DE102004057074A1

DE102004057074A1 - Resonator for internal combustion engine, has mechanical and electrical components, eccentricity adjusted using rod, elastic medium joined at rod and guide and movable or fixed body e.g. mass is connected to medium

Info

Publication number: DE102004057074A1
Application number: DE200410057074
Authority: DE
Inventors: Helmut Obieglo
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-11-25
Filing date: 2004-11-25
Publication date: 2006-06-22

Abstract

The resonator has mechanical and electrical components, and electrical and/or electronic analog units represent mechanics that are characterized through a fixed rotation center (1). An eccentricity (2) is movable, connected and adjusted through a rod (3) that is attached to a guide (4). An elastic medium (5) is joined at the rod and the guide, and a movable or fixed body e.g. mass, is connected.

Description

Die Erfindung betrifft ein System aus mechanischen und/oder elektrischen bzw. elektronischen Bauelementen, welches insbesondere in einem Stadium der Eigenfrequenz des Gesamtsystems arbeitet und damit – bei gegebener und definierter Energiezuführung – insbesondere elektrische Nutzenergie liefert.The The invention relates to a system of mechanical and / or electrical or electronic components, which in particular in one Stadium of the natural frequency of the entire system works and thus - given and defined energy supply - in particular electrical useful energy supplies.

Maschinen, welche mit ihrer Eigenfrequenz arbeiten sind seit langem bekannt; z.B. Schwingförderer. Diese stellen jedoch keine Nutzenergie zur Verfügung. Nutzenergie liefern hingegen z.B. und insbesondere Verbrennungskraftmaschinen, an denen z.B. ein Generator zur Strombereitstellung angeordnet ist.Machinery, which work with their natural frequency have long been known; e.g. Vibratory conveyors. However, these do not provide useful energy. On the other hand, useful energy supplies e.g. and in particular internal combustion engines, where e.g. a generator for power supply is arranged.

Verbrennungskraftmaschinen arbeiten vornehmlich durch Verdichten von gasförmigen Medien, bzw. der Verbrennung von Flüssigkeiten. Hierdurch treten unerwünschte Abgasbestandteile in die Umgebung bzw. Atmosphäre.Internal Combustion Engines work primarily by compressing gaseous media, or combustion of liquids. This will cause unwanted Exhaust gas components in the environment or atmosphere.

Außerdem ist zur Überwindung aller beim Betreiben dieser Maschinen auftretenden Widerstände bekanntlich eine bestimmte Antriebsleistung erforderlich, welche infolge nichtoptimaler Prozessparameter als unbefriedigend hoch betrachtet werden muss.Besides that is to overcome All known in operating these machines resistors known a certain drive power required, which due to non-optimal Process parameters must be regarded as unsatisfactory high.

Ziel der Erfindung ist somit neben einer Reduzierung bzw. vollständigen Vermeidung von Abgasen auch die Minimierung von Antriebsleistung der Kraftmaschine und die Kopplung von Resonanzeigenschaften des erfindungsgemäßen Systems mit der Nutzenergiebereitstellung. Diese Eigenschaft weist der bekannte Stand der Technik nicht auf.aim The invention is thus in addition to a reduction or complete avoidance exhaust gases also minimizing engine power output and the coupling of resonant properties of the system according to the invention with the benefit energy supply. This property assigns the well-known State of the art not on.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung wird nachfolgend und in den Patentansprüchen beschrieben; insbesondere findet die Erklärung anhand von 1 statt.The solution to this problem is described below and in the claims; in particular, the explanation is based on 1 instead of.

1: Hier ist mit 1 ein ggf. verschiebliches, aber feststellbares Drehzentrum der erfindungsgemäßen Maschine bezeichnet. Hierum dreht eine Exzentrizität 2, also insbesondere eine Kurbel oder ein Excenter. Hiermit in Antriebsverbindung steht eine Stange 3, an deren – der Exzentrizität abgewandten – Ende ein die Führung vermittelndes Bauteil 4 angeschlossen ist. Dies kann insbesondere eine Geradführung sein. Hiervon abweichend kann die Stange 3 auch eine Kröpfung 3a aufweisen, bei der antriebstechnisch betrachtet, ein Vorteil hinsichtlich der Gesamtkinematik des Systems bestehen kann. 1 : Here is with 1 a possibly displaceable, but detectable center of rotation of the machine according to the invention. This is an eccentricity 2 , ie in particular a crank or an eccentric. Hereby in drive connection is a rod 3 , At whose - the eccentricity averted - end of a guiding mediating component 4 connected. This can be in particular a straight line. Deviating from the rod can 3 also a bend 3a in terms of the drive technology, there may be an advantage in terms of the overall kinematics of the system.

Eine Variante der Führung ist mit 4a gekennzeichnet und soll in diesem Fall einen Hebel darstellen, welcher an einer Seite mit der Stange 3 verbunden ist und an seiner anderen Seite insbesondere gehäusefest aber verschwenkbar ist. Der Hebel ist axialkonform angelenkt.A variant of the leadership is with 4a and in this case is intended to represent a lever, which on one side with the rod 3 is connected and on the other side in particular housing fixed but is pivotable. The lever is articulated axially compliant.

Des weiteren ist mit 5 ein elastisches Medium, insbesondere mechanische Feder, angeschlossen, welches bzw. welche erfindungsgemäß mit den beteiligten anderen Körpern ein schwingungsfähiges Gesamtsystem ermöglicht.Furthermore, with 5 an elastic medium, in particular mechanical spring, connected, which or which according to the invention with the other bodies involved enables a total oscillatory system.

Vorteilhaft ist die weitere Anbringung von Massen oder ortsfesten Anlenkstellen, welche durch die Ziffer 6 symbolisiert sind. Hierdurch lässt sich das Gesamtsystem erfindungsgemäß gezielt auf wenigstens eine Resonanz(dreh-)frequenz abstimmen. Letztere liefert mit vergleichsweise geringer Antriebsenergie eine deutlich höhere Nutzleistung, so dass der effektive Wirkungsgrad erfindungsgemäßer Maschine, im Vergleich zum Stand der Technik, stark erhöht wird.Advantageous is the further attachment of masses or fixed articulation points, which by the numeral 6 are symbolized. As a result, the overall system according to the invention can be specifically tuned to at least one resonance (rotational) frequency. The latter provides with comparatively low drive power a significantly higher efficiency, so that the effective efficiency of the inventive machine, compared to the prior art, is greatly increased.

Es ist klar, dass das Gesamtsystem sehr fein und definiert aufeinander abgestimmt werden muss. Dies ist heute jedoch vorteilhaft mit einer computergestützten Parameteroptimierung (im voraus) möglich.It it is clear that the overall system is very fine and defines each other must be agreed. However, this is advantageous today with a computerized Parameter optimization (in advance) possible.

Damit das System Nutzenergie liefern kann, muss einerseits eine Antriebsleistung zur Verfügung stehen; dies kann insbesondere ein Elektromotor oder Verbrennungsmotor sein, welcher in – oder in der Umgebung von – Punkt 1 angeschlossen ist.In order for the system to be able to deliver useful energy, on the one hand a drive power must be available; this can be, in particular, an electric motor or internal combustion engine which is in or near the point 1 connected.

Schließlich kann für die Erzeugung von Nutzenergie, insbesondere elektrischem Strom, ein rotierender Generator angeschlossen sein (ebenfalls in – oder in der Umgebung von – Punkt 1). Alternativ hierzu kann in – oder in der Umgebung von – Punkt 6 ein Lineargenerator betrieben werden, der aus der resultierenden Hubbewegung Strom erzeugen kann.Finally, for the generation of useful energy, in particular electrical current, a rotating generator may be connected (also in or near the point 1 ). Alternatively, in or near the point 6 a linear generator can be operated, which can generate electricity from the resulting lifting movement.

Um optimale Energienutzung zu erzielen arbeitet die Maschine mit einer vorher zu bestimmenden Frequenz. In Verbindung mit den existierenden Massen entsteht damit ein sogenanntes Feder-Masse-System, welches schwingfähig ist und insbesondere wenigstens eine sogenannte Eigenkreisfrequenz (Resonanz) aufweist und vor allem – wie schon angedeutet – mit dieser Frequenz arbeiten soll.Around To achieve optimal energy use the machine works with one previously determined frequency. In conjunction with the existing masses thus creates a so-called spring-mass system, which is capable of oscillating and in particular at least one so-called natural angular frequency (resonance) and above all - as already indicated - with this frequency should work.

Bei gleichem Energieeinsatz kann die resultierende Nutzleistung gegenüber konventionellen Maschinen z.B. um den Faktor fünf vergrössert werden, das anvisierte Ziel der Aufgabenstellung also mit recht einfachen Mitteln erreicht werden.at the same amount of energy can be used to generate the net power compared to conventional machines e.g. by a factor of five increases So, the goal of the task is right be achieved by simple means.

Als weitere Möglichkeit kann im Punkt 6 nocheinmal ein vergleichbares System aufgebaut und angeschlossen sein. Dies kann anwendungsbedingt und wunschgemäß sehr zweckmäßig sein. Von Vorteil ist dann eine Parametervariation; z. B. kann die Exzentrizität vergrößert werden und/oder angeschlossene Massen verkleinert werden.As another possibility can in the point 6 Once again a comparable system has to be set up and connected. This can be very useful due to the application and as desired. An advantage is then a parameter variation; z. B., the eccentricity can be increased and / or connected masses are reduced.

Darüber hinaus kann ein optionales Dämpfungsglied in das System integriert werden, um das System definiert abzustimmen.Furthermore can be an optional attenuator integrated into the system to tune the system in a defined way.

Damit das System ständig (vorteilhaft) mit der Resonanzfrequenz betrieben wird, sind ggf. im Punkt 4 Sensoren zur Bahn- bzw. Ortserfassung zu installieren. Eine angeschlossene Elektronik regelt dann immer auf den Wunschzustand ein.So that the system is constantly (advantageously) operated at the resonance frequency, may be in the point 4 Install sensors for tracking or localization. A connected electronics then always regulates to the desired state.

Das Gesamtsystem lässt sich an den erforderlichen Stellen (z.B. Excenter oder Führung) Wälzlagern, so dass auf eine Schmierung vollkommen verzichtet werden kann. Das System arbeitet dann "sauber" und zuverlässig bzw. wartungsarm.The Whole system leaves in the required places (for example eccentric or guide) rolling bearings, so that lubrication can be completely dispensed with. The System works then "clean" and reliable or maintenance.

Zu dem hier vorgestellten, erfindungsgemäßen mechanischen System lässt sich ganz oder zu mindestens teilweise ein elektrisches Analogiesystem aufbauen, welches aber hier nicht Gegenstand der Betrachtung sein soll. Beispielhaft soll nur erwähnt werden, dass eine mechanische Masse durch eine elektrische Induktivität (Spule) analogiesiert werden kann; oder eine mechanische Dämpfung durch einen elektrischen Widerstand bzw. eine weitere Richtgröße durch eine Kapazität.To The mechanical system according to the invention presented here can be used completely or at least partially an electrical analogy system build up, but which is not the subject of consideration here should. By way of example only should be mentioned be that a mechanical mass through an electrical inductance (coil) can be analogies; or a mechanical damping by an electrical resistance or a further standard size a capacity.

Im Ergebnis ist erfindungsgemäßes Aggregat einfach im Aufbau, kostengünstig in der Fertigung und effektiv in seiner Wirkung. Es lässt sich überall sehr wirtschaftlich und effizient betreiben.in the The result is an aggregate according to the invention simple in construction, inexpensive in production and effective in its effect. It can be very much everywhere operate economically and efficiently.

Claims

Resonator, constructed with mechanical and / or electrical components, the latter representing electrical or electronic analogy elements to the mechanics and the mechanics is characterized by a substantially stationary center of rotation 1 at which an eccentricity 2 movable and fit to fit and the latter by a rod 3 drive technology is extended as well as on this rod a guide 4 attached, characterized in that - systemically - to 3 respectively. 4 an elastic medium 5 is affiliated and later in a movable or stationary body 6 , in particular mass is connected.

Resonator according to claim 1, characterized in that the elastic element 5 a mechanical spring with a certain spring rate and damping is.

Resonator according to one of the claims, characterized in that the body 6 a linear generator and / or damper is.

Resonator according to one of the claims, characterized in that - in or around - 1 an electric motor and / or generator and / or internal combustion engine is affiliated.

Resonator according to one of the claims, characterized that the resonator with a determined by the spring mass system, immanent frequency, in particular at least one natural or resonance frequency oscillates.

Resonator according to one of the claims, characterized in that in the point 6 another mass / spring system is coupled.

Resonator according to one of the claims, characterized in that in the point 4 a straight and / or curved path guidance exists.

Resonator according to one of the claims, characterized that for regulating the system suitable sensors, electrical and / or electronics is provided.

Resonator according to one of the claims, characterized in that the rod 3 with a bend 3a is provided, on which the elastic medium 5 attacks.

Resonator according to one of the claims, characterized that the mechanical components, oscillators or resonators through electrotechnical or electronic components are analogiesiert.