DE102007005228A1 - Internal combustion engine has piston, housing, piston rod and crankshaft, where compression element has spark plugs and valves, and housing and piston have rectangular cross section and conjugated surfaces are coplanar - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung kann ihre Anwendung sowohl bei Verbrennungsmotoren als auch bei anderen Kolbenmaschinen finden.The Invention can be applied both to internal combustion engines as also found in other reciprocating engines.
Bekannt sind Verbrennungsmotoren mit Kolben, die einen kreisförmigen Querschnitt besitzen. Die lineare Bewegung des Kolbens wird durch den Kurbelmechanismus in eine Drehbewegung der Welle transformiert. Während der Arbeit solcher Mechanismen erfolgt ein Verschleiß der inneren Oberfläche des Zylinders. Der größte Verschleiß erfolgt dabei in der Bewegungsebene der Kurbelstange, die eine pendelnde Drehbewegung um die Querachse des Zylinders vollzieht. Im Ergebnis erfolgt die Umwandlung des kreisförmigen Querschnitts der inneren Oberfläche des Zylinders in einen ellipseförmigen Querschnitt. Dies führt zur Senkung der Motorleistung, der Wirkungsgrad des Motors fällt und seine Lebensdauer verringert sich. Im größeren Umfang verringert sich der Verschleiß, wenn man das Schema eines Boxermotors nutzt.Known are internal combustion engines with pistons, which have a circular cross-section have. The linear movement of the piston is controlled by the crank mechanism transformed into a rotational movement of the shaft. During the work of such mechanisms a wear of the inner surface of the Cylinder. The biggest wear occurs doing so in the plane of movement of the connecting rod, which is a pendulum Rotary movement takes place around the transverse axis of the cylinder. In the result the transformation of the circular cross section of the inner surface of the Cylinder in an ellipse-shaped cross-section. this leads to to reduce engine power, the efficiency of the engine drops and its life is reduced. To a greater extent decreases the wear, if you use the scheme of a boxer engine.
Im
Zweitakt-Boxermotor
Im
Verbrennungsmotor mit zwei Boxerzylindern
Es
ist auch ein Motor mit zwei Zylinderköpfen und einem Kolben
Die oben genannten Motoren haben Kolben mit einem kreisrunden Querschnitt und können hohe Drehzahlen bei einem geringen Drehmoment erreichen. Um den Drehmoment steigern muss man die Kurbel der Kurbelwelle verlängern. Aber die Länge der Kurbel wird durch das Durchmesser des Kolbens, der den Ausschlagswinkel der Kurbelstange zur vertikalen Achse begrenzt, bestimmt. Die Erhöhung des Durchmessers des Kolbens führt zur Steigerung des Materialverbrauchs und zu größeren Motorabmessungen. Diesen Widerspruch kann man nur durch die Änderung der Querschnittsformen des Zylinders und des Kolbens erreichen.The above-mentioned engines have pistons with a circular cross-section and can reach high speeds with low torque. To the To increase torque you have to extend the crank of the crankshaft. But the length of the Crank is determined by the diameter of the piston, which determines the swing angle the crank rod limited to the vertical axis determined. The increase of the diameter of the piston leads to increase the material consumption and to larger motor dimensions. this You can only contradict this by changing the cross-sectional shapes reach the cylinder and the piston.
Das Ziel der Erfindung ist ein Verbrennungsmotor mit einem hohen Drehmoment, einem geringen spezifischen Gewicht je Leistungseinheit und einer großen Lebensdauer. Er soll einfach in der Konstruktion und kostengünstig in der Herstellung, sowie einfach zu reparieren sein. Dies wird dadurch erreicht, dass im Motor ein Zylinder und ein Kolben verwendet werden, die in ihrem Querschnitt eine rechteckige Form aufweisen. Dabei kann ein Einzylindermotor nach dem üblichen Schema hergestellt werden, wie ein Verbrennungsmotor mit einem kreisrunden Zylinder- und Kolbenquerschnitt.The The aim of the invention is an internal combustion engine with a high torque, a low specific weight per unit of power and one huge Lifespan. He should be simple in construction and inexpensive in the manufacture, as well as easy to repair. This will be done achieves that a cylinder and a piston are used in the engine, which have a rectangular shape in their cross section. there a single-cylinder engine can be produced according to the usual scheme like an internal combustion engine with a circular cylinder and piston cross section.
Als Beispiel betrachten wir einen Verbrennungsmotor, der nach dem Schema eines Boxermotors gebaut ist, um diesen mit dem Prototyp zu vergleichen. Der Motor mit einer Zwangszündung des Brenngemisches besitzt einen Kolben mit zwei Zylinderköpfen. Der Kolben bewegt sich in einem Zylinder mit zwei Verbrennungskammern. Der Mechanismus der Umwandlung der Pendelbewegung befindet sich innerhalb des Kolbens.When For example, let's consider an internal combustion engine that follows the scheme a boxer engine is built to compare this with the prototype. The engine with forced ignition of the combustion mixture has a piston with two cylinder heads. Of the Piston moves in a cylinder with two combustion chambers. The mechanism of the transformation of the pendulum motion is within of the piston.
Der Aufbau des Motors wird in folgenden Figuren dargestellt:Of the Construction of the engine is shown in the following figures:
- 11
- Zylindercylinder
- 22
- Zündkerzespark plug
- 33
- VentilValve
- 44
- Lager der Kurbelwellecamp the crankshaft
- 55
- Kolbenpiston
- 66
- Einlassöffnunginlet port
- 77
- Auslassöffnungoutlet
- 88th
- Kolbenbolzenpiston pin
- 99
- Rillegroove
- 1010
- Dichtungselementesealing elements
- 1111
- Kurbelwellecrankshaft
- 1212
- Kurbelwangecrank web
- 1313
- Wellenzapfenshaft journal
- 1414
- Kolbenstangepiston rod
Der
Motor besitzt folgende Hauptelemente, dargestellt auf
Der
Hohlkörper
The hollow body
Auf
den breiten Facetten im mittleren Teil des Hohlkörpers befinden sich die Lager
der Kurbelwelle
Der
Hohlräumige
Kolben
Die
Kurbelwelle
Der vorgeschlagene Viertaktmotor mit einer Zwangszündung, der einen Hohlkörper anstelle eines Zylinders und einen Kolben mit einem rechteckigen Querschnitt, der den Querschnitt des Hohlkörpers wiederholt, besitzt, kann bestimmte Vorzüge gegenüber einem traditionellen Motor aufweisen.Of the proposed four-stroke engine with a forced ignition, which uses a hollow body a cylinder and a piston with a rectangular cross section, the cross section of the hollow body Repeatedly owns can have certain advantages over a traditional engine exhibit.
So kann man im verlängerten Hohlkörperkopf zwei und mehr Einlass- und Auslassventile und mehrere Zündkerzen unterbringen. Dies würde zur Steigerung der Effektivität des Ansaugens des Brenngemisches und des Abführens der Verbrennungsprodukte. Mit einigen Zündkerzen kann man eine gleichmäßige Zündung des Brenngemisches in der gesamten Verbrennungskammer erreichen.So you can in the extended Hollow head two and more intake and exhaust valves and multiple spark plugs accommodate. This would to increase the effectiveness the suction of the combustion mixture and the removal of the combustion products. With some spark plugs you can have a uniform ignition of the Achieve fuel mixture throughout the combustion chamber.
Die flachen parallelen Facetten des Hohlkörpers gestatten, kompakte Blöcke des Motors zu konstruieren. Außerdem gestattet eine solche äußere Form, den Motor als tragendes Element der Konstruktion zu nutzen.The flat parallel facets of the hollow body allow compact blocks of the Construct motor. Furthermore allows such an external shape, to use the motor as a supporting element of the construction.
Das Vorhandensein von nur zwei Öffnungen zur Unterbringung von Lagern der Kurbelwelle vereinfacht die Konstruktion. Dabei ist der Motor gut vor der Verschmutzung geschützt.The Presence of only two openings to Storage of bearings of the crankshaft simplifies the construction. The engine is well protected against pollution.
Einen solchen Motor kann man durch die Bearbeitung von planparallelen Platten. Dabei kann man möglicherweise die Notwendigkeit von Gusarbeiten vermeiden. Dies vereinfacht und verbilligt die Motorherstellung. Die Reparatur könnte auf die Auswechslung der Platten, die in der Arbeitsebene der Kolbenstangen platziert sind und den größten Abrieb unterlegen sind, reduziert werden.a Such a motor can be achieved by machining plane-parallel Plates. You can possibly do that avoid the need for casting. This simplifies and cheapens the engine production. The repair could be due to the replacement of the Plates placed in the working plane of the piston rods and inferior to the largest abrasion are to be reduced.
Der flache Kolben gestattet im Motor ein Kurbelgetriebe sowohl mit einem kleinen als auch mit einem großen Hebel anzuwenden. Dabei entsteht die Möglichkeit, einen Motor mit einem großen Drehmoment und mit einer kleinen Drehzahl oder umgekehrt zu entwickeln.Of the Flat piston allows in the engine a crank gear both with a small as well as with a big one Apply leverage. This creates the opportunity to use an engine a big one Torque and develop at a low speed or vice versa.
Die vorgeschlagene Konstruktion des Kolbens gestattet in seinem Inneren, die Kolbenstange und die Kurbelwangen der Kurbelwelle unterzubringen und die Einlass- und die Auslassöffnungen in seinem mittleren Teil erlauben eine einfache Montage dieser Teile. Dadurch entsteht die Möglichkeit, die Ausmaße und das Gewicht des Motors zu verringern und dadurch einen kompakten flachen Motor zu schaffen.The proposed construction of the piston allows in its interior, to accommodate the piston rod and crank webs of the crankshaft and the inlet and outlet ports in its middle part allow easy assembly of these parts. This creates the possibility the dimensions and to reduce the weight of the engine and thereby a compact to create a flat engine.
Da die Druckkraft der Kurbelstange sich auf zwei Köpfe eines Kolbens und auf zwei entfernte Zylinderabschnitte verteilen, erfährt der Kolben nur sehr geringe Seitenbelastungen. Und da der Arbeitslauf des Kolbens mit dem Kompressionsprozess in der entgegengesetzt liegender Verbrennungskammer übereinstimmt, wächst die Gleichmäßigkeit der Arbeit des Motors und er wird gut ausbalanciert sein. Im Ergebnis wird die Arbeit des Motors durch sehr geringe Vibration begleitet werden.There the pressure force of the connecting rod is on two heads of a piston and on two Distribute distant cylinder sections, the piston experiences only very small Page loads. And there the work of the piston with the compression process in the opposite combustion chamber, grows the uniformity the work of the engine and he will be well balanced. In the result the work of the engine is accompanied by very little vibration become.
Da ein Teil des Kurbelgetriebes sich innerhalb des Kolbens befindet, eine zweite Kurbelstange fehlt und die Neigung zum Verschleiß der beweglichen Teile gering ist, können sich die mechanischen Geräusche des Motors wesentlich verringern.There a part of the crank gear is inside the piston, a second connecting rod is missing and the tendency to wear the moving Parts is small, can the mechanical sounds significantly reduce the engine.
Die
Dichte in den Verbrennungskammern wird durch abgefederte Dichtungselemente
gewährleistet,
die auf allen Kannten des Kolbens angeordnet sind, ähnlich den
Kolbenringen bei Motoren mit zylinderförmigen Kolben. Im Unterschied
zu Letzteren geht beim Verschleiß dieser Dichtungselemente
die Kompression im Motor nicht verloren. Die Dichtungselemente müssen aus
hitzebeständigen
Stahlplatten hergestellt werden. Sie werden in flachen Rinnen platziert
und abgefedert. In dem vierkantigen Gehäuse drücken sie sich an seine innere
Fläche
und gewährleisten
damit die Dichtheit der Verbrennungskammer. In
In
der
Die Wärmeübertragung des laufenden Motors nach Außen, die durch die Verbrennungskammerwände erfolgt, ist ihrer äußeren Fläche in etwa proportional. Dies führt zur Vereinfachung des Kühlungssystems Kühlungssystem des Motors.The heat transfer the running engine to the outside, which passes through the combustion chamber walls is approximately proportional to its outer surface. this leads to to simplify the cooling system cooling system of the motor.
Ein weiterer Vorteil der vorgeschlagenen Konstruktion des Motors mit einer vierkantigen Verbrennungskammer liegt darin, dass beim Vorhandensein von entsprechenden Einlass- und Auslassöffnungen im Kolben und im Gehäuse der Motor sowohl mit Zündkerzen als ein Zweitaktmotor als auch ohne Zündkerzen als ein Dieselmotor arbeiten kann. Außerdem kann er als ein Dampfmotor und als ein pneumatischer Motor sowie aus als ein Kompressor oder auch als eine Vakuumpumpe arbeitenOne Another advantage of the proposed construction of the engine with a four-sided combustion chamber is that in the presence from appropriate intake and outlet in the piston and in the housing the engine with both spark plugs as a two-stroke engine as well as without spark plugs as a diesel engine can work. Furthermore It can be used as a steam engine and as a pneumatic engine as well from working as a compressor or as a vacuum pump
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DE202006011119U1 (en) | 2006-07-17 | 2006-11-02 | Levitan, Anatoliy | Cylinder-piston arrangement for force-generating or working machine, preferably an internal combustion engine, has piston and/or hollow chamber with cross-section whose circumference has different radii of curvature at least in some regions |
-
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