DE102013011096A1

DE102013011096A1 - Vorrichtungen für einen Verbrennungsmotor zur Erhöhung des Wirkungsgrades

Info

Publication number: DE102013011096A1
Application number: DE102013011096.3A
Authority: DE
Inventors: Michael W. Lieke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-07-03
Filing date: 2013-07-03
Publication date: 2015-01-08

Abstract

Vorrichtungen, Komponenten und Systeme für einen gebräuchlichen Verbrennungsmotor mit einem oder mehreren Zylindern und Kolben, Pleuelstange(n) sowie einer Kurbelwelle. Zwischen Pleuelstange und Kurbelwelle ist ein Koppelgetriebe integriert. Hierdurch wird – vergleichend zu einem üblichen Motor in einem Kurbelwellenbereich von ca. 90° – bei Anwendung der erfindungsseitigen Systeme und Vorrichtungen die Verbrennungszeit im Kolben in diesem Bereich mit dem größten Drehmoment so verlängert, dass im Vergleich zu üblichen Verbrennungsmotoren der Winkelbereich der Kurbelwelle in diesem Abschnitt von ca. 90° auf über 270°, also um den Faktor 3, verlängert wird. Somit stehen deutlich über 75% der Kurbelwellenumdrehung zur Verbrennung, Expansion des Gases und Verrichtung der Arbeit zur Verfügung. Diese Verlängerungszeit bei gleichzeitig hohem Drehmoment ermöglicht eine Verbesserung des Wirkungsgrades bzw. ggf. auch eine Reduktion der Schadstoffemissionen von Verbrennungsmotoren.

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen, Komponenten und Systeme für einen gebräuchlichen Verbrennungsmotor mit einem oder mehreren Zylindern und Kolben, Pleuelstange(n) sowie mindestens einer Kurbelwelle.
Stand der Technik
Übliche Verbrennungsmotoren übertragen die Expansionsenergie eines verbrennenden Gases bzw. Gasgemisches vom Kolben über eine Pleuelstange auf die Kurbelwelle. Eine Ab- und Aufwärtsbewegung des Kolbens im Zylinder führt zu einer Kurbelwellenumdrehung.
Problematik
Bei bekannten gebräuchlichen Motoren (Diesel, Otto, 4-Takter, 2-Takter usw.) steht konstruktionsbedingt nur ein kurzer Bereich der Kurbelwellenumdrehung als übliche Verbrennungszeit zur Verfügung, z. B. bei einem Viertakter ca. 50° bis 60° der Kurbelwellenumdrehung. In dieser Zeit muss sich die Flammenfront vom Zündfunken über den gesamten Brennraum ausbreiten, das Kraftstoff-Luft-Gemisch muss verbrennen, die Gase expandieren und Arbeit leisten.
Die Ursachen für die Ineffizienz sind u. a.:
ungenügende Zeit für die Verbrennung, da – beispielhaft bei einem üblichen Viertakter – hier nur eine halbe Kurbelwellenumdrehung für jeden Takt vorhanden ist.
Ungenügende Nutzung des Expansionsdruckes.
Die Wahl der Kraftübertragung ist suboptimal. Winkelabhängig ist nur ein geringes Drehmoment möglich. Erst mit größer werdendem Hebeleffekt wächst das Drehmoment.
Bekannte Möglichkeiten zur Problemlösung:

Verminderung der Drehzahl
Erhöhung des Arbeitstaktes
Beschleunigung des Verbrennungsprozesses
Einsatz anderer Motoren
Verlängerung der Zeit des Arbeitstaktes
Expansion langsamer als Kompression

Aufgabenstellung
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Möglichkeit zum Verlängern der Verbrennungsphase (Expansionsphase) zu schaffen und möglichst während dieser Phase ein hohes Drehmoment zu nutzen, um so eine Verbesserung des Wirkungsgrades zu erzielen und ggf. auch Schadstoffemissionen zu verringern.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung von Vorrichtungen mit einem Verbrennungssystem und kraftschlüssiger Expansion mit einer Zylinder-Kolben-Kombination mit den Merkmalen nach den Ansprüchen 1 bis 7. Spezielle Ausführungsformen sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7. Ausführungsbeispiele sind schematisch dargestellt in den 1 bis 4. Das erfindungsseitige Prinzip ist anhand der 1 bis 4 näher beschrieben.
Das erfindungsseitige System betrifft einen Motor und den daran bzw. darin angebrachten erfindungsseitigen Vorrichtungen und enthält ein Verbrennungssystem mit einer Zylinder-Kolben-Kombination, Pleuelstange und Kurbelwelle. Entsprechend der Anzahl der Zylinder sind die nachgeschalteten Vorrichtungen mehrfach vorhanden. Die erfindungsseitige Vorrichtung stellt einen Teilbereich sonst üblich bekannter Motoren dar. Diese Vorrichtung weist u. a. einen Zylinder auf mit einem beweglichen Kolben und einer daran angebrachten gelenkgelagerten Pleuelstange. Das Ende dieser Pleuelstange mündet in das erfindungsseitige System bzw. in deren Vorrichtungen bzw. die Pleuelstange ist ein Teil der erfindungsseitigen Vorrichtung. Das Ende der Pleuelstange mündet kraftschlüssig in ein gelenkbeweglich gelagertes Koppelgetriebe bzw. in Anteile eines Koppelgetriebes bzw. einer Gelenkkette.
In mindestens einer Ausführung bzw. Teilen einer Ausführung ist dieses Koppelgetriebe als Gelenkviereck konstruiert mit den Eigenschaften einer Bernoulli-Lemniskate. Diese bevorzugte Ausführung wird hier beispielhaft beschrieben.
Ausführungsbeispiel
Im Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen zeigen in
1 bis 4 das Prinzip einer Bernoulli-Lemniskate, welche erfindungsseitig im Bewegungsablauf als Koppelgetriebe bzw. Koppelschwinge zwischen Kolbenbewegung und Kurbelwellenbewegung integriert wird. Die Erfindung wird beispielhaft schematisch u. a. am bekannten Zyklus eines Viertakters beschrieben. Hierbei wird durch die Expansion des Gases der Kolben bewegt und über die Pleuelstange die lineare Auf- und Abwärtsbewegung des Kolbens im Zylinder in eine Drehbewegung der Kurbelwelle umgewandelt. Diese Expansionskraft ist bei üblicher Bauweise eines Verbrennungsmotors im Wesentlichen direkt nutzbar lediglich im Bereich von 0° bis 180° der Kurbelwelle (Takt 3), wobei das größte Drehmoment bei ca. 90° auftritt. Bei einem üblichen Viertaktmotor umfasst die Verbrennungszeit ca. 50° bis 60° der Kurbelwellenumdrehung. Um den Verbrennungsprozess besser ausnutzen zu können, wäre eine längere Zeitspanne vorteilhaft. Des Weiteren wäre es vorteilhaft, wenn der Bereich der nutzbaren Energie an der Kurbelwelle größer wäre als die konstruktionsbedingt maximal verwertbaren 180° an der Kurbelwelle.
Die erfindungsseitigen Systeme, Vorrichtungen und Konstruktionen berücksichtigen diese Nachteile und ermöglichen eine Verlängerung der Ausnutzung der Verbrennungszeit sowie die Nutzung eines größeren Kreisumfanges der Kurbelwelle. Diese Verbesserungen werden durch Integration von Koppelgetrieben realisierbar. Die Berücksichtigung des Sonderfalls einer Koppelschwinge bzw. eines Koppelgetriebes unter Anwendung einer Bernoulli-Lemniskate ermöglicht mit einfachen Änderungen eine Verbesserung bisheriger Motoren. Dieses System wird erfindungsseitig als Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
In den 1 bis 4 sind Einzelschritte einer Koppelschwinge mit einer Bernoulli-Lemniskate dargestellt. Einzelschritte ergeben sich aus dem Bewegungsablauf sind beispielhaft in den 1 bis 4 dargestellt. Diese 1 bis 4 zeigen die fixierten Drehorte (M1) und (M2). (M2) entspricht der Achse der Kurbelwelle. Rotationen der Kurbelwelle sollen entsprechend den Anforderungen (weitgehend) gleichmäßig sein. Dementsprechend ist vorgesehen, dass der Gelenkort (Y), welcher über die Gelenkstange (c) mit dem Drehort (M2) verbunden ist, um diesen Drehort (M2) weitgehend gleichmäßig rotiert. In den 1 bis 4 ist der Gelenkort (Y) um (M2) linksdrehend dargestellt. Die Koppelstange (b) verbindet die Gelenkorte (Y) und (X). In dieser Ausführung beschreibt der Mittelpunkt dieser Koppelstange (b) eine (hier zeichnerisch querliegend) 8-förmige Schleife (BL), welche eine Bernoulli-Lemniskate (BL) darstellt. Bei Rotationen dreht der Gelenkort (Y) linksdrehend um (M2) und infolge des Koppelgetriebes in dieser dargestellten Ausführung zwangsweise der Gelenkort (X) rechtsdrehend um den Drehort (M1); hierbei ist der Gelenkort (X) mit der Koppelstange (a) mit dem Drehort (M1) verbunden. In diesem Gelenkort (X) ist die Pleuelstange gelenkig angebracht, so dass in diesen Ort die Expansions-Kraft des bewegten Kolbens mündet. Die Krafteinmündung in das Koppelgetriebe kann allerdings auch an anderen geeigneten Orten als (X) erfolgen im Verlauf der Kreisbahn um (M1), wobei hier der Radius dieses Ortes zweckmäßig erfolgt. Diese Krafteinleitung wird dann über den Gelenkort (X) weitergeleitet.
Infolge der Konstruktion dieses Koppelgetriebes führen Rotationen von (X) um (M1) zu gekoppelten Bewegungen und somit zu Rotationen von (Y) um (M2) bzw. umgekehrt. Wie aus den Einzelschritten (1, 2, 3, 4) ersichtlich ist, führt eine konstante Rotation der Koppelstange (c) um den Drehort (M2) in linksgerichteter (gegen den Uhrzeigersinn) Rotation ((Y) um (M2)) zu einer gekoppelten Rotation des Gelenkortes (X) um den Drehort (M1). Hierbei resultiert im Durchschnitt aus einer 360°-Rotation von (X) um (M1) eine 360°-Rotation von (Y) um (M2). Allerdings sind die Drehgeschwindigkeiten (Winkelgeschwindigkeiten) von (X) und von (Y) innerhalb dieser 360°-Rotation nicht an allen Orten gleich groß.
Erfindungsseitig ist vorgesehen, diese Differenz der Drehgeschwindigkeiten (Winkelgeschwindigkeiten) zu nutzen. Da die Drehgeschwindigkeit (Winkelgeschwindigkeit) der Kurbelwelle innerhalb einer 360°-Rotation relativ gleichmäßig sein soll, wird die Drehgeschwindigkeit (Winkelgeschwindigkeit) des gekoppelten Kreises nicht gleichmäßig sein.
Die 1 zeigt einen Einzelschritt aus der Sequenz der Rotationen. Hierbei stehen die Koppelstangen (a) und (c) ca. in einem 45°-Winkel zur Horizontalen. Die Gelenkstange (b) verbindet diese beiden Koppelstangen in den Gelenkorten (X) und (Y) miteinander. In dieser beispielhaften Ausführung einer Koppelschwinge unter Berücksichtigung einer Bernoulli-Lemniskate führen Rotationen des Gelenkortes (X) in der Ausgangs-Position entsprechend 1 nach einer Drehung im Uhrzeigersinn um ca. 90° um den Drehort (M1) zu einer erneuten Position (4). In der Abfolge nach dieser Ausgangs-Stellung (1) und einer ca. 90° großen Rotation von (X) um (M1) im Uhrzeigersinn resultiert eine neue Position (4). Gleichzeitig – infolge des Koppelgetriebes – beträgt der Rotationswinkel des Gelenkortes (Y) um (M2) ca. 270°. Das heißt, dass mit diesem Koppelgetriebe in dieser Ausführung unter Berücksichtigung einer Bernoulli-Lemniskate eine Rotation von ca. 90° um den Drehort (M1) (vgl. 1) eine Rotation des Drehortes (Y) um (M2) von ca. 270° möglich ist bzw. zwangsweise infolge des Koppelgetriebes diese Rotation von (Y) um (M2) um 270° resultiert (vgl. 4). Erfindungsseitig ist vorgesehen, dass der Drehort (M2) der Kurbelwelle bzw. Achse der Kurbelwelle entsprechen soll.
Des Weiteren ist erfindungsseitig vorgesehen, dass die Pleuelstange in einen Gelenkort auf der Kreisbahn (B1) um (M1) – im vorliegenden Ausführungsbeispiel im Gelenkort (X) – einwirkt und hierdurch Rotationen dieses Gelenkortes um den Drehort (M1) resultieren. Dieser Gelenkort kann prinzipiell allerdings beliebig auf der Kreisbahn (B1) angeordnet werden und muss daher nicht direkt – wie hier im Ausführungsbeispiel dargestellt – in (X) einmünden. Ebenso ist der Radius dieser Kreisbahn prinzipiell beliebig und unterliegt lediglich einer der Aufgabe angepassten Zweckmäßigkeit und Realisierbarkeit.
Hierdurch ergibt sich bei entsprechender Anordnung, dass die vom Kolben ausgehenden Bewegungen in einem Bereich von ca. 90° das größte Drehmoment erzielen (Drehbewegung von 1 nach 4), wobei in diesem Bereich dann 3/4, also ca. 75% bzw. ca. 270° der Kurbelwellenumdrehung zur Verfügung stehen. Der nutzbare Drehmomentbereich ist jedoch noch größer und beginnt bereits bei ca. vertikaler Lage der Gelenkstange (a) und endet ca. in einem Bereich mit nach unten gerichteter Gelenkstange (a).
Da die Kurbelwelle bei Drehungen um den Drehort (M2) eine den Anforderungen entsprechende relativ gleichmäßige Drehgeschwindigkeit (Winkelgeschwindigkeit) aufweisen soll, muss infolge der zwanghaften Koppelung in dem Bereich, in welchem die Gelenkstange (b) vertikal zur Horizontalen angeordnet ist, also in einem Kurbelwellenbereich von ca. 270°, die am Gelenkort (X) angebrachte Pleuelstange sich nur um ca. 90° um den Drehort (M1) drehen (Bewegungsablauf von 1 nach 4). Somit stehen allein in diesem Bereich bei einem hohen Drehmoment 75% der Kurbelwellenumdrehung zur Verbrennung und Expansion des Gases im Zylinder zur Verfügung. Da diese 90° (Bewegungsablauf von 1 nach 4) die Kurbelwelle um 270° drehen, resultiert gegenüber üblichen Motoren somit allein in diesem Bereich somit eine Verbesserung der zur Verfügung stehenden Verbrennungszeit um den Faktor 3. Die langsameren Rotationsabschnitte lassen sich somit für einen längeren Verbrennungszeitraum nutzen, die schnelleren für den Rücklauf des Systems.
3 beschreibt eine Position der Bewegungssequenz. (BL) beschreibt die 8-förmige Bernoulli-Lemniskate. Die Koppelstange (c) wird hier durch die Koppelstange (b) verdeckt.
Im Beispiel eines Viertakters oder eines Zweitakters – jeweils unter Berücksichtigung einer Verwendung von Koppelgelenken unter Verwendung einer Bernoulli-Lemniskate – verbindet der Gelenkpunkt (X) das Koppelgestänge mit der Pleuelstange in diesem Ort (X). Die Pleuelstange kann jedoch bedarfsgerecht auch an anderen Orten im Kreisbogen (B1) angeordnet werden, wobei der Radius bedarfsgerecht angepasst werden kann.
Abkürzungen

M1

= Drehort, um welchen Gelenkort (X) dreht

M2

= Drehort; entspricht funktionell der Kurbelwelle bzw. Achse der Welle

a

= Koppelstange; stellt Verbindung her mit Drehort (M1) und Gelenkort (X)

b

= Koppelstange; verbindet Gelenkorte (X) und (Y)

c

= Koppelstange; verbindet Gelenkort (Y) mit Drehort (M2)

X

= Gelenkort; Ansatz von (a), (b) und Pleuel

Y

= Gelenkort; dreht um (M2), Ansatz von (b) und (c)

BL

= Bernoulli-Lemniskate = 8-förmige Schleife; Bahn des Mittelpunktes von (b)

B1

= Bahn von (X) um (M1)

B2

= Bahn von (Y) um (M2)

Claims

Vorrichtungen, Komponenten und Systeme für einen gebräuchlichen Verbrennungsmotor mit einem oder mehreren Zylindern und Kolben, Pleuelstange(n) sowie einer Kurbelwelle, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kolben bzw. Pleuelstange und Kurbelwelle (M2) ein Koppelgetriebe zwischengeschaltet ist, wobei mindestens in einer Ausführung – wie im Ausführungsbeispiel dargestellt – mit den Koppelgelenkstangen (a), (b), (c) und mit den Gelenkorten (X) und (Y) sowie den Drehorten (M1) und (M2) dieses zwischengeschaltete Koppelgetriebe so modifiziert ist, dass bei Drehungen der Kurbelwelle (1 bis 4: (Kreisbahn (B2) um (M2)) die „Expansionszeit” des Kolbens aus dem Zylinder heraus länger andauert als die Rücklaufzeit des Kolbens in den Zylinder hinein, wobei der Einwirkungsort des Pleuels auf einer Kreisbahn (z. B. B1) um den Drehort (M1) erfolgen soll und in dem Ausführungsbeispiel im Gelenkort (X) einwirkt, prinzipiell jedoch an anderen zweckmäßigen Orten auf dieser Kreisbahn (B1) einwirken kann und wobei eine kraftschlüssige Verbindung dieser prinzipiell beliebigen Einwirkungsorte zum Gelenkort (X) erfolgen soll, wobei der jeweilige Radius der Gelenkorte sowie der Ort der Krafteinwirkung von der Pleuelstange prinzipiell beliebig ist und zweckmäßig sein soll, wobei der Gelenkort (X), an welchem die Pleuelstange angebracht ist sowie die Koppelstangen (a) und (b) hier eine Schleife bei Bewegung des Kolbens ausführt und diese Schleife auch einem Kreis (B1) entsprechen kann, und wobei die an der Kurbelwelle angebrachte Gelenkstange (c) entsprechend der Rotation der Kurbelwelle (M2) eine kreisförmige Bewegung (B2) durchführt, wobei in dieser Ausführungsweise eine vollständige Abwärts- und Aufwärtsbewegung des Kolbens im Zylinder bzw. der Pleuelstange zu einer 360°-Umdrehung der Kurbelwelle (M2) führt und wobei in dieser Ausführungsweise der Gelenkort (X) in diesem Zeitraum ebenfalls eine 360°-Bewegung durchführt, welche – abhängig von der Ausführung des Koppelgetriebes – im Grenzfall eine lineare oder gekrümmte Bewegung oder ganz oder partiell eine Schleife oder sich kreuzende Kurven oder einen Kreis durchläuft, wobei das Koppelgestänge (Koppelstangen a, b, c) in mindestens einer Ausführungsvariante so angebracht ist, dass der Mittelpunkt der verbindenden Koppelstange (b) im Bewegungsablauf eine 8-förmige Schleife (Lemniskate = (BL)) beschreibt und hierbei in mindestens einer Ausführungsvariante diese Lemniskate (BL) einer Bernoulli-Lemniskate (BL) entspricht, wobei die Koppelstangen während des Bewegungsablaufes hierbei beweglich so angeordnet sind (vgl. 1, 2, 2), dass die daran an den Gelenkorten (X) und (Y) angebrachten angrenzenden Koppelstangen (a) und (c) jeweils mit ihren Enden an den Drehorten (M1) und (M2) angebracht sind, so dass bei Bewegungen, Drehungen und Rotationen um die Drehorte (M1) und (M2) die jeweiligen Koppelstangen (a) und (c) um die Drehorte gedreht werden und hierbei diese Koppelstangen in den Gelenkorten (X) bzw. (Y) mittels der Gelenkstange (b) miteinander verbunden sind, so dass infolge dieser Verbindung bzw. Koppelung eine Drehung von (X) um den Drehort (M1) zu einer Zwangsdrehung vom Gelenkort (Y) um den Drehort (M2) führt, so dass die vom Pleuel in den Gelenkort (X) bzw. auf der Kreisbahn (B1) mit zweckmäßig angepasstem Radius eingebrachten kraftschlüssigen Bewegungen zu einer Zwangsbewegung vom Gelenkort (Y) führen und dieser Gelenkort infolge der Konstruktion eine Rotation um den Drehort (M2) ausführt, wobei in der erfindungsseitigen Ausführung dieser Drehort (M2) der Kurbelwelle entspricht, und wobei infolge der Konstruktion in diesem Ausführungsbeispiel die Drehungen bzw. Rotationen um die Drehorte (M1) und (M2) gegenläufig sind, so dass in der Ausführung mit einer Lemniskate – wie hier beispielhaft mit einer Bernoulli-Lemniskate dargestellt – bei konstanten Winkelgeschwindigkeiten von (M2) zwangsläufig die Winkelgeschwindigkeit vom Gelenkort (X) um (M1) nicht gleichmäßig konstant ist, so dass – abhängig von der Lage der Koppelglieder – hierdurch bei einer ca. 90°-Drehung von (X) um (M1) in der Ausgangsposition der 1 gleichzeitig eine Drehung des Gelenkortes (Y) im (M2) resultiert, wobei diese Drehung um (M2) dabei dann einen Bereich von ca. 270° umfasst, und aufgrund der konstanten Winkelgeschwindigkeit der Kurbelwelle in diesem Abschnitt eine entsprechende Bewegung des Kolbens, welche über das Pleuel den Gelenkort (X) um (M1) dreht, hierdurch eine zwanghafte langsamere Bewegung des Kolbens aus dem Zylinder resultiert, so dass – bei Verwendung bisheriger üblicher Bezeichnungen bzw. Bezeichnungen konventioneller Motoren und Kurbelwellen – eine ca. 90°-Kurbelwellenumdrehung bei konventioneller Bauweise hier erfindungsseitig zu einer 270° Kurbelwellenumdrehung führt, also Faktor 3 gegenüber konventioneller Bauweise, so dass zwangsweise die restlichen ca. 270° der Rotation vom Gelenkort (X) um den Drehort (M1) zu einer ca. 90°-Umdrehung der restlichen Abschnitte des Drehortes (Y) um (M2) führen, so dass die Rückwärtsbewegung des Kolbens in den Zylinder hinein schneller erfolgt, des Weiteren dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich mit dem größten Drehmoment in jenem Zeitbereich liegt, welcher am längsten andauert, wobei der mit der Kolbenbewegung bzw. der infolge des Expansionsdruckes sich aus dem Zylinder hinausbewegende Kolben über eine Pleuelstange mit einem Koppelgestänge bzw. Koppelstangen (a, b, c) bzw. mit einem Koppelgetriebe verbunden ist und dieses Koppelgetriebe einerseits in einem Drehort bzw. Gelenkort (M1) gelagert ist, wobei eine Koppelstange (a) im Ort (M1) gelenkig gelagert ist und diese Koppelstange (a) des Weiteren mit der Pleuelstange im Ort (X) gelenkig verbunden ist, wobei an bzw. in diesem Gelenkort (X) eine weitere Koppelstange (b) bzw. funktionell vergleichbare Vorrichtung gelenkig angebracht ist und wobei das Kopplegetriebe bzw. Koppelgestänge bzw. eine vergleichbare Vorrichtung gelenkig verbunden ist mit der Kurbelwelle im Ort (Y), und infolge dieser Koppelgestänge bzw. durch dieses Koppelgetriebe Bewegungen des Kolbens über das Pleuel bzw. die Pleuelstange sowie die Koppelstange (b) auf die Kurbelwelle übertragen werden, und wobei infolge der Kopplung mit der Koppelstange (a), welche im Drehort (M1) gelenkig gelagert ist, zwanghafte Bewegungen ausgeführt werden, indem die Kolbenbewegung über die Pleuelstange und der mit der Pleuelstange im Gelenkort (X) verbundenen Koppelstange (a) an bzw. um den Drehort (M1) gelenkige Bewegungen resultieren, wobei diese Koppelkurven im Mittelpunkt der Koppelstange (b) eine 8-förmige Schleife durchlaufen und diese 8-förmige Schleife einer Lemniskate entspricht und wobei im Sonderfall einer Konstruktion entsprechend dem Ausführungsbeispiel mit bzw. nach einer Bernoulli-Lemniskate (BL) bei funktionellen Bewegungen des Kolbens die Pleuelstange mit dem Gelenkort (X) um den Drehort (M1) rotieren lässt und gleichzeitig die Gelenkstange (b) kraftschlüssig bewegt wird, wobei der Ort (X) dieser Gelenkstange (b) um den Drehort (M1) gelenkig rotiert und der Drehort (Y) dieser Gelenkstange (b) gleichzeitig um den Drehort (M1) gelenkig rotiert und hierbei der Drehort (M2) funktionell der Kurbelwelle entspricht, wobei hierdurch die Rotation der Kurbelwelle mit den Schwungmassen an die Frequenz der Kolbenbewegung angepasst wird und so eine gleichmäßige Rotationsgeschwindigkeit bzw. Winkelgeschwindigkeit aufweist und die Umlaufgeschwindigkeit des Gelenkortes (X) und den Drehort (M1) entsprechend der Konstruktion dieses Koppelgetriebes eine nicht gleichmäßige Winkelgeschwindigkeit aufweist, wobei im Sonderfall bei bzw. mit Anwendung der Bernoulli-Lemniskate (BL) und gleichzeitig gleichmäßiger bzw. konstanter Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle infolge der Kopplung mit dem Koppelgetriebe die Drehgeschwindigkeit des Gelenkortes (X) um den Drehort (M1) nicht konstant ist bei gleichzeitiger Konstanz des Gelenkortes (Y) um (M2), so dass infolge dieser Kopplung und der daraus resultierenden Zwangsbewegungen sowie der gleichmäßigen Rotation der Kurbelwelle mit den daran angebrachten Schwungmassen jeweils ein Kolbenzyklus mit einer Expansionsbewegung und Rückwärtsbewegung im Zylinder jeweils eine 360°-Rotation der Kurbelwelle um den Drehort (M2) bewirkt und aber auch im gleichen Zeitintervall in Durchschnitt eine 360°-Rotation des Gelenkortes (X) um den Drehort (M1) erfolgt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel dieser Gelenkort (X) mit dem Pleuel und den Gelenkstangen (a) und (b) verbunden ist, wobei das Pleuel auch an anderen geeigneten Orten kraftschlüssig einmünden kann, so dass dieser Sonderfall aufgrund der Konstruktion dieses Koppelgetriebes mit einer Bernoulli-Lemniskate (BL) dazu führt, dass bei gleichmäßiger Rotation der Kurbelwelle um den Drehort (M2) eine nicht gleichmäßige Rotation des Ortes (X) um (M1) resultiert, so dass diese nicht gleichmäßige Rotation um den Drehort (M1) infolge der Kopplung mit dem Pleuel im Gelenkort (X) zu einer Zwangsbewegung des Kolbens im Zylinder führt, und zum anderen das Koppelgetriebe über miteinander verbundene Stäbe bzw. Gestänge bzw. funktionell vergleichbaren Vorrichtungen einen weiteren Drehort (M2) aufweist, wobei dieser Drehort (M2) funktionell zur Kurbelwelle gehört bzw. dieser entspricht, wobei der Kurbelzapfen (Y) gelenkig mit der Pleuelstange mittels der erfindungsseitigen Vorrichtungen, Komponenten und Systeme die infolge der Expansion des Gases resultierende gerichtete Expansions-Bewegung des Kolbens im Zylinder langsamer ist als die Rückwärtsbewegung desselben, indem diese Bewegungsabläufe zwanghaft resultieren aus der Konstruktion der erfindungsseitigen Vorrichtung, so dass hierdurch bei üblicher Bauweise die Kurbelwelle infolge des Expansionsdruckes bei der „Expansionsbewegung” des Kolbens im Zylinder einen Winkel von mehr als 180° beschreibt bzw. bewirkt und die Rückwärtsbewegung des Kolbens im Zylinder einen Kurbelwellenwinkel von weniger als 180° beschreibt bzw. bewirkt, so dass hierdurch für den Verbrennungsprozess ein längerer Zeitraum zur Verfügung steht und die Expansionskraft des verbrennenden Gases besser genutzt werden kann, und wobei der Bereich des größten Drehmomentes innerhalb dieses Winkelbereiches der Kurbelwelle liegt, wobei erfindungsseitig ein Koppelgestänge bzw. Koppelgetriebe angebracht bzw. zwischengeschaltet ist und hierdurch mittels einer kleiner als 180° einspeisenden Drehbewegung eine größer als 180° resultierende Drehbewegung der Kurbelwelle erfolgt, und wobei vorzugsweise bzw. in mindestens einer Ausführung die Bewegung der Pleuelstange auf eine Kurbelwelle (M1) direkt oder versetzt übertragen wird und wobei die in diese Kurbelwelle (M1) einmündende Kraft mittels eines Koppelgestänges bzw. eines Koppelgetriebes oder einer vergleichbaren Vorrichtung kraftschlüssig auf eine weitere Kurbelwelle (M2) übertragen wird und wobei infolge der Konstruktion dieses Koppelgestänges einerseits die durch das Pleuel direkt oder indirekt bewegte Kurbelwelle (M1) keine zusätzliche weitere einmündende Pleuelstange aufweist aufgrund der nicht konstanten Drehgeschwindigkeit dieser Welle (M1).
Vorrichtungen, Komponenten und Systeme nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Pleuel und Kurbelwelle ein Koppelgetriebe zwischengeschaltet ist, wobei vorgesehen ist, dass neben einer Viergelenkkette auch Koppelgetriebe bzw. Gelenkketten höherer Ordnung zur Anwendung kommen.
Vorrichtungen, Komponenten und Systeme nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dass die Koppelkurven neben einer Kreisform auch Teilkreisen entsprechen können, sofern hiermit die nachgeschaltete Kurbelwelle (M2) einen 360°-Kreis beschreiben kann.
Vorrichtungen, Komponenten und Systeme nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwungmasse in bzw. an der Kurbelwelle (M2) integriert ist.
Vorrichtungen, Komponenten und Systeme nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Mittelpunkt des verbindenden Koppelgliedes (b) eine 8-förmige Bewegungsschleife durchläuft.
Vorrichtungen, Komponenten und Systeme nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Koppelkurven gerade, bogige und schleifenförmige Bewegungen durchlaufen können, sofern hiermit die nachgeschaltete Kurbelwelle einen 360°-Kreis beschreiben kann.
Vorrichtungen, Komponenten und Systeme nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafteinleitung in das Koppelgetriebe an prinzipiell geeigneten Orten erfolgt und somit auch in der beispielhaften Ausführung mit einer Viergelenkkette unter Anwendung der Bernoulli-Lemniskaten auch an anderen geeigneten Orten im Drehkreis bzw. Drehbereich der Viergelenkkette integriert bzw. angebracht werden kann, so dass in diesen Ausführungsbeispielen die Pleuelstange auch an anderen Orten als im Gelenkort (X) angebracht werden kann, wobei die Kraftübertragung in die Kurbelwelle über den weiterhin bestehenden Gelenkort (X) vorgesehen ist.