Claims (1)
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder und einem darin angeordneten Kolben, welcher über eine Pleuelstange an einer Kurbelwelle angreift, z. B. zum Betrieb mit Benzin. Die umweltschädliche Wirkung der Abgase beim Betrieb von Brennkraftmaschinen wird im wesentlichen durch nicht verbrannte Kohlenwasserstoffe und durch solche Chemikalien, hauptsächlich Bleiderivaten, verursacht, welche die Klopffestigkeit der Kraftstoffe erhöhen.
The present invention relates to an internal combustion engine having at least one cylinder and a piston arranged therein which engages a crankshaft via a connecting rod, e.g. B. for operation with gasoline. The environmentally harmful effect of exhaust gases when operating internal combustion engines is essentially caused by unburned hydrocarbons and chemicals, mainly lead derivatives, which increase the knock resistance of fuels.
Je nach Stärke hört sich Klopfen an wie feines Klingeln bis zu harten Hammerschlägen, ohne dass mechanische Fehler, wie ausgeschlagene Lager, Kolben, Kolbenbolzen usw. vorliegen. Entsprechend den metallischen Schlaggeräuschen werden Kolben und Triebwerk überlastet und Lager ausgeschlagen.
Depending on the strength, knocking sounds like a fine ringing to hard hammer blows without mechanical defects such as worn out bearings, pistons, piston pins, etc. In accordance with the metallic impact noises, the piston and engine are overloaded and bearings knocked out.
Die Leistung sinkt erheblich ab. Der Motor wird überhitzt, so dass die Kolben leicht klemmen oder fressen.
The performance drops significantly. The engine will overheat, causing the pistons to pinch or seize easily.
Von der Kompression der Brennkraftmaschine hängt in grossem Mass der Wirkungsgrad und der Kraftstoffverbrauch ab. Je höher die Kompression ist, um so klopfempfindlicher ist der Motor. Je weniger Zusätze zur Verringerung der Klopfneigung im Kraftstoff enthalten sind, um so niedriger ist die zulässige Kompression.
The efficiency and fuel consumption depend to a large extent on the compression of the internal combustion engine. The higher the compression, the more sensitive the engine is to knocking. The fewer additives there are in the fuel to reduce the tendency to knock, the lower the permissible compression.
Eine klopfende Verbrennung hängt auch von der Art der Zündung ab. Die Flammenfront durcheilt den Verbrennungsraum, das verbrennende Gemisch dehnt sich aus und verdichtet dadurch das vor der Flammenfront befindliche, noch unver brannte Gemisch. Zusätzlich werden der Druck und die Temperatur des Gemisches sehr schnell erhöht, so dass der Rest schlagartig, also klopfend verbrennt.
A knocking burn also depends on the type of ignition. The flame front rushes through the combustion chamber, the burning mixture expands and thereby compresses the mixture in front of the flame front that has not yet been burned. In addition, the pressure and the temperature of the mixture are increased very quickly, so that the remainder burns suddenly, i.e. with a knock.
Das Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, die ohne wesentliche Kompressionsverringerung und ohne Verwendung chemischer Zusätze das Klopfen verhindert.
The aim of the invention is to provide a device which prevents knocking without substantial reduction in compression and without the use of chemical additives.
Die erfindungsgemässe Brennkraftmaschine ist gekennzeichnet durch eine zweiteilige Pleuelstange sowie durch eine zwischen den Pleuelstangenteilen angeordnete Schraubenfeder solcher Auslegung, dass sie unterhalb eines klopfende Verbrennung verursachenden Kompressionsdruckes des Verbrennungsgases im Verbrennungsraum des Zylinders wirksam wird und den Druckanstieg auf diesen Kompressionsdruck vermindert.
The internal combustion engine according to the invention is characterized by a two-part connecting rod and a helical spring arranged between the connecting rod parts in such a way that it is effective below a compression pressure of the combustion gas that causes knocking combustion in the combustion chamber of the cylinder and reduces the pressure rise to this compression pressure.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 in schematischer Darstellung einen Schnitt durch eine Brennkraftmaschine,
Fig. 2 eine graphische Darstellung des Druckverlaufs im Verbrennungsraum eines Zylinders sowie zeitlich aufeinanderfolgende Kolbenstellungen in einem Zylinder der Brennkraftmaschine nach Fig. 1.
An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the accompanying drawing. It shows:
1 shows a schematic representation of a section through an internal combustion engine,
FIG. 2 shows a graphic representation of the pressure profile in the combustion chamber of a cylinder as well as chronologically successive piston positions in a cylinder of the internal combustion engine according to FIG. 1.
Die Erfindung ist anhand der Fig. 1 für einen Viertaktmotor dargestellt. Die Kolben 1 in den Zylindern 2 wirken über die zweiteiligen Pleuelstangen 31, 32 auf die im Kurbelgehäuse 4 gelagerte Kurbelwelle 5. Die Schraubenfedern 6 sitzen zwischen den zwei Pleuelstangenteilen 31, 32, welche in nicht dargestellter Weise ineinander verschiebbar und kraftschlüssig über die Schraubenfedern 6 miteinander verbunden sind. Die Schraubenfedern 6 sind derart bemessen, dass sie erst oberhalb eines bestimmten, jedoch noch unterhalb eines klopfende Verbrennung verursachenden, Kompressionsdruckes der Verbrennungsgase im Verbrennungsraum 7 der Zylinder 2 ansprechen.
The invention is illustrated with reference to FIG. 1 for a four-stroke engine. The pistons 1 in the cylinders 2 act via the two-part connecting rods 31, 32 on the crankshaft 5 mounted in the crankcase 4. The coil springs 6 sit between the two connecting rod parts 31, 32, which can be shifted into one another in a manner not shown and non-positively via the coil springs 6 are connected. The helical springs 6 are dimensioned in such a way that they only respond above a certain compression pressure of the combustion gases in the combustion chamber 7 of the cylinder 2, which is still below a knocking combustion causing compression pressure.
Die das Klopfen verhindernde Wirkungsweise der Schraubenfeder 6 ist aus Figur 2 ersichtlich, welche einen üblichen Druckverlauf D (T) im Verbrennungsraum 7 zeigt. Ferner ist in Fig. 2 für die Zeitpunkte a ...., e die angenäherte Kolben- stellung im Zylinder 2 wiedergegeben, wobei als Bezugslinie für die obere Begrenzung des Verbrennungsraumes die Abszisse T dient. Die Zündung Z erfolgt in üblicher Weise bevor der Kolben 1 den oberen Totpunkt erreicht. Die Figur 2 verdeutlicht folgenden Sachverhalt: Während des Verdichtungstaktes bis zum Zündpunkt Z bleibt die Feder 6 am aufwärtsgehenden Kolben entspannt und sie ist dementsprechend dimensioniert. Der zur unerwünschten unkontrollierten bzw.
The mode of action of the helical spring 6, which prevents knocking, can be seen from FIG. 2, which shows a usual pressure curve D (T) in the combustion chamber 7. Furthermore, FIG. 2 shows the approximate piston position in cylinder 2 for the times a ..., e, the abscissa T serving as the reference line for the upper limit of the combustion chamber. The ignition Z takes place in the usual way before the piston 1 reaches top dead center. FIG. 2 illustrates the following facts: During the compression stroke up to ignition point Z, the spring 6 remains relaxed on the upwardly moving piston and it is dimensioned accordingly. The unwanted uncontrolled or
explosionsartigen Verbrennung Anlass gebende steile Druckanstieg während der Zeitpunkte b, c, d, kann nunmehr teilweise durch die Komprimierung der Feder 6 aufgefangen werden. Die Feder 6 erfährt während des Verbrennungs- bzw.
The steep rise in pressure which gives rise to explosive combustion during times b, c, d can now be partially absorbed by the compression of spring 6. The spring 6 experiences during the combustion or
Arbeitstaktes mit steigendem Druck eine zunehmende Kompression mit einer maximalen Belastung beim Zeitpunkt d.
Work cycle with increasing pressure an increasing compression with a maximum load at time d.
Entsprechend wird der Verbrennungsraum über dem Kolben vergrössert und somit der dort herrschende Druck reduziert.
The combustion chamber above the piston is enlarged accordingly and the pressure prevailing there is reduced.
Die Feder 6 ist jedoch derart bemessen, dass sie bereits während des Arbeitstaktes beim heruntergehenden Kolben wieder entspannt ist gemäss der Darstellung beim Zeitpunkt e. Der Einbau der Feder verringert den Wirkungsgrad nur unwesentlich, da die beim Zusammendrücken gespeicherte Federenergie ohne Verluste wieder abgegeben wird. Ebenfalls wird infolge der unter vermindertem Höchstdruck ablaufenden Verbrennung das Verdichtungsverhältnis nur geringfügig vermindert. Somit wird durch den Einbau der Schraubenfedern 6 eine hohe Verdichtung erzielt, welche die Verwendung von umweltschädlichem klopfhemmenden Chemikalien erübrigt.
The spring 6 is, however, dimensioned in such a way that it is already relaxed again during the working cycle when the piston is descending, according to the illustration at time e. The installation of the spring only insignificantly reduces the degree of efficiency, since the spring energy stored when it is compressed is released again without any loss. The compression ratio is also only slightly reduced as a result of the combustion taking place under reduced maximum pressure. Thus, by installing the coil springs 6, a high compression is achieved, which makes the use of environmentally harmful knock-inhibiting chemicals unnecessary.
PATENTANSPRUCH
PATENT CLAIM
Brennkraftmaschine mit mindestens einem Zylinder (2) und einem darin angeordneten Kolben (1), welcher über eine Pleuelstange an einer Kurbelwelle (5) angreift, gekennzeichnet durch eine zweiteilige Pleuelstange (31, 32), sowie durch eine zwischen deren Pleuelstangenteile (31, 32) angeordnete Schraubenfeder (6) solcher Auslegung, dass sie unterhalb eines klopfende Verbrennung verursachenden Kompressionsdruckes des Verbrennungsgases im Verbrennungsraum (7) des Zylinders wirksam wird und den Druckanstieg auf diesen Kompressionsdruck vermindert.
Internal combustion engine with at least one cylinder (2) and a piston (1) arranged therein, which engages a crankshaft (5) via a connecting rod, characterized by a two-part connecting rod (31, 32) and one between the connecting rod parts (31, 32) ) arranged helical spring (6) in such a way that it becomes effective below a compression pressure of the combustion gas in the combustion chamber (7) of the cylinder that causes knocking combustion and reduces the pressure increase to this compression pressure.