DE4412618A1

DE4412618A1 - Internal combustion engine with a mechanically driven charge air compressor

Info

Publication number: DE4412618A1
Application number: DE4412618A
Authority: DE
Inventors: Joerg Ahrens
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1994-04-13
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2014-04-14
Also published as: DE4412618B4

Abstract

A drive device for an internal combustion engine with a mechanically driven charge air compressor is proposed, by means of which various transmission ratios for driving the charge air compressor can be adjusted, with savings both of space and cost. According to the invention a driving gear (7, 8) and a clutch (5, 6) are fixed on the crankshaft (3) and the compressor drive shaft (4) respectively, it being possible to couple a further driving gear (11, 12) to the crankshaft (3) and the compressor drive shaft (4) respectively by means of the clutches (5, 6). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem mecha nisch antreibbaren Ladeluftverdichter, bei dem die Verdichteran triebswelle von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über eine Vorrichtung mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis antreibbar ist.The invention relates to an internal combustion engine with a mecha nically drivable charge air compressor, in which the compressors drive shaft from the crankshaft of the internal combustion engine via a Device can be driven with a variable transmission ratio is.

Wie beispielsweise aus der DE-OS 31 26 054 bekannt ist, kann mit einem mechanisch von der Brennkraftmaschine angetriebenen Lade luftverdichter die Leistungsausbeute der Brennkraftmaschine ge rade im unteren Drehzahlbereich verbessert werden. Wird die Brennkraftmaschine dagegen mit hoher Drehzahl betrieben, so ist eine Abkopplung des Ladeluftverdichters immer dann sinnvoll, wenn durch den verdichteten Luftstrom keine zusätzliche Lei stungsausbeute mehr erreichbar ist. So weisen denn auch typische Antriebsvorrichtungen zwischen der Kurbelwelle der Brennkraftma schine und der Antriebswelle des mechanischen Ladeluftverdich ters ein konstantes Übersetzungsverhältnis und eine Kupplung auf, mit der der Antrieb des Ladeluftverdichters abschaltbar ist.As is known for example from DE-OS 31 26 054, can a drawer mechanically driven by the internal combustion engine air compressor the power yield of the internal combustion engine even in the lower speed range can be improved. Will the In contrast, the internal combustion engine is operated at high speed a decoupling of the charge air compressor always makes sense, if no additional lei due to the compressed air flow efficiency is more achievable. So show typical Driving devices between the crankshaft of the internal combustion engine machine and the drive shaft of the mechanical charge air compressor ters a constant gear ratio and a clutch with which the drive of the charge air compressor can be switched off is.

Außerdem ist aus der oben genannten Druckschrift bekannt, die Antriebsvorrichtung zwischen der Kurbelwelle der Brennkraftma schine und der Antriebswelle des Ladeluftverdichters als Getrie be mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis auszubilden. Mit Hilfe eines solchen Getriebes, in der Regel ein stufenloses Um schlingungsgetriebe, kann die Drehzahl des mechanischen Lade luftverdichters stufenlos an den Leistungsbedarf der Brennkraft maschine angepaßt werden.It is also known from the above publication that Drive device between the crankshaft of the internal combustion engine machine and the drive shaft of the charge air compressor as a transmission be trained with a variable gear ratio. With With the help of such a transmission, usually a stepless order Coil transmission, the speed of the mechanical loading air compressor continuously to the power requirement of the internal combustion engine machine can be adjusted.

Der große Bauraumbedarf eines derartigen Getriebes und seiner Hilfskomponenten und die vergleichsweise hohen Kosten einer der artigen Antriebsvorrichtung haben sich als besonders nachteilig erwiesen.The large space requirement of such a transmission and its Auxiliary components and the comparatively high cost of one of the like drive device have been found to be particularly disadvantageous proven.

Die Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Antriebsvor richtung zwischen der Brennkraftmaschine und dem mechanischen Ladeluftverdichter vorzuschlagen, mit der unterschiedliche Über setzungsverhältnisse realisierbar sind, die einen geringen Bau raumbedarf sowie nur geringe Fertigungskosten benötigt und zudem eine komplette Abschaltung des Ladeluftverdichters erlaubt.The object of the invention is therefore to provide a drive direction between the internal combustion engine and the mechanical Propose charge air compressor with different over Settlement conditions are realizable, which is a small construction requires space and only low manufacturing costs and more a complete shutdown of the charge air compressor allowed.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen ent nehmbar.The solution to this problem follows from the characteristic ones Features of patent claim 1. Advantageous further developments and embodiments of the invention are defined in the subclaims acceptable.

Durch die Anordnung von je einer Kupplung mit ankuppelbarem Treibrad an der Kurbelwelle und an der Verdichterantriebswelle lassen sich zusammen mit den beiden drehfest mit den genannten Wellen verbundenen Treibrädern bei unterschiedlichen Treibrad durchmessern zwei Übersetzungsverhältnisse sowie die komplette Abkupplung des Ladeluftverdichters von der Brennkraftmaschine realisieren. Der gewählte erfindungsgemäße Aufbau erlaubt zudem eine sehr kurze und kostengünstige Bauweise. Wenngleich elek tromagnetisch betätigbare Kupplungen zu bevorzugen sind, können auch fliehkraftgeregelte Kupplungen eingesetzt werden. Die die Treibräder verbindenden Antriebselemente können sowohl als Zahn-, Keil- oder auch als Poly-V-Riemen ausgebildet sein.By arranging one coupling each with a coupling Driving wheel on the crankshaft and on the compressor drive shaft can be rotated together with the two with the aforementioned Shaft-connected driving wheels with different driving wheels diameter two transmission ratios as well as the complete Uncoupling the charge air compressor from the internal combustion engine realize. The chosen structure according to the invention also allows a very short and inexpensive construction. Although elec Tromagnetically actuated clutches can be preferred centrifugal-controlled clutches can also be used. The the Drive elements connecting drive wheels can be used both as Toothed, wedge or poly-V belts.

Aus der einzigen Zeichnung ist der erfindungsgemäße Aufbau der Antriebsvorrichtung zwischen der Brennkraftmaschine 1 und dem Ladeluftverdichter 2 ersichtlich. Danach ist auf der Kurbelwelle 3 der Brennkraftmaschine 1 und auf der Verdichterantriebswelle 4 des Ladeluftverdichters 2 jeweils ein Treibrad 7, 8 drehfest an geordnet. Zudem verfügt die Antriebsvorrichtung gemäß dem ge wählten Ausführungsbeispiel über elektromagnetisch betätigbare Kupplungen 5, 6, die ebenfalls mit der Kurbelwelle 3 bzw. der Verdichterantriebswelle 4 verbunden sind. Mit Hilfe dieser Kupp lungen 5, 6 läßt sich pro Welle 3, 4 jeweils ein weiteres Treib rad 11, 12 ankuppeln.From the single drawing, the construction of the drive device between the internal combustion engine 1 and the charge air compressor 2 can be seen. Then a drive wheel 7 , 8 is arranged on the crankshaft 3 of the internal combustion engine 1 and on the compressor drive shaft 4 of the charge air compressor 2 in a rotationally fixed manner. In addition, the drive device according to the selected exemplary embodiment has electromagnetically actuatable clutches 5 , 6 , which are also connected to the crankshaft 3 or the compressor drive shaft 4 . With the help of this hitch beings 5 , 6 , each drive shaft 3 , 4 each have a further driving wheel 11 , 12 coupled.

Das auf der Kurbelwelle 3 befestigte Treibrad 7 und das an kuppelbare Treibrad 12 an der Verdichterantriebswelle 4 sind über ein Antriebselement 9 miteinander verbunden. Zudem steht das drehfest mit der Verdichterantriebswelle 4 verbundene Treib rad 8 über ein Antriebselement 10 mit dem an die Kurbelwelle 3 ankuppelbaren Treibrad 11 antriebstechnisch in Verbindung. Die Antriebselemente 9, 10 sind in diesem Ausführungsbeispiel als Poly-V-Riemen ausgebildet.The drive wheel 7 fastened on the crankshaft 3 and the drive wheel 12 which can be coupled to the compressor drive shaft 4 are connected to one another via a drive element 9 . In addition, the driving wheel 8 is connected to the compressor drive shaft 4 in a rotationally fixed manner via a drive element 10 with the drive wheel 11 which can be coupled to the crankshaft 3 . In this exemplary embodiment, the drive elements 9 , 10 are designed as poly-V belts.

In Abhängigkeit von der Aktivierung bzw. Deaktivierung der Kupp lungen 5, 6 lassen sich unterschiedliche Übersetzungsverhältnis se für den Antrieb des Ladeluftverdichters einstellen. So ist denn in einer ersten Betriebsweise die Kupplung 5 aktiviert und Kupplung 6 deaktiviert, so daß das Treibrad 11 kraftschlüssig mit der Kurbelwelle 3 verbunden ist, während das Treibrad 12 auf der Verdichterantriebswelle 4 lose mitdreht. Die von der Brenn kraftmaschine 1 über die Kurbelwelle 3 angebotene Antriebslei stung wird so über die Kurbelwelle 3, die Kupplung 5, das Treib rad 11, das Antriebselement 10 und das Treibrad 8 auf die An triebswelle 4 des Ladeluftverdichters 2 übertragen.Depending on the activation or deactivation of the couplings 5 , 6 , different transmission ratios can be set for driving the charge air compressor. Thus, in a first mode of operation, clutch 5 is activated and clutch 6 is deactivated, so that drive wheel 11 is non-positively connected to crankshaft 3 , while drive wheel 12 loosely rotates on compressor drive shaft 4 . The drive line offered by the internal combustion engine 1 via the crankshaft 3 is thus transmitted via the crankshaft 3 , the coupling 5 , the driving wheel 11 , the drive element 10 and the driving wheel 8 to the drive shaft 4 of the charge air compressor 2 .

In einer zweiten Betriebsweise ist die Kupplung 5 deaktiviert und die Kupplung 6 aktiviert, so daß das Treibrad 12 drehfest mit der Verdichterantriebswelle 4 verbunden ist und das Treibrad 11 lose an der Kurbelwelle 3 mitdreht. Die Übertragung der An triebsleistung erfolgt in diesem Fall über das drehfest mit der Kurbelwelle 3 verbundene Treibrad 7, das Antriebselement 9, das Treibrad 12 und die Kupplung 6 auf die Verdichterantriebswelle 4. Durch die Wahl unterschiedlich großer Durchmesser der Treib räder 7, 8, 11, 12 lassen sich so vergleichsweise einfach unter schiedliche Übersetzungsverhältnisse einstellen.In a second mode of operation, the clutch 5 is deactivated and the clutch 6 is activated, so that the drive wheel 12 is connected in a rotationally fixed manner to the compressor drive shaft 4 and the drive wheel 11 also rotates loosely on the crankshaft 3 . In this case, the transmission of the drive power takes place via the drive wheel 7 , which is connected in a rotationally fixed manner to the crankshaft 3 , the drive element 9 , the drive wheel 12 and the clutch 6 to the compressor drive shaft 4 . By choosing different sized diameters of the driving wheels 7 , 8 , 11 , 12 can be set comparatively easily under different gear ratios.

Wird für eine dritte Betriebsweise gewünscht, daß der Ladeluft verdichter abgeschaltet ist, so sind lediglich die beiden Kupp lungen 5, 6 zu deaktivieren, so daß durch die Treibräder 11, 12 keine Antriebsenergie auf die Verdichterantriebswelle 4 über tragbar ist.If it is desired for a third mode of operation that the charge air compressor is switched off, only the two couplings 5 , 6 are to be deactivated, so that no drive energy on the compressor drive shaft 4 can be carried by the drive wheels 11 , 12 .

Claims

1. Brennkraftmaschine mit einem mechanisch antreibbaren Lade luftverdichter, bei dem die Verdichterantriebswelle von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine über eine Vorrichtung mit veränderbarem Übersetzungsverhältnis antreibbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Kurbelwelle (3) und der Verdichterantriebswelle (4) jeweils ein Treibrad (7, 8) und eine Kupplung (5, 6) be festigt sind, wobei mit Hilfe der Kupplungen (5, 6) jeweils ein weiteres Treibrad (11, 12) an die Kurbelwelle (3) und an die Verdichterantriebswelle (4) ankuppelbar sind.1. Internal combustion engine with a mechanically drivable loading air compressor, in which the compressor drive shaft can be driven by the crankshaft of the internal combustion engine via a device with a variable transmission ratio, characterized in that on the crankshaft ( 3 ) and the compressor drive shaft ( 4 ) each have a drive wheel ( 7 , 8 ) and a clutch ( 5 , 6 ) be fastened, with the help of the clutches ( 5 , 6 ) each another drive wheel ( 11 , 12 ) to the crankshaft ( 3 ) and to the compressor drive shaft ( 4 ) can be coupled.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (5, 6) als fliehkraft- oder elektromagne tisch betätigbare Kupplungen ausgebildet sind.2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the couplings ( 5 , 6 ) are designed as centrifugal or electromagnetic table actuatable clutches.

3. Brennkraftmaschine nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Antriebselemente (9, 10) als Zahn-, Keil- oder Poly-V-Riemen ausgebildet sind.3. Internal combustion engine according to claims 1 and 2, characterized in that the drive elements ( 9 , 10 ) are designed as toothed, wedge or poly-V belts.