DE102006061484B3

DE102006061484B3 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102006061484B3
Application number: DE200610061484
Authority: DE
Inventors: Yakiv Cherkasky
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2006-12-23
Filing date: 2006-12-23
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2026-12-24

Abstract

Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder (B), in dem zur Möglichkeit einer Hin- und Herbewegung ein Kolben (4) enthalten ist, dessen Bewegung durch den Pleuel (6) in die Drehbewegung der Kurbelwelle (9) umgesetzt wird, dabei dieser Pleuel (6) an seinem oberen Pleuelstangenkopf von rechts einen zusätzlichen Teil vorzugsweise in der Art eines Ansatzes (6a) hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (6a) eine Kurvennut (C) aufweist, durch welche ein Stift (13) in dem Kolben (4) parallel relativ zu den Kolbenbolzen (7) befestigt wird, wobei die Achse dieses Stiftes (13) sich immer auf der Durchkreuzung der Lauflinie (F–G) der Kurvennut (C) und einer Kreislinie (H–K), mit dem Zentrum auf der Kolbenbolzenachse befindet; bei der Vereinigung der Längskolbenachse mit der Längspleuelstangenachse geht der Stift (13) durch die Mitte der Lauflinie (F–G) der Kurvennut (C) – die Lage S₁; bei der rechten und linken äußersten Lage der Pleuelstange entsprechend ihrer Pendelung von dem Drehen der...

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet des Maschinenbaus, insbesondere die Kolbenverbrennungsmotoren und kann in verschiedenen Motoren eingesetzt werden, unabhängig von der Zielsetzung, der Kraftstoffart, des Durchmessers und der Zylinderplazierung. Die Anwendung ist sowohl für die Motoren in der Entwicklungsphase als auch für die sich im Betrieb befindenden Motoren möglich, sowie auch für die Kompressoren und andere Kolbenmaschinen. Im weiteren Verlauf werden die Motoren betrachtet.
Stand der Technik
Die Erfindung schlägt eine vereinfachte Lösung der Probleme der traditionellen Motoren vor. In diesen Motoren sind die Zylinder vorhanden, in denen es die bewegenden Kolben mit den Kolbenringen gibt. Die Kolben sind mit den Pleueln durch die Kolbenbolzen verbunden, und die Pleuel sind mit Kurbelwelle verbunden. Das Kurbelgetriebe als kinematischer Basis der überwiegenden Mehrheit der traditionellen Motoren weist mindestens zwei wesentlichen Probleme auf:

1) Der Kolben kann sich um den Kolbenbolzen unabhängig von der Lage der Pleuelstange und der Kurbelwelle frei bewegen. Deshalb pendelt der Kolben während der Arbeit des Motors in Abhängigkeit von der Wirkung des Drehmomentes, von der Reibungskraft in dem Kontakt des Kolbens und der Zylinderlauffläche wegen der Entstehung einer Seitenkraft. Diese Schwingung entsteht in der Grenzen des notwendigen und unvermeidlichen Montage- und Wärmespiels ebenso wegen der Balligform des Kolbens. Dabei wenden die Kolbenringe in der Ebene der Pendelung des Pleuels zusammen mit dem Kolben. Als eine Ergebnis dieser Schwingung entsteht eine Undichtigkeit, was zu dem entsprechenden Ausströmen der Gase in das Kurbelgehäuse und zu einer beständigen unvermeidlichen Abnahme der Kompression führt. In den bestehenden Motoren beträgt die Drehung des Kolbens im Verlauf dieser Schwingung ungefähr 12–18 Winkelminuten ohne Beachtung der Einreibung und des Verschleißes der Kolbenringe, des Kolbens und der Zylinderlauffläche während der Periode des Probelaufs und des weiteren Betriebs. Als Folge davon entsteht an der Kopplung der kontaktierenden Oberflächen der Kolbenringe und des Zylinders ein sehr schmaler Spalt.

Das Bestehen dieses Spaltes führt trotz seiner geringen Breite zum Gasausströmen beim Arbeitshub und bei anderen Takten der Motorarbeit. Folglich kommt es zu ungleichen Verdichtungen der Verbrennungskammer sowie des gesamten Umfangs des Zylinders von oben und von unten. Von oben: Das Gaswechselsteuerventil, das eng an den Ventilsitzen geschliffen ist, gewährleistet die hunderprozentige Dichte; von unten: Die Kolbenringe am Kolben, der die Möglichkeit der Schwingung um den Kolbenbolzen hat, sind durch den beidseitigen Kontakt mit der Zylinderlauffläche eingeschränkt. Es ist offensichlich, daß diese Tatsache nimmer eine Rolle spielt und im Endeffekt dazu führt, daß der Wirkungsgrad abnimmt.
Am Anfang der Inbetriebnahme des Motors wächst der Winkel der Kolbenschwingung wegen der Einreibung der sich reibenden Teile. Folglich wächst auch der Spalt an der Kopplung der Ringe mit dem Zylinder und ersetzt sein Wachstum infolge des natürlichen Verschleißes des Kolbens, des Zylinders und der Kolbenringe fort. Dabei nimmt auch die Menge der Gase, die in das Kurbelgehäuse eindringen, zu.
Diese Gase, im Gegensatz zu den Auspuffgasen, dringen in das Kurbelgehäuse des Motors ein und verringern sonst seine Effektivität. Diese Gase enhalten die nicht verbrannten Komponenten, darunter auch CO. Außerdem werden die im Kurbelgehäuse entstehenden Gase, im Gegensatz zu den Auspuffgasen, vom Katalysator nicht unschädlich gemacht, sie gelangen durch das Ventilationssystem des Motors in die Umwelt und verschmutzen sie damit.
Dabei oxidieren intensiv die Gase das Motoröl, was seine Wirkungsdauer wesentlich abkürzt und entsprechend den Verbrauch erhöht.
Um die Pendelbewegung des Kolbens einzuschränken, werden alle Kolben in den modernen Motoren mit einem verlängerten Kolbenschaft in der Zone der Seitenkraftwirkung, also in der Ebene des Pendelns der Pleuelstange versehen (S. zum Beispiel Böge A.: Das Technikerhandbuch, Wiesbaden 1995 S. 1117), oder man verlängert den ganzen Kolben. Die Folge dieser Verlängerung ist die überschüssige Kolbenmasse. In Anfang des Arbeitshubs eines Kolbens kann er die Beschleunigung ca. 10000 m/S² (Chatschijan A. Verbrennungsmotoren, Verlag Hochschule Moskau 1984. S. 212) und mehr haben. Deshalb entststehen wegen der überschüssigen Masse die wesentlichen Trägheitskräfte, was den inneren mechanischen Gegendruck erhöht und entsprechend den effektiven Druck unvermeidlich verringert.

– Der höchste Druck und entsprechend die maximale Kraft auf dem Kolben ist in einem Zylinder während des Ausganges des Arbeitshubs, das heißt im Augenblick des Austrittes von dem oberen Totpunkt. Das Drehmoment von dieser höchsten Kraft ist jedoch Null in allen traditionellen Verbrennungsmotoren, weil die Pleuelstange und der Kurbel der Kurbelwelle in diesem Augenblick auf der einzigen geraden Linie liegen und deshalb der Vektor dieser Kraft die Drehachse der Kurbelwelle passiert. Das Drehmoment nähert sich dem Nennwert nur bei dem Wenden der Kurbelwelle um ca. 15–70 Winkelgrad, wenn der Druck im Zylinder schon 50–20% von der höchsten Kraft ist. Diese Verluste vermindern den effektiven Druck.

Für die Erhöhung des effektiven Drucks infolge der Verminderung der Amplitude des Schaukelns der Kolben sind bekannt die Patente Nr. DE 199 39 230 C2 und Nr. DE 100 00 613 B4 . Diese Erfindungen enthalten die technischen Lösungen, die die Zwangsstabilisierung der Kolbenachse infolge der Verbindung des mit Hilfe der Hebel und der Paar der Zahnräder verwirklichen. Diese Ideen haben für die Realisierung der bestimmte technologische Schwierigkeiten. Es ist bekannt auch die Offenlegungsschrift DE 103 20 207 A1 . Diese technische Lösung sieht die Zwangsstabilisierung der Kolbenachse infolge einer kinematischen Verbindung des Kolbens mit Hilfe eines Bügels, der den Grundlagerzapfen der Kurbelwelle umschließt, vor. Diese Lösung hat auch bestimmte konstruktive und technologische Kompliziertheiten. Außerdem fordert solche Konstruktion eine Änderung der Kurbelwelle, was nicht für alle Motoren tauglich ist. Diese obengenannte Lösungen erhöhen die Kompression und vermindern die inneren Verluste infolge der Verkleinerung der Länge und der Masse des Kolbens, was trotzdem die Nachteile der Erhöhung des effektiven Druck garantiert.
Entsprechend der Offenlegungsschrift DE 29 43 120 A1 enthält der Verbrennungsmotor den Kolben mit einer Buchse innerhalb. In solchem Motor ist die Pleuelstange mit einem Fortsatz verbunden worden. Der Fortsatz befindet sich in einer Kurvenbahn des Kolbens. Während der Arbeit des Motors bewegt sich der Kolben bezüglich der Buchse. Diese Erfindung kann jedoch nich die Stabilität der Kolbenachse, das heißt die notwendige Parallelität der Kolbenachse mit der Zylinderachse nicht sichern.
Entsprechend der Druckschrift US 1 430 491 A enthält der Motor zwei Kolben im Zylinder, die mit Hilfe eines Zuges verbunden worden sind. Während der Arbeit des Motors verändert sich der Abstand zwischen den Kolben. Das Vorhandensein der 2 Kolben in einem Zylinder vergrößert die Masse, was wegen der Erhöhung der Trägheitskraft den effektiven Druck vermindert. Dabei kann diese Erfindung nicht die Stabilität der Kolbenachse sichern. Außerdem wird der Metalleinsatz des Motors wesentlich erhöht. Dabei vergrößern zwei Kolben die Höhe des Motors.
Entsprechend der Druckschrift VDI Nachricht, 22. Nov. 2002, Nr. 47 enthält der Motor die „gekröpften Pleuel". In der gekröpften Pleuelstange entsteht eine Deformation der Längsbiegung, was die Vergrößerung des Querschnitts und deshalb ihrer Masse fordert.
Entsprechend dem Patent US 5 239 958 A wirkt der Kolben mit dem Pleuel, zum Unterschied von den traditionellen Motoren, durch die Kurvenbahn des Pleuels und den Kolbenbolzen zusammen. Dabei hat der Pleuel noch einen Kolbenbolzen, der mit den vertikalen Nuten der Kolben auch zusammenwirkt. In solcher Lösung gibt der Kontakt des Kolbenbolzens mit dem Pleuel die Linie vor. Diese Verbindung nimmt unmittelbar die Kraft von den Gasen in den Zylindern wahr, was unvermeidlich zu enormen Kontaktspannungen und Folglich zu sehr schnellem Verschleiß und zum Ausfall des Motors führt.
Es ist bekannt, daß der Verbrennungsmotor entsprechend der Druckschrift DE 10 2004 010 074 A1 , rechts an dem oberen Pleuelstangenkopf ein zusätzliches Teil enthält. Die Trägheitskräfte von diesem Teil gestalten bei der Arbeit des Motors ein ergänzenden Drehmoment auf der Kurbelwelle. Es lässt der maximalen Kraft, die in dem Anfang des Arbeitshubs, das heißt bei dem Ausgang des Kolbens aus dem oberen Totpunkt wirkt, zur Erhöhung des effektiven Drucks ausnutzen.
Bekannten sind die Erfindungen „Improvements in and relating to Engine Pistons" – Patent GB 210 805 , „Improvements in or relating to Piston and Connecting Rods" – Patent GB 1 170 326 , "Piston and Connecting Rod Assembly" – International Application Published WO 94/25745 A1 Diese technischen Lösungen sehen die verschiedenen Kolben mit einer Wechsellangen vor. Für die Erreichung dieses Ziels besteht jeder Kolben eines Verbrennungsmotors aus zwei Teilen und aus einem Mechanismus für ihre Wechselbewegung.
Diese Erfindungen haben keinen Patentansprüchen, Merkmalen und Konstruktionen, welchen die Zwangsstabilisierung der Kolbenachse versorgen und den maximalen Druck in einen Zylinder benutzen.
In den Konstruktionen der Motoren auf dem Grund dieser Patenten entstehen wesentlich Trägheitskräften wegen unabhängigen Vergrößerung der Kolbenmassen, was den effektiven Druck und folglich den Wirkungsgrad vermindert.
Außerdem solchen Konstruktionen haben erhöhte Kompliziertheit des Produzieren wegen der Vergrößerung der Zahl der Details. Dabei erhöht unabhängig Geräusch bei Arbeit des Motors wegen ergänzenden kinematischen Verbindungen mit der entsprechen Spiele. Auch entstehen die ergänzenden Trägheitskräften von der oben genannten Wechselbewegung der Details des Kolbens.
Es gibt jedoch keinen Verbrennungsmotor, welcher gleichzeitig die Zwangsstabilisierung der Kolbenachse und die Ausnutzung der maximalen Kraft der Gase in dem Anfang des Arbeitshubs für Erhöhung des effektiven Drucks ausnutzen lässt.
Aufgabenstellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe der Erhöhung der ökonomischen und ökologischen Merkmale der Verbrennungsmotoren infolge der Realisierung der Reserven des Kurbelgetriebes zugrunde durch die der Verminderung der Amplitude der Kolbenschwingungen in der Ebene des Pleuelpendelns und die Verminderung der Kolbenmasse mit der gleichzeitigen Ausnutzung des maximalen Drucks in dem Zylinder am Anfang des Arbeitshubs ebenso wie die Steigerung der konstruktiven und technologischen Möglichkeiten unter anderen mit der völligen Bereitschaft zur Montage sowohl in einem neuen Motor als auch in gebrauchten.
Die gestellte Aufgabe wird durch eine Vereinbarung der Funktionen des zusätzlichen Teils an dem oberen Pleuelstangenkopf gelöst; die Funktionen sind die Führungselemente für die Zwangsstabilisierung der Kolbenachse, Vergrößerung des Drehmomentes infolge der Wirkung seiner Trägheitskraft, und der notwendigen ergänzenden Aussteifung der Pleuelstange; für dieses Ziel hat jedes zusätzliche Teil eine Kurvennut; in dieser Nut mit dem minimalen Spiel richtet sich ein Stift ein; dieser Stift wird in dem Kolben parallel zum Kolbenbolzen befestigt; dabei befindet sich die Achse dieses Stiftes immer auf dem Durchkreuzen der Lauflinie der Kurvennut und einer Kreislinie mit dem Zentrum auf der Kolbenbolzenachse; bei der Vereinigung der Längskolbenachse mit der Pleuelstangenachse geht der Stift durch das Zentrum der Kurvenbahn der Nut; bei der rechten und linken äußersten Lage der Pleuelstange entsprechend ihrer Pendelung von dem Drehen der Kurbelwelle bezüglich des Kolbens richtet sich der Stift in der entsprechenden äußersten Lagen der Kurvennut ein; in jeder Zwischenlage hat der Stift auch eine einzige entsprechende Lage in der Kurvennut. Bei der Arbeit des Motors entspricht jede Lage der Pleuelstange dem bestimmten Winkel der Wendung der Kurbelwelle; deshalb kongruiert immer in diesem Motor die Längskolbenachse mit der Zylinderachse das heißt die Vereinbarung der Funktionen des zusätzlichen Teiles als der Quelle der ergänzenden Drehmomente und garantiert die Zwangsstabilisierung des Kolbens in verschiedenen Motoren und anderen Kolbenmaschinen.
Die vorliegende Erfindung gewährleistet folgendes technisches Ergebnis:

– Die Zwangsstabilisierung der Kolbenachse vermindert die Amplitude der Schwingung des Kolbens in der Ebene des Pleuelpendels. Deshalb wird die nötige Länge und auch die Masse des Kolbens vermindert und die Dichte im Kontakt der Kolbenringe mit der Zylinderlauffläche erhöht und stabilisiert.
– Das Gasausströmen und die Trägheit des Kolbens werden verringert.
– Deswegen: Die Kompression steigt, die mechanischen Verluste nehmen ab, und folglich erhöhen sich auch der effektive Druck und der Wirkungsgrad, wobei der spezifische Krafstoffverbrauch und die Menge der Auspuffgase und der im Kurbelgehäuse entstehenden Gase abnimmt.
– Die Lebensdauer des Motoröls wird aufgrund seiner Oxidation durch die im Kurbelgehäuse entstehenden Gase, deren Anzahl erheblich abnimmt, erhöht.
– Die Zwangsstabilisierung der Lage der Kolben und der Kolbenringe entsprechend der Zylinderlauffläche vermindert die Reibungskraft und den Verschleiß, die gegenseitige Einreibung der sich reibenden Oberflächen und die Lebensdauer des Motors wird erhöht.
– Im Gegensatz zu den traditionellen Motoren hängt die Amplitude der Schwingung des Kolbens um dem Kolbenbolzen kaum von dem Verschleiß der Kolbenringe, der Kolben und der Zylinder ab, was die Erhöhung der Dauer der stabilen Arbeit der Motoren gewährleistet.
– Die Verringerung des spezifischen Treibstoffverbrauchs und der spezifischen Masse des Motors vermindert den schädlichen Einfluß auf die Umwelt sowohl bei der Nutzung als auch bei der Herstellung der Motoren und der Ersatzteile, was die Umweltsituation verbessert.
– Die Verminderung des Drehwinkels des Kolbens ermöglicht die Verminderung der Krümmung der balligen Form des Kolbens. Das sichert die Abnahme des Druckes im Kontakt zwischen dem Kolben und der Zylinderlauffläche unter der Wirkung der Seitenkraft, die Verbesserung des Wärmeregimes in diesem Kontakt und die Verminderung der Öltemperatur. Somit die Verminderung des Verschleißes und die Erhöhung der Motorlebensdauer.
– Die Verminderung der Masse der Kolben, des Schwungrades und auch anderer sich bewegender Einzelteile erhöht, das Beschleunigungsvermögen des Motors und dem entsprechend auch das Beschleunigungsvermögen des von ihm in Bewegung gebrachten Objektes.
– Der Ansatz mit der Kurvennut für die Zwangsstabilisierung der Kolbenachse mit Hilfe des Stiftes von dem Kolben an der rechten Seite des oberen Pleuelstangekopfes macht es möglich, die Gleichmäßigkeit der Drehung der Kurbelwelle zu erhöhen.
– Dies macht es möglich, die Stoßleistungen auf die Teile des Kurbelgetriebes und des ganzen Motors zu vermindern und folglich erhöht sich ihre Lebensdauer weiter.
– Die Enstehung des Drehmomentes von der Träghcitskraft des Ansatzes auf der Kurbelwelle macht es möglich, die Masse des Schwungrades weiter zu vermindern.
– Dies zusammen mit den zusätzlichen Drehmomenten am Anfang des Arbeitshubs macht es möglich, das Beschleunigungsvermögen des Motors weiter zu erhöhen.
– Die Entstehung des zusätzlichen Drehmomentes wegen des Einsatzes der Trägheitskraft in dem Zeitpunkt des Austritts des Kolbens aus dem Totpunkt und am Anfang des Arbeitshubs ebenso in den anderen Takten erhöht weiter den effektiven Druck, den Wirkungsgrad und andere Kennziffern der Motorarbeit.
– Die Erhöhung des effektiven Drucks und des Wirkungsgrades machen es möglich, den spezifischen Kraftstoffverbrauch weiter zu vermindern und folglich die ökologischen Kennziffern zu erhöhen.
– Die Einfachheit der Konstruktion und Technologie.
– Diese Modernisierung fordert keine Änderungen der Konstruktionen und Technologie der Details der Motoren und ihrer Werkmontage, weil nur neue Baugruppe „Kolben-Pleuel" der Serienfertigung und der Montage bei dem Austausch fällig wird.
– Völlige Montagevorfertigung der Baugruppe „Kolben-Pleuel".

Ausführungsbeispiel
Das Wesentliche der Erfindung wird in einer Zeichnung verdeutlicht:
Die 1 stellt den Querschnitt des Motors dar, der die Pleuelstange mit der Kurvennut an dem zusätzlichen Teil und dem verkürzten erleichterten Kolben enthält.
Die 2 zeigt die Ansicht I der 1 und verschiedene Lagen der Kurvennut für die Zwangsstabelisierung der Kolbenachse bezüglich der Zylinderachse bei der Drehung der Kurbelwelle.
Die 3 zeigt die Ansicht II der 2.
Die 4 zeigt die Ansicht A der 1 – die Variante 1.
Die 5 zeigt die Ansicht A der 1 – die Variante 2.
Die 6 zeigt die Ansicht A der 1 – die Variante 3.
Der Verbrennungsmotor enthält folgende Bestandteile: den Zylinderblock (1) mit den Zylindern (B), den Zylinderkopf (2) und die Ölwanne (3). In den Zylindern (B) befinden sich die Kolben (4) mit den Kompressions- und Ölabschscheideringen (5). Die Kolben sind mit Hilfe der Pleuel (6) und der Kolbenbolzen (7) mit den Kurbeln (8) der Kurbelwelle (9) verbunden. Die Kurbelwelle (9) läuft in Lagern (10) mit Bedeckung (11). Die Kurbelwelle (9) ist mit Gegengewichten (12) versehen. Der Pleuel (6) hat am obenen Kopf einen zusätzlichen Teil in Form einen Ansatz (6a) mit der Kurvennut (C), durch die der Stift (13), der parallel zu dem Kolbenbolzen (7) in dem Kolben (4) mit Hilfe zum Beispiel der Splinte (14) befestigt worden ist. Bei dem Zusammentreffen der Längskolbenachse und der Längspleuelstangeachse befindet sich der Stift (13) in der Mitte (Lage S₁) der Lauflinie (F–G) der Kurvennut (C). Bei den Wendungen der Pleuelstange um die Kolbenbolzenachse in den aüßersten rechten und linken Lagen entscprechend ihrer Pendelunng befindet sich während Drehung der Kurbelwelle der Stift (13) entsprechend in den unteren (S₂) und oberen (S₃) Punkten der Kurvennut (C).
Dabei befindet sich die Achse des Stiftes (13) immer auf dem Punkt der Durchkreuzung der Lauflinie (F–G) der Kurvennut (C) und einer Kreislinie (H–K) mit einem Radius (R) mit dem Zentrum (L) auf der Kolbenbolzenachse. Es garantiert unabhängig von der Lage des Pleuels (6) und infolge der Drehung der Kurbelwelle die beständige Kongruenz der Kolbenachse mit der Zylinderachse, das heißt die Zwangsstabilität der Kolbenachse bezüglich der Zylinderachse. Es lässt die Länge und folglich die Masse des Kolbens vermindern – die Maße (M) und (M₁). Die Verminderung der Amplitude des Pendels der Pleuelstange um den Kolbenbolzen (7) lasst wegen der Zwangsstabilisierung der Kolbenachse die Krümmung der Balligform des Kolbens vermindern und folglich seine Kontaktstelle mit der Lauffläche des Zylinders zur Erhöhung des Wärmedurchganges vergrößern. Der zusätzliche Teil – Ansatz (6a) verbindet sich mit der Pleuelstange in einem Punkt (N), der unter dem oberen Pleuelkopf sich befindet und deshalb erfüllt er die ergänzende Funktion der Aussteifung in dem gefährdeten Querschnitt der Pleuelstange. Es gibt eine konstruktive Variante (2) des Kontaktes des Stiftes (13) mit der Kurwennut (C) mit Hilfe der Rolle (15). Entsprechend der Variante (3) ist der Ansatz 6a gekoppelt mit dem Kolben (4) durch ein Loch (P) an dem Kolbenschaft („Entwicklungstendenzen auf dem Gebiet der Ottomotoren” – Prof. Dr. techn. Dr. Gruden mit 19 Autoren Expertverlag 1993 S. 131 Bild 5.16). In dem Kontakt des Stiftes (13) mit der Kurvennut (C) besteht immer die Schmierung durch Ölnebel. Außerdem ist die Möglichkeit gegeben, einen Kanal (16) für der Zwangsölzuführung vorzusehen.
Der Motor funktioniert wie folgt:
Bei der Hin- und Herbewegung des Kolbens (4) im Zylinder (B) wendet sich der Pleuel (6) um den Kolbenbolzen (7) entsprechend der Drehung der Kurbelwelle (9). Dabei bestimmt die Lage des Kolbens (4) bezüglich der Pleuelstange immer die Lage des Stiftes (13) in der Kurvennut (C), weil der Punkt (S) des Durchqueren der Lauflinie (F–G) und der Kreuzlinie (H–K) und folglich der Stift (13) entlang der Kurvennut entsprechend des Winkels der Wendung der Kurbelwelle (9) hin und zurück versetzt wird: In dem Totpunkt befindet sich der Stift (13) in der Mitte der Kurvennut (C); bei den Wendungen des Pleuels rechts und links bis zu den äußersten Lagen nimmt der Stift (13) entsprechend die Unter- und Oberlage in der Kurvennut (S₂ und S₃) ein. Während der Bewegungen zu diesen äußersten Lagen zwingt der Stift (13) den Kolben (4) sich um den Kolbenbolzen (7) in den Lagen, welche unabhängig sind von der Länge des Kolbens, die Parallelität der Kolbenachse bezüglich der Zylinderachse, zu wenden. Es lässt die Länge (M) des Kolbens vermindern bis (M₁) verkürzen und entsprechend seine Masse und die Innenverluste des Motors zu vermindern und folglich den effektiven Druck zu erhöhen. Dabei kann die Verminderung der Masse des Kolbens (4) die Erhöhung der Masse des Pleuels (6) kompensieren.
Der effektive Druck wird infolge der Erhöhung der Kompression wegen der Verminderung der Amplitude der Pendelung des Kolbens weiter erhöht. Diese Zwangsstabilisierung der Kolbenachse lasst auch die Menge der Gase, welche in das Kurbelgehäuse wegen der Undichtung in dem Kontakt der Kolbenringe und dem Zylinder, gelangen, verringern. Deshalb wird die Oxidation des Motoröls verlangsamt und folglich seine Laufzeit verlängert.
Bei der Arbeit des Motors in dem Anfang des Arbeitshubs, das heißt während des Ausgangs des Kolbens (4) aus dem oberen Totpunkt herrschen der maximale Druck in dem Zylinder (B) und die maximale Kraft, die auf den Kolben wirkt. Das Drehmoment von dieser maximalen Kraft auf die Kurbelwelle (9) ist jedoch gleich Null, weil die Pleuelstange und die Kurbel (8) an der einzigen geraden Linie sich befinden und deshalb der Vektor dieser Kraft durch die Achse der Drehung der Kurbelwelle (9) geht. Dabei hat der Kolben (4) eine sehr große Beschleunigung von (J₁) – ungefähr 10 000–20 000 m/S² und mehr, die nach unten geführt wird. Deshalb wirkt am Ansatz (6a) die Trägheitskraft P₁, die nach oben geführt wird. Von dieser Kraft P₁ entsteht ein Drehmoment (M_T) mit der Richtung gegen den Uhrzeiger. Deshalb ensteht ein Drehmoment (M_W) von der Kraft (P₂). Dieses Drehmoment (M_W) wirkt auf die Kurbelwelle (9) mit der Richtung im Uhrzeigersinn, das heißt in der Richtung der Drehung der Kurbelwelle (9). Es garantiert den Bestand des Drehmomentes in dem Anfang des Arbeitshubs und ebenso des ergänzenden Drehmomentes, die an der Seite der Drehung der Kurbelwelle wirken während aller übrigen Takte, was den effektiven Druck des Motors erhöht.
Diese Erfindung lässt die in der Aufgabenstellung genannten Probleme der traditionellen Verbrennungsmotoren lösen und den effektiven Druck erhöhen. Es bedeutet die Verminderung des spezifischen Kraftstoff- und Motorölverbrauchs ebenso wie die entsprechende Reduzierung der Quantität der Auspuffgase vermindert wird. Diese Vorteile können infolge der Modernisierung verschiedener Motoren realisiert werden. Diese Modernisierung sieht den Austausch der Baugruppe „Kolben-Pleuel" bei ihrer vollen Montagebereitschaft vor. Deshalb kann man diesen Austausch sowohl für die Motoren in der Entwicklungsphase als auch für die sich im Betrieb befindenden Motoren – für die Verbesserung ihrer ökonomischen und ökologischen Kennwerte vornehmen.

Claims

Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder (B), in dem zur Möglichkeit einer Hin- und Herbewegung ein Kolben (4) enthalten ist, dessen Bewegung durch den Pleuel (6) in die Drehbewegung der Kurbelwelle (9) umgesetzt wird, dabei dieser Pleuel (6) an seinem oberen Pleuelstangenkopf von rechts einen zusätzlichen Teil vorzugsweise in der Art eines Ansatzes (6a) hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (6a) eine Kurvennut (C) aufweist, durch welche ein Stift (13) in dem Kolben (4) parallel relativ zu den Kolbenbolzen (7) befestigt wird, wobei die Achse dieses Stiftes (13) sich immer auf der Durchkreuzung der Lauflinie (F–G) der Kurvennut (C) und einer Kreislinie (H–K), mit dem Zentrum auf der Kolbenbolzenachse befindet; bei der Vereinigung der Längskolbenachse mit der Längspleuelstangenachse geht der Stift (13) durch die Mitte der Lauflinie (F–G) der Kurvennut (C) – die Lage S₁; bei der rechten und linken äußersten Lage der Pleuelstange entsprechend ihrer Pendelung von dem Drehen der Kurbelwelle (9) bezüglich den Kolben (4) richtet sich der Stift (13) in den entsprechenden äußersten Lagen (S₂ und S₃) in der Kurvennut (C) ein; in jeder Zwischenlage hat der Stift (13) auch eine einzige entsprechende Lage in der Kurvennut (C), was die beständige Vereinbarung der Kolbenachse mit der Zylinderachse unabhängig von der Lage der Kurbel (8) und deshalb die Zwangsstabilisierung der Kolbenachse garantiert.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die untere Fläche (6b) des Ansatzes (6a) sich mit der Pleuelstange unter den oberen Pleuelkopf in dem Punkt (N) verbindet.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (6a) des Pleuels (6) die Funktionen: der Stelle für die Anordnung der Kurvennut (C) für die Realisierung der Zwangsstabilisierung der Kolbenachse, des zusätzlichen Teiles für die Entstehung des zusätzlichen Drehmomentes auf der Kurbelwelle (9) durch die Trägheitskräfte; einer Aussteifung in dem gefährdetem Querschnitt der Pleuelstange, garantiert.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (13) eine Achsenbefestigung in dem Kolben (4) zum Beispiel mit Hilfe der Splinte (14) aufweist.
Verbrennungsmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kontakt des Stiftes (13) mit der Kurvennut (C) durch eine Buchse (15) erfolgt.
Verbrennungsmotor nach einem vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anzatz (6a) mit dem Loch (P) des Schaftes des Kolbens gekoppelt werden kann.
Verbrennungsmotor nach den Ansprüche 1, 2, 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Ansatz (6a) einen Kanal (16) für das Aufgeben eines Schmierens zur Kurvennut (C) mit dem Stift (13) hat.