DE3030615A1 - Hubkolbenmotor - Google Patents

Hubkolbenmotor

Info

Publication number
DE3030615A1
DE3030615A1 DE19803030615 DE3030615A DE3030615A1 DE 3030615 A1 DE3030615 A1 DE 3030615A1 DE 19803030615 DE19803030615 DE 19803030615 DE 3030615 A DE3030615 A DE 3030615A DE 3030615 A1 DE3030615 A1 DE 3030615A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
piston
connecting rod
engine according
pivot lever
crankshaft
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE19803030615
Other languages
English (en)
Other versions
DE3030615C2 (de
Inventor
Gerhard 8501 Allersberg Mederer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to DE3030615A priority Critical patent/DE3030615C2/de
Priority to US06/291,292 priority patent/US4437438A/en
Priority to JP56127295A priority patent/JPS5759027A/ja
Publication of DE3030615A1 publication Critical patent/DE3030615A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE3030615C2 publication Critical patent/DE3030615C2/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01BMACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/02Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with crankshaft
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00Other engines
    • F02B75/04Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads
    • F02B75/048Engines with variable distances between pistons at top dead-centre positions and cylinder heads by means of a variable crank stroke length
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/36Modified dwell of piston in TDC
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B3/00Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition
    • F02B3/06Engines characterised by air compression and subsequent fuel addition with compression ignition

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)

Description

PATENTANWÄLTE
SCHAUMBURG, SCHULZ-DÖRLAM & THOENES
EUROPEAN PATENT ATTORNEYS
KARL-HEINZ SCHAUMBURQ. Dlpl.-Ing. WOLFQANQ SCHULZ-DÖRLAM
Gerhard MEDERER Ingonleur dlplömö E.N.S.I. Grenoble OR. DIETER THOENES. Dlpl.-Phye.
Kellerstraße 7
8501 Allersberg
M 7002 THrt
Hubkolbenmotor
130067/0471
P.O. BOX ·018·0 · D-aOOO MÜNCHEN «0 ■ MAUERKIRCHIR8TRAS8E 31 TlUIPON (OM) M7M7 ur* MTIM · TILIX 123011 ItPAT 0
Die Erfindung betrifft einen Hubkolbenmotor mit mindestens einem Zylinder und einem darin hin- und herbewegbaren Kolben, der über ein Gelenkgestänge mit einer Kurbelwelle verbunden ist, wobei das Gelenkgestänge ein an dem Kolben angelenktes erstes Pleuel, ein an der Kurbelwelle angelenktes zweites Pleuel und einen Schwenkhebel umfaßt, der mit seinem einen Ende um eine zur Kurbelwellenachse im wesentlichen parallele Schwenkachse angelenkt und an seinem anderen Ende mit den beiden Pleueln gelenkig verbunden ist.
Ein solcher Hubkolbenmotor ist beispielsweise aus der DE-OS 24 57 208 bekannt. Dabei sind die beiden Pleuel an getrennten Lagerstellen an dem Schwenkhebel angelenkt. Mit dieser Konstruktion läßt sich eine wesentlich längere Verweilzeit des Kolbens in seiner oberen Totpunktstellung erreichen, als dies bei herkömmlichen Hubkolbenmotoren der Fall ist, bei denen der Kolben über ein starres Pleuel mit der Kurbelwelle verbunden ist. Allerdings hat sich in der Praxis gezeigt, daß die Möglichkeiten zur Beeinflussung des Momentenverlaufes und der Kolbengeschwindigkeit bei der Konstruktion gemäß der DE-OS 24 57 208 begrenzt sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hubkolbenmotor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Verlauf des vom Kolben auf die Kurbelwelle übertragenen Drehmomentes und der Verlauf der Kolbengeschwindigkeit in einem weiten Umfang variiert und somit den jeweiligen Gegebenheiten optimal angepaßt werden können.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Pleuel durch ein gemeinsames Gelenk mit dem Schwenkhebel verbunden sind. Durch diese nur scheinbar einfache Maßnahme ergibt sich eine überraschende Fülle von Vorteilen und Möglichkeiten zur Veränderung des
130057/0471
Momentenverlaufs und des Verlaufes der Kolbengeschwindigkeit während einer Umdrehung der Kurbelwelle.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Gesamtlänge der beiden Pleuel größer als der in der oberen Totpunktstellung des Kolbens gemessene Abstand zwischen dem kolbenseitigen Pleuellager (Anlenkstelle des ersten Pleuels am Kolben) und dem kurbelwellenseitigen Pleuellager, wobei die Anlenkstellung und die Länge des Schwenkhebels so gewählt sind, daß sich bei einer von der oberen Totpunktstellung ausgehenden Kolbenbewegung die Bewegungsbahnen des gemeinsamen Gelenkes und des kolbenseitigen Pleuellagers zumindest in einem ersten Bewegungsabschnitt annähern und im weiteren Verlauf vorzugsweise schneiden. Diese Annäherung der Bewegungsbahnen beim Verschwenken des Schwenkhebels bewirkt nicht nur, daß der Kolben relativ lange im Bereich seiner oberen Totpunktstellung verweilt, sondern hat auch zur Folge, daß schon nach einer geringfügigen Bewegung des Kolbens in Richtung auf die Kurbelwelle das untere Pleuel in eine Stellung gelangt, in der es eine maximale Drehmomentübertragung auf die Kurbelwelle ermöglicht. Das bedeutet, daß der Kolben bei der erfindungsgemäßen Lösung gerade dann seine maximale Beschleunigung durch den Verbrennungsdruck erfährt, wenn auch das maximale Drehmoment übertragen werden kann, während bei herkömmlichen Motoren der Kolben bereits einen relativ großen Weg zurückgelegt hat, wenn das Pleuel eine Stellung erreicht, in der es das maximale Drehmoment auf die Kurbelwelle übertragen kann. Dadurch ist es beim erfindungsgemäßen Motor möglich, einen wesentlich höheren Teil der in den Verbrennungsgasen enthaltenen Energie in Bewegungsenergie umzusetzen als bei einem herkömmlichen Hubkolbenmotor.
Die Tatsache, daß bereits nach einem kurzen Kolbenweg die maximale Drehmomentübertragung erreicht wird, wirkt
130067/0471
sich besonders vorteilhaft bei einem Zweitaktmotor aus, bei dem spätestens nach ca. 90° Kurbelwellenumdrehung der Auslaß gelöffnet wird. Bei dem erfindungsgemäßen Motor konnte bis zu diesem Zeitpunkt bereits der größte Teil der Energie der Verbrennungsgase in Bewegungsenergie der Kurbelwelle umgesetzt werden, während bei herkömmlichen Zweitaktmotoren die größte Drehmomentübertragung erst unmittelbar vor der öffnung des Auslasses erreicht wird, so daß ein erheblicher Teil der Energie nicht' nutzbringend verwendet werden kann.
Durch die relativ lange Verweilzeit des Kolbens in seiner oberen Totpunktstellung lassen sich ferner die Verbrennung des Kraftstoffes und die Kolbenbewegung optimal aufeinander abstimmen. Dies zeigt folgendes Beispiel: Bei einem herkömmlichen Motor mit einem starren Pleuel liegt der Beginn der Kraftstoffeinspritzung bei etwa 16° (einer Kurbelwellenumdrehung) vor dem oberen Totpunkt und das Ende der Kraftstoffeinspritzung ca. 2 bis 0° vor dem oberen Totpunkt. Die Verbrennung beginnt ca. 10° vor dem oberen Totpunkt, so daß der Zündverzug ca. 6° beträgt. Durch diesen langen Zündverzug erfolgt nicht nur eine sehr heftige Verbrennung durch die dann schon angehäufte Menge unverbrannten Kraftstoffes, sondern der Druck der Verbrennungsgase wirkt auch der Kolbenbewegung entgegen, da die Verbrennung ja vor Erreichen der oberen Totpunktstellung des Kolbens beginnt. Wird dagegen der gleiche Motor in der erfindungsgemäßen Weise bei sonst gleichen Verhältnissen ausgebildet, so kann der Beginn der Einspritzung auf 3° vor dem oberen Totpunkt und das Ende der Einspritzung auf 10° nach dem oberen Totpunkt verlegt werden, wobei die Verbrennung im oberen Totpunkt beginnt. Eine solche Verschiebung des Einspritzungsintervalles in Richtung auf einen späteren Zeitpunkt hin ist deswegen möglich, da der Kolben länger im Bereich seiner
1300B7/0471
oberen Totpunktstellung verweilt. Der Zündverzug ist also nur annähernd halb so lang wie bei dem vorher beschriebenen Vergleichsmotor herkömmlicher Bauart. Dadurch treten keine so hohen Spitzentemperaturen und Spitzendrücke auf wie bei dem herkömmlichen Motor. Die Energie der Verbrennungsgase wirkt nicht der Kolbenbewegung entgegen, sondern kann unmittelbar in eine Bewegung des Kolbens in Antriebsrichtung umgesetzt werden. Die bessere Energieausnutzung hat eine geringere Erwärmung des Motors und eine geringere Abgastemperatur zur Folge. Ferner ist der Schadstoffgehalt der Abgase beim erfindungsgemäßen Motor wesentlich geringer als bei dem Vergleichsmotor. Der Schadstoffgehalt bei dem Vergleichsmotor könnte zwar auch durch eine spätere Kraftstoffeinspritzung gesenkt werden, jedoch würde damit gleichzeitig ein starker Leistungsabfall auftreten.
Versuche haben gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Motor gegenüber einem gleichartigen herkömmlichen Motor eine Leistungssteigerung bzw. eine entsprechende Kraftstoffeinsparung bei gleicher Leistung von mindestens 30 bis 40% erreicht werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Konstruktion liegt darin, daß die unterschiedlichsten Kraftstoffe verwendet werden können, da nicht wie bisher die Verbrennungsgeschwindigkeit und/oder der Verbrennungszeitpunkt der Kolbengeschwindigkeit angepaßt werden müssen, sondern die Kolbengeschwindigkeit verändert und somit an den jeweiligen Kraftstoff optimal angepaßt werden kann. So haben beispielsweise Versuche gezeigt, daß ein Zweitakt-Dieselmotor der erfindungsgemäßen Bauart ohne irgendwelche Umstellungsmaßnahmen und ohne einen merklichen Leistungsabfall auch mit Benzin betrieben werden kann. Ein solcher Betrieb ist mit herkömmlichen Dieselmotoren nicht möglich, ohne den Motor zu zerstören.
1 30057/0471
Die Abstimmung und Anpassung des Motors an die jeweils gewünschten Verhältnisse kann auf verschiedene Weise erfolgen. Eine Rolle spielt beispielsweise die Lage der Anlenkstelle des Schwenkhebels, die vorzugsweise radial außerhalb des Zylinders angeordnet ist. Axial ist die Anlenkstelle vorzugsweise zwischen dem kurbelwellennächsten Punkt des kolbenseitigen Pleuellagers und der Kurbelwellenachse angeordnet.
Die Anlenkstelle des Schwenkhebels kann ortsfest sein oder auch radial und/oder axial verstellbar sein, um beispielsweise den Motor veränderten Betriebsbedingungen anzupassen. Zu diesem Zweck ist es besonders vorteilhaft, wenn die Anlenkstelle betriebsmäßig verstellbar ist. Durch eine betriebsmäßige Verstellung der Anlenkstelle des Schwenkhebels kann beispielsweise der Hubraum der jeweiligen Motorbelastung angepaßt werden, um eine Kraftstoffersparnis bei geringerer Belastung des Motors zu ermöglichen bzw. um umgekehrt einen großen Hubraum zur Verfügung zu haben, wenn eine entsprechende Leistung gefordert wird.
Eine solche betriebsmäßige Verstellung der Anlenkstelle kann beispielsweise mit Hilfe eines Exzenters erfolgen, an dem sich die Anlenkstelle des Schwenkhebels befindet.
Vorzugsweise sind der Schwenkhebel und die beiden Pleuel symmetrisch zu einer die Zylinderachse enthaltenden Ebene schwenkbar angeordnet. Zu diesem Zweck sind zwei der drei in dem gemeinsamen Gelenk miteinander verbundenen Teile mindestens im Gelenkbereich gabelförmig ausgebildet, derart, daß das eine gabelförmige Teil das dritte Teil übergreift und zwischen die Gabelschenkel des zweiten gabelförmigen Teiles eingreift.
130067/0*71
Gemäß einem wesentlichen Merkmal der Erfindung ist dabei das erste gabelförmige Teil starr mit einer Lagerbuchse verbunden, deren Außenumfang als Lagerfläche für das zwischen die Gabelschenkel des ersten gabelförmigen Teils greifende dritte Teil dient und durch die ein Lagerbolzen verläuft, mit dessen Enden die Gabelschenkel des zweiten gabelförmigen Teiles vorzugsweise starr verbunden sind. Das vorstehend beschriebene Gelenk ist nicht nur reibungsarm und verschleißarm, sondern ermöglicht auch eine optimale Kraftübertragung und besitzt eine sehr geringe axiale Ausdehnung bei einer gegebenen Festigkeit. Diese geringe axiale^ Ausdehung ist erforderlich, damit das gemeinsame Gelenk zwischen die Gegengewichte an der Kurbelwelle eintauchen kann.
Die Kurbelwellenachse kann gegenüber der Zylinderachse in der Weise versetzt sein, daß die Bewegungsbahn des kolbenseitigen Pleuellagers außerhalb der die Kurbelwellenachse enthaltenden und parallel zur Zylinderachse verlaufenden Ebene liegt. Dadurch können der seitliche Kolbendruck auf die Zylinderwände und die Momentenkurve beeinflußt werden.
Weitere Möglichkeiten zur Veränderung der Momentenkurve und der Kolbengeschwindigkeit in Anpassung an die jeweils vorgegebenen Verhältnisse liegen in der Wahl der Abmessungen der Pleuel und des Schwenkhebels relativ zu den übrigen Abmessungen des Motors.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. Es zeigen:
130067/0471
Fig. 1 einen die Zylinderachse enthaltenden
schematischen Schnitt senkrecht zur Kurbelwellenachse durch einen Zylinder des erfindungsgemäßen Hubkolbensmotors,
Fig. 2 einen die Kurbelwellenachse enthaltenden teilweise schematischen Schnitt durch die Pleuellager und das gemeinsame Gelenk,
Fig. 3 eine graphische Darstellung des Kolbenweges bei einem herkömmlichen Motor und bei einem erfindungsgemäßen Motor und
Fig. 4 eine graphische Gegenüberstellung des
Momentenverlaufes bei einem herkömmlichen Motor und bei dem erfindungsgemäßen Motor.
In Fig. 1 erkennt man einen nur schematisch dargestellten Zylinder 10/ in dem ein Kolben 12 auf- und abbeweglich ist. Der Kolben 12 ist über ein schematisch dargestelltes Gelenkgestänge 14 mit der Kurbelwelle verbunden, die in Fig. nur durch ihre Achse 16 und die vom kurbelwellenseitigen Pleuellager 18 durchlaufene Kreisbahn 20 dargestellt ist. Das Gelenkgestänge 14 umfaßt ein erstes oberes Pleuel 22, das an dem Kolben in einem kolbenseitigen Pleuellager 24 angelenkt ist. Die Verbindung kann dabei in herkömmlicher Weise durch einen Kolbenbolzen erfolgen. Zu dem Gelenkgestänge 14 gehört ferner ein zweites unteres Pleuel 26, das mit seinem unteren Ende in dem kurbelwellenseitigen Pleuellager 18 an der Kurbelwelle angelenkt ist. Beide Pleuel und 26 sind in einem gemeinsamen Gelenk 28 mit dem einen Ende eines Schwenkhebels 30 verbunden, dessen anderes Ende in einem Lager 32 an einem Exzenter 34 angelenkt ist, durch dessen Drehung die Lage des Lagers 32 verändert werden kann.
130067/0471
Das Lager 32 könnte jedoch auch ortsfest sein.
In der Fig. 1 befindet sich der Kolben in seiner oberen Totpunktstellung. Die entsprechende Lage des kurbelwellenseitigen Pleuellagers 18 ist durch die Buchstaben OT bezeichnet. Bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 12 bewegt sich das kolbenseitige Pleuellager 24 längs der Zylinderachse 36. Das gemeinsame Gelenk 28 bewegt sich auf der Kreisbahn 38 um die Achse des Lagers 32. Die Kurbelwelle und mit ihr das kurbelwellenseitige Pleuellager 18 bewegen sich in Richtung des Pfeiles. Die Lage der Pleuel 22, 26, des gemeinsamen Gelenkes 28 und des Schwenkhebels 30 in der der unteren Totpunktstellung des Kolbens 12 entsprechenden Stellung ist durch gestrichelte Linienwiedergegeben. Die entsprechende Lage des kurbelwellenseitigen Pleuellagers 18 ist durch die Buchstaben UT bezeichnet.
Wie man erkennt, nähern sich bei einer Abwärtsbewegung des Kolbens 12 aus seiner oberen Totpunktstellung die Bewegungsbahnen 38 und 36 einander an und schneiden einander im weiteren Verlauf der Abwärtsbewegung des Kolbens 12. Das hat zur Folge, daß sich der Kolben 12 aus seiner oberen Totpunktstellung zunächst nur langsam entfernt, während das kolbenseitige Pleuellager 18 bereits einen relativ großen Kurbelwellenwinkel durchläuft und das untere Pleuel 26 eine Stellung erreicht, in der es bereits ein großes Drehmoment übertragen kann. Dieser Zusammenhang läßt sich qualitativ aus den in den Fig. 3 und 4 dargestellten Kurven entnehmen.
Fig. 4 zeigt mit der ausgezogenen Linie den Momentenverlauf bei dem erfindungsgemäßen Motor, wobei auf der Abszisse die 360° einer Kurbelwellenumdrehung und auf der Ordinate der für konstante Kolbenaufdruckkraft ermittelte Momentenwert aufgetragen ist. Die gestrichelte Linie gibt den Verlauf des Momentes bei einem herkömmlichen Vergleichsmotor wieder. Wie man erkennt, wird das maximale Drehmoment
1300Ö7/Ö471
beim erfindungsgemäßen Motor bei etwa 58° Kurbelwellenumdrehung und bei dem Vergleichsmotor bei etwa 76° Kurbelwellenumdrehung erreicht. Geht man mit diesen Werten in die Fig. 3, welche den Kolbenweg über der Kurbelwellenumdrehung zeigt, wobei wiederum die ausgezogene Linie für den erfindungsgemäßen Motor und die gestrichelte Linie für den Vergleichsmotor gelten, so erkennt man, daß bei 58° Kurbelwellenumdrehung der Kolben beim erfindungsgemäßen Motor noch kaum 1/3 seines Hubes zurückgelegt hat, während er bei dem Vergleichsmotor bereits annähernd 50% des Hubes zurückgelegt hat. Zudem läßt sich den Kurven in Fig. 3 entnehmen, daß der Kolben bei dem Vergleichsmotor seine obere Totpunktstellung früher verläßt und später wieder erreicht, also insgesamt sehr viel kürzer im Bereich seiner oberen Totpunktsteilung verweilt, als der Kolben bei der erfindungsgemäßen Ausführung.
Die vorstehend genannten Werte sind im wesentlichen nur als Beispiel zu verstehen und gelten für einen Zweitakt-Dieselmotor mit Ventilsteuerung und Kraftstoffeinspritzung. Die Zeitpunkte, zu denen das Auslaßventil und das Einlaßventil öffnen und schließen, sind in Fig. 1 auf dem Kreis 20 mit Aö und Eö bzw. AS und ES bezeichnet. Durch Vergleich der Fig. 4 und 1 erkennt man, daß das maximale Drehmoment bei dem erfindungsgemäßen Motor lange vor der öffnung des Auslasses erreicht wird, so daß die Energie der Verbrennungsgase wirkungsvoll in Bewegungsenergie der Kurbelwelle umgesetzt werden kann. Beim Vergleichsmotor dagegen wird das Maximum des Drehmomentes erst kurz vor der öffnung des Auslasses erreicht, so daß ein erheblicher Teil der Energie verpufft. Zusammen mit der geringeren Erwärmung des Motors und der Abgase aufgrund der besseren Umsetzung der Verbrennungsenergie in Bewegung, macht die vorstehend beschriebene günstige Lage des Dreh-
130067/0471
-,15 -
momentes die erfindungsgemäße Konstruktion besonders wichtig und vorteilhaft für die Konstruktion und den Betrieb von Zweitaktmotoren.
In der Fig. 1 ist das Gestänge so dargestellt, daß das obere Pleuel 22 kürzer als das untere Pleuel 26 ist. Dies muß nicht notwendigerweise so sein. Wenn das obere Pleuel 22 beispielsweise länger ist als das untere Pleuel, wird die Kolbenseitenkraft geringer. Das dann kürzere untere Pleuel geht dann schneller in die tangential zum Kreis 20 verlaufende Stellung über, in welcher das maximale Drehmoment vorhanden ist.
Die erfindungsgemäße Konstruktion kann auch ebenso bei Viertaktmotoren mit Vorteil verwendet werden. In diesem Falle läßt sich durch eine entsprechende Wahl der Pleuellängen und der Lage der Anlenkpunkte erreichen, daß beim Ansaugtakt das auf die Kurbelwelle wirkende bremsende Moment möglichst gering gehalten wird.
In Fig. 2 ist das Gelenkgestänge mit den Pleuelstangen und ihren Lagern genauer dargestellt. Gleiche Teile sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. Das obere Pleuel 22 ist in herkömmlicher Weise mittels eines Kolbenbolzens 40 an dem Kolben 12 gelagert. Das untere Pleuel 26 ist in ebenfalls bekannter Weise im unteren Pleuellager 18 an der Kurbelwelle 42 gelagert. Das obere Pleuel 22 ist gabelförmig mit Gabelschenkeln 44 ausgebildet. Die Gabelschenkel 44 weisen öffnungen 46 auf, in welche eine Lagerbuchse 48 mit Preßsitz eingepreßt ist.
Auf dem zwischen den Gabelschenkeln 44 verlaufenden Abschnitt der beispielsweise aus Stahl bestehenden Lagerbuchse 48 ist mittels eines Lagers 50 das untere Pleuel 26 drehbar gelagert.
1 30067/0471
In der Lagerbuchse 48 ist mittels eines Lagers 52 ein Lagerbolzen 54 drehbar gelagert, auf dessen aus der Lagerbuchse 48 herausragenden Endendie Gabelschenkel 56 des gabelförmig ausgebildeten Schwenkhebels 30 sitzen. Die Gabelschenkel 56 können auf dem Lagerbolzen 54 drehbar gelagert und durch Sprengringe 58 gesichert sein. Vorzugsweise sind sie jedoch durch Preßpassung des Lagerbolzens in Bohrungen 60 der Gabelschenkel 56 starr mit dem Lagerbolzen 54 verbunden. Durch diese Konstruktion wird nicht nur die Lagerreibung in dem Gelenk und sein Verschleiß herabgesetzt, sondern auch eine axial kurze Bauweise des Gelenks erreicht, so daß dieses zwischen die Gegengewichte 62 an der Kurbelwelle 42 eintauchen kann. Das bedeutet, daß die axiale Abmessung a des Gelenkes kleiner ist als der gegenseitige Abstand b der Gegengewichte 62.
Eine Schmierung des Gelenkes 28 erfolgt über einen Schmiermittelkanal 64 durch Schmieröl, das aus dem Kurbelkasten des Motors entnommen wird.
Zusammenfassend läßt sich sagen, daß bei dem erfindungsgemäßen Motor ein um 35% bis 50% geringerer Kraftstoffverbrauch bzw. eine entsprechend höhere Leistung als bei ' einem Vergleichsmotor erreicht werden kann. Die Erwärmung des Motors und der Abgase ist um mindestens 25% niedriger. Dadurch enthalten die Abgase auch weniger Schadstoffe. Es entstehend geringere Spitzendrücke und man erhält durch den kürzeren Zündverzug eine weiche Verbrennung, d.h. annähernd eine Gleichraumverbrennung. Der Lauf des Motors ist wesentlich ruhiger als ein herkömmlicher Motor. Der Motor kann mit Dieselöl, Benzin oder auch geringerwertigen Kraftstoffen betrieben werden.
130067/0471
Leerseite

Claims (17)

  1. Patentansprüche
    Hubkolbenmotor mit mindestens einem Zylinder und einem darin hin- und herbewegbaren Kolben, der über ein Gelenkgestänge mit einer Kurbelwelle verbunden ist, wobei das Gelenkgestänge ein an dem Kolben angelenktes erstes Pleuel, ein an der Kurbelwelle angelenktes zweites Pleuel und einen Schwenkhebel umfaßt, der mit seinem einen Ende um eine zur Kurbelwellenachse im wesentlichen parallele Schwenkachse angelenkt und an seinem anderen Ende mit den beiden Pleueln gelenkig verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Pleuel (22, 26) durch ein gemeinsames Gelenk (28) mit dem Schwenkhebel (30) verbunden sind.
  2. 2. Hubkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gesamtlänge der beiden Pleuel (22, 26) größer ist als der in der oberen Totpunktstellung des Kolbens (12) gemessene Abstand zwischen dem kolbenseitigen Pleuellager (24) und der Bahn des kurbelwellenseitigen Pleuellagers (18) und daß die Anlenkstelle (32) und die Länge des Schwenkhebels (30) so gewählt sind, daß sich bei einer von der oberen Totpunktstellung ausgehenden Kolbenbewegung die Bewegungsbahnen (38, 36) des gemeinsamen Gelenkes (28) und des kolbenseitigen Pleuellagers (24) zumindest in einem ersten Abschnitt einander annähern.
  3. 3. Hubkolbenmotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Bewegungsbahnen im weiteren Bewegungsverlauf schneiden.
  4. 4. Hubkolbenmotor nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkstelle (32) und die Länge des Schwenkhebels (30) derart gewählt sind, daß sich das gemeinsame Gelenk (28) in der oberen Totpunktstellung
    1 30067/0471
    ORIGINAL INSPECTED
    des Kolbens (12) auf derselben Seite der Bewegungsbahn (36) des kolbenseitigen Pleuellagers (24) befindet wie die Anlenkstelle des Schwenkhebels (30).
  5. 5. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkstelle (32) des Schwenkhebels (30) radial außerhalb des Zylinders (10) angeordnet ist.
  6. 6. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkstelle (32) des Schwenkhebels (30) axial zwischen dem kurbelwellennächsten Punkt des kolbenseitigen Pleuellagers (24) und der Kurbelwellenachse (16) liegt.
  7. 7. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkstelle (32) des Schwenkhebels (30) ortsfest ist.
  8. 8. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkstelle (32) des Schwenkhebels (30) radial und/oder axial verstellbar ist.
  9. 9. Hubkolbenmotor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkstelle (32) des Schwenkhebels (30) betriebsmäßig verstellbar ist.
  10. 10. Hubkolbenmotor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkstelle (32) des Schwenkhebels (30) an einem drehbar gelagerten Exzenter (34) angeordnet ist.
  11. 11. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (30) und die beiden
    1 30067/0471
    Pleuel (22, 26) in einer die Zylinderachse (36) enthaltenden Ebene schwenkbar angeordnet sind.
  12. 12. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der drei in dem gemeinsamen Gelenk (28) miteinander verbundenen Teile (30, 22, 26) mindestens im Gelenkbereich gabelförmig ausgebildet sind, derart, daß das eine gabelförmige Teil (22) das dritte Teil (26) übergreift und zwischen die Gabelschenkel (56) des zweiten gabelförmigen Teiles (30) eingreift.
  13. 13. Hubkolbenmotor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das erste gabelförmige Teil (22) starr mit einer Lagerbuchse (48) verbunden ist, deren zwischen den Gabelschenkeln (44) liegender Außenumfang als Lagerfläche für das zwischen die Gabelschenkel (44) des ersten gabelförmigen Teiles (22) greifenden dritten Teiles (26) dient und durch die ein Lagerbolzen (54) verläuft, mit dessen Enden die Gabelschenkel (56) des zweiten gabelförmigen Teiles (30) verbunden sind.
  14. 14. Hubkolbenmotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gabelschenkel (56) des zweiten gabelförmigen Teiles (30) mit den Enden des Lagerbolzens (54) starr verbunden sind.
  15. 15. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das erste gabelförmige Teil von dem ersten Pleuel (22) und das zweite gabelförmige Teil von dem Schwenkhebel (30) gebildet ist.
  16. 16. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Bewegungsbahn des kolbenseitigen Pleuellagers (24) außerhalb einer die Kurbelwellenachse
    (16) enthaltenden und parallel zur Zylinderachse
    1 30067/0471
    verlaufenden Ebene liegt.
  17. 17. Hubkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des vom kurbelwellenseitigen Pleuellager (18) beschriebenen Kreises (20) etwa 1/5 des Abstandes zwischen der Kurbelwellenachse (16) und dem kolbenseitigen Pleuellager (24) in der oberen Totpunktstellung des Kolbens (12) beträgt, daß die Länge des zweiten Pleuels (26) etwa des 1,4fache der Länge des ersten Pleuels (22) beträgt, daß die Gesamtlänge der Pleuel (22, 26) etwa 2,5% größer als der Abstand zwischen dem kolbenseitigen Pleuellager (24) und dem von dem kurbelwellenseitigen Pleuellager (18) beschriebenen Kreis (20) in der oberen Totpunktstellung des Kolbens (12) ist, daß die Länge des Schwenkhebels (30) etwa das 1,3fache der Länge des ersten Pleuels (22) beträgt, daß der radiale Abstand der Anlenksteile (32) des Schwenkhebels (30) von der Zylinderachse etwa das 1,2facheder Länge des ersten Pleuels (22) beträgt und daß der axiale Abstand der Anlenkstelle (32) des Schwenkhebels (30) von der Kurbelwellenachse (16) etwa 1/3 des Abstandes des kolbenseitigen Pleuellagers (24) von der Kurbelwellenachse (16) in der oberen Totpunktstellung des Kolbens (12) beträgt.
    1 30067/0471
DE3030615A 1980-08-13 1980-08-13 Brennkraftmaschine Expired DE3030615C2 (de)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3030615A DE3030615C2 (de) 1980-08-13 1980-08-13 Brennkraftmaschine
US06/291,292 US4437438A (en) 1980-08-13 1981-08-10 Reciprocating piston engine
JP56127295A JPS5759027A (en) 1980-08-13 1981-08-13 Piston engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE3030615A DE3030615C2 (de) 1980-08-13 1980-08-13 Brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE3030615A1 true DE3030615A1 (de) 1982-02-18
DE3030615C2 DE3030615C2 (de) 1983-09-29

Family

ID=6109538

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE3030615A Expired DE3030615C2 (de) 1980-08-13 1980-08-13 Brennkraftmaschine

Country Status (3)

Country Link
US (1) US4437438A (de)
JP (1) JPS5759027A (de)
DE (1) DE3030615C2 (de)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3927535A1 (de) * 1989-08-21 1991-03-14 Norbert Pretsch Hubkolbenmaschine
US5595146A (en) * 1994-10-18 1997-01-21 Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft Combustion engine having a variable compression ratio
US6247430B1 (en) 1997-10-31 2001-06-19 Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kommandgesellschaft Compression ratio setting device for an internal-combustion engine
EP1199452A1 (de) 2000-10-16 2002-04-24 FEV Motorentechnik GmbH In ihrem Verdichtungsverhältnis einstellbare Kolbenbrennkraftmaschine mit integriertem Verstellaktuator
EP1165976B1 (de) * 2000-01-24 2005-02-16 MEDERER, Gerhard Verbrennungskraftmaschine
DE102006033960A1 (de) * 2006-07-22 2008-01-24 Brauers, Franz, Dr. Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen
DE19841381B4 (de) * 1997-10-31 2012-02-16 Fev Motorentechnik Gmbh Kolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis
EP2484907A1 (de) 2011-02-08 2012-08-08 NEUMAN & ESSER Maschinenfabrik GmbH & Co. KG Volumenstromregelung
WO2013159926A1 (de) * 2012-04-25 2013-10-31 Audi Ag Mehrgelenkskurbeltrieb einer brennkraftmaschine

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AUPO519497A0 (en) 1997-02-20 1997-04-11 Stokes, Nigel Cameron Multiple shaft engine
JPS5968524A (ja) * 1982-10-12 1984-04-18 Minoru Koyakata 内燃機関
JPS6345425A (ja) * 1986-08-10 1988-02-26 Shirou Daidou 自動車一般陸舶用4及び2サイクル・エンジンの改良
US4777844A (en) * 1986-12-23 1988-10-18 Ford Motor Company Hybrid ceramic/metal compression link for use in higher temperature applications
DE3715391A1 (de) * 1987-05-08 1988-12-01 Gerhard Mederer Brennkraftmaschine oder sonstiger antrieb
DE3832250A1 (de) * 1987-10-09 1989-04-20 Igenwert Gmbh Doppelkurbelwelle
US4979428A (en) * 1989-05-30 1990-12-25 Nelson Lester R Reciprocating air compressor with improved drive linkage
US5060603A (en) * 1990-01-12 1991-10-29 Williams Kenneth A Internal combustion engine crankdisc and method of making same
US5398652A (en) * 1991-02-04 1995-03-21 Jackson; Francis W. Knife-edge rocker bearing internal combustion engine
US5170757A (en) * 1991-12-24 1992-12-15 Damien Gamache Variable horsepower output gearing for piston engine
US5163386A (en) * 1992-03-23 1992-11-17 Ford Motor Company Variable stroke/clearance volume engine
US5682852A (en) * 1993-12-17 1997-11-04 Gutkin; Timofei Internal combustion engine
US5537957A (en) * 1993-12-17 1996-07-23 Gutkin; Timofei G. Internal combustion engine
CN1051356C (zh) * 1994-05-25 2000-04-12 刘天印 ∞形轨杆串联曲轴往复活塞发动机
EP0795094A4 (de) * 1994-12-09 1998-10-14 Richter Technology Ltd Einrichtung zur umwandlung einer linearen in eine drehende bewegung und umgekehrt
DE19504161C2 (de) * 1995-02-08 1996-12-19 Peter Kleitsch Kraft- oder Arbeitsmaschine, insbesondere Verbrennungskraftmaschine
DE19641586C1 (de) * 1996-08-29 1998-04-02 Lothar Holzapfel Kurbeltrieb zur Erzeugung einer birnenförmigen Pleuellager-Laufbahn einer Kolbenmaschine
US5711267A (en) * 1996-11-01 1998-01-27 Williams; Kenneth A. Internal combustion engine with optimum torque output
US5890465A (en) * 1996-11-01 1999-04-06 Williams; Kenneth A. Internal combustion engine with optimum torque output
DE19939230C2 (de) * 1999-08-18 2003-01-16 Yakiv Cherkasky Verbrennungsmotor mit stabilisierten und erleichterten Kolben
JP2001227367A (ja) * 2000-02-16 2001-08-24 Nissan Motor Co Ltd レシプロ式内燃機関
DE10108462B4 (de) * 2000-02-23 2013-12-05 Fev Gmbh Kolbenbrennkraftmaschine mit in V-Anordnung ausgerichteten Zylindern mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis
US6289857B1 (en) 2000-02-23 2001-09-18 Ford Global Technologies, Inc. Variable capacity reciprocating engine
US20070044739A1 (en) * 2005-08-30 2007-03-01 Caterpillar Inc. Machine with a reciprocating piston
DE102005061282B4 (de) * 2005-12-20 2009-04-09 Stephan Gehrke Brennkraftmaschine mit Kurbelgetriebe
CN100564829C (zh) * 2007-02-13 2009-12-02 天津大学 一种压比可调发动机
JP4888518B2 (ja) * 2009-05-18 2012-02-29 日産自動車株式会社 レシプロ式内燃機関
US8281764B2 (en) * 2009-06-25 2012-10-09 Onur Gurler Half cycle eccentric crank-shafted engine
DE102010004589A1 (de) * 2010-01-14 2011-07-21 Audi Ag, 85057 Reihen-Brenndraftmaschine mit Mehrgelenkskurbeltrieb sowie einer einzigen Ausgleichswelle zur Tilgung von Massenkräften zweiter Ordnung
DE102011078648B4 (de) * 2011-07-05 2015-11-19 Stephan Gehrke Brennkraftmaschine mit Kurbelgetriebe
US9441483B2 (en) * 2012-08-28 2016-09-13 Regents Of The University Of Minnesota Adjustable linkage for variable displacement
JP2015010501A (ja) * 2013-06-27 2015-01-19 三菱自動車工業株式会社 内燃機関のピストン・クランク機構
JP6226128B2 (ja) * 2013-12-26 2017-11-08 三菱自動車工業株式会社 内燃機関のピストン作動制御装置
CN109630265B (zh) * 2019-03-01 2020-03-20 张保卫 一种船用发动机

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB383542A (en) * 1932-04-18 1932-11-17 Edmund Bauer Improvements in or relating to crank mechanism
US3633429A (en) * 1970-06-08 1972-01-11 Thorvald N Olson Piston stroke control mechanism
DE2935977A1 (de) * 1979-09-06 1981-03-12 Scherf, geb. Kindermann, Eva, 8431 Kemnath Hubkolbenmotor.

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB383542A (en) * 1932-04-18 1932-11-17 Edmund Bauer Improvements in or relating to crank mechanism
US3633429A (en) * 1970-06-08 1972-01-11 Thorvald N Olson Piston stroke control mechanism
DE2935977A1 (de) * 1979-09-06 1981-03-12 Scherf, geb. Kindermann, Eva, 8431 Kemnath Hubkolbenmotor.

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3927535A1 (de) * 1989-08-21 1991-03-14 Norbert Pretsch Hubkolbenmaschine
US5595146A (en) * 1994-10-18 1997-01-21 Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft Combustion engine having a variable compression ratio
US6247430B1 (en) 1997-10-31 2001-06-19 Fev Motorentechnik Gmbh & Co. Kommandgesellschaft Compression ratio setting device for an internal-combustion engine
DE19841381B4 (de) * 1997-10-31 2012-02-16 Fev Motorentechnik Gmbh Kolbenbrennkraftmaschine mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis
EP1165976B1 (de) * 2000-01-24 2005-02-16 MEDERER, Gerhard Verbrennungskraftmaschine
EP1199452A1 (de) 2000-10-16 2002-04-24 FEV Motorentechnik GmbH In ihrem Verdichtungsverhältnis einstellbare Kolbenbrennkraftmaschine mit integriertem Verstellaktuator
US6588384B2 (en) 2000-10-16 2003-07-08 Fev Motorentechnik Gmbh Apparatus for varying the compression ratio of an internal-combustion engine
DE10051271B4 (de) * 2000-10-16 2015-07-16 Fev Gmbh In ihrem Verdichtungsverhältnis einstellbare Kolbenbrennkraftmaschine mit integriertem Verstellaktuator
DE102006033960A1 (de) * 2006-07-22 2008-01-24 Brauers, Franz, Dr. Hubkolben-Verbrennungskraftmaschinen
EP2484907A1 (de) 2011-02-08 2012-08-08 NEUMAN & ESSER Maschinenfabrik GmbH & Co. KG Volumenstromregelung
DE102011003795A1 (de) 2011-02-08 2012-08-09 Neuman & Esser Maschinenfabrik Gmbh & Co. Kg Volumenstromregelung
WO2013159926A1 (de) * 2012-04-25 2013-10-31 Audi Ag Mehrgelenkskurbeltrieb einer brennkraftmaschine

Also Published As

Publication number Publication date
JPS5759027A (en) 1982-04-09
DE3030615C2 (de) 1983-09-29
US4437438A (en) 1984-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3030615A1 (de) Hubkolbenmotor
DE3715391A1 (de) Brennkraftmaschine oder sonstiger antrieb
DE69022434T2 (de) Brennkraftmaschine.
DE102006003737B3 (de) Hubkolben-Verbrennungsmotor
DE7005077U (de) Ventilsteuerungseinrichtung fuer brennkraftmaschinen.
WO2017063751A1 (de) Brennkraftmaschine mit doppelkurbeltrieb und variabler verdichtung
DE2514727A1 (de) Verbrennungsmotor
DE19813398C1 (de) Vorrichtung zur Verstellung des Verdichtungsverhältnisses und der Steuerzeiten bei Brennkraftmaschinen
DE3114459A1 (de) Kurbeltrieb fuer eine hubkolbenmaschine
DE2161518A1 (de) Dampfmotor, insbesondere fur Kraft fahrzeuge
EP1165976B1 (de) Verbrennungskraftmaschine
DE19807351C2 (de) Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung
DE102005039315B4 (de) Gemischgeschmierter Verbrennungsmotor
DE102004003910B4 (de) Selbstzündende Zweitakt-Brennkraftmaschine mit großem Hub-Bohrungsverhältnis
DE2050646A1 (de) Brennkraftmaschine mit zumindest einem Hubkolben
EP0214255A1 (de) Brennkraftmaschine.
DE102018210265B4 (de) Kolben für eine Brennkraftmaschine und Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine mit einem derartigen Kolben
AT519292A2 (de) Pleuelstange mit Verstellmechanismus zwischen Pleuelfuß und Pleuel
DE4307707C2 (de) Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern
EP0314773B1 (de) Kraft- oder arbeitsmaschine, insbesondere verbrennungskraftmaschine
DE19835267C2 (de) Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor
DE202022001648U1 (de) Vorrichtung zur Wirkungsgradverbesserung an einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors
DE2122523A1 (de) Verbrennungsmotor mit einer verbesserten Verbrennung des Gasgemisches und einem geringeren Gehalt an schädlichen Gasen und Kohlenwasserstoffen im Abgas
DE2943120A1 (de) Verbrennungsmotor
DE102008062202A1 (de) Brennkraftmaschine mit Kolbenverdichter

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
D2 Grant after examination
8364 No opposition during term of opposition
8339 Ceased/non-payment of the annual fee