DE19616454A1

DE19616454A1 - Opposed piston reciprocating internal combustion engine

Info

Publication number: DE19616454A1
Application number: DE19616454A
Authority: DE
Inventors: Harry Illenseer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-24
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2016-04-26
Also published as: DE19616454C2

Abstract

The engine has at least one piston (1,2) which acts on the engine shaft (22) via a connecting rod (7,8). A second connecting rod (13,14) is fitted between the first one and the engine shaft. The second rod may be mounted in a sliding guide (15,16). It may be possible to turn this sliding guide, which may have brass plates. The second connecting rod may have a rectangular cross section. During the movement of the piston, the angle between the piston rods varies from 50 to 130 deg .

Description

Die Erfindung betrifft einen Motor mit zumindest einem Kolben, der über eine Pleuelstange auf eine Motorwelle wirkt gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an engine with at least one piston, which has a Connecting rod on a motor shaft works according to the preamble of Claim 1.

Motoren bestehen im wesentlichen aus zumindest einem Zylinder und einem darin axial beweglichen Kolben, der über eine Pleuelstange auf eine Motorwelle wirkt und dieser eine Drehbewegung erteilt. Solch ein Motor mit vier Kolben ist zum Beispiel aus der DE-OS 30 27 984 bekannt. Die axiale Bewegungsachse des Kolbens steht senkrecht auf der Drehachse der Motorwelle. Das Verbrennungsgemisch innerhalb des Verbrennungsraumes wird dann gezündet, wenn das zur Verfügung stehende Volumen innerhalb des Verbrennungsraumes in etwa am geringsten und das Gemisch damit am höchsten verdichtet ist, nämlich dann, wenn der Kolben seinen oberen Totpunkt soeben überschritten und die Abwärtsbewegung des Kolbens eingesetzt hat. Das bedeutet, daß die Pleuelstange in etwa senkrecht auf der Motorwelle und der Hebel zur Bewegung der Motorwelle in etwa in der verlängerten Achse der Pleuelstange steht, so daß das an der Motorwelle angreifende Moment aufgrund der Winkelfunktion etwa gleich Null ist.Engines essentially consist of at least one cylinder and one therein axially movable piston, which is attached to a connecting rod Motor shaft acts and this gives a rotary movement. Such an engine with four pistons is known for example from DE-OS 30 27 984. The axial The axis of movement of the piston is perpendicular to the axis of rotation of the Motor shaft. The combustion mixture within the combustion chamber is ignited when the available volume is within of the combustion chamber is roughly the smallest and the mixture is therefore the least is highly compressed, namely when the piston is its upper Dead center just passed and the downward movement of the piston has started. This means that the connecting rod is approximately perpendicular the motor shaft and the lever for moving the motor shaft approximately in the extended axis of the connecting rod, so that on the engine shaft attacking moment is approximately zero due to the angular function.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Motor mit verbessertem Drehmoment anzugeben.The invention has for its object a motor with an improved Specify torque.

Diese Aufgabe wird gemäß der Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist zwischen der Pleuelstange und der Motorwelle eine zweite Pleuelstange angeordnet. Die beiden Pleuelstangen sind an ihren Enden gelenkig miteinander verbunden. Die beiden Pleuelstangen nehmen während der Bewegung des Kolbens einen Winkel zwischen 50° und 130° zueinander ein, also einen mittleren Winkel von 90°, der in einem Bereich von etwa 80° schwankt. Insbesondere schwankt der Winkel zwischen 65° und 115°. Die zweite Pleuelstange wirkt auf eine Motorwelle, wobei die Anordnung der beiden Pleuelstangen und der Motorwelle eine solche ist, daß die Kräfteverhältnisse an der Motorwelle größer als bei herkömmlichen Motoren ist. Insbesondere wird durch diese Anordnung eine ovalförmige Bewegung der Gelenke der ersten Pleuelstangen erzielt, so daß die durch die Kolben erteilte Kraft auf die Pleuelstangen besser genutzt und das Dreh moment gleichmäßiger verteilt wird. Die Verluste sind geringer als bei herkömmlichen Motoren. Es wird ein Energiegewinn von etwa 40% erzielt. Wie ein Hebel bildet die zusätzliche Pleuelstange ein vergrößertes Drehmoment für die Motorwelle, was im Endeffekt zu einer wesentlichen Verminderung des Kraftstoffverbrauches führt. Das Prinzip gilt für alle Motoren mit verschiedener Zylinderzahl.This object is achieved in accordance with the features of claim 1. According to the invention is between the connecting rod and the motor shaft second connecting rod arranged. The two connecting rods are on hers Ends hinged together. Take the two connecting rods an angle between 50 ° and 130 ° during the movement of the piston to each other, i.e. an average angle of 90 °, in one area fluctuates from about 80 °. In particular, the angle fluctuates between 65 ° and 115 °. The second connecting rod acts on a motor shaft, the Arrangement of the two connecting rods and the motor shaft is one such that the balance of power on the motor shaft is greater than in conventional Motors is. In particular, this arrangement makes an oval Movement of the joints of the first connecting rods achieved so that the through the pistons gave better use to the connecting rods and the turning moment is distributed more evenly. The losses are less than with conventional motors. An energy gain of around 40% is achieved. Like a lever, the additional connecting rod forms an enlarged one Torque for the motor shaft, which ultimately becomes an essential one Reduction of fuel consumption leads. The principle applies to everyone Engines with different numbers of cylinders.

In vorteilhafter Weise sind die zweiten Pleuelstangen in einer Gleitführung gelagert. Damit ist die Bewegung der zweiten Pleuelstangen definiert und eine sichere Führung der Pleuelstange, auch Trieb- oder Schubstange genannt, gewährleistet.The second connecting rods are advantageously in a sliding guide stored. This defines the movement of the second connecting rods and a safe guidance of the connecting rod, also drive or push rod called guaranteed.

In vorteilhafter Weise ist die Gleitführung drehbar gelagert. Damit wird den zweiten Pleuelstangen eine wippende Bewegung ermöglicht.The sliding guide is advantageously rotatably mounted. So that will second connecting rods allows a rocking movement.

In vorteilhafter Weise weist die Gleitführung Messingplatten auf. Die Messingplatten und der Stahl der Pleuelstangen reiben mit wenig Widerstand aneinander, so daß die Schubstange gut in der Führung gleitet.The slide guide advantageously has brass plates. The Brass plates and the steel of the connecting rods rub with little Resistance to each other so that the push rod slides well in the guide.

Die Schubstange weist in vorteilhafter Weise einen rechteckförmigen Querschnitt auf, wobei die größere Länge senkrecht zur Kolbenwegung angeordnet ist, um die Kräfte aus der Kolbenbewegung aufnehmen zu können.The push rod advantageously has a rectangular shape Cross section on, the greater length perpendicular to the piston movement is arranged to absorb the forces from the piston movement can.

Zum besseren Verständnis der Erfindung ist nachfolgend ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung näher erläutert.For a better understanding of the invention, the following is a Embodiment explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Motor mit einer zweiten Pleuelstange, Fig. 1 shows a motor with a second connecting rod,

Fig. 2 eine Kräfteverteilung an der zweiten Pleuelstange und Fig. 2 shows a distribution of forces on the second connecting rod and

Fig. 3 ein Diagramm mit einer Drehmomentverteilung. Fig. 3 is a diagram with a torque distribution.

Fig. 1 zeigt zwei Kolben 1 und 2 eines Motors, die sich in Richtungen 3 und 4 auf- und abwärts bewegen. An Kolbenlagern 5 und 6 sind erste Pleuelstangen 7 und 8 in seitliche Richtungen 9 und 10 schwenkbar angeordnet. An Enden 11 und 12 der Pleuelstangen 7 und 8 sind weitere Pleuelstangen 13 und 14 beweglich angeordnet. Die zweiten Pleuelstangen 13 und 14 sind durch Hülsen 15 und 16 geführt, die als Gleitführungen dienen. Die Hülsen 15 und 16 sind schwenkbar an Lagern 17 angeordnet. Die zweiten Pleuelstangen 13 und 14 greifen mit ihren Enden 18 und 19 an Hebeln 20 und 21 einer Motorwelle 22, im folgenden auch Kurbelwelle genannt, an und erteilen dieser eine Drehbewegung in eine Drehrichtung 23. Die Enden 11 und 12 der ersten Pleuelstangen 7 und 8 weisen Gelenke 24 und 25 auf, an denen Pleuelstangenenden 26 und 27 der zweiten Pleuelstangen 13 und 14 angreifen, so daß jeweils eine der ersten Pleuelstangen 7 und 8 mit jeweils einer der zweiten Pleuelstangen 13 und 14 gelenkig miteinander verbunden sind. Bei der Auf- und Abwärtsbewegung der Kolben 1 und 2 stoßen die ersten Pleuelstangen 7 und 8 die zweiten Pleuelstangen 13 und 14 nieder und zur Seite und den Gelenken 24 und 25 wird eine ovalförmige Bewegung, im folgenden ellipsoidförmige Bewegung genannt, aufgezwungen. Die zweiten Pleuelstangen 13 und 14 sind in den Hülsen 15 und 16 geführt und erfahren eine Schubbewegung in etwa in Richtungen 9 und 10 und eine Wippbewegung in etwa der Richtungen 3 und 4, zu in der Fig. dargestelltem Zeitpunkt in Richtungen 9′ und 10′. Fig. 1 shows two pistons 1 and 2 of an engine, which move in directions 3 and 4 up and down. First connecting rods 7 and 8 are arranged pivotably in lateral directions 9 and 10 on piston bearings 5 and 6 . At the ends 11 and 12 of the connecting rods 7 and 8 , further connecting rods 13 and 14 are movably arranged. The second connecting rods 13 and 14 are guided through sleeves 15 and 16 , which serve as sliding guides. The sleeves 15 and 16 are pivotally arranged on bearings 17 . The ends of the second connecting rods 13 and 14 engage levers 20 and 21 of a motor shaft 22 , hereinafter also called crankshaft, with their ends 18 and 19 and impart a rotary movement to the latter in a direction of rotation 23 . The ends 11 and 12 of the first connecting rods 7 and 8 have joints 24 and 25 , on which connecting rod ends 26 and 27 of the second connecting rods 13 and 14 engage, so that in each case one of the first connecting rods 7 and 8 with one of the second connecting rods 13 and 14 are hinged together. During the upward and downward movement of the pistons 1 and 2 , the first connecting rods 7 and 8 push the second connecting rods 13 and 14 down, and an oval-shaped movement, hereinafter referred to as ellipsoidal movement, is forced on the side and the joints 24 and 25 . The second connecting rods 13 and 14 are guided in the sleeves 15 and 16 and experience a pushing movement in approximately directions 9 and 10 and a rocking movement in approximately directions 3 and 4 , at the time shown in the figure in directions 9 'and 10 ' .

Fig. 2 zeigt die Kräfteverteilung an der zweiten Pleuelstange 13, wenn sich der Kolben 1 im oberen Totpunkt befindet. Die zweite Pleuelstange 13 weist dann zwei Abschnitte 28 und 29 auf, deren erster 28 sich von dem Gelenk punkt 24 bis zum Drehlager 17 mit einer Länge von 195 mm erstreckt und deren zweiter 29 sich von dem Drehlager 17 bis zu dem Hebel 20 mit einer Länge von 130 mm erstreckt. Insgesamt weist somit die zweite Pleuelstange 13 eine Länge von insgesamt 325 mm auf. Die Länge des Hebels 20 beträgt 50 mm, der Durchmesser des Kreises 30 somit 100 mm. Der Kolben 1 drückt mit einer Kraft 31 auf die zweite Pleuelstange 13, wobei sich die Kraft 31 in Teilkräfte 32 und 33 eines Kräfterechtecks 34 zerlegen läßt. Dieses Kräfte rechteck zeigt sich auch am anderen Ende 18 der Pleuelstange 13 mit entsprechenden Kräften 35-37. Aus der Kraft 36 wird die an dem Hebel 20 wirksame Kraft 38 abgeleitet und aus der Kraft 33 ergibt sich eine weitere Kraft 39, so daß an der Welle 22 insgesamt eine wirksame Gesamtkraft aus den beiden Kräften 38 und 39 angreift und das Drehmoment an der Welle 22 bestimmen. Das Drehmoment kurz nach dem Zündungszeitpunkt ist verbessert. Fig. 2 shows the distribution of forces on the second connecting rod 13 when the piston 1 is at top dead center. The second connecting rod 13 then has two sections 28 and 29 , the first 28 extends from the hinge point 24 to the pivot bearing 17 with a length of 195 mm and the second 29 extends from the pivot bearing 17 to the lever 20 with a length extends from 130 mm. Overall, the second connecting rod 13 thus has a total length of 325 mm. The length of the lever 20 is 50 mm, the diameter of the circle 30 is thus 100 mm. The piston 1 presses the second connecting rod 13 with a force 31 , the force 31 being able to be broken down into partial forces 32 and 33 of a force rectangle 34 . This rectangular force also shows up at the other end 18 of the connecting rod 13 with corresponding forces 35-37 . The force 38 acting on the lever 20 is derived from the force 36 and a further force 39 results from the force 33 , so that a total effective force from the two forces 38 and 39 acts on the shaft 22 and the torque on the shaft 22 determine. The torque shortly after the ignition point has improved.

Fig. 3 zeigt ein Drehmomentenverlauf 40 für diese Art des Motores, bei dem der Verlauf gleichmäßiger ist und über die Zeit zwischen einem Maximal- und einem Minimalwert schwankt, der gegenüber herkömmlichen Motoren geringer ausfällt. Auch beginnt der Drehmomentenverlauf 40 an der Welle mit einem Maximalwert, bei herkömmlichen Motoren mit einem Minimalwert. Der Momentenverlauf 40 ist für die an der Welle 22 angreifende Kraft dargestellt, wobei t0 den oberen Totpunkt des Kolbens charakterisiert und die Welle 22 parallel zur Bewegungsachse des Kolbens steht (wie in Fig. 2 gezeigt). Zum Zeitpunkt t1 hat die Motorwelle 22 1/3 ihrer Kreisbewegung, zum Zeitpunkt t2 2/3 ihrer Kreisbewegung durchgeführt. Im Zeitpunkt t3 ist der untere Totpunkt des Kolbens erreicht. Zum Vergleich ist der Momentenverlauf 41 an einer unterhalb der Motorachse gelegenen Motorwelle angegeben, wobei die Kolbenstellungen zu den angebenen Zeitpunkten übereinstimmen. FIG. 3 shows a torque curve 40 for this type of motor, in which the curve is more uniform and fluctuates over time between a maximum and a minimum value, which is lower compared to conventional motors. The torque curve 40 on the shaft also begins with a maximum value, in conventional motors with a minimum value. The torque curve 40 is shown for the force acting on the shaft 22 , where t0 characterizes the top dead center of the piston and the shaft 22 is parallel to the axis of movement of the piston (as shown in FIG. 2). At time t1, the motor shaft 22 carried out 1/3 of its circular movement, at time t2 2/3 of its circular movement. The bottom dead center of the piston is reached at time t3. For comparison, the torque curve 41 is indicated on a motor shaft located below the motor axis, the piston positions being the same at the specified times.

BezugszeichenlisteReference list

1 Kolben
2 Kolben
3 Richtung aufwärts
4 Richtung abwärts
5 Kolbenlager
6 Kolbenlager
7 erste Pleuelstange
8 erste Pleuelstange
9 seitliche Richtung
9′ Richtung
10 seitliche Richtung
10′ Richtung
11 Pleuelstangenende
12 Pleuelstangenende
13 zweite Pleuelstange
14 zweite Pleuelstange
15 Hülse
16 Hülse
17 Hülsenlager
18 Pleuelstangenende
19 Pleuelstangenende
20 Hebel
21 Hebel
22 Motorwelle
23 Drehrichtung
24 Gelenk
25 Gelenk
26 Pleuelstangenende
27 Pleuelstangenende
28 Abschnitt
29 Abschnitt
30 Kreis
31 Kraft
32 Teilkraft
33 Teilkraft
34 Kräfterechteck
35 gespiegelte Kraft
36 gespiegelte Teilkraft
37 gespiegelte Teilkraft
38 wirksame Kraft
39 wirksame Kraft
40 Drehmomentenverlauf
41 Drehmomentenverlauf (herkömmlich) 1 piston
2 pistons
3 direction upwards
4 direction down
5 piston bearings
6 piston bearings
7 first connecting rod
8 first connecting rod
9 lateral direction
9 ′ direction
10 lateral direction
10 ′ direction
11 connecting rod end
12 connecting rod ends
13 second connecting rod
14 second connecting rod
15 sleeve
16 sleeve
17 sleeve bearings
18 connecting rod end
19 connecting rod end
20 levers
21 levers
22 motor shaft
23 direction of rotation
24 joint
25 joint
26 connecting rod end
27 connecting rod end
28 section
Section 29
30 circle
31 strength
32 partial force
33 partial force
34 Herbal Rectangle
35 mirrored power
36 mirrored partial force
37 mirrored partial force
38 effective force
39 effective force
40 torque curve
41 torque curve (conventional)

Claims

1. Motor mit zumindest einen Kolben (1, 2), der über eine Pleuelstange (7, 8) auf eine Motorwelle (22) wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Pleuelstange (7, 8) und der Motorwelle (22) eine zweite Pleuelstange (13, 14) angeordnet ist.1. Engine with at least one piston ( 1 , 2 ), which acts via a connecting rod ( 7 , 8 ) on a motor shaft ( 22 ), characterized in that between the connecting rod ( 7 , 8 ) and the motor shaft ( 22 ) a second Connecting rod ( 13 , 14 ) is arranged.

2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Pleuelstange (13, 14) in einer Gleitführung (15, 16) gelagert ist.2. Engine according to claim 1, characterized in that the second connecting rod ( 13 , 14 ) is mounted in a sliding guide ( 15 , 16 ).

3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitführung (15, 16) drehbar gelagert ist.3. Motor according to claim 2, characterized in that the sliding guide ( 15 , 16 ) is rotatably mounted.

4. Motor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitführung (15, 16) Messingplatten aufweist.4. Motor according to claim 2 or 3, characterized in that the sliding guide ( 15 , 16 ) has brass plates.

5. Motor nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Pleuelstange (13, 14) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.5. Engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the second connecting rod ( 13 , 14 ) has a rectangular cross section.