DE60200787T2 - Brennkraftmaschine mit drehbarem pleuelbolz - Google Patents

Brennkraftmaschine mit drehbarem pleuelbolz Download PDF

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Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Motoren, in denen die Bewegung der Kurbelwelle unabhängig von der Bewegung der Pleuelstange ist.
  • Im Stand der Technik ist die Pleuelstange in klassischen Motoren direkt mit dem Kurbelwellenbolzen verbunden. Der Kolben ist mit dem anderen Ende der Pleuelstange verbunden. Bei dieser Technik ist der Durchmesser des Kreises (Bereichs) der Drehung des Kurbelwellenbolzens gleich dem Kolbenhub.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in der Bewegung der Pleuelstange einen gewissen Grad an Unabhängigkeit in Bezug auf die Kurbelwelle zu schaffen. Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es sicherzustellen, dass die Entfernung, die der Kolben zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt zurücklegt, vom Drehdurchmesser des Kurbelwellenbolzens verschieden ist.
  • Eine nochmals weitere Aufgabe der Erfindung ist es sicherzustellen, dass die Einlasshübe und Ausstosshübe von den Verdichtungs- und Expansionshüben verschieden sind.
  • Der zur Lösung der oben erwähnten Aufgaben der vorliegenden Erfindung realisierte Motor mit dem drehbaren Pleuelstangenbolzen ist in der beigefügten Zeichnung veranschaulicht, worin;
  • 1 die schematische Ansicht des Motors mit drehbarer Pleuelstange ist,
  • 2 die schematische Ansicht des Motors mit drehbarer Pleuelstange bei Expansions- und Ausstosshüben ist, falls das Zahnrad des Pleuelstangenbolzens eine halbe Drehung rückwärts ausführt, wenn die Kurbelwelle eine ganze Drehung ausführt,
  • 3 die schematische Ansicht des Motors mit drehbarer Pleuelstange bei Einlass- und Verdichtungshüben ist, falls das Zahnrad des Pleuelstangenbolzens eine halbe Drehung rückwärts ausführt, wenn die Kurbelwelle eine ganze Drehung ausführt,
  • 4 die schematische Ansicht der Kolbenbewegung des Motors bei rotierender Pleuelstange ist, wobei das Zahnrad des Pleuelstangenbolzens eine Drehung ausführt, wenn die Kurbelwelle eine ganze Drehung ausführt.
  • Den Komponenten, die in der Zeichnung gezeigt sind, sind wie folgt Bezugszeichen zugewiesen:
    • 1
    Kolben
    2
    Zylinder
    3
    Pleuelstange
    4
    Zahnrad des drehbaren Pleuelstangenbolzens
    5
    drehbarer Pleuelstangenbolzen
    6
    Kurbelwelle
    7
    Kurbelwellenbolzen
    8
    Drehbereich (Kreis) des Kurbelwellenbolzens
    9
    doppelseitiges Zahnrad
    10
    Zahnrad
    11
    Zahnrad
    12
    Zahnrad
  • Der Motor mit dem drehbaren Pleuelstangenbolzen besteht aus einem Kolben (1), einem Zylinder (2), einer Pleuelstange (3), einem Zahnrad (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens, einem drehbaren Pleuelstangenbolzen (5), einer Kurbelwelle (6), einem Kurbelwellenbolzen (7), einem doppelseitigen Zahnrad (9) und weiteren Zahnrädern (10, 11, 12) (1, 2, 3, 4, 5).
  • Ein Ende der Pleuelstange (3) ist mit dem Kolben (1) und ein Ende mittels des drehbaren Pleuelstangenbolzens (5) mit der Kurbelwelle (6) verbunden. Das Zahnrad (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens, das zusammen mit dem drehbaren Pleuelstangenbolzen (5) hergestellt ist, bewegt sich auf dem Kurbelwellenbolzen (7). Das Zahnrad (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens und der drehbare Pleuelstangenbolzen (5) können als ein Stück hergestellt werden oder können zusammengesetzt werden, nachdem sie einzeln hergestellt wurden. Ähnlich können die Zahnräder (11 und 12) als ein Stück hergestellt werden oder zusammengesetzt werden, nachdem sie einzeln hergestellt wurden.
  • Ein Zahnrad (9), das sowohl auf seiner Innenfläche als auch auf seiner Außenfläche mit Verzahnung versehen ist, ist auf der Achse der Kurbelwelle (6) angeordnet. Das Zahnrad (9) ist dem Zahnrad (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens zugeordnet, das auf dem Kurbelwellenbolzen (7) vorgesehen und mit dem drehbaren Pleuelstangenbolzen (5) verbunden ist, und bewegt sich zusammen mit dem Zahnrad (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens. Die Zahnräder (10, 11, 12), die miteinander und mit der Kurbelwelle (6) verbunden sind, ermöglichen, dass sich das doppelseitige Zahnrad (9) durch den Antrieb des Zahnrads des drehbaren Pleuelstangenbolzens (4), das mit dem drehbaren Pleuelstangenbolzen (5) verbunden ist, zusammen mit ihnen bewegt.
  • Das Zahnrad (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens dreht sich rückwärts auf dem Kurbelwellenbolzen (7) um den gleichen Betrag wie die Differenz zwischen der Drehung der Kurbelwelle (6) und der des doppelseitigen Zahnrads (9). Da sich die Kurbelwelle (6) dreht, drehen sich das Zahnrad (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens und der drehbare Pleuelstangenbolzen (5) zusammen mit dem doppelseitigen Zahnrad (9), das auf der Achse der Kurbelwelle (6) gehalten wird. Die Drehbewegung der Kurbelwelle (6) ist jedoch verschieden von der des Zahnrads (9), und wegen dieser Differenz in der Drehgeschwindigkeit dreht das Zahnrad (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens den drehbaren Pleuelstangenbolzen (5) um die Achse des Kurbelwellenbolzens (7).
  • Da die Achsen des Zahnrads des drehbaren Pleuelstangenbolzens (4) und des drehbaren Pleuelstangenbolzens (5) nicht übereinstimmen, dreht sich in dieser Drehbewegung die Achse des drehbaren Pleuelstangenbolzens (5) um die Achse des Zahnrads des drehbaren Pleuelstangenbolzens (4) und des Kurbelwellenbolzens (7), wobei sich das Drehzentrum der Pleuelstange (3) wegen der Differenz der Achsen während der Drehbewegung ändert.
  • Da sich die Pleuelstange (3) durch das Zahnrad (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens bewegt, das sich zusammen mit dem drehbaren Pleuelstangenbolzen (5) bewegt, ohne dass es direkt von der Bewegung des Kurbelwellenbolzens (7) abhängig ist, obwohl die Pleuelstange (3) mit der Kurbelwelle (6) und mit dem Kolben (1) verbunden ist, bewegt sich die Kurbelwelle (6) unabhängig von der Pleuelstange (3). Dies schafft die Differenz zwischen dem Hubweg des Kolbens (1) zwischen den unteren und oberen Totpunkten und dem Drehdurchmesser des Kurbelwellenbolzens (7). Die Pleuelstange (3) führt in diesem Fall anstatt einer Kreisbewegung eine elliptische Bewegung auf dem Kurbelwellenbolzen (7) aus.
  • Die Bewegung des Kolbens (1), falls das Zahnrad (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens eine halbe Drehung ausführt, wenn die Kurbelwelle (6) eine ganze Umdrehung ausführt, ist unten erläutert und in den 2 und 3 gezeigt.
  • In 2 sind die Betriebsschritte des Motors gezeigt, wenn sich der Kolben (1) von dem oberen zu dem unteren Totpunkt abwärts bewegt.
  • Während der Bewegung des Kolbens (1) in dem Zylinder (2) ist das Zentrum der Pleuelstange (3) an einem höheren Punkt als die Achse des Kurbelwellenbolzens (7) fluchtend mit der Bewegung des drehbaren Pleuelstangenbolzens (5). In diesem Fall beaufschlagt der Kolben (1) den Kurbelwellenbolzen (7) mittels der Pleuelstange (5) mit mehr Druck, wobei außerdem eine größere Drehkraft an der Kurbelwelle (6) gebildet wird, da der Hebelarm, der die Kurbelwelle (6) dreht, wegen der Bewegung des Zentrums der Pleuelstange (3) groß ist. Zusätzlich zur Einwirkung der Pleuelstange (3) auf den Kurbelwellenbolzen (7), um die Kurbelwelle (6) zu drehen, tragen das doppelseitige Zahnrad (9) und weitere Zahnräder (10, 11, 12) ebenfalls zur Drehung der Kurbelwelle (6) bei. Wegen des übermäßigen Drucks und des Drehmoments, das auf die Kurbelwelle (6) ausgeübt wird, wird die Motorleistung verbessert.
  • 2 zeigt ebenfalls die Betriebsschritte des Motors, wenn sich der Kolben (1) von dem unteren zu dem oberen Totpunkt aufwärts bewegt. Während der Bewegung des Kolbens (1) in dem Zylinder (2) ist das Zentrum der Pleuelstange (3) an einem niedrigeren Punkt als die Achse des Kurbelwellenbolzens (7) fluchtend mit der Bewegung des drehbaren Pleuelstangenbolzens (5). Da der Kolben (1) die Aufwärtsbewegung im Vergleich zu der Kurbelwelle (6) langsamer ausführt, ist die Gegenkraft, die während des Ausstosshubs auf den Kolben (1) wirkt, schwächer, wodurch der Auspuffbetrieb leichter wird.
  • Wie in 3 zu sehen ist, ist die Hublänge des Kolbens (1) in dem Zylinder (2) länger als die in 2 gezeigte. In diesem Fall kann durch das Zulassen einer größeren Menge des Kraftstoff-Luft-Gemischs in dem Zylinder (2) ein Hochleistungsmotor produziert werden.
  • In 4 ist zu sehen, dass der Drehkreisdurchmesser des Kurbelwellenbolzens (7) größer ist als die Hublänge des Kolbens (1) in dem Zylinder (2), falls das Zahnrad (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens eine Drehung ausführt, wenn die Kurbelwelle (6) eine Drehung ausführt.
  • Da sich der Kolben (1) abwärts von dem oberen zu dem unteren Totpunkt langsamer bewegt als der Kurbelwellenbolzen (7), wird der hohe Druck in Motoren mit drehbarem Pleuelstangenbolzen rationeller genutzt und erlaubt die Verwendung von Kraftstoffen mit niedriger Verbrennungsrate und die Herstellung von Hochgeschwindigkeitsmotoren, insbesondere für Dieselkraftstoffmotoren.
  • Anstatt aller in der vorliegenden Erfindung verwendeter Zahnräder können ebenfalls Ketten, Kettennüsse, elektronische und hydraulische Systeme verwendet werden. Da außerdem im Benzinmotor weniger verzögerte Zündung wegen vorzeitiger Zündeinstellung auftritt, ist die Gegenkraft, die auf den Kolben (1) wirkt, kleiner, wodurch ein leiserer und rationellerer Motor hergestellt wird. Die Zeit, die für die Zündung eingeplant wird, schafft eine thermodynamisch nützliche und umweltfreundliche Motorherstellung. Außerdem werden eine gute Zündung und eine hohe Leistungsfähigkeit in Zweitaktmotoren geschaffen.

Claims (2)

  1. Motor mit drehbarem Pleuelstangenbolzen, umfassend Kolben (1); Zylinder (2); Pleuelstange (3), die ein bewegliches Teil ist, wobei eines ihrer Enden mit dem Kolben (1) und das andere mit der Kurbelwelle (6) verbunden ist; Kurbelwelle (6); drehbarer Pleuelstangenbolzen (5) auf dem Kurbelwellenbolzen (7); ein doppelseitiges Zahnrad (9), das auf der Achse der Kurbelwelle (6) angeordnet ist und sowohl auf seiner Innenfläche als auch auf seiner Außenfläche mit Verzahnung versehen ist; und die anderen Zahnräder (10, 11, 12), die mit dem doppelseitigen Zahnrad (9) verbunden sind; dadurch gekennzeichnet, daß sich die anderen Zahnräder (10, 11, 12), die miteinander sowie mit der Kurbelwelle (6) verbunden sind, zusammen mit dem doppelseitigen Zahnrad (9) bewegen, daß das Zahnrad (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens und der drehbare Pleuelstangenbolzen (5), die sich durch den Antrieb durch das doppelseitige Zahnrad (9) zusammen bewegen, die Kurbelwelle (6) durch die Kraft, die auf den Kurbelwellenbolzen (7) einwirkt, drehen und das doppelseitige Zahnrad (9) drehen, während das doppelseitige Zahnrad (9) mit Hilfe der anderen Zahnräder (10, 11 und 12) die Kurbelwelle (6) dreht.
  2. Motor mit drehbarem Pleuelstangenbolzen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der drehbare Pleuelstangenbolzen (5) auf der Achse des Kurbelwellenbolzens (7) angeordnet ist, welcher im Vergleich zur Achse des Zahnrads (4) des drehbaren Pleuelstangenbolzens eine unterschiedliche Achse aufweist und die Bewegung der Kurbelwelle (6) unabhängig von der Pleuelstange (3) vorsieht, wobei die Hublänge des Kolbens (1) zwischen dem oberen und unteren Totpunkt im Vergleich zum Drehdurchmesser des Kurbelwellenbolzens (7) unterschiedlich ist, wodurch Veränderungen im Drehzentrum der Pleuelstange (3) verursacht sind.
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