DE102005000913A1 - Doppel-Hubgetriebe - Google Patents

Doppel-Hubgetriebe Download PDF

Info

Publication number
DE102005000913A1
DE102005000913A1 DE200510000913 DE102005000913A DE102005000913A1 DE 102005000913 A1 DE102005000913 A1 DE 102005000913A1 DE 200510000913 DE200510000913 DE 200510000913 DE 102005000913 A DE102005000913 A DE 102005000913A DE 102005000913 A1 DE102005000913 A1 DE 102005000913A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
connecting rod
crankshaft
strokes
guide rod
crank
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE200510000913
Other languages
English (en)
Inventor
Helmut Obieglo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE200510000913 priority Critical patent/DE102005000913A1/de
Publication of DE102005000913A1 publication Critical patent/DE102005000913A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H21/00Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides
    • F16H21/10Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane
    • F16H21/16Gearings comprising primarily only links or levers, with or without slides all movement being in, or parallel to, a single plane for interconverting rotary motion and reciprocating motion
    • F16H21/18Crank gearings; Eccentric gearings
    • F16H21/22Crank gearings; Eccentric gearings with one connecting-rod and one guided slide to each crank or eccentric
    • F16H21/32Crank gearings; Eccentric gearings with one connecting-rod and one guided slide to each crank or eccentric with additional members comprising only pivoted links or arms
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/32Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Hubegetriebe, bei welchem nach Drehung eines Sonnenrades bzw. einer Kurbel oder eines Exzenters um 360 DEG zwei unterschiedlich lange Bewegungszyklen einer (mittels bestimmter Getriebeelemente) geführten, primären Kraftaufnehmereinheit entstehen.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Hubgetriebe bei welchem nach Drehung eines Sonnenrades bzw. einer Kurbel oder eines Exzenters um 360° zwei unterschiedlich lange Bewegungszyklen einer (mittels bestimmter Getriebeelementen) geführten, primären Kraftaufnehmungseinheit entstehen.
  • Dabei ist die Kraftaufnehmungseinheit ein – insbesondere in einem Zylinder geradgeführter – Kolben, welcher im Falle einer ausgebildeten Verbrennungskraftmaschine einen, gegenüber dem Kompressionstakt, deutlich längeren Expansionstakt aufweist.
  • Die Idee unterschiedlich langer geometrischer und/oder zeitlicher Arbeitstakte von definierten Getriebeelementen (insbesondere Kolben) ist bekannt. Im Falle von Verbrennungskraftmaschinen ergeben sich, insbesondere thermodynamisch betrachtet, erhebliche Vorteile zum allgemeinen bzw. sonstigen Stand der Technik. Vor allem die bessere Druckenergieausnutzung durch den längeren Expansionszyklus ergibt eine Verbesserung des Nutzwirkungsgrades von weit über zehn Prozent.
  • Es gibt andere Versuche den Nutzwirkungsgrad in dieser Größenordnung zu erhöhen; ebenfalls durch Modifizierung eines Kurbeltriebes. Sinn und Zweck des Einsatzes dieser Getriebe ist ebenfalls eine Verbesserung des Leistungsbildes von insbesondere Verbrennungskraftmaschinen. Beispielsweise wird in dem Dokument EP 0 292 603 B1 ein Beispiel entsprechender Maschinen gezeigt. Bei dieser Maschine weist die Ortskurve des Kolbens im oberen Totpunkt (OT) eine günstige Kurvencharakteristik auf, d.h. der Kolben hat im oberen Totpunkt eine gewisse Verweilzeit. Hier besteht die Modifizierung einerseits aus einer Zweiteilung des Pleuels und andererseits aus einer Verlängerung mit zusätzlichem Gelenk an dem, dem Kolben abgewendeten, Pleuelbereich.
  • Die Orientierung der beiden Pleuelstangen und der Kurbel des Motors ist hier derart gewählt, dass im Bereich des oberen Totpunktes zunächst ein maximales Drehmoment übertragen werden kann, da im oberen Totpunktbereich des Kolbens die erste und zweite Pleuelstange einen gestreckten Zustand aufweisen, d.h. der Winkel zwischen diesen beiden Stangen nahe 180° ist.
  • Kurz nach Durchlaufen des oberen Totpunktes wirken diese beiden Pleuel aufgrund ihrer gestreckten Anordnung im Wesentlichen wie eine starre Verbindung, so dass die wirkende Kraft nahezu senkrecht auf die Kurbel der Kurbelwelle wirkt und somit zu diesem momentanen Zeitpunkt ein maximales Drehmoment auf die Kurbelwelle übertragbar ist. Bei einer genaueren Betrachtung der Drehmomentübertragung zu sämtlichen Zeiten eines Motorzyklus zeigt sich jedoch, dass in der Summe betrachtet die Drehmomentübertragung bei der gewählten Ausführung keineswegs optimal ist.
  • Aufgabe der Erfindung ist es bei einem Hubgetriebe der eingangs genannten Art, insbesondere für Verbrennungsmotoren, den Prozessablauf örtlich und zeitlich derart zu optimieren, dass bei einer gegebenen Anzahl von Arbeitszyklen pro Zeiteinheit besonders für den resultierenden Drehmomentenverlauf maximale Werte erreicht werden können. Weiterhin soll bei sicherer, zügiger Entflammung der eingesetzten Medien bzw. Stoffe eine erweiterte Verbrennungscharakteristik erzielt werden. Im Zusammenhang mit feinst-vernebeltem, in den Zylinder eingedüsten Wasserdampf, soll zudem das erhöhte Temperaturniveau in Druckenergie umgewandelt werden. Damit gelingt es erfindungsgemäß den exergetischen Wirkungsgrad des Prozessablaufes erheblich zu vergrößern.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass im Gegensatz zum vorzitierten Stand der Technik, die Kolbenbahn, durch definierte Abstimmung der Getriebeglieder, entsprechend modifiziert wird.
  • Bei erfindungsgemäßem Hubgetriebe ist die Pleuelstange durch Anlenkung an einer drehbeweglich gelagerten Führungsstange um eine, ggf. ortsvariable, Drehachse zumindest in einem bestimmten Winkelbereich beweglich.
  • Bei einem zyklischen Umlauf der an der Kurbelwelle angeordneten Kurbel wird entsprechend der vollzogenen Bewegung und der Art der Verbindung der Pleuelstangen und Kurbel untereinander die an dem Pleuel angeordnete, vorteilhafte (aber nicht zwingend notwendige) zweite Pleuelstange eine aus zwei Bewegungen überlagerte Bewegung durchführen. Aufgrund der Anlenkung der zweiten Pleuelstange kann diese Pleuelstange zum einen eine Schwenkbewegung um eine Achse und aufgrund der Ortsvariabilität dieser Achse ebenso zum anderen eine translatorische Schubbewegung durchführen. Die effektive Bewegung ist eine Überlagerung beider Bewegungen, wobei nur zu ganz diskreten Zeiten jeweils nur eine Bewegungsart vorliegt.
  • Im vorbekannten Stand der Technik wird die Hubbewegung des Kolbens in eine entsprechende translatorische Schubbewegung der ersten Pleuelstange umgesetzt, wobei diese Schubbewegung in eine Schubbewegung der zweiten Pleuelstange übertragen wird, welche an der Kurbel der Kurbelwelle angelenkt ist. Hier korrespondiert dementsprechend die Hubbewegung des Kolbens mit der Schubbewegung der zweiten Pleuelstange.
  • Demgegenüber wird beim erfindungsgemäßen Hubgetriebe durch die Konstruktion bewirkt, dass durch das kurbelseitige Pleuel sowie der gesteuerten Anlenkung durch den Schwenkhebel, im oberen Totpunktbereich eine Strecklage zweier Getriebeglieder existiert, welche eine Korrespondenz der Kurbel mit nahezu maximalem Hebelarm findet.
  • Die Konstruktion ist damit besonders vorteilhaft, wenn beim Hub des Kolbens in einer Umgebung des oberen Totpunktes die Kurbel der Kurbelwelle einen Wendepunkt durchläuft, insbesondere also der Winkel zwischen der Kurbel und dem ersten Pleuel nicht 180° durchläuft. Das erzeugte Drehmoment setzt sich dann zusammen aus einerseits: der im Zylinder wirkenden Kraftkomponente und andererseits: dem durch den Hebel verursachten Moment um den Anlenkpunkt des Schwenkhebels bzw. der Kurbelwelle.
  • Bei einer Drehung der Kurbel aufgrund der Schwungmassenbewegung wird im Bereich des oberen Wendepunktes wie erwähnt ein Stillstand des Kolbens erzeugt. Hierbei wird die ortsvariable Drehachse, um die die Pleuelstange drehbeweglich ist, bevorzugter Weise aufgrund ihrer Anlenkung, z.B. am Motorblock, mittels der genannten Führungsstange auf einer Kreisbahn verschoben. Es ist auch möglich, durch die Art der Anlenkung z.B. am Motorblock auch eine andere Art der Bewegung einzustellen. Beispielsweise kann die Anlenkstelle am Motorblock hierfür ebenfalls ortsvariabel ausgestaltet sein.
  • Im Laufe der Kurbelwellenbewegung werden sich die Strecken zwischen der Kurbelwellenachse, der Anlenkstelle zwischen Kurbel und Pleuelstange sowie der Anlenkstelle zwischen der ortsvariablen Drehachse an dieser Pleuelstange bei zwei diskreten Kurbelwellenorientierungen, die bestimmt zueinander angeordnet sind maximal bzw. minimal additiv überlagern. Aufgrund der festen Anlenkung der Führungsstange an der Pleuelstange wird bei diesen Kurbelwellenorientierungen die Führungsstange und damit die ortsvariable Drehachse beide Male das Maximum ihrer Auslenkungsmöglichkeit, insbesondere auf der genannten Kreisbahn erreichen.
  • Gegenüber dem Stand der Technik bietet der erfindungsgemäße Motor eine Möglichkeit, eine zeitlich deutlich verlängerte quasi kontinuierliche Einspritzphase vorzusehen, wobei der anfänglich eingespritzte Kraftstoff zunächst verdampft und zündet vor dem Kraftstoff, der am Ende eines langen Einspritzintervalls im Zylinder verdampft, wenn der Kolben seine Abwärtsbewegung beginnt bzw. begonnen hat und sich im weiteren Verlauf dem expansiven unteren Totpunkt nähert. Dies bietet insbesondere für schwer entflammbare Treibstoffe günstigere thermodynamische Bedingungen, da diese eine längere Zeit zum Verdampfen und Entflammen benötigen. Daher kann in einem erfindungsgemäßen Motor auch Rohöl als Treibstoff eingesetzt werden.
  • Durch entsprechende Längenverhältnisse bzw. Geometrien zwischen den einzelnen Elementen sowie insbesondere des Pleuels und den weiteren Abständen der einzelnen Anlenkstellen kann die Veränderung der Verweilumgebung des Kolbens eingestellt werden, so dass günstige Kolbenaufdruckkräfte dann wirken, wenn geometrisch betrachtet ein günstiges Drehmoment an einer Antriebswelle einer Wärmekraftmaschine erzielt werden kann.
  • Es kann auch eine, im Wesentlichen durch Verkippung der Kolben-/Zylinderachse zu den übrigen Motorelementen, insbesondere der erfinderischen Hebelkonstruktion, variabel einstellbare Totpunktzeit erreicht werden. An einem erfindungsgemäßen Motor kann dementsprechend eine Mechanik zur Verkippung der Kolben-/Zylinderachse vorgesehen sein, um z.B. auch im Betrieb eine Änderung der Totpunktzeit vornehmen zu können. So kann die Totpunktzeit und insbesondere die Verweilumgebung an die aktuellen Betriebsbedingungen des Motors angepasst werden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Maschine wird eine optimale Betriebsart erreicht, insbesondere auch durch eine passende Art der Steuerung des Prozessablaufes. Der Bedingung einer optimalen Drehmomentübertragung wird die Ausbildung von speziellen Wirkflächen der erfindungsgemäßen Konstruktion gerecht, welche zusammen mit Koppelelementen den Prozess räumlich und zeitlich vorgeben, wobei über die Formgebung und räumliche Platzierung hinausgehend auch das Ausmaß einer gegebenenfalls verstellbaren Bewegungsbahn berücksichtigt werden kann. Eine Verstellbarkeit kann beispielsweise dadurch erreicht werden, dass eine Anlenkung der Führungsstange bzw. des Schwenkhebels z.B. am Motorblock nicht örtlich fest, sondern ebenfalls örtlich variabel vorgesehen sein kann. Dies würde bedeuten, dass die Achse, um die die verlängerte und insbesondere gekröpfte Pleuelstange drehbar ist, nicht notwendigerweise nur auf einer Kreisbahn beweglich ist, sondern sich auch andere Bahnformen einstellen lassen.
  • Bei einer üblichen Betrachtungsweise des Geschehens während eines Verbrennungsprozesses in einem Verbrennungsmotor bestimmt bei Verbrennungsvorgängen eine bestimmte Reaktionszeit bzw. Trägheit die sogenannte Wärmeexplosion von Medien bzw. Stoffen und damit deren zeitliche und auch räumliche Ausdehnung. Zur Optimierung der Verbrennungsprozesse gibt es Lösungsansätze, die diesen zeitlichen Faktor insofern berücksichtigen, dass dem Kolben eine Expansionsmaschine im Bereich seiner oberen Totpunktstellung mehr Zeit für die Umkehrung seiner Bewegungsbahn gegeben wird, der Kolben also im oberen Totpunkt verweilt, wobei die Verbrennung in diesem Punkt beginnen kann. Dieser Vorgang kann dann als statisch bezeichnet werden, wenn ein wirklicher Stillstand des Kolbens im oberen Totpunkt über einen längeren Zeitraum erreicht werden kann.
  • Eine deutliche Verlängerung des Expansionstaktes über einen Winkelbereich von beispielsweise 30° der Kurbelwelle kann mit der erfindungsgemäßen Konstruktion der den Kolben und die Kurbelwelle verbindenden Pleuelstangen erreicht werden, so dass gegenüber dem allgemeinen und auch dem erwähnten, speziellen Stand der Technik eventuelle durch Frühzündung erhöhte negative Anfangsmomente an der Abtriebswelle entfallen und demzufolge die Energie der Wärmeexplosion nicht mehr einer Kolbenbewegung entgegen steht.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Abbildung und den Patentansprüchen beschrieben.
  • 1: Gezeigt wird in schematischer Darstellung ein erfindungsgemäßes Hubgetriebe für insbesondere Verbrennungskraftmaschinen, mit mindestens einem Zylinder 8, in dem sich ein Kolben 7 hin und her bewegen kann. Der Kolben 7 ist über angegliederte Elemente 2 bis 6 mit einer Kurbelwelle 1 antriebstechnisch verbunden. Der Kolben 7 ist verbunden mit einer an diesem beweglich angeordneten ersten Pleuelstange 6, die wiederum beweglich mit einer weiteren Stange 4 verbunden ist, die sich aus den Teilstücken 4a und 4b zusammensetzt, so dass diese Stange einen zweiarmigen Hebel bildet. Diese zweite Pleuelstange weist also eine erweiterte Anlenkstelle auf und ist optional in vorteilhafter Weise zusätzlich signifikant gekröpft (V2). Ein weiteres Pleuel 3 ist drehbeweglich mit der Kurbel 2 einer Kurbelwelle 1 (Sonnenrad) verbunden. Mit dieser Konstruktion kann die translatorische Auf- und Abbewegung des Kolbens 7 im Zylinder 8 umgesetzt werden in eine Rotationsbewegung der Kurbelwelle 1. Die dargestellte Anordnung kann in einem realisierten Motor beispielsweise mehrfach hintereinander angeordnet werden, um einen Motor mit mehreren Zylindern auszubilden. Dabei kann die Führungsstange 4 im Lager 5 ver- und feststellbar angeordnet sein. Außerdem kann die Führungsstange 4 eine (ggf. gekröpfte) Verlängerung V1 aufweisen, an der dann die Kurbelwelle 1 mittels des Pleuels 3 angelenkt ist. Diese Maßnahme hat im wesentlichen den Grund in einer „Entzerrung" des Kraftlinienverlaufes und des konstruktiven Bauaufwandes.
  • In der dargestellten Ausgangssituation der 1 ist die Anordnung derart gewählt, dass der Winkel β zwischen der Pleuelstange 6 und dem Hebelelement 4 etwa 270° beträgt und dieser Winkel im weiteren Bewegungsablauf variiert und auch im Punkt P 180° (oberer Totpunkt OT) einnehmen kann.
  • Insbesondere durch die Änderung des Winkels Y in der Situation im OT sowie der Wahl der Getriebebauteilabstände A und B kann die Verweildauerumgebung des Kolbens im Verlauf seiner Hübe maßgeblich beeinflusst werden. Deshalb kann es sinnvoll sein, die Lagerstellen 1 und 5 der Kurbel 2 und der Stange 4 variabel und feststellbar zu gestalten.
  • Bei der gezeigten Darstellung in der 1 handelt es sich um die Stellung eines Bereiches um den unteren Totpunkt UT1 des Kolbens 7. Die OT – Stellung selbst ist einfach gestrichelt, und die UT2 – Stellung ist zweifach gestrichelt dargestellt. Gut erkennbar ist, dass sich der Gelenkpunkt P um den Winkel β in diesem Bereich nicht bewegt und somit in diesem Bereich ein Stillstand des Kolbens erzielt wird. Diese Strecklage (β = 180°) konespondiert mit besonders großen Hebelarmen der Kurbelwelle 1, weshalb bereits kleinste Kolbenbewegungen in signifikanten Drehmomenten resultieren; im Gegensatz zum Stand der Technik, wo im OT keine entsprechenden Hebelarme der Kurbelwelle verfügbar sind bzw. gleich Null sind.
  • Die Bewegung der Pleuelstange 6, ist genau genommen eine Überlagerung aus einer Schubbewegung (entlang des Zylinders 8) und einer Rotationsbewegung (um die Drehachse des Endes der Führungsstange 4).
  • Die 1 zeigt hierbei eine Momentaufnahme, bei der die Bewegung der Pleuelstange nicht aus signifikanten Rotationen und Translationen besteht (Umkehrpunkt bzw. UT1).
  • Diese Situation tritt ein, wenn aufgrund der Kurbelwellendrehung sich die Längen und Winkel der an der Kurbelwelle angeordneten Kurbel 2 und des Pleuels 3 der maximal (UT1) oder minimal (UT2) additiv überlagern.
  • Bei der gemäß 1 dargestellten Momentaufnahme erfolgt eine hervorragende Drehmomentübertragung, sofern der Kolben 7 aufgrund einer im oberen Totpunkt stattgefundenen Explosion des Kraftstoffes, da die wirkende Explosionskraft senkrecht über die Pleuelstange 6 auf die zweite Pleuelstange 3 übertragen wird, woraufhin die zweite Pleuelstange eine maximale Kraft auf die Kurbel 2 der Kurbelwelle 1 überträgt.
  • Neben dem ausgeweiteten Kolbenbewegungsbereich ergibt sich auch, wie beschrieben, der positive Effekt, dass bei geringer Kolbenbewegung aus dem oberen Totpunkt heraus die untere zweite Pleuelstange eine solche Position erreicht, dass ein maximal mögliches Drehmoment an der Kurbelwelle erzielt wird. Dieser Position entspricht in etwa der einfach gestrichelten Darstellung der 1. Das heißt, dass der Kolben in Einklang mit dem erfindungsgemäßen Prinzip die maximale Beschleunigung durch den Verbrennungsdruck genau dann erfährt, wenn das maximale Drehmoment an der Kurbelwelle übertragen werden kann, während der Kolben bei konventionellen Motoren schon eine relativ große Distanz zurückgelegt hat, bei dem das maximale Drehmoment auf die Kurbelwelle wirkt. Deshalb ist es bei dem erfindungsgemäßen Motor möglich, einen weitaus größeren Anteil an Energie aus dem Kraftstoff oder Kraftstoffgemisch zu gewinnen, als es bei üblichen Motoren der Fall ist; d. h., dass der Exergieanteil des erfindungsgemäßen Kreisprozesses wesentlich besser ausgenutzt wird.
  • Der Umstand, dass das maximale Drehmoment bereits nach einer relativ geringen Kolbenbewegung übertragen wird, hat einen entscheidenden Vorteil beispielsweise im Fall von Zweitakt-Motoren, in denen das Auslassventil spätestens nach 90° Kurbelwellenwinkel geöffnet ist. Es ist dementsprechend erfindungsgemäß möglich, den weitaus größten Anteil der Verbrennungsenergie in Nutzarbeit an der Kurbelwelle zu transferieren, während bei konventionellen Zweitakt-Motoren ein beachtlicher Anteil der Energie nicht profitabel genutzt werden kann und durch das Auslassventil verschwindet.
  • Wegen der relativ langen Verweilumgebung des Kolbens in seiner Bahn passen die Verbrennung des Treibstoffes einerseits und der Verbrennungsablauf andererseits optimal zusammen. Die Energie der Verbrennungsabgase wirkt einer Kolbenbewegung nicht entgegen, statt dessen kann die Energie in Richtung der Kolbenbewegung wirken. Die bessere Energieausnutzung resultiert in einer geringeren Erwärmung des Motors und in einer niedrigeren Abgastemperatur.
  • Darüber hinaus sind die Abgasbestandteile deutlich vermindert im Vergleich zu einer konventionellen Maschine, so dass unter Umständen auch auf den Einsatz eines Katalysators verzichtet werden kann.
  • Bei einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor kann das Maximum des Drehmomentverlaufs z.B. bereits nach 15° des Kurbelwellenwinkels erreicht werden, während das Maximum des Drehmomentverlaufs bei einem herkömmlichen Motor insbesondere erst nach 75° Kurbelwellenwinkel erreicht wird. Für einen Zweitakt-Motor kann dementsprechend abgeschätzt werden, dass das maximale Drehmoment weit früher erreicht wird als sich das Auslassventil öffnet, so dass die Verbrennungsenergie viel effizienter in Bewegungsenergie der Kurbelwelle umgesetzt werden kann. Zusammen mit der geringeren Erwärmung des Motors und der Abgase als Resultat der zuvor beschriebenen verbesserten Energieausnutzung ist ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor besonders geeignet und vorteilhaft für die Konstruktion und für den Betrieb als Zweitakt-Motor.
  • Ein erfindungsgemäßer Motor kann dementsprechend mehr als 50 % weniger Treibstoff verbrauchen und mehr Leistung erbringen als ein konventioneller Vergleichsmotor. Die Erwärmung des Motors sowie der Abgase kann um wenigstens 25 % verringert werden. Aus diesem Grunde enthalten die Abgase auch weniger schädliche Stoffe.
  • Der erfindungsgemäße Motor kann mit Dieselöl, Gas oder anderen, auch minderwertigen Treibstoffen betrieben werden. Eine Ausführung als Viertakt-Motor ist ebenfalls möglich. Anwendungsbedingt kann auf den Kolben 7 und ggf. die Pleuelstange 6 verzichtet werden und stattdessen ein elastisches Medium, insbesondere eine Feder zum Einsatz gelangen.
  • Neben dem geringeren Treibstoffverbrauch, welches ein hohes Einsparpotential an Betriebskosten bildet, ist auch ein hohes Verdichtungsverhältnis im Motor möglich. Beispielsweise können Verdichtungen von 1:20 erreicht werden, so dass auch bei benzinbetriebenen Ottomotoren z.B. eine Selbstzündung ohne Zündanlage möglich sein kann. Es können neben den bekannten Treibstoffen Pflanzenöle, Wasserstoff oder andere Treibstoffe minderer Qualität gezündet werden. Auch ist eine Zündung von heterogenen Fluiden, beispielsweise mit definierten Wasseranteilen als Ärosol möglich.
  • Auch können beispielsweise Wandwärmeverluste in Höhe von ca. 25 % vermieden werden, die bei konventionellen Maschinentypen im weit geöffneten Expansionsraum auftreten, nicht mehr in Druckenergie umgesetzt werden und somit dem eigentlichen Kreisprozess verloren gehen.
  • Dagegen resultiert aus der „vollkommenen Verbrennung" bereits im Zylinder der erfindungemäßen Verbrennungskraftmaschine eine wesentlich größere Druckenergie zur Umwandlung in mechanische Nutzleistung, da auch die thermische Energie durch Wasserfeinstvernebelung besser genutzt werden kann.
  • Ein erfindungsgemäß betriebenes Verfahren hat somit als Ergebnis ein praktisches Indikatordiagramm, welches um den Betrag des stark erweiterten Expansionsverhältnisses verlängert ist und somit schon theoretisch über signifikante Vorteile hinsichtlich des Wirkungsgrades erfindungsgemäßer Verbrennungskraftmaschinen verfügt. Diese Art des Betriebsverfahrens ist nur mit der erfindungsgemäßen Getriebekinematik zu erreichen.
  • Es ergibt sich die Möglichkeit einer Gleichraumverbrennung gilt für eine erfindungsgemäße Gleichdruckverbrennung: Durch eine verlängerte Einspritzphase kann der Druck im Kolben durch die zeitlich nacheinander erfolgende Verdampfung und Entflammung eines Kraftstoffes im Zylinder trotz einer Abwärtsbewegung des Kolben konstant gehalten werden kann, was einen Vorteil bei der Verwendung schwer entflammbarer Kraftstoffe darstellt.
  • Durch die bessere Energieausnutzung kann auch ein niedrigeres Drehzahlniveau angestrebt werden, was sich positiv auf die Lebensdauer des Motors auswirkt. Im Vergleich zu einem herkömmlichen Motor ist typisch, dass konventionelle Motoren bereits vor Erreichen des oberen Totpunktes Kraftstoff in das Zylindervolumen einspritzen und zur Zündung bringen. Dementsprechend ergibt sich eine signifikante freigesetzte Wärmeenergie, die eine Zylinderinnendruckerhöhung erzeugt, welche als Kraft dem in Richtung oberen Totpunkt strebenden Kolben entgegenwirkt.
  • Demgegenüber ergibt sich erfindungsgemäß ein typischer Verbrennungsmotor, der erst nach Erreichen des oberen Totpunktes das Kraftstoffgemisch in den Zylinderhohlraum eingespritzt wird. Der Zylinderinnendruck steigt somit aufgrund der Verbrennung erst dann signifikant an, wenn der Kolben sich im bzw. knapp hinter dem oberen Totpunkt befindet, so dass die wirkende Kraft vollständig in den Abtrieb des Kolbens umgesetzt werden kann.
  • Außerdem kann ein kompletter 4-Takt-Betrieb während einer einzigen Kurbelwellenumdrehung ablaufen; während konventioneller Stand der Technik hierfür 2 Umdrehungen der Kurbelwelle benötigt. D. h.: Erfindungsgemäß liefert ist bei halber Drehzahl sogar eine höhere Leistung verfügbar.
  • Die Energieausnutzung bei einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor ist dementsprechend deutlich effizienter als bei einem vergleichbaren konventionellen Motor.
  • Insgesamt ergibt erfindungsgemäßes Hubgetriebe einen praktikablen und effektiven Mechanismus für die Realisierung von insbesondere Verbrennungskraftmaschinen.

Claims (8)

  1. Hubgetriebe, für insbesondere Verbrennungskraftmaschinen, mit einer Kurbel oder einem Exzenter 2 einer Kurbel- bzw. Exzenterwelle 1 und einem Pleuel 3, welches drehbeweglich in Antriebsverbindung mit der Kurbel bzw. dem Exzenter steht und gleichzeitig in einem Bereich um einen Gelenkpunkt abseits der Kurbel bzw. des Exzenters an einer Führungsstange bzw. Schwenkhebel 4 beweglich befestigt ist, wobei letzterer ortsfest oder variabel festsetzbar an einem Gehäuse im Punkt 5 angelenkt ist und an einem, diesem Punkt entfernten Ende, mit einem weiteren, geführten Pleuel 6 in Antriebsverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das eine und bahngeführte Ende des Pleuels 6 Hubbewegungen ausführt, derart und mit dem Ergebnis, dass während einer Kurbelwellenumdrehung um 360° diese Hubbewegungen aus zwei geometrisch unterschiedlich langen Teilbereichen bestehen, welche kurbelwellenseitig durch einen ersten unteren Totpunkt UT1 und einen zweiten unteren Totpunkt UT2 sowie zweier oberer Totpunkte OT1 und OT2 markiert werden.
  2. Hubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuel 6 an einer Seite durch eine Führungsstange bzw. einen Schwenkhebel 4 im Wesentlichen kreisbahngeführt ist, während an der anderen Seite eine im Wesentlichen geradgeführte Anlenkstelle existiert und diese Geradführung durch einen in einem Zylinder 8 beweglichen Tauch-Kolben 7 geschieht.
  3. Hubgetriebe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuel 6 an einer Seite durch eine Führungsstange bzw. einen Schwenkhebel 4 im Wesentlichen kreisbahngeführt ist, während an der anderen Seite eine im Wesentlichen kreisbahngeführte Anlenkstelle existiert und diese Kreisbahnführung durch einen in einem (hier nicht explizit gezeigten) Zylinder beweglichen (hier nicht explizit gezeigten) Schwenk-Kolben geschieht.
  4. Hubgetriebe nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuel 3 an seinem, der Kurbelwelle abgewendeten Seite, an der Führungstange bzw. dem Schwenkhebel 4 in einem Abschnitt zwischen Schwenkhebellagerung 5 und Pleuel 6 drehbeweglich befestigt ist.
  5. Hubgetriebe nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pleuel 3 an seinem, der Kurbelwelle abgewendeten Seite, an einer, in einem wählbaren Winkelbereich ausgeführten, Verlängerung V1 der Führungstange bzw. dem Schwenkhebel 4 drehbeweglich befestigt ist.
  6. Hubgetriebe nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungstange bzw. der Schwenkhebel 4 an der seinem Lager 5 abgewendeten Seite eine, ggf. gekröpfte, kinematische Verlängerung V2 aufweist, an dessen Ende das Pleuel 6 antriebstechnisch verbunden ist.
  7. Hubgetriebe nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlich langen Hubbewegungen im Wesentlichen zum Einen durch die Geometrien der Getriebeglieder und zum Anderen im Wesentlichen durch die Abstände A und B der Kurbelwellenlagerung und der Führungsstangenlagerung sowie dem Winkel Y, gebildet aus der Zylinderachse und der oberen Totpunktstelle, vorwählbar sind.
  8. Hubgetriebe nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass. die Kraftübertragung auf die Führungsstange 4 ihrem Wesen nach ursächlich mechanischer, hydraulischer, pneumatischer, magnetischer oder elektrischer Art ist.
DE200510000913 2005-01-06 2005-01-06 Doppel-Hubgetriebe Withdrawn DE102005000913A1 (de)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510000913 DE102005000913A1 (de) 2005-01-06 2005-01-06 Doppel-Hubgetriebe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200510000913 DE102005000913A1 (de) 2005-01-06 2005-01-06 Doppel-Hubgetriebe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102005000913A1 true DE102005000913A1 (de) 2006-07-27

Family

ID=36650235

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200510000913 Withdrawn DE102005000913A1 (de) 2005-01-06 2005-01-06 Doppel-Hubgetriebe

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102005000913A1 (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103104338A (zh) * 2013-03-01 2013-05-15 林秀寒 一种高效输出的发动机

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1874194A (en) * 1928-10-22 1932-08-30 King Albert Bentley Internal combustion engine
FR1109466A (fr) * 1953-07-24 1956-01-30 Perfectionnements aux moteurs à explosion à quatre temps
EP0292603B1 (de) * 1987-05-08 1991-02-13 Gerhard Mederer Kraft- oder Arbeitsmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine
DE19846951A1 (de) * 1998-10-12 2000-04-20 Strip S D O O Podjetje Za Svet Presse mit Kniehebelantrieb

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1874194A (en) * 1928-10-22 1932-08-30 King Albert Bentley Internal combustion engine
FR1109466A (fr) * 1953-07-24 1956-01-30 Perfectionnements aux moteurs à explosion à quatre temps
EP0292603B1 (de) * 1987-05-08 1991-02-13 Gerhard Mederer Kraft- oder Arbeitsmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine
DE19846951A1 (de) * 1998-10-12 2000-04-20 Strip S D O O Podjetje Za Svet Presse mit Kniehebelantrieb

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103104338A (zh) * 2013-03-01 2013-05-15 林秀寒 一种高效输出的发动机
CN103104338B (zh) * 2013-03-01 2015-02-25 林秀寒 一种高效输出的发动机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102005055199B4 (de) Hubkolbenverbrennungskraftmaschine mit einstellbar veränderbarem Verdichtungsverhältnis
DE2324088C3 (de) Kolbenbrennkraftmaschine mit einem Haupt- und einem kleineren Hilfszylinderraum
DE102012014917A1 (de) Druckimpulsansteuerung für eine Verstelleinrichtung eines variablen Verdichtungsverhältnisses
DE102005020270A1 (de) Brennkraftmaschine mit variablem Verdichtungsverhältnis
DE4416989A1 (de) Vorrichtung zur Umwandlung einer kreisförmigen Bewegung in eine Hin- und Herbewegung und umgekehrt
DE10258872A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betrieb eines mehrzylindrigen Verbrennungsmotors mit variablem Verdichtungsverhältnis
DE102020100311A1 (de) Motor mit variablem verdichtungsverhältnis
DE102013005837B3 (de) Verbrennungsmotor mit Variation der Zündfolge
DE102012214659B4 (de) In der Länge veränderbare Pleuelstange und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einer derartigen Pleuelstange
WO2009141422A2 (de) Motor mit einer kurvenscheibe
DE102007039912B4 (de) Asynchroner Stromgenerator mit Freikolbenmotor
DE10026634C2 (de) Vorrichtung zum Verändern der Verdichtung eines Zylinders einer Hubkolbenbrennkraftmaschine
EP2792846A1 (de) Doppelkurbelwellen-Verbrennungsmotor
DE102005000913A1 (de) Doppel-Hubgetriebe
WO2002059468A1 (de) Verbrennungsmotor mit knickpleuel und verlängerter oberer totpunkt-zeit
DE102013019214B3 (de) Mehrgelenkskurbeltrieb einer Brennkraftmaschine sowie Verfahren zum Betreiben eines Mehrgelenkskurbeltriebs
DE102004040841A1 (de) Hubgetriebe, für insbesondere Verbrennungskraftmaschinen
DE10135217A1 (de) Verbrennungsmotor mit Knickpleuel und verlängerter oberer Totpunkt-Zeit
WO2013152857A2 (de) Brennkraftmaschine
DE102004045863A1 (de) Hubgetriebe, für insbesondere Verbrennungskraftmaschinen
DE102007038299A1 (de) PLV-Triebwerk
DE3920620A1 (de) Rotationsmaschine
DE19654994C2 (de) Vorrichtung zur Umwandlung einer kreisförmigen Bewegung in eine Hin- und Herbewegung und umgekehrt
DE102015211226A1 (de) Anordnung und Verfahren zum Antrieb einer Verstellwelle
DE102015221908A1 (de) Vorrichtung zur Veränderung des Verdichtungsverhältnisses einer Hubkolbenbrennkraftmaschine

Legal Events

Date Code Title Description
OM8 Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law
8139 Disposal/non-payment of the annual fee