DE202004004234U1 - IC engine has connecting rod with additional part fastened to its head on the right, to increase efficiency - Google Patents

IC engine has connecting rod with additional part fastened to its head on the right, to increase efficiency Download PDF

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Abstract

The engine has cylinders (1a) with pistons (4). It also has a connecting rod (7) with an additional part (7a) fastened to the rod head pref. on the right when seen in direction of rotation of the crankshaft (5). The part can be of any desired shape, and is fastened to the rod via a screw connection, or is formed integrally with it.

Description

Die Erfindung löst ein Problem, das für Verbrennungsmotoren typisch ist. In den traditionellen Verbrennungsmotoren entsteht der höchste Druck, wenn der Kolben sich im oberen Totpunkt befindet. Dabei befinden sich die Pleuelstange und der Kurbel der Kurbelwelle auf einer geraden Linie. Das bedeutet, daß in dem Moment des Austritts des Kolbens aus diesem Totpunkt und in dem Anfang des Arbeitshubs diese maximale Kraft von dem Gasverbrennen nur auf den Kolben, den Kolbenbolzen, die Pleuelstange, die Lager und andre Teile Kurbelwelle, den Zylinderblock, das Kopfstück des Zylinderblocks und auf ihre Verbindungen ebenso Befestigungsteile einwirkt; in derselben Zeit sübt diese maximale Kraft kein Drehmoment auf die Ausgangswelle aus.The invention solves a problem for internal combustion engines is typical. In traditional combustion engines the highest Pressure when the piston is at top dead center. Doing so the connecting rod and the crankshaft crank on a straight line Line. That means that in the moment the piston emerges from this dead center and at At the beginning of the working stroke, this maximum force from gas combustion only on the piston, the piston pin, the connecting rod, the bearings and other parts crankshaft, the cylinder block, the head piece of the cylinder block and also acts on fasteners on their connections; in practicing at the same time this maximum force does not apply torque to the output shaft.

Die unvermeidlichen Folgen dieses Zustandes simd:The inevitable consequences of this Condition simd:

  • – die Ungleichmäßigkeit des Drehens der Kurbelwelle;- the unevenness turning the crankshaft;
  • – die Verminderung des effektiven Drucks, des Wirkungsgrads und anderer Kennziffern der Effektivität des Motors;- the Reduction of effective pressure, efficiency and others Effectiveness indicators of the motor;
  • – die Verkürzung der Lebensdauer der Einlage, Zapfen der Kurbelwelle und anderer Teile wie des ganzen Motors wegen der Stoßleistungen.- the shortening the life of the insert, crankshaft journal and others Parts like the whole engine because of the shock performance.

Die Aufgabe der Erfindung ist die Erhöhung der Effektivität der Arbeit der Verbrennungsmotoren infolge der Anwendung der Kraft, die bei dem Aufgang aus der Totpunkten der Kolben in der Anfang des Arbeitshubs entsteht.The object of the invention is that Increasing the effectiveness the work of internal combustion engines due to the application of force, which at the rise from the dead centers of the pistons in the beginning of the Working strokes are created.

Die gestellte Aufgabe wird, der Erfindung entsprechnd, dadurch gelöst, daß jede Pleuelstange des Verbrennungsmotors wird dem zusätzlichen Teil, der bei Drehung der Kurbelwelle im Uhrzeigersinn rechts vorzugsweise am oberen Pleuelstangekopf versehen; dabei kann dieser Teil eine willkürliche Form haben; er kann sowohl mit Hilfe von einem – zum Beispiel einem Schraubenverbinden – befestigt als auch wie ein Ganzes mit der Pleuelstange angefertigt werden. Bei dem Austritt aus den Totpunkten hat der Kolben enorme Beschleunigungen -1440...2200 g und mehr. Deshalb entstehen hohbedeutende Trägheitskraft von diesem zusätzlichen Teil. Diese Trägheitskraft schafft einen Drehmoment, der gegen den Uhrzeigersinn auf die Pleuelstange einwirkt, und folglich wirkt der Pleuelfuß über der Tangente zu der Kreizlinie mit Kurbelradius ein, daß den Drehmoment mit der Richtung im Uhrzeigersinn auf der Kurbelwelle schafft. Bei dem Austritt des Kolbens aus unteren Totpunkt entsteht auch ein Drehmoment, der auch im Uhrzeigersinn auf die Kurbelwelle wirkt. Ebenso entstehen die Drehmomente mit Richtung der Drehung der Kurbelwelle bei dem Eintritt des Kolbens in die oberen und unteren Totpunkte.The object is, according to the invention, solved by that each The connecting rod of the internal combustion engine becomes the additional part that turns provide the crankshaft clockwise, preferably on the upper connecting rod head; this part can have an arbitrary shape; he can both with the help of one - to Example of a screw connection - fastened as well as one The whole can be made with the connecting rod. At the exit from the dead center the piston has enormous accelerations -1440 ... 2200 g and more. Therefore, significant inertia is created by this additional part. This inertia creates a torque that acts counterclockwise on the connecting rod, and consequently the connecting rod acts over the Tangent to the circle with crank radius that the torque with the clockwise direction on the crankshaft. at the piston also emerges from bottom dead center Torque that also acts clockwise on the crankshaft. As well the torques arise with the direction of rotation of the crankshaft when the piston enters top and bottom dead centers.

Die vorliegende Erfindung gewährleistet folgende technische Resultaten:The present invention ensures following technical results:

  • – der zusätzliche Teil an der rechten Seite vorzugsweise des oberen Pleuelstangekopfes macht möglich die Gleichmäßigkeit der Drehung der Kurbelwelle zu erhöhen;- the additional Part on the right side, preferably of the upper connecting rod head makes possible the uniformity increase crankshaft rotation;
  • – dies macht es möglich die Stoßleistungen auf die Teile des Kurbeltriebs und des ganzen Motors zu vermindern und folglich erhöht sich ihre Lebensdauer;- this make it possible the surge power to reduce the parts of the crank mechanism and the whole engine and consequently increased their lifespan;
  • – die Entstehung des Drehmomentes von der Trägheitskraft des zusätzlichen Teiles auf der Kurbelwelle macht es möglich die Masse des Schwungrads zu vermindern;- the Origin of the torque from the inertia of the additional Part on the crankshaft makes it possible to measure the mass of the flywheel to diminish;
  • – dies zusammen mit dem zusätzlichen Drehmoment in dem Anfang des Arbeitshubs macht es möglich das Beschleunigungsvermögen des Motors zu erhöhen;- this along with the additional Torque in the beginning of the working stroke makes it possible acceleration to increase the engine;
  • – die Entstehung des zusätzlichen Drehmomentes nur wegen Einsatz der Trägheitskraft in dem Moment des Austritts des Kolbens aus dem Totpunkt und in dem Anfang des Arbeitshubs erhöht den effektiven Druck. den Wirkungsgrad, die effektive Leistung und andere Kennziffern der Motorarbeit;- the Emergence of the additional Torque only because of the use of the inertial force at the moment of The piston emerges from the dead center and at the beginning of the working stroke increases the effective pressure. the efficiency, the effective performance and others Engine performance indicators;
  • – die Erhöhung des effektiven Drucks und des Wirkungsgrades machen es möglich den spezifischen Kraftstoffverbrauch zu vermindern und folglich die ökologischen Kennziffern zu erhöhen.- the increase effective pressure and efficiency make it possible reduce specific fuel consumption and consequently ecological To increase key figures.

Die Erfindung ist an Hand dargestellter und beschriebener Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:The invention is illustrated on the hand and described embodiments explained. Show it:

1 den Querschnitt des Verbrennungsmotors in der Lage 1, wenn der Kolben aus dem oberen Totpunkt herauszugehen beginnt; 1 able to cross-section the internal combustion engine 1 when the piston starts to come out of top dead center;

2 den Motor in Lage 2, wann der Kolben aus dem unteren Totpunkt auszugehen beginnt. 2 the engine in position 2 when the piston begins to go out of bottom dead center.

Der Verbrennungsmotor enthält den Zylinderblock (I) mit den Zylindern (1a), den Zylinderkopf (2) und die Ölwanne (3). In den Zylindern (1a) befinden sich die Kolben (4) mit den Kompressions- und Ölabscheideringen (8). Die Kolben (4) sind mit Hilfe der Pleuelstange (7) und der Kolbenbolzen (6) mit den Kurbeln (5a) der Kurbelwelle (5) verbunden. Die Kurbelwelle (5) läuft in Lagern (9) mit den Einlagen (10) und Bedeckungen (11). Die Kurbelwelle (5) ist mit Gegengewichten (5b) und Schwungrad (12) versehen. Die Pleuelstange (7) ist mit dem zusätzlichen Teil (7a), der sich an dem oberen Pleuelstangekopf an der rechten Seite befindet, versehen. Der Teil (7a) hat Masse (m); sein Schwerpunkt befindet sich auf einem Abstand (A) von Längsachse der Pleuelstange (7). Zwischen der Achsen der oberen und unteren Köpfe der Pleuelstange (7) liegt Abstand (L). Die Kurbel5a) hat den Radius (R).The internal combustion engine contains the cylinder block (I) with the cylinders ( 1a ), the cylinder head ( 2 ) and the oil pan ( 3 ). In the cylinders ( 1a ) are the pistons ( 4 ) with the compression and oil separator rings ( 8th ). The pistons ( 4 ) are using the connecting rod ( 7 ) and the piston pin ( 6 ) with the cranks ( 5a ) the crankshaft ( 5 ) connected. The crankshaft ( 5 ) runs in camps ( 9 ) with the deposits ( 10 ) and coverings ( 11 ). The crankshaft ( 5 ) is with counterweights ( 5b ) and flywheel ( 12 ) Mistake. The connecting rod ( 7 ) is with the additional part ( 7a ), which is located on the upper connecting rod head on the right side. The part ( 7a ) has mass (m); its center of gravity is at a distance (A) from the longitudinal axis of the connecting rod ( 7 ). Between the axes of the upper and lower heads of the connecting rod ( 7 ) is the distance (L). The crank 5a ) has the radius (R).

Der Motor funktioniert wie folgt:The engine works as follows:

Der Kolben (4) geht aus oberem Totpunkt mit maximaler Beschleunigung j1 hinaus, Dabei entsteht eine Trägheitskraft F1 = m j1 des Teiles (7a). Diese Trägheitskraft gestältet einen Drehmoment M1 = F1 A, der auf Pleuelstange (7) gegen den Uhrzeigensinn einwirkt. In dem Ergebnis entsteht Kraft F2 = M1 / L = F1 A / L, die in Richtung der Drehung der Kurbelwelle (5) auf die Kurbel (5a) einwirkt. Dabei entsteht der Drehmoment M2 = F2 R = = m j1 A R / L, der bei dem Austritt des Kolbens aus dem oberen Totpunkt im Uhrzeigersinn die Kurbelwelle (5) dreht. Bei dem Austritt des Kolbens aus dem unteren Totpunkt mit Beschleunigung j2 entsteht gleichartige Trägheitskraft F3 = m j2, die den Drehmoment M3 = F3 A schafft. Dabei entsteht die Kraft F4 = m j2 A / L und folglich der Drehmoment M4 = F4 R = m j2 A R / L, der im Uhrzeigersinn die Kurbelwelle (5) dreht.The piston ( 4 ) goes from top dead center with maximum acceleration j 1 , this creates an inertial force F 1 = mj 1 of the part ( 7a ). This inertial force produces a torque M 1 = F 1 A, which is on the connecting rod ( 7 ) acts counterclockwise. The result is force F 2 = M 1 / L = F 1 A / L, which is in the direction of crankshaft rotation ( 5 ) on the crank ( 5a ) acts. This creates the torque M 2 = F 2 R = = mj 1 AR / L, which turns the crankshaft clockwise when the piston exits top dead center ( 5 ) turns. When the piston emerges from bottom dead center with acceleration j 2 , a similar inertia force F 3 = mj 2 is created , which creates the torque M 3 = F 3 A. This creates the force F 4 = m j 2 A / L and consequently the torque M 4 = F 4 R = mj 2 AR / L, which turns the crankshaft clockwise ( 5 ) turns.

Also wirkt ergänzend zum Beispiel in einem Zweizylindermotor in dem Anfang des Arbeitshubs auf die Kurbelwelle ein summarischer Drehmoment M = M2 + M4 = =m AR(j1,+j2)/L.In addition, for example, in a two-cylinder engine in the beginning of the working stroke, a summary torque acts on the crankshaft M = M 2 + M 4 = = m AR (j 1 , + j 2 ) / L.

Die Erhöhung der Masse der Pleuelstangen eird von entsprechender Verminderung der Masse des Schwungrades kompensiert. Außerdem ist es zweckmäsig diese Erfindung zusammen mit der Zwangsstabilisierung der Kolben anzuwenden – zum Beispiel entsprechend den Patenten Nr: 19939230, 10000613 oder der Patentanmeldung Aktenzeichen 103 20 207.2. Es lassen sich zusätzlich die Massen der beweglichen Teilen vermindern.The increase in the mass of the connecting rods is eird compensated by a corresponding reduction in the mass of the flywheel. Moreover it is appropriate this invention together with the forced stabilization of the pistons to apply - for example according to patent numbers: 19939230, 10000613 or the patent application Case number 103 20 207.2. In addition, the masses of the movable Reduce sharing.

Ein Beispiel: Ein Motor hat den Hub des Kolbens s = 82 mm, der Radius der Kurbel R = s/2 = 82/2=41 mm = 0,041 m, n = 6100 l / min, L = 167 mm = 0,167 m. λ = R / L = 41 / 167 = 0,245. Zusätzlicher Teil: 20. 20. 20 mm³ mit Masse m = 0,06 kg, A = 26 mm = 0,026 m; Winkelgeschwindigkeit ω=Π n/30 rad/sek. = 3,14.6100/30 = 638,5 rad/sek.An example: An engine has the stroke of the piston s = 82 mm, the radius of the crank R = s / 2 = 82/2 = 41 mm = 0.041 m, n = 6100 l / min, L = 167 mm = 0.167 m. λ = R / L = 41/167 = 0.245. Additional part: 20. 20. 20 mm³ with Mass m = 0.06 kg, A = 26 mm = 0.026 m; Angular velocity ω = Π n / 30 rad / sec. = 3.14.6100 / 30 = 638.5 rad / sec.

Die maximale Beschleunigung des Kolbens bei dem Austritt aus dem oberen Totpunkt j1 = R ω² ( 1+λ ) = 0,041 × 638,5² × ( 1 + 0,245) = 20810 m/sek².The maximum acceleration of the piston when leaving top dead center j 1 = R ω² (1 + λ) = 0.041 × 638.5² × (1 + 0.245) = 20810 m / sec².

Die Trägheitskraft des zusätzlichen Teiles F1 = m.j1 = 0,06. 20810 = 1248,6 N.The inertia force of the additional part F 1 = mj 1 = 0.06. 20810 = 1248.6 N.

Die maximale Beschleunigung des Kolbens bei dem Austritt aus dem unteren Totpunkt j2 = R ω² ( 1–λ) = 0,041 × 638,5²× (1 – 0,245) = 12619 m/sek².The maximum acceleration of the piston upon exiting bottom dead center j 2 = R ω² (1-λ) = 0.041 × 638.5² × (1 - 0.245) = 12619 m / sec².

Die Trägheitskraft des zusätzlichen Teiles F2 = m j2 = 0,06 × 12619 = 757,2 N.The inertia force of the additional part F 2 = mj 2 = 0.06 × 12619 = 757.2 N.

Deshalb wirkt bei dem Austritt aus der Totpunkte der zwei Kolben auf die Kurbelwelle in Richtung ihrer Drehung der Drehrnoment M = m A R ( j 1 + j 2) / L = = 0,06 × 0,026 × 0,041 × ( 20810 + 12619) / 0,167 = 12,8 N .m = 1280 N. cm.Therefore, when exiting the dead center of the two pistons on the crankshaft in the direction of their rotation, the turning torque M = m AR (j 1 + j 2 ) / L = = 0.06 × 0.026 × 0.041 × (20810 + 12619) / 0.167 = 12.8 N.m = 1280 N. cm.

Die vorgeschlagene technische Lösung macht es möglich, im Unterscheid zu traditionellen Verbrennungsmotoren, die maximalen Kräfte von Brennen des Brenngemisches durch die Trägheitskräfte der zusätzlichen Teile auf den Pleuelstangen für die Erhöhung der effektiven Leistung zu richten. Diese Erfindung ist verwendbar in allen Verbrennungsmotoren unabhängig von der Zielsetzung, der Art des Kraftstoffes, der Taktzahl, des Durchmessers, der Zahl und Aufstellung der Zylinder. Die Anwendung ist sowohl in den entworfenen als auch im Betrieb laufenden Motoren – durch ihre Modernisierung – möglich, ohne Veränderungen der Grundbestandteile.The proposed technical solution does it possible in contrast to traditional combustion engines, the maximum personnel of burning the fuel mixture by increasing the inertia of the additional parts on the connecting rods effective performance. This invention is useful in independent of all internal combustion engines of the objective, the type of fuel, the number of cycles, the Diameter, number and placement of cylinders. The application is in the designed as well as in running engines - by their modernization - possible without changes of the basic components.

Claims (1)

Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder (1a), in dem der Möglichkeit einer Hin-und Herbewegung ein Kolben (4) aufgestellt wird, dessen Bewegung durch die Pleuelstange (7) in die Drehbewegung der Kurbelwelle (5) umgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Pleuelstange (7) mit dem zusätzlichen Teil (7a), der bei Drehung im Uhrzeigersinn der Kurbelwelle (5) rechts vorzugsweise an dem oberen Pleuelstangekopf versehen wird; dabei der Teil (7a) eine wilkürliche Form haben kann; der Teil (7a) auf der Pleuelstange (7) sowohl mit Hilfe von einem – zum Beispiel einem Schraubenverbinden – befestigt als auch wie ein Ganzes mit der Pleuelstange (7) angefertigt werden kann.Internal combustion engine with at least one cylinder ( 1a ) in which the possibility of a reciprocating motion a piston ( 4 ) is set up, its movement through the connecting rod ( 7 ) in the rotary motion of the crankshaft ( 5 ) is implemented, characterized in that the connecting rod ( 7 ) with the additional part ( 7a ), which turns the crankshaft clockwise ( 5 ) is preferably provided on the right on the upper connecting rod head; the part ( 7a ) can have an arbitrary shape; the part ( 7a ) on the connecting rod ( 7 ) both with the help of one - for example a screw connection - and also as a whole with the connecting rod ( 7 ) can be made.
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