DE10052350A1

DE10052350A1 - Reibungsminimierte und Drehmoment optimierte Hubkolben Verbrennungskraftmaschine

Info

Publication number: DE10052350A1
Application number: DE2000152350
Authority: DE
Inventors: Egon Jaehn
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-10-21
Filing date: 2000-10-21
Publication date: 2002-05-02

Abstract

Bei der Verbesserung des Wirkungsgrades bei Hubkolbenmotoren spielt die Verringerung der Reibungsverluste eine große Rolle, wobei die Reibung des Kolbens im Zylinder, verursacht u. a. durch die Schräglage des Pleuels und die dadurch ausgeübten Seitenkräfte, von wesentlicher Bedeutung ist. DOLLAR A Diese Erfindung geht von der Tatsache aus, daß die Kolbendrücke beim Arbeits- und Verdichtungstakt stark differieren und daher eine Verringerung der auf den Kolben ausgeübten Seitenkräfte besonders beim Arbeitstakt wichtig ist. Dies wird durch einen Versatz der Lagerung der Kurbelwelle außerhalb der Senkrechten der Zylinderachse und mit eine geringere Auslenkung des Pleuels beim Arbeitstakt erreicht. Die minimale Erhöhung der Schräglage beim Verdichtungstakt ist unerheblich, da nur beim Arbeitstakt ein sehr hoher Kolbendruck entsteht, so daß in der Summe eine wesentliche Verringerung der Seitenkräfte bzw. der Gesamtreibung und damit eine Erhöhung des Wirkungsgrades erreicht wird. Gleichzeitig wird durch den Versatz der Kurbelwellenlagerung eine Optimierung des Drehmoments bewirkt.

Description

Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades bei Verbrennungsmotoren hat die Verrin gerung der Reibung bei Triebwerkteilen eine bedeutende Rolle, wobei die Reibung des Kolbens im Zylinder, verursacht u. a. durch die auf den Kolben ausgeübten Seitenkräf te im Betrieb, eine wesentlich größere Rolle spielen als z. B. die Reibungsverluste der Lager des Kurbeltriebs.

Es sind verschiedene Bauarten und Versuche bekannt, die Seitenkräfte auf den Kol ben zu verringern (z. B. durch längere Pleuel) oder durch kinematische Maßnahmen ganz zu eliminieren, wie z. B. durch zusätzliche Schwenkhebel oder Führungselemen te. Diese Maßnahmen haben sich jedoch in der Praxis nicht oder nur z. T. durchsetzen können.

Die in dieser Erfindung vorgeschlagene Bauart geht von der Tatsache aus, daß die auf den Kolben ausgeübten Druckkräfte beim Arbeitshub um ein Vielfaches höher sind als beim Verdichtungshub. Damit sind auch die Seitenkräfte auf den Kolben, die durch die Schräglage des Pleuels bei der Kurbelwellenbewegung entstehen, sehr unterschiedlich.

Da die Reibung proportional dem Flächendruck wächst, ist es sinnvoll, die aus dem Kolbendruck resultierenden Seitenkräfte besonders beim Arbeitshub zu reduzieren. Dieses wird bei dieser Erfindung durch einen Versatz der Kurbelwellenlagerung er reicht, der eine geringere (maximale) Schräglage des Pleuels beim Arbeitstakt ergibt (auch auf Kosten einer größeren Schräglage des Pleuels beim Verdichtungstakt mit wesentlich geringeren Kolbendrücken; andere Takte sind kaum relevant).

Beim Verdichtungs- und Arbeitstakt ergeben sich somit in der Summe geringere aus den Kolbendrücken resultierende Querkräfte auf die Kolbenführung. Durch diese Ver setzung wird gleichzeitig die anteilig resultierende, radial auf die Kurbelwelle wirken de Kraft beim Arbeitstakt durch den "senkrechter" stehenden Pleuel erhöht und somit eine Verbesserung des Drehmoments erreicht.

Die Erfindung wird in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und wie folgt be schrieben:

Fig. 1 zeigt schematisch den Kurbeltrieb mit Kolben und Zylinder eines Hubkolben motors bei Mittellage des Kolbens zwischen OT und UT.

Der sich in dem Zylinder (1) bewegende Kolben (2) übt über die Pleuelstange (3) beim Arbeitstakt auf die Kurbelwelle (4) durch die Exzentrizität R der Pleuellagerung (5) ein Drehmoment aus.

Durch den Versatz der Kurbelwellenlagerung um X (6) außerhalb der senkrechten Ver längerung der Zylinderachse differieren die Winkel α (7) und β (8) (α < β), womit auch die auf den Kolben ausgeübten Querkräfte F₁ (9) (resultierend aus dem hohen Arbeitsdruck und dem kleineren Winkel α) und F₂ (10) (resultierend aus dem gerin geren Verdichtungsdruck und dem größeren Winkel β) in der Summe geringer werden als bei mittiger Anordnung.

Claims

1. Hubkolbenmotor mit Kurbeltrieb, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwel lenlagerung seitlich so außerhalb der senkrechten Verlängerung der Zylinder achse versetzt wird, daß auf den Kolben beim Arbeitstakt geringere Seitenkräfte ausgeübt werden als bei mittiger Anordnung.

2. Hubkolbenmotor nach 1., dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines bes seren Drehmomentes die größte Auslenkung des Pleuels außerhalb der senk rechten Verlängerung der Zylinderachse beim Arbeitstakt geringer ist als beim Verdichtungstakt.