DE102008018575A1 - Internal combustion engine has combustion piston, where straight line movement over crank is converted in rotating motion of crankshaft, and hydraulic unit with propelled hydraulic lifting piston - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungskolben, dessen geradlinige Bewegung über eine Kurbel in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle umgesetzt wird, und mit einer Hydroeinheit mit einem angetriebenen Hydrokolben.The The invention relates to an internal combustion engine with a combustion piston, its rectilinear motion via a crank in a rotary motion a crankshaft is reacted, and with a hydraulic unit with a powered hydraulic piston.
Lastkraftwagen oder mobile Arbeitsmaschinen, die mit einem hydraulischen Brems-, Arbeits- oder Fahrsystem ausgestattet sind, besitzen üblicherweise eine Hydropumpe, die eine in sich geschlossene und als solche handhabbare Baueinheit bildet und die durch die Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors, zum Beispiel eines Dieselmotors, direkt oder über ein Zwischengetriebe angetrieben wird. Nachteilig an dieser Anordnung ist, dass die Linearbewegung des oder der Verbrennungskolben des Verbrennungsmotors zunächst mit Hilfe eines Pleuels und einer Kurbelwelle in eine Rotationsbewegung umgewandelt werden muss. Bei dieser Umwandlung kommt es zu erheblichen Umwandlungsverlusten durch Reibung an den Verbrennungskolben und in den Lagern des Kurbeltriebs. Die Rotationsbewegung der Kurbelwelle wird dann mittels eines Hubelements wie Schrägscheibe, Schrägachse oder Exzenter wieder in eine lineare Bewegung von Hydrokolben umgewandelt. Auch bei dieser Umwandlung entstehen Reibungsverluste. Es gibt Abschätzungen, dass durch die Querkräfte, die infolge der Wandlung an der Schrägscheibe einer Schrägscheibenpumpe entstehen, und die daraus folgende Reibung des Hydrokolbens in der Kolbenbohrung circa 70% der hydraulisch-mechanischen Verluste entstehen.Lorry or mobile work machines equipped with a hydraulic brake, Working or driving system are usually equipped a hydraulic pump, a self-contained and as such manageable Unit forms and the through the crankshaft of an internal combustion engine, for example, a diesel engine, directly or via an intermediate gearbox is driven. The disadvantage of this arrangement is that the linear movement of the combustion piston or the internal combustion engine first with the help of a connecting rod and a crankshaft in a rotary motion must be converted. In this conversion, it comes to considerable Conversion losses due to friction on the combustion piston and in the bearings of the crank mechanism. The rotational movement of the crankshaft is then by means of a lifting element such as swash plate, Inclined axis or eccentric again in a linear motion converted by hydro piston. Even with this transformation arise Friction losses. There are estimates that by the Transverse forces due to the change at the swash plate a swash plate pump, and the consequent friction of the hydraulic piston in the piston bore about 70% of the hydraulic-mechanical Losses arise.
Die Bewegungswandlungen werden vermeiden, wenn, wie das schon bekannt ist, der Hydrokolben von einem als Freikolbenmaschine ausgebildeten Verbrennungsmotor angetrieben wird. Die Freikolbenmaschine hat allerdings prinzipbedingte andere Nachteile, zum Beispiel die undefinierten Totpunktlagen oder die ungleichmäßige Geräuschentwicklung.The Movement transformations will be avoided if, as already known is, the hydraulic piston of a trained as a free piston engine Internal combustion engine is driven. The free-piston machine, however, has inherent other disadvantages, such as the undefined Dead center or the uneven noise.
Ziel ist es also, eine herkömmliche Verbrennungskraftmaschine mit einem Verbrennungskolben, dessen geradlinige Bewegung über eine Kurbel in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle umgesetzt wird, und eine Hydroeinheit mit einem angetriebenen Hydrokolben so miteinander zu kombinieren, dass die oben beschriebenen hydraulisch-mechanischen Verluste verringert werden.aim So it is, a conventional internal combustion engine with a combustion piston, whose rectilinear movement over a crank is converted into a rotational movement of a crankshaft, and a hydraulic unit with a driven hydraulic piston so together to combine that the above-described hydraulic-mechanical losses be reduced.
Dieses Ziel wird durch eine Verbrennungskraftmaschine erreicht, die gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 einen Verbrennungskolben, dessen geradlinige Bewegung über eine Kurbel in eine Drehbewegung einer Kurbelwelle umgesetzt wird, und eine Hydroeinheit mit einem angetriebenen Hydrokolben aufweist und bei der gemäß dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 der Abgriff für den Antrieb des Hydrokolbens in der Kraftkette zwischen dem Verbrennungskolben und der Kurbelwelle vor der Kurbelwelle erfolgt.This Goal is achieved by an internal combustion engine, which according to the The preamble of claim 1, a combustion piston, the straight-line movement via a crank in a rotary motion a crankshaft is reacted, and a hydraulic unit with a having driven hydraulic piston and in accordance with the characterizing part of claim 1 of the tap for the drive of the hydraulic piston in the power chain between the combustion piston and the crankshaft in front of the crankshaft.
Vorteilhafte Ausgestaltungen einer erfindungsgemäßen Verbrennungskraftmaschine finden sich in den Unteransprüchen.advantageous Embodiments of an internal combustion engine according to the invention can be found in the subclaims.
So sind gemäß Patentanspruch 2 der Verbrennungskolben und der Hydrokolben starr miteinander verbunden und die Kurbelwelle ist mit der Einheit aus Verbrennungskolben und Hydrokolben über eine Kurbelschleife verbunden. Die Schleife der Kurbelschleife ist in der starren Verbindung zwischen dem Verbrennungskolben und dem Hydrokolben ausgebildet. Die Kurbel trägt einen Gleitstein, der in der Schleife geführt ist.So are according to claim 2 of the combustion piston and the hydraulic piston rigidly connected together and the crankshaft is with the unit of combustion piston and hydraulic piston over a Crank loop connected. The loop of the crank loop is in formed of the rigid connection between the combustion piston and the hydraulic piston. The crank carries a sliding block in the loop is guided.
Gemäß Patentanspruch 3 sind, wie heutzutage üblich, der Verbrennungskolben und die Kurbelwelle über einen Pleuel miteinander verbunden sind, das an einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle angelenkt ist. Der Hydrokolben ist ebenfalls an ei nem Kurbelzapfen der Kurbelwelle angelenkt und wirkt mit einem schwenkbar gelagerten Hydrozylinder zusammen. Natürlich können Hydrokolben und Hydrozylinder auch vertauscht sein, so dass dann der Hydrozylinder an einem Kurbelzapfen der Kurbelwelle angelenkt ist und der Hydrokolben schwenkbar gelagert ist.According to claim 3 are, as usual today, the combustion piston and the crankshaft connected together via a connecting rod are, which is hinged to a crank pin of the crankshaft. Of the Hydro piston is also on egg nem crank pin of the crankshaft hinged and acts with a pivotally mounted hydraulic cylinder together. Of course, hydraulic pistons and hydraulic cylinders can also be reversed, so that then the hydraulic cylinder on a crank pin the crankshaft is articulated and the hydraulic piston is pivotally mounted.
Gemäß Patentanspruch 4 kann ein Pleuel zwischen dem Verbrennungskolben und der Kurbelwelle an einem ersten Kurbelzapfen der Kurbelwelle und der Hydrokolben an einem zweiten Kurbelzapfen der Kurbelwelle angelenkt sein, wobei dann die beiden Kurbeln verschieden lang und einen Winkel miteinander einschließen können.According to claim 4 may be a connecting rod between the combustion piston and the crankshaft on a first crankpin of the crankshaft and the hydraulic piston be hinged to a second crankpin of the crankshaft, wherein then the two cranks of different lengths and an angle with each other can include.
Zwei Ausführungsbeispiele eines erfindungsgemäßen Verbrennungsmotors sind in der Zeichnung dargestellt. Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nun näher erläutert.Two Embodiments of an inventive Internal combustion engine are shown in the drawing. Based on Drawing, the invention will now be explained in more detail.
Es zeigenIt demonstrate
Gemäß
Die
Kreuzschleife
Durch
die Kurbelwelle
Eine
Volumenstromverstellung der Pumpe könnte zum Beispiel als
Phasenanschnittsteuerung realisiert werden, wie dies in der
Gemäß
Bei
Drehung der Kurbelwelle
Durch die entgegengesetzte Wirkrichtung der Druckkräfte am Verbrennungskolben und am Hydrokolben wird die Triebwerkslagerung entlastet, so dass der mechanische Wirkungsgrad verbessert wird.By the opposite effective direction of the compressive forces on the combustion piston and on the hydraulic piston, the engine bearing is relieved, so that the mechanical efficiency is improved.
Hier
ist durch die Kurbelwelle
Eine
Volumenstromverstellung der Pumpe könnte auch bei dem Ausführungsbeispiel
nach
Bei einem erfindungsgemäßen Verbrennungsmotor mit Hydraulikmaschine wird der Gesamtwirkungsgrad des Gesamtsystems Verbrennungsmotor-Hydraulikmaschinen-Einheit gegenüber bekannten Lösungen deutlich verbessert. Viele bewegliche, hochbelastete Bauteile fallen weg. Durch die gegenüberliegende Anordnung von Verbrennungskolben und Hydrokolben sind die verschiedenen Medien Kraftstoff und Hydraulikmittel einfach und sicher voneinander getrennt. Bei zusätzlichem Motorbetrieb der Hydraulikmaschine kann die an der Kurbelwelle abgebbare Leistung kurzzeitig über das vom Verbrennungsmotor zu leistende Maß hinaus gesteigert werden. Anders als bei einer Freikolbenmaschine ist der Verbrennungsprozeß leicht mit dem Kolbenhub synchronisierbar. anders als bei einer Freikolbenmaschine können weitere Nebenaggregate auf einfache Weise angetrieben werden.at an internal combustion engine according to the invention with Hydraulic machine becomes the overall efficiency of the overall system Combustion engine-hydraulic unit opposite known solutions significantly improved. Many moving, heavily loaded components are eliminated. By the opposite Arrangement of combustion piston and hydraulic piston are the different ones Media fuel and hydraulic fluid easily and safely from each other separated. For additional engine operation of the hydraulic machine can be transmitted over the crankshaft power briefly over the amount to be provided by the internal combustion engine can be increased. Unlike a free piston machine, the combustion process is easy synchronizable with the piston stroke. unlike a free piston machine Other ancillaries can be easily driven become.
Es ist eine kompakte Bauweise möglich. Die Einheit kann für regenerative Anwendungen, bei denen Bremsenergie gespeichert und wiedergenutzt wird, eingesetzt werden. Es ist ein Betreib der Hydroeinheit an einem Konstantdrucknetz möglich.It is a compact design possible. The unit can be for regenerative applications where braking energy is stored and is used again. It is an operator of the hydro unit possible on a constant pressure network.
Ein erfindungsgemäßer Verbrennungsmotor mit Hydroeinheit ist vor allem in Bau, Land- und Forstmaschinen, in Bussen und in Kommunalfahrzeugen mit Vorteil zu verwenden. Denkbar sind jedoch auch stationäre Versorgungsaggregate mit Verbrennungsmotoren, wie zum Beispiel im Schiffbau.One Internal combustion engine according to the invention with hydraulic unit is mainly used in construction, agricultural and forestry machinery, in buses and in To use municipal vehicles with advantage. However, they are conceivable also stationary supply units with internal combustion engines, such as in shipbuilding.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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Claims (7)
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