DE102011009497A1

DE102011009497A1 - Verbrennungsmotor

Info

Publication number: DE102011009497A1
Application number: DE201110009497
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-01-27
Filing date: 2011-01-27
Publication date: 2012-12-20

Abstract

Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder (Z), in dem zur Möglichkeit einer Hin- und Herbewegung ein Kolben (4) enthalten ist, dessen Bewegung durch den Pleuel (6) in der Drehbewegung der Kurbelwelle (9) umgesetzt wird, dabei jeder Pleuel (6) rechts, wenn an der Motor von der Vorderseite zu sehen, einen zusätzlichen Teil vorzugsweise in der Form einer Speziellmutter an der Pleuelschraube hat, dadurch gekennzeichnet, dass die rechte Pleuelschraube (18) den speziellen Schraubenkopf (18a) hat, wobei seine Unterseite (18b) zu der Pleuelstange (6f) anliegt, seine Oberseite (18c) äquidistant bezüglich des Unterrandes (Y) des Zylinders (Z) bei der Schwankung nach rechts während der Schwingung des Pleuels (6) ist, dabei seine Breite (R) kleiner als Bestand (S) den Gegengewichten (12) der Kurbelwelle (9) ist, dabei die Masse des speziellen Schraubenkopfes (18a) mehr als die Masse der etatmäßigen Schraube (6b) ist; außerdem sieht die Erfindung verschiedene Konstruktionen der zusätzlichen Teilen zur verschiedenartigen Varianten der Begrenzungsmaßen und Bestimmung der Motore für die Erhöhung ihrer Drehmomenten und die Verbesserung ihrer anderen Kennwerten vor.

Description

Die Erfindung betrifft das Gebiet des Maschinenbaus, insbesondere die Kolbenverbrennungsmotore und kann in verschiedenen Motoren eingesetzt werden, unabhängig von der Zielsitzung, der Kraftstoffsart, des Durchmessers und der Zylinderplatzierung. Die Anwendung ist sowohl für die Motoren in der Entwicklungs- und Serienproduzierungspfase als auch für die sich in Betrieb befindenden Motoren möglich, sowie auch für die Kompressoren und andere Kolbenmaschinen. Im weiteren Verlauf werden die Motoren betrachtet. Die Erfindung ist Zusatz zur Patentanmeldung Aktenzeichen 10 2010 051 825.5.
Aufgabestellung
Der Erfindung liegt die Aufgabe der Erhöhung der Effektivität und Verbreiterung der konstruktiven und technologischen Möglichkeiten der Anwendung den zusätzlichen Teilen, die rechts an den Pleuel für die Vergrößerung ergänzendes Drehmomentes infolge der Wirkungen der Trägheitskräfte, an der Kurbelwelle für verschiedenen Motoren unter Aufmerksamkeit ihrer konkreten konstruktiven Besonderheiten befestigt werden.
Bei dieser Modernisierung des Motors gemäß Hauptpatentanmeldung Aktenzeichen 10 2010 051 825.5 erfüllen die Funktionen der zusätzlichen Teile die Speziellmüttern (15, 15c) oder Spezielldetails (15a, 15b), die mit Hilfe der etatmäßigen Mutter (6c) an der etatmäßigen Schrauben (6b) rechts an den Pleuel (6) befestigt werden. Dabei entsteht ein ergänzendes Drehmoment an der Kurbelwelle infolge einer vergrößerten Masse der Speziellmütter rechts im Vergleich zu den etatmäßigen Müttern links. Außerdem gibt es jedoch die Konstruktionen der Pleuel, in welchen die Deckel des Pleuelfuß mit Hilfe der Schrauben ohne Mütter befestigt werden. Das Ziel der Erfindung ist die Nutzung der Trägheitskräfte von den zusätzlichen Teilen für verschiedenen Verbrennungsmotore die Verbesserung ihrer Kennwerte.
Die gestellte Aufgabe wird dadurch erreicht, dass der Kopf jeder Pleuelschraube eine Speziellform hat: die Unterseite des Schraubenkopfes anliegt zu der Pleuelstange, die Oberseite ist äquidistant bezüglich des Unterrandes des Zylinders bei der Schwankung nach rechts während der Schwindung des Pleuels, wobei die Breite des Schraubenkopfes kleiner als der Abstand zwischen den Gegengewichten der Kurbelwelle ist; dass das Detail, das Kurbelgehäuse von der Ölfläche abtrennt, die Vertiefungen für den Durchgang der zusätzlichen Teile an dem Pleuelfüßen hat; dass jeder Pleueldeckel seine rechte Seite, mehr Masse als die linke Seite hat, dabei die Höhe rechter Seite von die Höhe linke Seite zusammen mit der etatmäßiger Mutter oder dem Schreibenkopf sich übersteigt nicht. Falls der Befestigung des Pleueldeckels mit Hilfe der Schrauben ohne Mütter hat der rechte Schraubenkopf eine Speziellform mit einer Masse, die mehr als die Masse des etatmäßigen Schraubenkopfes, ist.
Die vorliegende Erfindung gewährleistet folgendes technisches Ergebnis:

– Die Erhöhung der Effektivität der Benutzung der Trägheitskräfte von den zusätzlichen Teile rechts an den Pleuelstangen für die Vergrößerung des Wirkungsgrades und die Verminderung Spezifischerkraftstoffsverbrauch der Verbrennungsmotore, der Proportionalverminderung der Menge des Auspuffes und versprechender Verbesserung der Umwelt;
– Die Möglichkeit der Ausnutzung dieser technischen Lösung zur Modernisierung verschiedener Motore, die die vorzugsweise trennbaren Konstruktionen des Pleuelkopfes enthalten.
– Die Erweiterung der technologischen Möglichkeiten dieser Modernisierung.

Ausführungsbeispiel
Das Wesentliche der Erfindung wird in einer Zeichnung verdeutlicht:
Die 1 stellt den Querschnitt eines Motors dar, den Pleuel mit der Speziellmutter und der Pleuelschraube mit dem Speziellkopf und auch die Vektoren der Beschleunigungen und Kräften, ebenso die Richtungen der Pleuelwendungs- und Drehmomente, die während der Arbeit des Motors in dem Kurbelmechanismus wirken; diese Figur zeigt auch die Quadranten Q₁, P₁, R₁, S₁ der auf einander folgenden Durchlaufen der Kurbel bei der Drehung der Kurbelwelle im Uhrzeigersinn.
Die 2 zeigt den Ansicht B der 1: die Platzierung des Speziellkopfes der Pleuelschraube zwischen den Gegengewichten der Kurbelwelle.
Die 3 zeigt die Variante 7 der Befestigung des Pleueldeckels: den Pleuelfuß mit der rechten Pleuelschraube, die den Speziellkopf mit einer vergrößerten Masse enthält.
Die 4 zeigt die Variante der Änderung der Konstruktion des Details, die in gewissen Konstruktionen der Motore des Kurbelmechanismus von der Fläche des Öls loslöst.
Die 5 zeigt die Variante 8 der Befestigung des Pleueldeckels und die Veränderung seiner Konstruktion ohne Vergrößerung Abmessungen des Pleuels, dabei die rechte Rippe des Pleuels mehr als linke Rippe die Dicke und Masse hat.
Die 6 zeigt die Variante 9 der Anwendung der zusätzlichen Teile: rechts an den Unten- und Obenköpfen der Pleuel der Schiffsanftantriebanlage eines Motorschiffs oder Dieselelektroschiffs.
Die 7 zeigt die Details (C₁) und (D₁) gemäß der 6.
Die 8 zeigt die Ansicht (E₁) gemäß 7: Die Verbindung des Ober- und Untenteile des zusätzlichen Teils mit der Kompensation des Fehlers.
Die 9 zeigt die Variante 10 der Anwendung der zusätzlichen Teile: rechts an dem Pleuel der Leistungsanlage einer Diesellokomotive.
Die 10 zeigt das Detail F₂ gemäß der 9: die Befestigung des zusätzlichen Teils.
Die 11 zeigt das Schema eines Gegenkolben-Zweitaktendieselmotors mit den zusätzlichen Teilen an den Pleueln bei der gegenüberliegenden Richtungen er Drehungen der Kurbelwellen.
Die 12 zeigt das Detail K₁ gemäß der 11: die Befestigung des zusätzlichen Teils an dem unten Pleuel bei der Drehung der Kurbelwelle im Uhrzeigersinn.
Die 13 zeigt das Detail K₂ gemäß der 11: die Befestigung des zusätzlichen Teils an dem oben Pleuel bei der Drehung der Kurbelwelle gegen den Uhrzeigersinn.
Die 14 zeigt eine mögliche Variante der Verminderung der Masse des Schwungsrades bei der Modernisierung des Motors.
Der Verbrennungsmotor enthält folgende Bestandteile: den Zylinderblock (1) mit der Zylindern (Z), den Zylinderkopf (2) und die Ölwanne (3). In den Zylinder (Z) befinden sich die Kolben (4) mit den Kompression- und Ölabstreifringen (5). Die Kolben (4) mit Hilfe der Pleuel (6) und der Kolbenbolzen (7) mit den Kurbelzapfen (8) der Kurbelwelle (9) verbinden. Die Kurbelwelle (9) mit seiner Gegengewichten (12) und mit dem Schwungrad (21) läuft in der Lagern (10). Jeder Pleuel (6) enthält den Deckel (6a), der sich mit Hilfe der etatmäßigen Schrauben (6b) mit der etatmäßigen Mutter (6c) und der Speziellschraube (18) mit der Speziellmutter zum Beispiel (15) befestigt wird. Dabei enthält die jede rechte Speziellschraube (18) den Speziellkopf (18a). Die Unterseite (18b) des Speziellkopfes (18a) anliegt zu der Pleuelstange (6f); die Oberseite (18c) ist äquidistant bezüglich des Unterrandes (Y) des Zylinders (Z) bei der Schwankungen nach rechts des Pleuels (6) während seiner Schwingung. Die Breite (R) des Speziellkopfes (18a) ist weniger als der Abstand (S) zwischen den Gegengewichten (12) der Kurbelwelle (9). Der Speziellkopf (18a) kann vorzugsweise zwei Ansätze (18d), welche die Funktionen der Führungselementen und der zusätzlichen Masse vereinen, haben.
Wenn gibt es die Befestigung des Deckels (6a) mit Hilfe der Schrauben (6m), das heißt ohne Mutter, dann bei der Modernisierung solcher Motore, der zusätzliche Teil in die Form einer Speziellschraube (6n) mit der Masse, die größer als die Masse der etatmäßigen Schraube (6m), rechts an jeden Pleuel befestigt wird.
In gewissen Motoren gibt es ein Detail (19) zwischen dem Kurbelmechanismus und der Ölfläche in Ölwanne (3). Bei der Anwendung der zusätzlichen Teile zum Beispiel in die Form der Speziellmütter (15) oder der Speziellschrauben (6n), das Detail (19) für den Durchgang dieser zusätzlichen Teile die Vertiefungen (20) hat.
Der Pleuel (6) kann den Deckel (6u) mit seinem rechten Teil, der das rechte Ausmaß (W) größer als das linke Ausmaß (T), enthalten. Dabei kann die rechte Rippe (6q) die Dicke (Q), die mehr als die Masse der Rippe (6p) haben. Es bedeutet, dass die rechte Seite des Pleuels (6y) größer Masse als die Masse seine linke Seite hat, das heißt der Pleuel (6y) rechts einen zusätzlichen Teil enthält. Der Deckel (6u) kann die Vertiefung (V) für die Platzierung des Schraubenkopfes der etatmäßiger Schraube (6m) oder der etatmäßigen Mutter (6c) enthalten. Es garantiert die ursprüngliche Lange (H) des Pleuels bei der Modernisierung der Motore vorzugsweise an dem Entwicklungsstadium.
Bei der Modernisierung der Schiffsanftantriebanlage eines Motorschiffs oder Dieselelektroschiffs („Marine Diesel Engines", C. C. Pounder Newnes-Butterworths London – Boston. Sydney. Wellington. Durban. Toronto, S. 267 – Informationsquelle 1) gemäß der Variante 9 (Details C₁, D₁) bestehen die zusätzlichen Teile (25), (26) vorzugsweise aus der verbundenen Details (25a), (25b) in Form eines Winkels. Diese Details verbinden sich zwischen einander mit Hilfe der Schraube (25c), der Mutter (25d) und der Scheiben (25e) und werden an den unteren- und oberen Köpfen des Pleuels (27) mit Hilfe der Schraube (41) mit der Mutter (28) und der Scheibe (29) befestigt. Die Details (25a) und (25b) haben die gekoppelten Stufen (30) und die Nut (31) für die Kompensation der Fehler der Höhe der Pleuelköpfe. Der Schwerpunkt (G₃) des Teils (25) befindet sich an dem Abstand (b₃) von der Achse (N-N) des Pleuels (6).
Bei der Modernisierung des Motors der Diesel-Lokomotive (die Variante 10) zum Beispiel entsprechend dem Buch „Diesel-Lokomotiven – Aufbau, Technik, Auslegung" von Herr Johannes Feihl – Verlag „Transpress" 1997 Bild 4.3" – Informationsquelle 2) mit der schrägen Fläche der Teilfuge des Untenpleuelkopfes (33) hat der zusätzliche Teil (34) vorzugsweise einer dreieckigen Form mit dem Schwerpunkt (G₄), der sich an der Abstand (b₄) von der Achse (N-N) befindet. Dieser Teil wird mit Hilfe der Schrauben (35) an dem Pleuel befestigt. (N-N).
Bei der Modernisierung des Gegenkolben-Zweitaktenmotors (Variante 11) der Diesel-Lokomotive gemäß dem Schema 4/4 (Informationsquelle 2 – Bild 4/4), in dem Untenkurbelwelle im Uhrzeigersinn, aber die Obenkurbelwelle gegen dem Uhrzeigersinn drehen, befestigen sich die zusätzlichen Teile, zum Beispiel in der Form der Speziellmüttern (15) und der Form des Speziellkopfes (18a), sowohl am Untenpleuel (6 _un) als auch am Obenpleuel (6 _ob), in der Lage 0 der beiden Kolben rechts bezüglich der Achse (N-N) an den Abstande (b_un) und (b_ob) von dieser Achse. Die Schwerpunkte dieser zusätzlichen Teile befindet sich an Abstände entsprechend (b₅) und (b₆) von der Achse (N-N) bei φ = 0.
Bei der Modernisierung eines Motors kann man die Masse des Schwungrades (21) mit Hilfe der Löcher (A₁) an der Fläche (B₁) oder (A₂) an der Fläche (B₂) vermindern.
Der Motor funktioniert wie folgt:
Während der Arbeit des Verbrennungsmotors abgehen die Kolben (4) aus dem oberen Totpunkt mit der maximalen Beschleunigung a₀ (zum Beispiel in den Motoren der PKW – ca. 12000–22000 m/S² und mehr) mit der Richtung nach unten. Im Augenblick des Anfangs des Arbeitshubs und in weiterer Bewegung des Kolbens (4) bewegt der Pleuel (6) zusammen mit ihm hinunter. Deshalb entstehen in jedem Zylinder die Trägheitskräfte von den Kolben (4), Pleuel (6) und von anderen Details, unter anderen von den Schrauben und Mütter für Befestigung des Deckels (6a) mit der Richtung nach oben. Es ist bekannt, dass die Trägheitskraft F_Tr = ma₀, wo m – die Masse eines bewegten Objektes ist. Die Masse m_S:M:R der Schraube mit Mutter rechts ist mehr als links. Die Trägheitskraft rechts ist im Anfang des Arbeitshubs von der Speziellmutter (15) F_Tr-.0.15 = m_S;M;R × a₀. Diese Kraft bildet das Wendenmoment M_Pl.0-15 = F_Tr.0-15 × b an der Pleuelstange mit der Richtung gegen den Uhrzeigersinn. Gemäß dieser Erfindung hat jede rechte Pleuelschraube (18) den spezielle Schraubenkopf (18a) mit der Masse, die mehr als die Masse des Kopfes der etatmäßigen Schraube (6b) ist. Deshalb entsteht in der Lage 0 des Kolbens (4) eine ergänzende Trägheitskraft F_Tr.0-K = m_k × a₀, wo m_k – die Masse des speziellen Schraubenkopfes (18a) ist. Diese Kraft hat die Richtung nach oben und bildet ein ergänzende Wendenmoment M_Pl.0-K = F_Tr.0-k × b₁, wo b₁ – der Abstand zwischen dem Schwerpunkt (G₂) und der Langsachse des Pleuels N-N ist. Dieses Drehmoment strebt auch gegen den Uhrzeigersinn die Pleuelstange zu wenden, das heißt das Wendenmoment M_Pl.0-K ein ergänzende Moment zu dem Wendenmoment M_pl.0-15 ist.
In der Hauptanmeldung Aktenzeichen 10 2010 051 825.5 wird ein Beispiel eines Verbrennungsmotors mit der Parameter beigelegt: die Leistung N = 75 PS bei Drehzahl n = 5000 1/min; Zylinderzahl – 4; Hub des Kolbens – 86,4 mm; Zylinderbohrung D = 81 mm = 0,081 m; Abstand zwischen den Pleuelköpfen h = 144 mm = 0,144 m; Radius der Kurbel r = 86,4/2 = 43,2 mm = 0,0432 m; der Abstand zwischen den Pleuelschrauben b = 60 mm = 0,06 m; der Druck in dem Zylinder in dem Anfang des Arbeitshubs p₀ = 65 bar = 65 kg/cm² (Dubbel „Taschenbuch fur den Maschinenbau K.-H, Krote und J. Feldhusen, „Springer" – Informationsquelle 3 – S. P47) betrachtet. Die Masse der Speziallmutter (15) übersteigt die Masse der etatmäßigen Mutter über m_S;M;R = 60 g = 0,06 kg.
Die Masse des speziellen Schreibenkopfes (18a) übersteigt die Masse des Kopfes der etatmäßigen Pleuelschraube über m_18a = 40 g = 0,04 kg; b₁ = 22 mm = 0,022 m; φ – der Winkel der Wendung der Kurbelwelle im Uhrzeigersinn von dem Punkt, der die Lage (0) des Kolbens entspricht. Jeder Kolben (4) mit dem Pleuel (6) und deshalb die Speziellmutter (15) und auch mit dem speziellen Schraubenkopf (18a) hat im Augenblick des Anfanges des Arbeitshubs die Beschleunigung a₀ = rω²(1 + λ) (Informationsquelle 3, P6); gemäß der Hauptpatentanmeldung Aktenzeichen 10 2010 051 825.5 a₀ = 15379 m/S² mit der Richtung nach unten. Deshalb haben die Trägheitskräfte von den Details (15) und (18a) die Richtung nach oben; Die Trägheitskraft von der Speziellmutter (15) F_Tr.0-15 = m₁₅a₀ = 0,06 kg × 15379 m/S² = 922 N = 92,2 kg. Die Trägheitskraft von dem speziellen Schraubenkopf (18a) F_Tr.0-18a = 0,04 kg × 15379 m/S² = 615,2 N = 61,5 kg. Die Trägheitskraft wirkt an der Momentschulter (b = 0,03 m) und bildet das Wendenmoment M_Pl.0-15 = F_Tr.0-15 × b = 922 N × 0,03 m = 27,7 Nm mit der Richtung gegen den Uhrzeigersinn an der Pleuelstange. Die Trägheitskraft F_Tr.0-K wirkt an der Momentschulter (b₁ = 23 mm = 0,023 m) und bildet das Wendenmoment M_Pl.0-K = F_Tr.0-K × b₁ = 615,2 N × 0,022 m = 13,5 Nm an der Pleuelstange. Deshalb wirkt an der Pleuelstange das summarische Wendenmoment M_W-Summ = 27.7 Nm + 13,5 Nm = 41,2 Nm mit der Richtung gegen den Uhrzeigersinn an der Pleuelstange. Dieses Wendenmoment gleicht sich von dem Kräftepaar aus der Kräfte P_tang aus, die an dem Kurbelzapfen (8) der Kurbelwelle (9) und an dem Kolbenbolzen (7) wirken. In dem Anfang des Arbeitshubs sind die Vektoren der Kräfte F_tang senkrechte bezüglich der Achse (N-N) geführten. Es bedeutet, dass in dem Kontakt des Pleuelfußes des Pleuels (6) mit der Kurbel (8) ein ergänzende Drehmoment M_zus-0 entsteht. Die Kraft F_tang = M_W-Summ/h = 41,2 Nm/0,144 m = 286,1 N. Diese Kraft bildet das zusätzliche Drehmoment M_zus-1 = 286,1 N × 0,0432 m = 12,3 Nm von einen allein Zylinder (Z). Von den 4 Zylindern (Z) entsteht im Augenblick des Anfangs des Arbeitshubs das zusätzliche Drehmoment des Motors M_zus-4 = M_zus-1 × 4 = 49,2 Nm. In allen traditionellen Verbrennungsmotoren ist gleicht Null das Drehmoment in Augenblick des Austrittes des Kolbens (4) aus dem oberen Totpunkt. Deshalb erhöht das ergänzende Drehmoment auch die Gleichmäßigkeit der Drehung der Kurbelwelle (9), was die Masse des Schwungsrades vermindern lässt. Es begünstigt auch der Sinkung der Verluste und der Verminderung der Masse des Motors. Die ursprüngliche nominelle Nennwerte des Drehmomentes dieses betrachtenden Verbrennungsmotors ist das M_ur = 71620 N/n = 71620 × 75 PS/5000 1/min = 1074,3 kgcm = 10,74 kgm = 107,4 Nm. Bei φ =0⁰ wirken die Trägheitskräfte F_Tr.0 = 922 N und F_Tr.0-k = 615,2 N, die Richtung nach oben haben. Die maximalle Kraft von den Gasen ist F_G = πD²/4 × p₀ = 3,14 × 8,1²/4 × 65 = 3350 kg = 33500 N mit der Richtung nach unten. Auf dem Kolben wirkt die Kraft der Gase, die mit der Berücksichtigung der Verluste in Art der Trägheitskräfte von der zusätzlichen Massen von der Speziellmüttern (15) und der speziellen Schraubenkopf (18a) F_0-Sum = F_Tr.0 + F_Tr.0-k = 922 N + 615 N = 1537 N ist. Es bedeutet, dass die Verluste von der zusätzlichen Teilen F_Verl = 1537/33500 × 100 = 4,5%.
Das ergänzende Drehmoment von der Trägheitskräften stattfindet in den allen Quadranten: Q₁, P₁, R₁, S₁. (s. die Druckschrift DE 10 2009 003 900 A1 - Informationsquelle 4 – 5, 6, 7, 8. Bei dem Austritt des Kolbens aus dem unteren Totpunkt ist seine Beschleunigung ungefähr a₁₈₀ = rω²(1 – λ) = 0,0432 × 523,3² × (1 – 0,3) = 8200 m/S². Das Wendenmoment von der Trägheitskräften M_Pl-180 = m₁₅a₁₈₀b + m_18aa₁₈₀b₁ = 22,2 Nm. Das zusätzliche Drehmoment in dem jeden Zylinder ist M_zus-180 = M_Pl-180/h × r = 6,7 Nm. Von den vier Zylindern ist das zusätzliche Drehmoment ist M_zus-180-4 = M_zus-180 × 4 = 26,8 Nm. Das Mittelzulegen zu dem Drehmoment ungefähr ist M_Mitt.Zul = (M_zus-4 + M_zus-180-4)/2 = (49,2 Nm + 26,8 Nm)/2 = 35 Nm. Mit der Berücksichtigung der Verluste das Mittelzulegen zu dem nominal Nennwerte des effektiven Drehmomentes ungefähr ist M_Zus-eff = 31 Nm, das heißt 31/107,4 × 100 = 29%. Das ergänzende Zulegen kann man mit Hilfe eine Verminderung der Masse des Schwungrades (20) vorzugsweise infolge Ausführung der Löcher (A₁) zum Beispiel an seiner Fläche (B₁) erhalten, weil die Schlagbelastungen sich bis Null sinken und die Sanftheit der Drehung der Kurbelwelle sich erhöht.
Bei der Arbeit eines Motors gemäß der Variante 7 entsteht ein zusätzliche Drehmoment an der Kurbelwelle (9) infolge der Wirkung der Trägheitskräfte F_Tr.0-K7 von dem Speziellschrauben (6n) rechts mit der vergrößerten Masse.
Bei der Arbeit eines Motors gemäß der Variante 8 entsteht ein zusätzliche Drehmoment an der Kurbelwelle (9) infolge der Wirkung der Trägheitskräfte von zusätzlichen Masse rechts wegen vergrößerten Masse der rechten Seite sowohl des Pleuel (6y) als auch des Deckels (6u).
Die Effektivität von der Modernisierung einer typischen Schiffsanftbetriebanlage gemäß der Variante 9 kann man auf dem Grund der folgenden Ungefährrechnung betrachten. Zum Beispiel hat ein Verbrennungsmotor mit dem Kreuzkopf die folgenden technischen Daten: Zylinderbohrung D_Sch = 420 mm = 42 cm; Hub H_Sch= 580 mm; Arbeitsraum V_Sch = 153,6 dm³; Leistung bei n_Sch = 420 l/min ist N_Sch = 3500 kW = 4700 PS. Der Druck von den Gasen im Anfang des Arbeitshubs p_0-1 = 75 bar = 75 kg/cm² (die Informationsquelle 2 - S. P6); Die Masse des zusätzlichen Teils (25) ist m₁ = 75 kg; b₃ = 430 mm = 0,43 m; Der Radius der Kurbel r_Sch = H_Sch/2 = 580/2 = 290 mm = 0,29 m; Der Abstand zwischen den Pleuelkopfenachsen h_Sch = 1050 mm = 1,05 m; λ = r_Sch/h_Sch = 290/1050 = 0,28; ω = πn/30 = 3,14 × 420/30 = 44 Rad/S; Das nominale Drehmoment ist (gemäß bekannter Formel) M_nom-1 = 71620 N/n = 71620 × 4700/420 = 801462 kgcm = 8015 kgm = 80150 Nm; Die maximale Kraft auf dem Kolben von den Gasen ist F_G1-0 = p_0-1 × πD_DSch ²/4 = 103855 kg = 1038550 N; die Zylinderzahl n_Z = 6. Die Beschleunigung des Kolbens im Augenblick des Anfangs des Arbeitshubs a_0-1 = rω²(1 + λ) = 0,29 × 44² × (1 + 0,28) = 719 m/S². Die Trägheitskraft von dem zusätzlichen Teilen (25) in einem allein Zylinder ist F_Tr-25 = m₁ × a_0-1 = 75 × 719 m/S² = 53925 N = 5392 kg. Das Wendenmoment an dem Pleuel (27) ist M₂₇ = F_Tr-25 × b₃ = 53925 N × 0,43 m = 23188 Nm im Augenblick des Austrittes des Kolbens aus dem oberen Totpunkt, wann das Drehmoment von den Gase die Null ist, weil die Achsen der Pleuel (27) und der Kurbel (35) mit der Achse (N-N) zusammenfallen und deshalb die Momentschulter für die Kraft F_G1-0 fehlt. Dabei entsteht das Kraftpaar von den zwei Kräften F_tang-Sch = M₂₇/h_Sch = 23188 Nm/1,05 m = 22084 N. Die Vektoren dieser Kräfte haben die senkrechte Richtungen bezüglich der Achse (N-N), wobei von der Wirkung der Untenkraft an der Kurbelwelle das zusätzliche Drehmoment in einem Zylinder M_zus-Sch-1 = F_tang-Sch × r_Sch = 22084 N × 0,29 m = 6404 Nm entsteht. Die Obenkraft erhöht die Reibungskraft in dem Kontakt des Kolbens mit dem Zylinderspiegel im Anfang des Arbeitshubs, wann die Seitenkraft von der Gasen und deshalb die Reibungskraft fehlt. Deshalb ist der Verlust von dieser Kraft F_Verl-R = F_tang-Sch × μ = 22084 N × 0,01 = 221 N (μ = 0,01 – Reibungskoeffizient). Der summirische Verlust von der Reibungskraft und Trägheitskraft in jedem Zylinder ist F_Verl-sum = F_Verl-R + F_Tr-25 = 221 N + 53925 N = 54146 N, das heißt F_Verl-sum/F_G1-0 × 100% = 54146 N/969320 N × 100% = 5,6% von der Nominalkraft von der Gasen und folglich von dem nominalen Drehmoment Die Zulage zum nominalen Drehmoment von den 6 Zylindern ist M_zus-nom = 6 × 6404 Nm = 38424 Nm. Unter Berücksichtigung der Verlusten (5,6%) ist die Zulage M_zus-Sch = 38424 Nm ×(1 – 0,056) = 36272 Nm. Bei der Austritt des Kolbens aus dem unten Totpunkt hat er die Beschleunigung a_180-1 = rω²(1 – λ) = 0,29 × 44² × (1 – 0,28) = 404 m/S². Deshalb entsteht entsprechend von dem zusätzlichen Teil (25) das zusätzliche Drehmoment M_zus-180 = M_zus-Szh × a_180-1/a_0-1 = 6404 Nm × 404/719 = 3598 Nm. Die Mittelzulage zum nominalen Drehmoment ungefähr ist M_Mitzul = 2500 Nm von jeden Zylinder und von 6 Zylindern M_Mitzul-6 = 2500 × 6 = 15000 Nm, das heißt 15000/80150 × (1 – 0,056) × 100 = 20%. Außerdem gibt es noch eine Reserve zur Erhöhung des Drehmomentes der Schiffsanftantriebanlage, vorzugsweise mit dem Kreuzkopf: die Konstruktion solches Motors lässt an den oberen Pleuelköpfen die zusätzlichen Teile (26) auch zu montieren.
Bei der Arbeit des Motors der Diesellokomotive gemäß der 9, 10 (Informationsquelle 2) entsprechend die Variante 10 entsteht die Trägheitskraft F_Tr-02 wegen der Beschleunigung a_0-2. Diese Kraft liegt zum Schwerpunkt (G₄) des zusätzlichen Teils (34) an und wirkt an der Momentschulter (b₄). Es bildet ein Wendenmoment M_DL an dem Pleuel (37) mit der Richtung gegen den Uhrzeigersinn. Deshalb entsteht ein zusätzliches M_zus-DL an der Kurbelwelle (38) des Motors.
Die Modernisierung des Gegenkolben-Zweitaktdieselmotors gemäß der Variante 11 sieht den Bestand oder die Montage der zusätzlichen Teile, zum Beispiel in der Form der Speziellmütter (15) und Schrauben mit den Speziellpleuelköpfen (18a), an jedem Pleuel (6 _un) und (6 _ob) vor. Dabei werden die beiden zusätzlichen Teilen rechts vorzugsweise an dem Pleuelfüßen montiert. Deshalb entstehen die zusätzlichen Drehmomente an den beiden Kurbelwellen.
Diese Erfindung lässt die in der Aufgabenstellung genannten Probleme der traditionellen Verbrennungsmotore lösen und den effektiven Druck erhöhen. Es bedeutet die Verminderung des spezifischen Kraftstoffs ebenso wie die entsprechende Reduzierung der Quantität der Auspuffgase vermindert wird. Diese Vorteile können infolge der Realisierung der objektiven Innerreserven, welche in allen traditionellen Verbrennungsmotoren besitzen, mit Hilfe der Modernisierung verschiedener Motoren realisiert werden. Diese Modernisierung sieht die Befestigung des zusätzlichen Teils rechts an jedem Pleuel vorzugsweise in der Art einer Speziellenmutter anstatt der etatmäßiger Mutter mit der Montage der Schraube mit der vergrößerter Masse, bei der minimalen Wartungsaufwand vor. Deshalb kann man diese Modernisierung verschiedenen Motore sowohl für die Motoren in der Entwicklungs- und Serienproduzierungsphase als auch für die sich im Betrieb befindenden Motoren – für die Verbesserung ihrer ökonomischen und ökologischen Kennwerte vornehmen. Dabei ist brauchbar das Prinzip der Modernisierung für allen Motoren unabhängig von ihrer Bestimmung und Abmaßen, des Durchmessers, der Zahl und Platzierung der Zylindern, der Zahl der Takte, der Art des Kraftstoffs (Benzin, Diesel, Gas, Äthanol, Wasserstoff und andere Alternativenergiequellen, unter anderen die Verbrennungsmotoren in die Kompleten der Hybridantrieben – ein Motor mit Elektromotor-Generator). Breite Verwertung der Erfindung kann unter Berücksichtigung der minimalen Kosten ihre Realisierung die Umwelt verbessern und die globale Verbrauch Erdölprodukte und anderen Energiequellen vermindern.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102009003900 A1 [0032]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

„Marine Diesel Engines”, C. C. Pounder Newnes-Butterworths London – Boston. Sydney. Wellington. Durban. Toronto, S. 267 – Informationsquelle 1 [0025]
„Diesel-Lokomotiven – Aufbau, Technik, Auslegung” von Herr Johannes Feihl – Verlag „Transpress” 1997 Bild 4.3” – Informationsquelle 2 [0026]
Informationsquelle 2 – Bild 4/4 [0027]
Dubbel „Taschenbuch fur den Maschinenbau K.-H, Krote und J. Feldhusen, „Springer” – Informationsquelle 3 – S. P47 [0030]
Informationsquelle 3, P6 [0031]
Informationsquelle 2 - S. P6 [0035]

Claims

Verbrennungsmotor mit mindestens einem Zylinder (Z), in dem zur Möglichkeit einer Hin- und Herbewegung ein Kolben (4) enthalten ist, dessen Bewegung durch den Pleuel (6) in der Drehbewegung der Kurbelwelle (9) umgesetzt wird, dabei jeder Pleuel (6) rechts, wenn an dem Motor von der Vorderseite zu sehen, einen zusätzlichen Teil vorzugsweise in der Form einer Speziellmutter an der Pleuelschraube hat, dadurch gekennzeichnet, dass die rechte Pleuelschraube (18) den speziellen Schraubenkopf (18a) hat, wobei seine Unterseite (18b) zu der Pleuelstange (6f) anliegt, seine Oberseite (18c) äquidistant bezüglich des Unterrandes (Y) des Zylinders (Z) bei der Schwankung nach rechts während der Schwingung des Pleuels (6) ist, dabei seine Breite (R) kleiner als der Bestand (S) zwischen den Gegengewichten (12) der Kurbelwelle (9) ist, dabei die Masse des speziellen Schraubenkopfes (18a) mehr als die Masse des Kopfes der etatmäßigen Schraube (6b) ist.
Verbrennungsmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der spezielle Schraubenkopf (18a) vorzugsweise die zwei Ansätze (18d), welche die Funktionen der Führungselementen und der zusätzlichen Teile vereinen, hat.
Verbrennungsmotor nach den Ansprüche 1, 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Detail (19), welches das Kurbelgehäuse des Motors von der Ölfläche in der Ölwanne (3) trennt, das die Vertiefungen (20) für den Durchgang der zusätzlichen Teile zum Beispiel Speziellmüttern mit einem Spalt, hat.
Verbrennungsmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Pleueldeckel (6u) seine rechte Seite mit der Höhe (W) die größer als die Höhe (T) der linken Seite hat, wobei der Deckel (6u) an seiner Rechtenseite die Vertiefung (V) für die Platzierung des Kopfes der Schraube (6m) oder vorzugsweise der Mutter (6c) hat.
Verbrennungsmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Pleuel (6y) rechte Rippe (6q) mit dem Maß (6q), die größer als der Maß (6p) der linken Rippe (P), hat.
Verbrennungsmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl Unterpleuelkopf als auch Oberpleuelkopf rechts die zusätzlichen Teile entsprechend (25), (26) haben.
Verbrennungsmotor nach Ansprüche 1, 7, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Teil (25) vorzugsweise an dem Unterpleuelkopf aus dem Details (25a), (25b) in der Form der Winkel besteht; die Details (25a), (25b) die gekoppelten Stufen (30) und ein Nut (31), vorzugsweise an dem Detail (25a), bei seiner Verbindung mit Hilfe der Schraube (25c), der Scheiben (25e), der Mutter (25d) an dem Pleuel (27) mit Hilfe der Schraube (41), Mutter (28), Scheibe (29) mit der Möglichkeit der Kompensation des Fehler des Maßes (F₁), befestigt wird.
Verbrennungsmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Teil (34) bei der schrägen Fläche der Teilfuge des Unterpleuelkopfes (33) vorzugsweise die Form eines Dreiecks hat und mit Hilfe der Schrauben (35) befestigt wird.
Verbrennungsmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Teile vorzugsweise (15), (18a), zum Beispiel in dem vertikalen Gegenkolben-Zweitaktenmotor mit der Drehung Unterkurbelwelle im Uhrzeigersinn und Oberkurbelwelle gegen dem Uhrzeigersinn rechts bezüglich der Achse (N-N) am Unterpleuel (6 _un) und am Oberpleuel (6 _ob) befestigt werden.
Verbrennungsmotor nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der modernisierte Motor ein Schwungrad (21) mit einer verkleinerten Masse, vorzugsweise infolge der Existenz oder Verwirklichung der Löcher (A₁) an der Fläche (B₁) oder der Löcher (A₂) an der Fläche (B₂), hat.