DE2725986A1 - ARRANGEMENT OF PARTS FOR A COMBUSTION ENGINE OR AN ENGINE OR COMPRESSOR - Google Patents
ARRANGEMENT OF PARTS FOR A COMBUSTION ENGINE OR AN ENGINE OR COMPRESSORInfo
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- F01C9/002—Oscillating-piston machines or engines the piston oscillating around a fixed axis
Description
Dipl.-Im. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTEDipl.-Im. J. SCHMIDT-EVERS PATENT LAWYERS
D-8000 MÖNCHEN 22 SteinsdorfstraßelOD-8000 MÖNCHEN 22 Steinsdorfstrasse O
'S* (089) '29 66 84'S * (089) '29 66 84
8. Juni 1977June 8, 1977
Eduardo Hector TaurozziEduardo Hector Taurozzi
Junin 1715Junin 1715
Buenos Aires, ArgentinienBuenos Aires, Argentina
PatentanmeldungPatent application
£>zw. einen Motor oder einen Verdichter£> betw. a motor or a compressor
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Dipl. In9. H. MITSCHERLICH Dipl.-In«. K. GUNSCHMANN Dipl. In 9 . H. MITSCHERLICH Dipl.-In «. K. GUNSCHMANN
Dipl.-I ηq. J. SCHMIDT-EVERS Dipl.-I η q. J. SCHMIDT-EVERS
D-8000 MÖNCHEN 22 Steinsdorfstraße 10D-8000 MÖNCHEN 22 Steinsdorfstrasse 10
'S» (089) * 29 66 84'S »(089) * 29 66 84
BESCHREIBUNGDESCRIPTION
Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Bauteilen für eine Brennkraftmaschine bzw. einen Verdichter.The invention relates to an arrangement of components for an internal combustion engine or a compressor.
Der ortsfeste Teil der Brennkraftmaschine bzw. des Motors oder des Verdichters wird durch einen Block gebildet, in dem ein einen Zylinder bildender torusförmiger Hohlraum vorhanden ist.The stationary part of the internal combustion engine or the motor or the compressor is formed by a block in a toroidal cavity forming a cylinder is available.
Auf der Oberseite des Zylinderblocks ist ein Zylinderkopf angeordnet, durch den der torusförmige Hohlraum in zwei Abschnitte unterteilt wird.On top of the cylinder block, a cylinder head is arranged through which the toroidal cavity in two Sections is divided.
In dem torusförmigen Zylinder arbeitet mindestens ein Kolben, der hin- und herschwenkbar mit Hilfe einer Achse unterstützt 1st, welche in einer Bohrung des Zylinderblocks hin- und herdrehbar gelagert ist, wobei die Achse der Bohrung mit der Mittelachse des torusförmigen Hohlraums zusammenfällt.At least one piston works in the toroidal cylinder and is supported so that it can be pivoted back and forth with the aid of an axle which is reciprocated in a bore of the cylinder block. and is rotatably mounted, the axis of the bore coinciding with the central axis of the toroidal cavity.
Der Kolben ist mit einer Pleuelstange gekuppelt, welche an ihrem anderen Ende mit einer Kurbelwelle gekuppelt ist, so daß die Hin- und Herbewegung des Kolbens auf die Kurbelwelle übertragen werden kann.The piston is coupled to a connecting rod which is attached to its other end is coupled to a crankshaft so that the reciprocating motion of the piston can be transmitted to the crankshaft.
Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß bei der Anordnung die geradlinige Hin- und Herbewegung, mit der Motoren mit innerer oder äußerer Verbrennung xsowie Verdichter arbeiten, durch eine hin- und hergehende Schwenkbewegung lui eine Achse ersetzt ist.The arrangement according to the invention is characterized in that in the arrangement the straight back and forth movement, with which engines with internal or external combustion x and compressors work, an axis is replaced by a reciprocating pivoting movement lui.
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Der Zylinderkopf läßt sich in der verschiedensten Weise ausbilden, doch die vorteilhafteste Konstruktion ist die in der Zeichnung dargestellte mit obenliegenden Nockenwellen.The cylinder head can be used in many different ways train, but the most advantageous construction is the in the drawing shown with overhead camshafts.
Kin wichtiger Vorteil der Erfindung besteht darin, daß es möglich ist, einen Motor oder Verdichter aus mehreren Baueinheiten aufzubauen, so daß man nach Bedarf mehrere Zylinderblöcke vereinigen kann, um Anordnungen mit zwei, vier, sechs, acht, zehn usw. Zylindern zu schaffen. Hierbei wird jeweils von einem zentral angeordneten Block mit zwei Zylindern ausgegangen, so daS es möglich ist, durch Hinzufügen weiterer Blöcke einen Motor oder Verdichter mit der genannten Zylinderzahl zu schaffen.An important advantage of the invention is that it is possible to have a motor or compressor from several structural units so that you can combine several cylinder blocks as required to create arrangements with two, four, to create six, eight, ten, etc. cylinders. In each case, a centrally arranged block with two cylinders is used assumed, so that it is possible to add more blocks to a motor or compressor with the aforementioned To create number of cylinders.
Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, einige der Probleme zu lösen, die sich bei den bekannten Anordnungen für Motoren und Verdichter ergeben.In the arrangement according to the invention, it is possible to have some to solve the problems that arise with the known arrangements for motors and compressors.
Zu den weiteren Vorteilen der erfindungsgemäßen Anordnung gehören ein raumsparender Aufbau, ein vorteilhaftes Verhältnis zwischen dem Baugewicht und der Leistung, die Verwendung doppeltwirkender Kolben, das Fehlen von Kolbenreibung sowie die geringe Anzahl der Bauteile.The further advantages of the arrangement according to the invention include a space-saving structure and an advantageous relationship between the structural weight and the performance, the use of double-acting pistons, the absence of piston friction as well the small number of components.
Im Vergleich zu Motoren und Verdichtern mit geraden Zylindern bietet die Erfindung wesentliche weitere Vorteile.In comparison to motors and compressors with straight cylinders, the invention offers significant further advantages.
Hierzu gehören niedrige Herstellungs- und Entwicklungskosten, hohe Leistung sowie ein niedriges Leistungsgewicht.These include low manufacturing and development costs, high performance and a low power-to-weight ratio.
Bei einem erfindungsgemäßen Motor oder Verdichter sind zahlreiche Bauteile vorhanden, die denjenigen bekannter Motoren bzw. Verdichter ähneln, und bei denen sich daher keine besonderen Probleme ergeben.In an engine or compressor according to the invention there are numerous components similar to those of known engines or compressors, and therefore do not pose any particular problems.
Die niedrigen Herstellungskosten ergeben sich daraus, daß gemäß der Zeichnung die meisten Bauteile auf der Drehmaschine bearbeitet werden können.The low manufacturing costs result from the fact that, as shown in the drawing, most of the components are on the lathe can be edited.
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Wegen der raumsparenden Bauweise sind die zu zerspanenden Verkstoffmengen ja Zylindereinheit geringer als bei Anordnungen mit geradliniger Kolbenbewegung.Because of the space-saving design, the Fuel quantities yes cylinder unit lower than with arrangements with straight piston movement.
Wegen des günstigen Leistungsgewichts lassen sich erfindungsgemäße Motoren und Verdichter herstellen, für die sich Anwendungsmöglichkeiten ergeben, für welche die bis jetzt bekannten Motoren und Verdichter nicht in Frage kommen.Because of the favorable power-to-weight ratio, according to the invention Manufacture motors and compressors for which there are possible applications result, for which the motors and compressors known up to now are out of the question.
'•/egen des Fehlens von Reibung zwischen dem Kolben und dem Zylinder, das zu einer Verbesserung des mechanischen ' irkungsgrades führt, läßt sich ein niedrigerer spezifischer Kraftstoffverbrauch bei Motoren erzielen.'• / egen the lack of friction between the piston and the Cylinder, which leads to an improvement in mechanical efficiency leads to a lower specific fuel consumption in engines.
Bei Motoren gehen durchschnittlich 10'. des Heizwerts des Kraftstoffs mit den Abgasen verloren, und ein Anteil von ?>Ύ\ wird vom Kühlwasser aufgenommen und über den Kühler an die Atmosphäre abgegeben.For motors, an average of 10 'goes. of the calorific value of the fuel is lost with the exhaust gases, and a proportion of ?> Ύ \ is absorbed by the cooling water and released into the atmosphere via the cooler.
Diese Verluste, die insgesamt etwa 7')V ausmachen, sind unvermeidbar. These losses, which total about 7 ') V, are unavoidable.
Die Aufgabe, die Leistungsausbeute von Motoren zu steigern, ist sehr kompliziert, sie würde jahrelange Forschungsarbeiten erfordern, und auch unter Berücksichtigung der bei den Merkstoffen erzielten technischen Fortschritte würde sich nur ein kaum bemerkbarer Erfolg erzielen lassen; außerdem würde sich eine erhebliche Verkürzung der Lebensdauer ergeben.The task of increasing the power output of engines is very complicated, it would take years of research require, and also taking into account the markings Technological advances achieved would result in hardly noticeable success; moreover would there is a considerable reduction in service life.
Bei einem erfindungsgemäßen Motor oder Verdichter erhöht sich dagegen der thermische Wirkungsgrad, wegen des Fehlens der Kolbenreibung lassen sich höhere Drehzahlen erzielen, und wegen des reibungsfreien Betriebs ergibt sich ein höherer mechanischer Wirkungsgrad.Increased in a motor or compressor according to the invention on the other hand, the thermal efficiency, because of the lack of piston friction, higher speeds can be achieved, and because of the smooth operation, there is a higher mechanical efficiency.
Insbesondere bei großen Motoren bekannter Art ergeben sich somit sehr hohe Reibungsverluste.In particular in the case of large motors of the known type, there are therefore very high friction losses.
Die Verluste entsprechen etwa 20% der indizierten Leistung, d.h. ihnen kommt eine erheblich geringere Bedeutung zu alsThe losses correspond to about 20% of the indicated power, i.e. they are of much less importance than
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don Verlusten an thermischer Energie aus dem zugeführten Kraftstoff. Die Heibung wird in Wärme verwandelt. Der mechanische Wirkungsgrad ergibt sich aus einem Vergleich zwischen der indizierten Leistung und der Nutzleistung.don losses of thermal energy from the supplied Fuel. The heat is transformed into warmth. The mechanical efficiency results from a comparison between the indicated power and the useful power.
Bei Motoren bekannter Art sind die durch den Kolben hervorgerufenen ^eaktionskräfte, die in enger Beziehung zum ZylinderverschleiiJ stehen, eine direkte Folge der seitlichen Kräfte, die durch den Kolben auf die Zylinderwand während des Verbrennungs- und des Verdichtungshubes aufgebracht werden, sowie in einem geringeren Ausmaß während des Ansaughubes.In engines of a known type are those caused by the piston ^ action forces, which are closely related to the cylinder wear stand, a direct result of the lateral forces exerted by the piston on the cylinder wall during the Combustion and compression strokes are applied, and to a lesser extent during the intake stroke.
Diese Reaktionskräfte sind auf die Schrägstellung der Pleuelstangen zurückzufuhren.These reaction forces are due to the inclination of the connecting rods to return.
Wenn man den auf die gesamte Kolbenfläche wirkenden Gasdruck betrachtet, wird ersichtlich, daß dann, wenn sich ein Kolben an der 7ylinderwand abstützt, um den seiner Bewegung entgegenwirkenden Widerstand zu überwinden, eine Reaktionskraft erzeugt wird, die bei kleinen Motoren mit einem Hub- If one looks at the gas pressure acting on the entire piston area, it can be seen that when a Piston is supported on the cylinder wall in order to overcome the resistance counteracting its movement, a reaction force is generated which, in small engines with a stroke
3
raum von 1000 cm" etwa 500 bis 700 kg betragen kann.3
space of 1000 cm "can be about 500 to 700 kg.
Auch während des Verdichtungshubes tritt eine Reaktionskraft auf, die zwar erheblich kleiner ist, jedoch auch Folgen hat, und zwar in Form einer Abnutzung der Zylinder, die ihrerseits zu einer Verringerung der Verdichtung und des thermischen Wirkungsgrades führt.A reaction force also occurs during the compression stroke which is considerably smaller, but also has consequences, namely in the form of wear on the cylinders, which in turn leads to a reduction in compression and thermal efficiency.
Ein erfindungsgemäßer Motor oder Verdichter läßt sich mit Volleistung betreiben, ohne daß irgendeine Abnutzung der Zylinder eintritt.A motor or compressor according to the invention can be operated at full power without any wear and tear on the Cylinder enters.
Eine Motor- und Verdichtereinheit läßt sich unter Erzielung einer sehr hohen Kraftstoffersparnis betreiben und nimmt außerdem sehr wenig Raum in Anspruch.A motor and compressor unit can be operated with very high fuel savings and takes also takes up very little space.
Nach der Arbeit von Taylor sind nahezu 75% des mittleren Reibungsdrucks auf den Kolben zurückzuführen. Bei einem Motor von 100 PS gehen etwa 20 PS infolge mechanischer Reibung verloren.According to Taylor's work, nearly 75% of the mean frictional pressure is due to the piston. With an engine out of 100 HP, about 20 HP are lost due to mechanical friction.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert.Embodiments of the invention are based on the following Schematic drawings explained in more detail.
Fig. 1 bis 5 zeigen in Schnittdarstellungen verschiedene Ausführungsformen der Erfindung.1 to 5 show various embodiments of the invention in sectional views.
Fig. 1 zeigt in einer Stirnansicht sämtliche Hauptteile einer erfindungsgemäßen Anordnung. Hierzu gehören eine Kurbelwelle 9, eine Pleuelstange 8, ein Kolbenkörper 10, Kolbenringe 12 und ein Lager 5 für die doppeltwirkende Kolbenanordnung. Fig. 1 shows all main parts in an end view an arrangement according to the invention. These include a crankshaft 9, a connecting rod 8, a piston body 10, and piston rings 12 and a bearing 5 for the double-acting piston assembly.
Zu den weiteren Teilen der Anordnung gehören ein torusförmiger Zylinderblock 7, eine Pleuelstange 8, ein Kolbenbolzen 20 sowie Ein- und Auslaßventile 10 und 11.The other parts of the arrangement include a toroidal cylinder block 7, a connecting rod 8 and a piston pin 20 and inlet and outlet valves 10 and 11.
Fig. 2 zeigt ebenfalls im Puerschnitt einen erfindungsgemäßen Motor, bei dem auf der Oberseite des Zylinderblocks 7 Zylinderköpfe bekannter Art mit obenliegenden Nockenwellen 14 angeordnet sind.Fig. 2 also shows a cross section according to the invention Engine in which cylinder heads of a known type with overhead camshafts 14 are arranged on top of the cylinder block 7 are.
Zu dieser Anordnung gehören die Nockenwellen 34, die Ventile 13, ein Kühlwassermantel 15, eine Ansaugleitung 16, Kühlwasserkanäle 4 im Zylinderblock, ein Kolbenkörper 10, eine Pleuelstange 8, eine torusförmige Zylinderbohrung 7, eine Lagerbuchse 5, in welcher ein Lagerzapfen des Kolbenkörpers hin- und herschwenkbar gelagert ist, sowie eine KurbelwelleThe camshafts 34 and the valves belong to this arrangement 13, a cooling water jacket 15, an intake line 16, cooling water channels 4 in the cylinder block, a piston body 10, a Connecting rod 8, a toroidal cylinder bore 7, a bearing bush 5 in which a bearing journal of the piston body is mounted so that it can be pivoted back and forth, as well as a crankshaft
Fig. 3 zeigt die Draufsicht eines Zylinderblocks eines Motors, der einem Vierzylindermotor bekannter Art entspricht. Bei 1 erkennt man ein Mittelstück, das benötigt wird, wenn Motoren mit mehr als einem torusförmigen Zylinder geschaffen werden sollen; zwischen benachbarten Teilen des Zylinderblocks sind gemäß Fig. 3 Dichtungen 6 angeordnet; zu jeder Baueinheit gehört eine torusförroige Zylinderfläche 7, und bei 4 ist die Anordnung der Dichtung am Umfang des Zylinders dargestellt.Fig. 3 shows a plan view of a cylinder block of an engine which corresponds to a four-cylinder engine of a known type. At 1 you can see a center piece that is needed when creating engines with more than one toroidal cylinder should; According to FIG. 3, seals 6 are arranged between adjacent parts of the cylinder block; for each structural unit includes a toroidal cylinder surface 7, and at 4 the arrangement of the seal on the circumference of the cylinder is shown.
Fig. 4 ist ein Schnitt durch einen Zylinder mit einem Lager 17 für den Lagerzapfen des nicht dargestellten KolbenkörpersFig. 4 is a section through a cylinder with a bearing 17 for the bearing journal of the piston body, not shown
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