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Eine der Varianten der Gestaltung der modernen Verbrennungsmotoren – sind die Boxermotoren, wo zwei gegenüberliegende Zylinder – mit Hilfe des Kurbelgehäuses vereinigt werden. Dabei, verwendet man für die Umwandlung der hin- und hergehenden Bewegung der Kolben in der Rotation der Antriebswelle – das Kurbeltriebe.
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Es ist schon – ein Klassik, ungeachtet der offensichtlichen Mängel des Kurbeltrieb, solche, zum Beispiel, wie die große Seitenreibung des Kolbens mit der Spiegel des Zylinders, die Vibration, die ziemlich großen Abmessungen, der große Selbstkostenwert der Herstellung (wegen der Notwendigkeit, die hochexaktes Ausrüstung und teuere hochfesten Materialien zu verwenden).
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Außerdem gewöhnlich verwenden die Boxermotoren – zusammen mit einem Getriebe, das erlaubt, in jeder konkreten Situation, die Charakteristiken des Motors besser zu verwenden. Aber, haben beide diese Geräte – ziemlich große Abmessungen und das Gewicht. Deswegen, existiert, natürlich, die ständige Tendenz – diese Parameter, zu verringern.
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Als Beispiel der Teillösung dieser Problemen – möglich [1], [2] zu nehmen, wo sind die Zweitakt-Boxer-Motoren – ohne Kurbeltrieb sich bezeichnen.
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Anstelle Kurbeltrieb, sind dort die andere Mechanismen verwenden, welche leisten und seinen Funktion, und gleichzeitig – den Funktion des stufenartigen Getriebes, und dabei – vergrößern sich nicht Abmessungen und Gewicht des Motors. Außerdem, in diesen Motoren fehlt der starke Seitendruck des Kolbens mit dem Spiegel des Zylinders, was ist so charakteristisch für Motoren mit dem Kurbeltrieb. Endlich, erlauben solche Mechanismen wirksamen das zweitakt Boxer-hybride – der inneren Verbrennung – den Dampfmotor [3] zu schaffen, was ist einfach unmöglich mit Kurbeltrieb zu machen.
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Ungeachtet der angegebene Vorzüge, diese Motoren haben auch und die Mängel. Einer der Hauptmängel – ist die Komplexität des kinematischen Schemas der Mechanismen, wo sind genug groß der Zahnräder verwendetet.
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Hier ist der andere Motor vogerstellt, welcher hat alle Vorzüge der obengenannten Motoren, aber der hat der den wesentlich einfacheren Mechanismus der Umgestaltung der Arten der Bewegung. Außerdem, dieser Mechanismus leistet, gleichzeitig, und den Funktion des stufenlosen automatische Getriebes, wobei, praktisch – ohne Vergrößerung seines Abmessungen und den Gewicht.
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Um konkret zu sagen, werden wir einen angebotenen gegenüberliegenden Motor auf dem Beispiel den Ottomotor betrachten, obwohl es vollständig wird und für andere Arten der Motoren entsprechen.
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In diesem Motor, sind zwei entgegengesetzt aufgestellte Zylinder, wie üblich, mit Hilfe den Kurbelgehäuse verbunden, was schafft der allgemeines Zylinderblock. Aber, sind hier und die Kolben hart verbunden – mit Hilfe der Stange. Diese Stange hat in dem Mitte – den Finger, welcher kann frei in dem oberen Langloch der Schwinge sich bewegen. Auch die Schwinge, mit Rundloch auf ihrem anderen Ende, ist auf die Arbeitswelle des Motors frei aufgesetzt.
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Auf diese Weise, geht vorläufig die Rede – um den bekannten Schwingemechanismus, welches umwandelt den hin- und hergehende Bewegung der Kolben – in die Schwingung der Schwinge, relativ des Arbeitswelle des Motors.
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Für Verwandlung der Schwingungsbewegung der Schwinge in die Drehung der Arbeitswelle, einfacher ist – das Freilaufsgetriebe zu verwenden, welcher ist auf die Arbeitswelle aufsetzen, wobei hier sind hart verbunden: die Ende der Schwinge – mit dem Eingangsteil des Freilaufsgetriebe, und Arbeitswelle – mit dem zweite Teil des Freilaufsgetriebe. Solcher Mechanismus – wirklich umwandelt die hin- und hergehende Bewegung der Kolben in Drehbewegung der Arbeitswelle, aber, leider, mit Pausen, weil der umwandelt die Bewegung der Kolben – nur in einer einzigen Richtung. Für den ununterbrochenes Rotation der Abgabewelle, wird notwendig – zwei einerleie Freulaufgetriebe zu aufstellen, wobei – mit dem Drehung des Eingangsteilen – im Gegenphase. Für das – die Zahnräder auf der Arbeitswelle – verbinden mit Hilfe den zwei dazwischenliegenden zylindrischen Zahnenrädern.
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Für die Erleichterung der weiteren Darlegung, werden die Beschreibungen der Figuren und die entsprechende Aufklärungen weiter bringen.
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1 Gesamtansicht des Motors im Schnitt.
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2 Die Variante der Verbindung des Eingangsteilen 8 des beiden Freulaufgetrieben – mit der Verwendung der zwei dazwischenliegenden zylindrischen Zahnräder 9.
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3 Die Abhängigkeit des Winkels α von der Abstand zwischen dem Stock 4 und dem Achse 7 des Schwingungen der Schwinge 6.
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Auf den Figuren sind gezeigt:
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Der Zylinder des Motors;
- 2
- Kurbelgehäuse des Motors;
- 3
- Der Kolben des Motors;
- 4
- Die Stange;
- 5
- Der Finger;
- 6
- Die Schwinge;
- 7
- Die Arbeitswelle des Motors;
- 8
- Das freie Zahnrad auf dem Arbeitswelle 7 des Motors;
- 9
- Der dazwischenliegendes zylindrisches Zahnrad;
- 10
- Der Sockel des Motors
- 11
- Führungsbahn für die Verrückung des Blocks der Zylinder (1, 2) des Motors, gefestigt auf dem Sockel 10 des Motors;
- 12
- Der Begrenzer der Verrückung des Blocks der Zylinder (1, 2) des Motors;
- 13
- Die Feder für den Anlage des Blocks der Zylinder (1, 2) des Motors in Ausgangsposition (ganz oben);
- 14
- Die Rolle;
- 15
- Die Theke des Rolle 14, die auf dem Sockel 10 des Motors gefestigt ist;
- 16
- Das Seil der Umstellung des Blocks der Zylinder (1, 2) des Motors;
- 17
- Die Trommel für den Aufspulen des Seiles 16;
- 18
- Das Gaspedal;
- 19
- Die Nebenwelle;
- 20
- Die Theke des Mechanismus des Motors, die auf dem Sockel 10 des Motors gefestigt ist;
- 21
- Der Eingangsteil des Freilaufgetriebes;
- 22
- Der Ausgangsteil des Freilaufgetriebes;
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Auf 1–2, die Lager der Arbeitswelle 7 und des Zwischenwellen 19 des Motors, sowie, Theke 20 des Mechanismus des Motors auf 1 und 2a – sind bedingt nicht gezeigtet. Auch sind solche Teile des Motors, wie die Zündkerzen, die Brennstoffseinspritzungdüsen, die Abgaseventile usw, nicht gezeigt, weil das ist hier nicht wesentlich.
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Auch auf 1 ist bedingt es gezeigtet, dass ist auf dem Achse des Gaspedals 18 – und die Trommel 17 sich befindet. In Wirklichkeit, auf dem Sockel 10 des Motors, kann sich nur die Trommel 17 befinden, welcher verbindet sich mit dem Gaspedal 18 – kinematisch. Dabei, der Hub des Gaspedal 18 und der Hub des Blocks der Zylinder (1, 2) – sich decken, was ist möglich, wenn richtig zu wählen den Durchmesser der Trommel 17.
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Endlich, in Kurbelgehäuse 2, ist, oben und unten gibt es zwei zusätzlichen Langloche – für den Durchgang der Schwinge 6.
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Jetzt werden wir betrachten, wie realisieren sich hier dem Funktion des integrierten stufenlosen Getriebes.
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In dem gewöhnlichen (klassischem) Schwingemechanismus, dessen Arbeit beschrieb war höher, befindet sich sein Schwingungenzentrum 7 in der ständigen, unveränderlichen Entfernung von der Stange 4.
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Hingegen, im angebotenen Mechanismus, gibt es die Möglichkeit, diesen Abstand zu ändern. Dazu – ist der Sockel 10 des Motors eingeführt, auf welchen die Arbeitswelle 7 des Motors aufgestellt ist, welche, wie war das höher gesagtet, ein Zentrum der Schwingungen der Schwinge 6 ist. A der Schieber (hier den darstellt die Stange 4, welche verbindet hart beide Kolbens 3 des Motors), zusammen mit dem Block der Zylinder (1, 2), kann entlang den Führungsbahn, sich zu verlagern in der Richtung, welche ist winkelrecht zu dem Sockel 10 des Motors.
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Hier beachten wir – auf einen wichtiges Punkt: Überquerung des Linie des Axialsymmetrie der Stange 5, und des Linie, welches geht über den Zentrum des Achse der Schwingungen der Schwinge 6 (das ist gleichzeitig – und Zentrum des Schnitts des Arbeitswelle 7 des Motors), und winkelrecht zu dem Sockel 10 des Motors (1).
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Weiter, werden wir ein rechteckige Dreieck ansehen, welcher mit Hilfe den Linien des Axialsymmetrie der Stange 5 und des Axialsymmetrie des Schwinge 6 und auch dem Linie, welches geht über den Zentrum der Schwingungen der Schwinge 6, winkelrecht zu dem Sockel 10 des Motors ist gebaut.
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In diesem Dreieck (1):
das Ankathete – zeigt das Linie, entlang welches das Abstand messen: zwischen den Zentrum des Arbeitswelle 7 des Motors – und der Linie der Axialsymmetrie der Stange 5;
das Gegenkathete – ist das Hälfte des Kolbenhub des Motors, oder, mit anderen Worte: der Abstand zwischen den obenerwähnten Punkt – und der Finger 5. Das ist für jedes Motor – konstante Größe, und wir werden ihn hier „h” zu benamen;
das Winkel zu dem Ankathete und dem Gegenkathete – ist das Winkel des Zentrum der Schwingungen der Schwinge 6, und werden wir ihn hier „α” zu benamen;
Was geschieht dabei?
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Zum Beispiel, werden wir glauben, dass ist in unserem Boxermotor – Kolbenhub 10 cm. Dann wird, natürlich, das Gegenkathete h = 5 cm (Zum Beispiel, links – wie auf 1).
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Wir werden auch zulassen, dass ist, bei der unterste Lage des Blocks der Zylinder (1, 2) des Motors (wann liegt er, praktisch – auf dem Sockel 10 des Motors): die Abstand zwischen den Zentrum der Schwingungen der Schwinge 6 – und der Linie der Axialsymmetrie der Stange 5 – auch 5 cm.
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Dann, „α” wird den Größe haben: α = 45°.
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Weiter, wenn den Block der Zylinder (1, 2) des Motors wird nach oben auf 5 cm (entlang des Führungsbahn 11 und unter den Wirkung der Feder 13) verstellt, in unserem Dreieck wird die Ankathete – 10 cm Größe (2h) zu haben, aber ist die Gegenkathete h – bleibt konstant (5 cm). Jetzt, können wir den Tangens des Winkels α ausrechnen: tg α = 5/10 = 0,5. Und, dann α = 25°. A, z. B., wenn Ankathete wird zu haben den Größe 4h (20 cm), dann wird α = 13°.
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Natürlich, bei die beliebige Umstellungen des Blocks der Zylinder (1, 2) des Motors, wird möglich auf diese Weise – immer tg α zu finden, und, freilich – Winkel α (4).
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Was bedeutet das?
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Das bedeutet, dass mit stufenlosem Vergrößerung des Ankathete, wird auch stufenlos der Winkel α sich vermindern, und, natürlich – im gegenteil.
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Hier ist interessant, welches Bereich diese Änderungen haben?
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Wenn, z. B., verkleinert sich das Größe der Ankathete im das vier Mal (von 4h – bis h), dann vergrößert sich der Winkel α – in die 3,5 Mal (45°:13° = 3,5).
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Hier entsteht die beiläufige Frage: kann, hat den Sinn – noch mehr, den Höhe des Aufstiegs des Blocks der Zylinder (1, 2) zu vergrößern in diesem stufenlosen Integralgetriebe – um der Beziehung der maximalen und minimalen Rotationsgeschwindigkeit der Arbeitswelle 7 des Motors zu vergrößern?
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Nein, der 4 führt klar vor, dass es Sinnes entzogen ist, da die Abhängigkeit des Winkels α von der Höhe des Aufstiegs des Blocks der Zylinder (1, 2), hat den nichtlinearen Charakter, und, sogar die bedeutende weitere Vergrößerung dieser Höhe – wird zur unbedeutenden Verkleinerung des Winkels α bringen.
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Und, weiter: wenn wird der Kolbenhub des Motors immer pro eine konstante Zeit sein, dann wird die Vergrößerung des Winkel α – proportional auf die Rotationsgeschwindigkeit des Arbeitswelle 7 zu wirken.
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In Wirklichkeit, bei dem Druck auf der Gaspedals 18, die Geschwindigkeit des Kolbenhubs – hat nicht die konstante Größe.
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Deshalb, der Unterschied in den minimalen und maximalen Geschwindigkeiten des Arbeitswelle 7 – wird bedeutend höher.
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Jetzt werden wir auf die allgemeine Arbeit dieses Motors zu schauen.
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Im Anfang, befindet sich der Block der Zylinder (1, 2) ganz oben – unter dem Wirkung des Federn 13. Dabei, die Bewegung höher des Blocks der Zylinder (1, 2) des Motors, begrenzt sich mit dem Hilfe des Begrenzern 12.
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Bei der Pressung auf den Gaspedal 18 – vergrößert sich das Frequenz der Schwingungen der Schwinge 6.
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Aber gleichzeitig beginnen auf die Trommel 17 aufgewickelt zu werden – die Seilen 16, welche sind auf dem Block der Zylinder (1, 2) des Motors gefestigt. Der Block der Zylinder (1, 2) des Motors, bezwingt die Handlung der Federn 13, und beginnt nach unten sich zu verlagern, was zur stufenlosen Vergrößerung der Geschwindigkeit der Rotation der Arbeitswelle 7 des Motors bringt. Die Höchstgeschwindigkeit der Rotation der Arbeitswelle 7 des Motors wird – bei dem vollen Gaspedaltritt, wann der Block der Zylinder (1, 2) des Motors die niedrigste Lage einnehmen wird. Dann ist der Motor, als ob in sein Höhe – sich ballt.
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Wenn man das Gaspedal 18 loslassen, der Block der Zylinder (1, 2) erhebt sich unter der Wirkung der Federn 13, und das Drehzahl der Rotation des Arbeitswelle 7 – abnimmt.
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So in diesem Boxermotor – ist das Funktion des stufenloses Automatikgetriebe realisiert, mit dem originellen Prinzip der Veränderung der Geschwindigkeit des Rotation der Abgabewelle des Motors, dabei das Mechanismus – ist wesentlich einfacher, leichter und kompakter, als die existierenden automatischen Getriebe des Verbrennungsmotoren.
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Der angebotene Mechanismus erlaubt – die Kolbenmotoren, ohne starke Seitendruck des Kolbens auf die Wände des Zylinders (was ist charakteristisch für die Motoren mit Kurbeltrieb) zu schaffen. Dieser Mechanismus ist wesentlich einfacher, als in den Prototypen [1]–[3], weil hier – sind nur 4 Zahnräder verwendet. Der erlaubt auch zu realisieren, wie in [3]: das zweitakt Boxer-hybride – der inneren Verbrennung – den Dampfmotor.
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Weil sind auf dem Arbeitswelle 7 – zwei Zahnräder 8 sich befinden, die sich in den entgegengesetzten Richtungen immer drehen, so erlaubt es den vorliegenden Motor im sogenannten ”koaxiale” Schemen zu verwenden, wo werden die zwei gleichachsige Wellen – gleichzeitig in den entgegengesetzten Richtungen sich zu drehen: z. B., in dem Hubschrauber, dem Kutter usw... Und, das alles – ist ohne zusätzliches, kompliziertes, schweres und sperriges zusätzliches Getrieben.
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Anscheinend, aussieht der angebotene Motor – wie ein Flugkolbenmotor. Jedoch ist solche Meinung – irrig.
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In die Freikolbenmaschine, die Haltestelle des sich bewegenden Kolbens – verwirklicht sich mit Hilfe von Komprimieren ”des Gaskissens” zwischen dem Kolben – und dem Zylinderkopf. Und, nach der Zündung des Brennstoff in dem Verbrennungsraum (oder des Dampfzufuhr), das Kolben beginnt die Bewegung – in den Rückseite.
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Aber, in unserem Fall, bei einer beliebigen Lage des Blocks der Zylinder (1, 2), an dem Ende der Umstellung des Kolbens, bildet sich die harte geometrische Figur – der rechteckige Dreieck (wir betrachteten ihn detailliert im dem Teil, der die Realisierung der integriertes Funktion des stufenlosen Getriebes) betrifft, welcher gestattet nicht die Bewegung des Kolben weiter – gleichfalls gut, wie macht es – der Kurbeltriebe.
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Aber, bis zu diesem Moment, bewegt sich der Kolben wirklich, wie in Flugkolbenmotor.
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Deswegen, möglich die Verstärkung des Motors – ohne Vergrößerung seiner Vibrationen ist (wegen die Abwesenheit der harten Verbindung zwischen der Arbeitswelle und den Kolben), was ist – auch der Vorzug dieses Motors.
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Literatur
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- 1. Zweitakt Boxer-Motor ohne Kurbeltrieb, Nr. 202 18 731.4, IPC: F02B 75/32, Tag der Eintragung: 13.02.2003
- 2. Zweitakt Boxer-Motor ohne Kurbeltrieb, Nr. 203 04 487.8, IPC: F02B 75/32, Tag der Eintragung: 10.07.2003
- 3. Zweitakt Hybride-Verbrennungs-Dampf-Boxer-Motor ohne Kurbeltrieb, Nr. 203 15 098.8, IPC: F02B 75/12, Tag der Eintragung: 18.12.2003
- 4. http://de.wikipedia.org/wiki/Fahrzeuggetriebe
