DE102011078648B4

DE102011078648B4 - Internal combustion engine with crank mechanism

Info

Publication number: DE102011078648B4
Application number: DE102011078648.1A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-07-05
Filing date: 2011-07-05
Publication date: 2015-11-19
Anticipated expiration: 2031-07-06
Also published as: DE102011078648A1

Abstract

Brennkraftmaschine mit Kurbelgetriebe, mit mindestens einem Zylinder (1) und einem darin hin- und herbewegbaren Kolben (2), wobei der Kolben (2) über einen daran in einem ersten Anlenkpunkt (3) angelenkten ersten Pleuel (P1) mit einem um eine Schwenkhebelachse (6) schwenkbaren Schwenkhebel (5) an einem ersten Angriffspunkt (4) schwenkbeweglich verbunden ist, wobei ein an einer Kurbelwelle (7) in einem zweiten Anlenkpunkt (9) eines Kurbelwellenzapfens (10) angelenkter zweiter Pleuel (P2) schwenkbeweglich mit dem Schwenkhebel (5) an einem zweiten Angriffspunkt (11) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) bezüglich des Schwenkhebels (5) so angeordnet ist, dass bei am oberen Totpunkt befindlichen Kolben (2) eine den ersten Anlenkpunkt (3) mit dem. ersten Angriffspunkt (4) verbindende gedachte erste Linie (L1) mit einer den ersten (4) mit dem zweiten Angriffspunkt (11) verbindenden gedachten zweiten Linie (L2) einen ersten Winkel α zwischen 0 und 90° bildet, und dass die Bewegungen des Kolbens (2) und der Kurbelwelle um etwa 180° versetzt sind, so dass bei am oberen Totpunkt befindlichen Kolben (2) sich der Kurbelwellenzapfen (10) der Kurbelwelle (7) im Bewegungsstrang des Kurbelgetriebes in einer vom Kolben (2) entferntesten Position befindet.Internal combustion engine with a crank mechanism, with at least one cylinder (1) and a reciprocating piston (2) therein, wherein the piston (2) via a first connecting rod (3) hinged first connecting rod (P1) with a about a pivot lever axis (6) pivotable pivot lever (5) at a first point (4) is pivotally connected, wherein a at a crankshaft (7) in a second pivot point (9) of a crank pin (10) hinged second connecting rod (P2) pivotally connected to the pivot lever ( 5) at a second engagement point (11) is connected, characterized in that the cylinder (1) with respect to the pivot lever (5) is arranged so that at the top dead center piston (2) has a first pivot point (3) with the , connecting first imaginary point (4) imaginary first line (L1) with the first (4) with the second point (11) connecting imaginary second line (L2) forms a first angle α between 0 and 90 °, and that the movements of the piston (2) and the crankshaft are offset by about 180 °, so that located at top dead center piston (2) is the crankshaft journal (10) of the crankshaft (7) in the motion train of the crank gear in a position away from the piston (2).

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit Kurbelgetriebe nach dem Oberbetriff des Anspruchs 1.The invention relates to an internal combustion engine with crank mechanism according to the preamble of claim 1.

Eine solche Brennkraftmaschine ist aus der DE 10 2005 061 282 B4 bekannt. Bei der bekannten Brennkraftmaschine sind die Kolbenseitenkräfte sowie die Kolbenverzögerung und -beschleunigung am oberen und unteren Totpunkt relativ groß. Das bewirkt unerwünschte Vibrationen, beschränkt die maximale Drehzahl der Brennkraftmaschine und vermindert deren Haltbarkeit.Such an internal combustion engine is from the DE 10 2005 061 282 B4 known. In the known internal combustion engine, the piston side forces and the piston deceleration and acceleration at the top and bottom dead center are relatively large. This causes unwanted vibrations, limits the maximum speed of the internal combustion engine and reduces their durability.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es soll insbesondere eine möglichst einfach herzustellende Brennkraftmaschine angegeben werden, welche bezüglich des Kolbenwegverlaufs, des Drehmomentverlaufs, der Kolbengeschwindigkeit, der Kolbenbeschleunigung und der Kolbenseitenkräfte verbessert ist.The object of the present invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, it is intended to specify an internal combustion engine which is as simple as possible to produce and which is improved with regard to the piston travel path, the torque curve, the piston speed, the piston acceleration and the piston side forces.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 8.This object is solved by the features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention will become apparent from the features of claims 2 to 8.

Nach Maßgabe der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Zylinder bezüglich des Schwenkhebels so angeordnet ist, dass bei am oberen Totpunkt befindlichen Kolben eine den ersten Anlenkpunkt mit dem ersten Angriffspunkt verbindende gedachte erste Linie mit einer den ersten mit dem zweiten Angriffspunkt verbindenden gedachten zweiten Linie einen ersten Winkel α zwischen 0 und 90° bildet.According to the invention it is proposed that the cylinder is arranged with respect to the pivot lever so that at the top dead center piston connecting the first point of articulation with the first point imaginary first line with the first connecting to the second point imaginary second line a first Angle α forms between 0 and 90 °.

Im Sinne der vorliegenden Erfindung werden unter dem Begriffen ”Anlenkpunkt”, ”Angriffspunkt”, ”Schwenkhebeldrehpunkt” und ”Kurbelwellendrehpunkt” Schnittpunkte verstanden, welche die dazu korrespondierenden Schwenk- oder Drehachsen mit einer senkrecht dazu verlaufenden Ebene, beispielsweise der Papierebene, bilden. Unter dem Begriff ”Linie” wird eine gerade Linie bzw. eine Gerade verstanden.For the purposes of the present invention, the terms "articulation point", "point of application", "pivoting lever pivot point" and "crankshaft pivot point" mean intersections which form the corresponding pivoting or rotating axes with a plane perpendicular thereto, for example the plane of the paper. The term "line" is understood to mean a straight line or a straight line.

Mit der vorgeschlagenen Brennkraftmaschine werden im Vergleich zu herkömmlichen Brennkraftmaschinen die folgenden Vorteile erzielt:
Der Kolben beschleunigt schneller vom unteren Totpunkt zum oberen Totpunkt. infolgedessen erhöhen sich Kompressionsdruck und Kompressionstemperatur, was wiederum eine Verbrennung mit verringertem Zündverzug ermöglicht. Der Kolben bewegt sich mit einer stark verzögerten, aber ununterbrochenen Bewegung durch den oberen Totpunkt. Das verbessert den Gleichraumgrad und den Wirkungsgrad der Verbrennung. Infolgedessen kann die aus der Verbrennung gewonnene Energie besser in mechanische Energie umgesetzt werden. Dabei ist es möglich, die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine bei hoher Drehzahl zu betreiben. Vibrationen und Materialbelastungen bleiben dabei relativ gering.With the proposed internal combustion engine, the following advantages are achieved compared to conventional internal combustion engines:
The piston accelerates faster from bottom dead center to top dead center. as a result, compression pressure and compression temperature increase, which in turn allows combustion with reduced ignition delay. The piston moves with a greatly delayed but uninterrupted movement through top dead center. This improves the degree of equalization and combustion efficiency. As a result, the energy recovered from combustion can be better converted into mechanical energy. It is possible to operate the internal combustion engine according to the invention at high speed. Vibrations and material loads remain relatively low.

Insbesondere können Kolbenseitenkräfte nahezu über sämtliche Kurbelwellendrehwinkel hinweg äußerst niedrig gehalten werden. Das ermöglicht eine Verringerung von Verschleiß und Reibungsverlusten. insgesamt weist die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine eine verbesserte Haltbarkeit und einen verbesserten Wirkungsgrad auf.In particular, piston side forces can be kept extremely low over almost all crankshaft rotation angles. This allows a reduction of wear and friction losses. Overall, the internal combustion engine according to the invention has improved durability and improved efficiency.

in konstruktiver Hinsicht steht ausreichend Bauraum für die benötigten Lager und zur Sicherstellung der Schmierölversorgung der Lager zur Verfügung.In terms of design, there is sufficient space available for the required bearings and for ensuring the lubricating oil supply of the bearings.

Die erfindungsgemäßen Vorteile werden insbesondere dadurch erreicht, dass die Bewegung des Kolbens und der Kurbelwelle im Vergleich zum Stand der Technik um etwa 180° versetzt sind. D. h. der Kolben befindet sich erfindungsgemäß am oberen Totpunkt, wenn der dazu korrespondierende Kurbelzapfen der Kurbelwelle sich im Bewegungsstrang des Kurbelgetriebes in einer vom Kolben entferntesten Position befindet.The advantages of the invention are achieved in particular by the fact that the movement of the piston and the crankshaft are offset by about 180 ° compared to the prior art. Ie. the piston is according to the invention at top dead center, when the corresponding crankshaft journal of the crankshaft is in the motion train of the crank gear in a position remote from the piston.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung bildet bei am oberen Totpunkt befindlichen Kolben die zweite Linie mit einer den zweiten Angriffspunkt mit dem zweiten Anlenkpunkt verbindenden gedachten dritten Linie einen zweiten Winkel β von 90 bis 270°, vorzugsweise 150° bis 205°. Des Weiteren hat es sich als zweckmäßig erwiesen, dass ein erster Abstand a1 zwischen dem ersten Anlenkpunkt und dem ersten Angriffspunkt größer als ein zweiter Abstand a2 zwischen dem zweiten Angriffspunkt und dem zweiten Anlenkpunkt ist. D. h. der erste Pleuel ist länger ausgebildet als der zweite Pleuel. Für das Verhältnis zwischen dem ersten a1 und dem zweiten Abstand a2 gilt zweckmäßigerweise die folgende Beziehung: a1 > 2·a2. According to an advantageous embodiment forms at the top dead center piston, the second line with a connecting the second point with the second pivot point imaginary third line a second angle β of 90 to 270 °, preferably 150 ° to 205 °. Furthermore, it has proven expedient that a first distance a1 between the first articulation point and the first application point is greater than a second distance a2 between the second engagement point and the second articulation point. Ie. the first connecting rod is designed to be longer than the second connecting rod. For the relationship between the first a1 and the second distance a2, the following relationship expediently applies: a1> 2 · a2.

Zweckmäßigerweise ist der erste Abstand a1 das 3- bis 4-Fache des zweiten Abstands a2.Conveniently, the first distance a1 is 3 to 4 times the second distance a2.

Ein dritter Winkel γ zwischen der ersten Linie und einer Kolbenachse des Kolbens beträgt bei einer Bewegung des Kolbens höchstens ±5°. Vorteilhafterweise befindet sich der erste Angriffspunkt im oberen und/oder unteren Druckpunkt etwa auf der Kolbenachse. D. h. der erste Pleuel wird erfindungsgemäß etwa entlang der Kolbenachse hin- und herbewegt. Damit können unerwünschte Kolbenseitenkräfte minimiert werden.A third angle γ between the first line and a piston axis of the piston is at most ± 5 ° with a movement of the piston. Advantageously, the first point of application in the upper and / or lower pressure point is approximately on the piston axis. Ie. the first connecting rod according to the invention is reciprocated approximately along the piston axis. This can be minimized unwanted piston side forces.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein Kurbelwellendrehpunkt, der zweite Anlenkpunkt und der zweite Angriffspunkt im oberen und/oder unteren Totpunkt etwa auf einer gedachten Geraden liegen. According to a further advantageous embodiment of the invention it is provided that a crankshaft pivot, the second pivot point and the second point of attack in the top and / or bottom dead center are approximately on an imaginary straight line.

Schließlich wird es als vorteilhaft angesehen, dass die Schwenkhebelachse zur Kurbelwellenachse ortsfest, vorzugsweise ortsveränderlich, verstellbar ausgebildet ist.Finally, it is considered advantageous that the pivot lever axis to the crankshaft axis stationary, preferably movable, adjustable is formed.

Mit der Erfindung wird eine Brennkraftmaschine geschaffen, die Drehzahlen – insbesondere als kleinvolumiger Dieselmotor – erreichen kann, die bei herkömmlichen Verbrennungsmotoren mit einteiliger Pleuelstange keine effiziente Verbrennung mehr ermöglichen würden.With the invention, an internal combustion engine is provided, the speeds - especially as a small-volume diesel engine - can achieve that would not allow efficient combustion in conventional internal combustion engines with one-piece connecting rod more.

Das erfindungsgemäße Kurbelgetriebe ist für alle Viertaktmotoren mit Fremdzündung und Selbstzündung und alle Zweitaktmotoren mit Fremdzündung und Selbstzündung geeignet.The crank mechanism according to the invention is suitable for all four-stroke engines with spark ignition and auto-ignition and all two-stroke engines with spark ignition and auto-ignition.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung werden nachfolgend im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Advantageous embodiments of the invention will be explained below in connection with an embodiment with reference to the drawings. Show it:

1 eine schematische Seitenansicht einer Brennkraftmaschine, 1 a schematic side view of an internal combustion engine,

2 eine Schnittansicht durch gelenkige Verbindungen gemäß 1, 2 a sectional view through articulated connections according to 1 .

3 eine weitere Seitenansicht der Brennkraftmaschine gemäß 1, wobei sich der Kolben im unteren Totpunkt befindet, 3 a further side view of the internal combustion engine according to 1 with the piston at bottom dead center,

4a–d die Brennkraftmaschine gemäß 1 bei unterschiedlichen Kolbenpositionen, 4a -D the internal combustion engine according to 1 at different piston positions,

5 den Kolbenwegverlauf über dem Kurbelwellendrehwinkel. 5 the Kolbenwegverlauf over the crankshaft rotation angle.

Gemäß 1 und 2 weist die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine ein Kurbelgetriebe mit mindestens einem Zylinder 1 und einem darin hin und her bewegbaren Kolben 2 auf. Ein erster Pleuel P1 ist an einem ersten Anlenkpunkt 3 im Kolben 2 und an einem zweiten Anlenkpunkt 4 an einem Schwenkhebel 5 angelenkt. Der Schwenkhebel 5 ist um eine Schwenkachse 6 schwenkbar. Er weist eine im Wesentlichen dreieckige Form auf und ist vorteilhafterweise ohne Ausbildung einer Gabelung gestaltet. Mit dem Bezugszeichen 7 ist eine Kurbelwelle bezeichnet, welche drehbar um eine Kurbelwellenachse 8 gelagert ist. Ein zweiter Pleuel P2 ist an einem zweiten Anlenkpunkt 9 an einem Kurbelwellenzapfen 10 angelenkt. Der zweite Pleuel P2 ist ferner an einem zweiten Angriffspunkt 11 am Schwenkhebel 5 angelenkt. Eine erste Linie zwischen dem ersten Anlenkpunkt 3 und dem ersten Angriffspunkt 4 ist mit dem Bezugszeichen L1 bezeichnet, eine zweite Linie L2 verbindet den ersten Angriffspunkt 4 mit dem zweiten Angriffspunkt 11. Eine dritte Linie L3 verbindet den zweiten Angriffspunkt 11 mit dem zweiten Anlenkpunkt 9. Die erste L1 und die zweite Linie L2 schließen einen ersten Winkel α ein, die zweite Linie L2 und die dritte Linie L3 schließen einen zweiten Winkel β ein.According to 1 and 2 the internal combustion engine according to the invention comprises a crank mechanism with at least one cylinder 1 and a reciprocating piston 2 on. A first connecting rod P1 is at a first point of articulation 3 in the piston 2 and at a second point of articulation 4 on a pivot lever 5 hinged. The swivel lever 5 is about a pivot axis 6 pivotable. It has a substantially triangular shape and is advantageously designed without forming a fork. With the reference number 7 is called a crankshaft which is rotatable about a crankshaft axis 8th is stored. A second connecting rod P2 is at a second point of articulation 9 on a crankshaft journal 10 hinged. The second connecting rod P2 is also at a second point of application 11 on the pivot lever 5 hinged. A first line between the first point of articulation 3 and the first point of attack 4 is denoted by the reference L1, a second line L2 connects the first point of application 4 with the second point of attack 11 , A third line L3 connects the second point of attack 11 with the second point of articulation 9 , The first L1 and the second line L2 include a first angle α, the second line L2 and the third line L3 include a second angle β.

Nach einem weiteren konstruktiven Ausgestaltungsmerkmal schließen einer vierte Linie L4, welche sich von der Schwenkhebelachse 6 zum ersten Angriffspunkt 4 erstreckt, und die erste Linie L1 einen vierten Winkel ε ein. Der vierte Winkel ε ist kleiner als 180°, vorzugsweise kleiner als 160°; er liegt bevorzugt im Bereich von 150 bis 50°.According to another design feature, a fourth line L4, extending from the pivot lever axis, terminates 6 to the first point of attack 4 extends, and the first line L1 a fourth angle ε a. The fourth angle ε is less than 180 °, preferably less than 160 °; it is preferably in the range of 150 to 50 °.

Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, kann der zweite Pleuel P2 beispielsweise mittels eines ersten Gleitlagers 9a schwenkbar auf dem Kurbelwellenzapfen 10 gehalten sein. Der zweite Pleuel P2 ist zweckmäßigerweise gegabelt ausgebildet. Mit dem Bezugszeichen 12 ist ein erster Bolzen bezeichnet, welcher den zweiten Pleuel P2 und ein am Schwenkhebel 5 vorgesehenes zweites Gleitlager 11a durchgreift.As in particular from 2 can be seen, the second connecting rod P2, for example by means of a first sliding bearing 9a pivoted on the crankshaft journal 10 be held. The second connecting rod P2 is expediently bifurcated. With the reference number 12 a first bolt is designated, which the second connecting rod P2 and one on the pivot lever 5 provided second sliding bearing 11a be upheld.

Der erste Pleuel P1 ist ebenfalls gegabelt ausgebildet. Ein zweiter Bolzen 13 durchgreift den ersten Pleuel P1 sowie ein drittes Gleitlager 4a am Schwenkhebel 5.The first connecting rod P1 is also forked. A second bolt 13 passes through the first connecting rod P1 and a third slide bearing 4a on the pivot lever 5 ,

Wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, durchgreift ein dritter Bolzen 14 den Kolben 2 sowie den ersten Pleuel P1. Mit dem Bezugszeichen 3a ist ein viertes Gleitlager bezeichnet, welches zwischen dem Kolben 2 und dem dritten Bolzen 14 gebildet ist. Das Bezugszeichen 6a bezeichnet schließlich ein fünftes Gleitlager, mit dem der Schwenkhebel 5 schwenkbar gelagert ist.As in particular from 1 can be seen, passes through a third bolt 14 the piston 2 as well as the first connecting rod P1. With the reference number 3a is a fourth sliding bearing, which is between the piston 2 and the third bolt 14 is formed. The reference number 6a finally designates a fifth slide bearing, with which the pivot lever 5 is pivotally mounted.

Das fünfte Gleitlager 6a kann mittels eines hier nicht näher gezeigten Mechanismus in unterschiedlichen Positionen fixiert werden. Zu diesem Zweck kann die Schwenkhebelachse 6 beispielsweise entlang einer Schiene oder radial auf einer Exzenterwelle verstellbar sein. Damit lassen sich Parameter wie der Drehmomentverlauf, der Kolbenwegverlauf, die Kompression, die Kolbenseitenkraft und dgl. verändern.The fifth plain bearing 6a can be fixed by means of a mechanism not shown here in different positions. For this purpose, the pivot lever axis 6 for example, be adjustable along a rail or radially on an eccentric shaft. This allows parameters such as the torque curve, the piston travel, the compression, the piston side force and the like to change.

Anstelle der erwähnten Gleitlager können selbstverständlich auch andere Lager, z. B. Nadellager, Kugellager, Wälzlager und dgl., verwendet werden.Of course, other bearings, for. B. needle roller bearings, ball bearings, bearings and the like., Can be used.

Wie insbesondere aus 1 hervorgeht, schließen die erste Linie L1 und die zweite Linie L2 einen spitzen ersten Winkel α ein, der zweckmäßigerweise 30 bis 70°, vorzugsweise 40 bis 60°, beträgt. Die zweite Linie L2 und die dritte Linie L3 schließen einen zweiten Winkel β ein. Der zweite Winkel β ist ein stumpfer oder überstumpfer Winkel und beträgt zweckmäßigerweise 150 bis 205°, vorzugsweise 170 bis 200°. Das vorgeschlagene Kurbelgetriebe zeichnet sich in seiner Kinematik dadurch aus, dass bei einer Beanspruchung des zweiten Pleuels P2 auf Druck der erste Pleuel P1 auf Zug beansprucht und damit der Kolben 2 in Richtung des unteren Totpunkts bewegt wird.As in particular from 1 As can be seen, the first line L1 and the second line L2 close an acute first angle α, which is expediently 30 to 70 °, preferably 40 to 60 °. The second line L2 and the third line L3 include a second angle β. The second angle β is an obtuse or obtuse angle and is expediently 150 to 205 °, preferably 170 to 200 °. The proposed crank mechanism is characterized in its kinematics by the fact that at a stress of the second connecting rod P2 on pressure of the first connecting rod P1 claimed to train and thus the piston 2 is moved in the direction of bottom dead center.

3 verdeutlicht weitere konstruktive Ausgestaltungen der vorgeschlagenen Brennkraftmaschine. Mit dem Bezugszeichen KM ist eine Kolbenachse bzw. Kolbenmittellinie bezeichnet. Ein Abstand a1 zwischen dem ersten Anlenkpunkt 3 und dem ersten Angriffspunkt 4 ist drei- bis viermal so groß wie ein zweiter Abstand a2 zwischen dem zweiten Angriffspunkt 11 und dem zweiten Anlenkpunkt 9. Bei der in 3 gezeigten Position des Kolbens 2 am unteren Totpunkt liegen ferner die Kurbelwellendrehachse 8, der zweite Anlenkpunkt 9 und der zweite Angriffspunkt 11 etwa auf einer gedachten Geraden. Ein dritter Abstand a3 zwischen der Kurbelwellendrehachse 8 und dem zweiten Anlenkpunkt 9 ist kleiner als der zweite Abstand a2. 3 illustrates further structural embodiments of the proposed internal combustion engine. The reference KM denotes a piston axis or piston center line. A distance a1 between the first articulation point 3 and the first point of attack 4 is three to four times larger than a second distance a2 between the second point of attack 11 and the second link point 9 , At the in 3 shown position of the piston 2 at the bottom dead center are also the crankshaft rotation axis 8th , the second pivot point 9 and the second point of attack 11 on an imaginary straight line. A third distance a3 between the crankshaft axis of rotation 8th and the second link point 9 is smaller than the second distance a2.

Zweckmäßigerweise ist der zweite Abstand a2 größer als das 1- bis 3-Fache des dritten Abstands a3.Conveniently, the second distance a2 is greater than 1 to 3 times the third distance a3.

Eine gedachte Gerade G verläuft durch den zweiten Anlenkpunkt 9 und den zweiten Angriffspunkt 11. Die Gerade G bildet am unteren Totpunkt mit der Kolbenachse KM einen fünften Winkel ρ. Der fünfte Winkel ρ entspricht etwa einem sechsten Winkel σ, welcher von der vierten Linie L4 und einer die Schwenkhebelachse 6 mit dem zweiten Angriffspunkt 11 verbindenden fünften Linie L5 eingeschlossen wird. Der fünfte Winkel ρ und der sechste Winkel σ unterscheiden sich um höchstens 10°. Der fünfte Winkel ρ und der sechste Winkel σ liegen im Bereich von 20 bis 90°, vorzugsweise 22 bis 50°.An imaginary straight line G passes through the second articulation point 9 and the second point of attack 11 , The straight line G forms at the bottom dead center with the piston axis KM a fifth angle ρ. The fifth angle ρ corresponds to about a sixth angle σ, that of the fourth line L4 and one of the pivot lever axis 6 with the second point of attack 11 connecting fifth line L5 is included. The fifth angle ρ and the sixth angle σ differ by a maximum of 10 °. The fifth angle ρ and the sixth angle σ are in the range of 20 to 90 °, preferably 22 to 50 °.

Die 4a bis 4d zeigen schematisch den Bewegungsablauf vom oberen Totpunkt (4a) in jeweils 90 Kurbelwellendrehgrad-Schritten. In 4a befindet sich der Kolben 2 am oberen Totpunkt. Der erste Anlenkpunkt 3 liegt auf der Kolbenachse KM, der erste Angriffspunkt 4 liegt in diesem Fall etwa auf der Kolbenachse KM. Der zweite Anlenkpunkt 9 und der zweite Angriffspunkt 11 und die Kurbelwellendrehachse 8 liegen etwa auf der Geraden G.The 4a to 4d show schematically the movement sequence from top dead center ( 4a ) each in 90 crankshaft rotation degree steps. In 4a is the piston 2 at top dead center. The first point of articulation 3 lies on the piston axis KM, the first point of attack 4 lies in this case approximately on the piston axis KM. The second point of articulation 9 and the second point of attack 11 and the crankshaft rotation axis 8th lie approximately on the line G.

Bei der in 4b gezeigten zweiten Drehstellung ist die Kurbelwelle 7 entgegen dem Uhrzeigersinn um 90° gedreht. Mittels des zweiten Pleuels P2 wird der Schwenkhebel 5 um die Schwenkhebelachse 6 nach oben verschwenkt. Infolgedessen zieht der erste Pleuel P1 den Kolben 2 vom oberen Totpunkt zurück.At the in 4b shown second rotational position is the crankshaft 7 turned counterclockwise by 90 °. By means of the second connecting rod P2, the pivot lever 5 around the swivel lever axis 6 pivoted upwards. As a result, the first connecting rod P1 pulls the piston 2 back from top dead center.

4c zeigt die Brennkraftmaschine in einer dritten Position. Dabei ist die Kurbelwelle 7 gegenüber der ersten Position um 180° gedreht. Der Kolben 2 befindet sich am unteren Totpunkt. Die Kurbelwellenachse 8, der zweite Anlenkpunkt 9 sowie der zweite Angriffspunkt 11 liegen etwa auf der Geraden G. Der erste Anlenkpunkt 3 liegt auf der Kolbenachse KM, der erste Angriffspunkt 4 liegt in diesem Fall etwa auf der Kolbenachse KM. 4c shows the internal combustion engine in a third position. Here is the crankshaft 7 rotated 180 ° from the first position. The piston 2 is located at bottom dead center. The crankshaft axis 8th , the second pivot point 9 as well as the second point of attack 11 lie approximately on the line G. The first point of articulation 3 lies on the piston axis KM, the first point of attack 4 lies in this case approximately on the piston axis KM.

Bei der in 4d gezeigten vierten Position ist die Kurbelwelle um weitere 90° entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht. Der zweite Pleuel P2 übt nun auf den Schwenkhebel 5 eine Zugkraft aus, wodurch dieser um die Schwenkhebelachse 6 nach unten verschwenkt wird. Infolgedessen drückt der erste Pleuel P1 den Kolben 2 in Richtung des oberen Totpunkts. Die erste Linie L1 kann während einer vollständigen Kurbelwellenumdrehung nur leicht um den dritten Winkel γ hin- und herschwenken. Infolge des geringen dritten Winkels γ werden mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine Kolbenseitenkräfte auf ein Minimum reduziert.At the in 4d shown fourth position, the crankshaft is rotated by a further 90 ° counterclockwise. The second connecting rod P2 now applies to the pivoting lever 5 a tensile force, whereby this around the pivot lever axis 6 is pivoted down. As a result, the first connecting rod P1 pushes the piston 2 in the direction of top dead center. The first line L1 can only slightly swing back and forth by the third angle γ during a complete crankshaft revolution. As a result of the small third angle γ piston side forces are reduced to a minimum with the internal combustion engine according to the invention.

Der dritte Winkel γ beträgt während einer ganzen Kurbelwellenumdrehung höchstens ±10°, vorzugsweise ±3 bis ±8°, besonders bevorzugt höchstens ±1° nach beiden Seiten der Kolbenachse KM.The third angle γ is during a whole crankshaft revolution at most ± 10 °, preferably ± 3 to ± 8 °, more preferably at most ± 1 ° to either side of the piston axis KM.

Die mit der vorgeschlagenen Brennkraftmaschine erreichbaren Vorteile werden insbesondere aus 5 ersichtlich. Darin ist der Kolbenwegverlauf über dem Kurbelwellendrehwinkel einer herkömmlichen Brennkraftmaschine (unterbrochene Linie) im Vergleich zur erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine (durchgezogene Linie) gezeigt. Wie aus 5 klar ersichtlich ist, beschleunigt der Kolben 2 bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine schneller zum oberen Totpunkt. Er bewegt sich mit stark verzögerter, aber ununterbrochener Bewegung durch den oberen Totpunkt, beschleunigt dann schneller zum unteren Totpunkt. Im Vergleich zu einer herkömmlichen Brennkraftmaschine wird mit der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine eine schnellere Kompression, ein höherer Kompressionsdruck, eine höhere Kompressionstemperatur und damit bessere Ausgangsbedingungen für die Verbrennung erreicht. Die Verbrennung zeichnet sich insbesondere durch geringen Zündverzug ab. Es kann insgesamt mehr Energie im Bereich des oberen Totpunkts umgesetzt werden. Ferner zeichnet sich die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine dadurch aus, dass Kolbenverzögerungen vor den Totpunkten und Kolbenbeschleunigungen nach den Totpunkten geringer sind als bei herkömmlichen Brennkraftmaschinen mit Gelenkpleuelkonstruktion. Das ermöglicht einen Betrieb der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine bei höheren Drehzahlen. Wegen der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Kurbelwellengetriebes zeichnet sich die Brennkraftmaschine durch äußerst geringe Kolbenseitenkräfte aus. Das erhöht deren Haltbarkeit und vermindert Vibrationen.The achievable with the proposed internal combustion engine advantages are in particular from 5 seen. Therein, the piston travel over the crankshaft rotation angle of a conventional internal combustion engine (broken line) in comparison to the internal combustion engine according to the invention (solid line) is shown. How out 5 clearly visible, the piston accelerates 2 in the internal combustion engine according to the invention faster to top dead center. It moves with high retarded but uninterrupted motion through top dead center, then accelerates faster to bottom dead center. In comparison with a conventional internal combustion engine, the internal combustion engine according to the invention achieves a faster compression, a higher compression pressure, a higher compression temperature and thus better starting conditions for the combustion. The combustion is characterized in particular by low ignition delay. Overall, more energy can be converted in the region of top dead center. Furthermore, the internal combustion engine according to the invention is characterized in that piston delays before the dead centers and piston accelerations after the dead centers are lower than in conventional internal combustion engines with Gelenkpleuelkonstruktion. This allows operation of the internal combustion engine according to the invention at higher speeds. Because of the inventive design of the crankshaft gearbox, the internal combustion engine is characterized by extremely low piston side forces. This increases their durability and reduces vibrations.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Zylindercylinder
22: Kolbenpiston
33: erster Anlenkpunktfirst point of articulation
3a3a: viertes Gleitlagerfourth sliding bearing
44: erster Angriffspunktfirst point of attack
4a4a: drittes Gleitlagerthird plain bearing
55: Schwenkhebelpivoting lever
66: SchwenkhebelachsePivoting lever axis
6a6a: fünftes Gleitlagerfifth plain bearing
77: Kurbelwellecrankshaft
88th: Kurbelwellendrehachse bzw. KurbelwellendrehpunktCrankshaft rotation axis or crankshaft rotation point
99: zweiter Anlenkpunktsecond articulation point
9a9a: erstes Gleitlagerfirst sliding bearing
1010: Kurbelwellenzapfencrankshaft journal
1111: zweiter Angriffspunktsecond point of attack
11a11a: zweites Gleitlagersecond sliding bearing
1212: erster Bolzenfirst bolt
1313: zweiter Bolzensecond bolt
1414: dritter Bolzenthird bolt
a1a1: erster Abstandfirst distance
a2a2: zweiter Abstandsecond distance
a3a3: dritter Abstandthird distance
GG: GeradeJust
KMKM: Kolbenachsepiston axis
L1L1: erste Liniefirst line
L2L2: zweite Liniesecond line
L3L3: dritte Liniethird line
L4L4: vierte Liniefourth line
L5L5: fünfte Liniefifth line
P1P1: erster Pleuelfirst connecting rod
P2P2: zweiter Pleuelsecond connecting rod
αα: erster Winkelfirst angle
ββ: zweiter Winkelsecond angle
γγ: dritter Winkelthird angle
εε: vierter Winkelfourth angle
ρρ: fünfter Winkelfifth angle
σσ: sechster Winkelsixth angle

Claims

Brennkraftmaschine mit Kurbelgetriebe, mit mindestens einem Zylinder (1) und einem darin hin- und herbewegbaren Kolben (2), wobei der Kolben (2) über einen daran in einem ersten Anlenkpunkt (3) angelenkten ersten Pleuel (P1) mit einem um eine Schwenkhebelachse (6) schwenkbaren Schwenkhebel (5) an einem ersten Angriffspunkt (4) schwenkbeweglich verbunden ist, wobei ein an einer Kurbelwelle (7) in einem zweiten Anlenkpunkt (9) eines Kurbelwellenzapfens (10) angelenkter zweiter Pleuel (P2) schwenkbeweglich mit dem Schwenkhebel (5) an einem zweiten Angriffspunkt (11) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder (1) bezüglich des Schwenkhebels (5) so angeordnet ist, dass bei am oberen Totpunkt befindlichen Kolben (2) eine den ersten Anlenkpunkt (3) mit dem. ersten Angriffspunkt (4) verbindende gedachte erste Linie (L1) mit einer den ersten (4) mit dem zweiten Angriffspunkt (11) verbindenden gedachten zweiten Linie (L2) einen ersten Winkel α zwischen 0 und 90° bildet, und dass die Bewegungen des Kolbens (2) und der Kurbelwelle um etwa 180° versetzt sind, so dass bei am oberen Totpunkt befindlichen Kolben (2) sich der Kurbelwellenzapfen (10) der Kurbelwelle (7) im Bewegungsstrang des Kurbelgetriebes in einer vom Kolben (2) entferntesten Position befindet.Internal combustion engine with crank mechanism, with at least one cylinder ( 1 ) and a piston reciprocable therein ( 2 ), the piston ( 2 ) about it in a first point of articulation ( 3 ) hinged first connecting rod (P1) with one about a pivot lever axis ( 6 ) pivoting swivel lever ( 5 ) at a first point of attack ( 4 ) is pivotally connected, one on a crankshaft ( 7 ) in a second articulation point ( 9 ) of a crankshaft journal ( 10 ) hinged second connecting rod (P2) pivotally connected to the pivot lever (P2) 5 ) at a second point of attack ( 11 ), characterized in that the cylinder ( 1 ) with respect to the pivoting lever ( 5 ) is arranged so that when located at top dead center piston ( 2 ) one the first pivot point ( 3 ) with the. first point of attack ( 4 connecting imaginary first line (L1) with a first ( 4 ) with the second point of attack ( 11 ) connecting imaginary second line (L2) forms a first angle α between 0 and 90 °, and that the movements of the piston ( 2 ) and the crankshaft are offset by about 180 °, so that located at top dead center piston ( 2 ) the crankshaft journal ( 10 ) of the crankshaft ( 7 ) in the motion train of the crank mechanism in one of the piston ( 2 ) most distant position.

Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, wobei bei am oberen Totpunkt befindlichen Kolben (2) die zweite Linie (L2) mit einer den zweiten Angriffspunkt (11) mit dem zweiten Anlenkpunkt (9) verbindenden gedachten dritten Linie (L3) einen zweiten Winkel β von 90 bis 270°, vorzugsweise 150 bis 205°, bildet.Internal combustion engine according to claim 1, wherein at piston located at top dead center ( 2 ) the second line (L2) with a second point of attack ( 11 ) with the second point of articulation ( 9 ) connecting the imaginary third line (L3) forms a second angle β of 90 to 270 °, preferably 150 to 205 °.

Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein erster Abstand a1 zwischen dem ersten Anlenkpunkt (3) und dem ersten Angriffspunkt (4) größer ist als ein zweiter Abstand a2 zwischen dem zweiten Angriffspunkt (11) und dem zweiten Anlenkpunkt (9).Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein a first distance a1 between the first pivot point ( 3 ) and the first point of attack ( 4 ) is greater than a second distance a2 between the second point ( 11 ) and the second pivot point ( 9 ).

Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei für das Verhältnis zwischen erstem a1 und zweiten Abstand a2 folgende Beziehung gilt:

a1 > 2 *, a2.

Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein the relationship between the first a1 and the second distance a2 is as follows:

a1> 2 *, a2.

Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein dritter Winkel γ zwischen der ersten Linie (L1) und einer Kolbenachse (KM) des Kolbens (2) bei einer Bewegung des Kolbens (2) höchstens ±5° beträgt.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein a third angle γ between the first line (L1) and a piston axis (KM) of the piston ( 2 ) during a movement of the piston ( 2 ) is at most ± 5 °.

Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der erste Angriffspunkt (4) im oberen und/oder unteren Totpunkt sich etwa auf der Kolbenachse (KM) befindet.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein the first point of application ( 4 ) in the upper and / or lower dead center is approximately on the piston axis (KM).

Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Kurbelwellendrehpunkt (8), der zweite Anlenkpunkt (9) und der zweite Angriffspunkt (11) im oberen und/oder unteren Totpunkt etwa auf einer gedachten Geraden (G) liegen. Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein a crankshaft rotation point ( 8th ), the second pivot point ( 9 ) and the second point of attack ( 11 ) lie in the upper and / or lower dead center approximately on an imaginary line (G).

Brennkraftmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schwenkhebelachse (6) zur Kurbelwellenachse (8) ortsfest, vorzugsweise ortsveränderlich verstellbar, ausgebildet ist.Internal combustion engine according to one of the preceding claims, wherein the pivot lever axis ( 6 ) to the crankshaft axis ( 8th ) stationary, preferably adjustable in position, is formed.