbedingung verbunden ist und die Planetenräder (62) um das Sonnenrad (61) um einen vorbestimmten Winkel dreht und die Drehlage festhält, daß eine Zündeinstelleinrichtung ein Planetengetriebe mit Sonnenrad, drei Planetenrädern, Zahnkranz und Steg aufweist, wobei das Sonnenrad synchron zur Kurbelwelle über die Kette und die Taktgeber-welle angetrieben wird und der Zahnkranz mit der Welle der Zündeinrichtung gekuppelt ist sowie der Steg drehbar aber festlegbar gelagert ist, und daß eine dritte, eine äußere kraftempfangende Einrichtung ein Schneckenrad (65) als integraler Randteil des Steges (64) und eine Schnecke (66) aufweist, die über einen Hebel (31) und einen Drahtzug (92) mit einer Feststelleinrichtung für die Betriebsbedingung verbunden ist und den Steg (64) und damit die Planetenräder (62) um das Sonnenrad (61) um einen vorbestimmten Winkel schwenkt und diesen Schwenkwinkel festhält, wobei der Motor eine obenliegende Nockenwelle und vier Zylinder besitzt und es sich um einen Viertaktottomotor handelt.

24. Verbrennungsmotor nach Anspruch 22,

dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ventilbetätigungseinrichtungen (5) vorgesehen sind, die jeweils ein Nockengehäuse (54) aufweisen, welches um die äußere Peripherie der Nockenwelle und koaxial zu dieser angeordnet ist und mittels einer Befestigungseinrichtung (55) an dem Motorgehäuse so befestigt ist, daß es sich um

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die Achse der Nockenwelle schwenken läßt, und daß eine Verbindungs- oder Verriegelungseinrichtung eine Ventilanhebeeinrichtung (52) einschließt, die mit einem Nocken (53) der Nockenwelle innerhalb des Gehäuses verbunden ist, wobei ein Stößel (51) mit dem Ventilanheber (52) verbunden ist und hin- und hergehend in dem Nockengehäuse gelagert ist, und ein Kipphebel (50) den Stössel mit dem Einlaß- oder Auslaßventil verbindet, daß zwei Ausgleichswellen (7) in gleichem Abstand von der Kurbelwelle (K) angeordnet sind und jeweils ein Gewicht (71*) tragen, daß die eine Ausgleichswelle mit der Kurbelwelle (K) über eine Kette (71) verbunden ist und demnach in der gleichen Richtung dreht wie die Kurbelwelle, daß die andere Ausgleichswelle (7) in der entgegengesetzten Richtung Kur Kurbelwelle dreht, daß eine Einspritzeinstelleinrichtung einschl. eines Planetengetriebes mit Sonnenrad, drei Planetenrädern, einem Zahnkranz und einem Steg vorgesehen ist, daß das Sonnenrad synchron zu der Kurbelwelle über eine Kette und eine Taktgeberwelle angetrieben wird, daß der Zahnkranz drehfest mit der Welle einer Einspritzpumpe gekoppelt ist und daß der Steg drehbar aber festlegbar gelagert ist, daß eine zweite, eine äußere kraftaufnehmende Einrichtung eine am äußeren Rand des Steges (64) angeformtesSchneckenrad (65) und eine Schnecke (66) aufweist, die über einen Hebel (91) und einen Drahtzug (92) mit einer Feststelleinrichtung für die Betriebsbedingung des Motors verbunden ist und den Steg (64) und damit die Planetenräder (62) um einen bestimmten Winkel um das Sonnenrad schwenkt und diese in der geschwenkten Lage hält, und daß die Zündeinstelleinrichtung ein Planetengetriebe mit einem Sonnenrad, drei Planetenrädern, einem Zahnkranz und einem Steg

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aufweist, daß das Sonnenrad synchron zu der Kurbelwelle über eine Kette und eine Taktgeberwelle verbunden ist, daß der Zahnkranz mit einer Welle der Zündeinrichtung integral verbunden ist und daß der Steg drehbar aber festlegbar gelagert ist, und daß eine dritte, eine äußere kraftaufnehmende Einrichtung ein Schneckenrad als äußerer Rand des Steges und eine Schnecke aufweist, die mit einer Feststelleinrichtung der Betriebsbedingung des Motors über einen Hebel und einen Drahtzug verbunden ist und den Steg und damit die Planetenräder um das Sonnenrad um einen vorbestimmten Winkel schwenkt und die Schwenklage festhält, wobei es sich bei dem Motor um eine Einzylinderviertaktmaschine mit hängenden Ventilen handelt, die Nockenwelle gegenüber einer anderen mit einem geänderten Nockenprofil austauschbar ist, und die Verbrennungskammer zwischen einer wannenförmig-keksförmigen Gestalt, einer halbkugelförmigen Gestalt, einer badewannenartigen Gestalt und einer keilförmigen Gestalt austauschbar ist.

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