FORSCHUNG DER HAUPTMERKMALE DES VERBRENNUNGSMOTORS, GEBAUT MIT GESCHOBENER ACHSE DES ZYLINDERS GEGENÜBER DER ACHSE DER KURBELWELLE

1.      Einführung

Im klassischen Schema der gebauten Verbrennungsmotoren liegen die Achse des Zylinders und die Achse der Kurbelwelle in einer Ebene und perpendikular einander. Hier zeige ich die Ergebnisse nach einer theoretischen Forschung der Hauptparameter des Verbrennungsmotors, dessen Achsen des Zylinders und der Kurbelwelle nicht in einer Ebene liegen, wobei die Achse des Zylinders parallel geschoben ist, im Abstand E von ihrer traditionellen Lage in der Ebene der Drehung der Kurbe in der Kurbelwelle, d.h. sie sind gekreuzt (die Figur über der Überschrift). Der Abstand E nennen wir weiter Exzentrizität.

Die untersuchten Parameter als Funktion der Exzentrizität sind in 2 Gruppen - Energiegruppe – Indikatorarbeit, (korreliert mit Indikatorleistung) und durchschnittliches Drehmoment; und Kraftgruppe – die Kräfte, angewandt auf dem Kurbel-Haspel-Mechanismus und der Kolben-Zylinder-Gruppe. Zusammen mit dem durchschnittlichen Drehmoment werden wir auch seine durchschnittliche quadratische Ablenkung σ berechnen, die die Gleichmäßigkeit der Drehung der Kurbelwelle vorzeigt.

Die Indikatorarbeit ist

                                                                                                                                          (1), wo P_v der Druck im Zylinder als Zylindervolumenfunktion V ist.

Das durchschnittliche Drehmoment ist

                                                                                                                                    (2), wo M_φ die laufende Bedeutung des Moments als Funktion des Winkels φ, und n = 2 oder 4 (für Zweitakt- oder Viertaktmotor).

Die Kräfte, angewandt auf dem Kurbel-Haspel-Mechanismus und der Kolben-Zylinder-Gruppe werden durch trigonometrische Gleichungen ausgeprägt. Ihr durchschnittlicher Wert wird durch Lösen bestimmter Integrale, ählich der (2), bestimmt. Beim Forschen der Dimensionen des Verbrennungsmotors als Funktion der Exzentrizität ist zu sehen, daß das maximum Zylindervolumen (V_max) an den beiden Enden des Definitiongebiets wächst, bis zu einem Wert, der wächst mit der Zunahme der Haspellänge

                                                                            (3) wächst, wo V_C das Volumen der Brennkammer ist, S – der Kolbengang, D – Zylinderdiameter, L – Haspellänge, E – Exyentriyität der Achse des Zylinders, R – die Kurbellänge. Das Definitionsgebiet der Dimensionen von einem solchen Verbrennungsmotor ist L>R und |E|<L-R.

2.      Mathematisches Modell zur Forschung der Parameter in einem realen Verbrennungsmotor durch Behandlung seines Indikatordiagramms

Hier ist die Indikatordiagrammart des Zweitaktvebrennungsmotors gezeigt. Die Prozesse des Zusammenziehns (1-2) und der Ausdehnung (3-4) sind polytropp und für sie PVⁿ=const. Der Prozess des Durchblasens (4-1) kann auch mit bestimmter Genauigkeit in zwei polytroppen Prozessen gezeigt werden. Der Prozess der Verbrennung (2-3) ist auch polytropp, aber mit einem stark veränderten Index n. Ähnlich ist die Indikatordiagrammbeschreibung des Viertaktverbrennungsmotors. Die Integralgleichungen (1) und (2) zu den Prozessen 3-4-1-2 haben keine Lösung in Elementarfunktionen, aber für die Berechnung des Verbrennungsprozesses (2-3) werden verschiedene mathematische Modelle vorgeschlagen. Das führt zum Nutzen eines kompletten mathematischen Modell zur Berechnung der Gleichungen (1) und (2).

Das hier realisierte mathematische Modell zur Berechnung des Drucks im Zylinder bei verschiedenen Werten der Exzentrizität E wird basiert auf einem erreichten realen Indikatordiagramm eines schon existierten Verbrennungsmotors, vollzogen nach dem klassischen Schema (Е=0) beim bestimmten Betrieb – gegebene Menge Treibstoff und angewandte Last. Als Funktion des Schiebens werden die geforschten energetischen Charakteristiken und Kräfte bestimmt, wobei das Zylindervolumen (beim Bewahren eines ständigen wirklichen Niveaus der Verdichtung ε) und der angewandte Treibstoff permanent erhalten werden. Die Indikatordiagramme, die den Modellgrund bilden, sind durch das System MIP (Combustion Analyzer) erreicht. Dieses System ist in der Bulgarischen Seeflotte angewandt.

3.      Funktionelle Abhängigkeiten der Hauptcharakteristiken von der Exzentrizität

Für einige Verbrennungsmotoren sind gezeigt die durch das mathematische Modell ergebenen Diagramme der für uns interessanten Funktionabhänge als Funktion der normierten Exzentrizität e=E/R: Indikatorarbeit A_ind, durchschnittliches Drehmoment M_av, durchschnittliche quadratische Ablenkung des Drehmoments σ und die durchschnittlichen Werte der Kräfte, angewandt über: Kolbenbolzen F_b, Haspel und Haspelkopflager F_l, Paar Kolben-Zylinder F_n, perpendikulär der Kurbel im Haspelkopflager F_m, Kurbel und Hauptlager F_r. Alle Diagramme sind mit ihren normierten Werten in % gebaut, d.h. geteilt in ihren Werten bei Null-Exzentrizität (Е=0); die Diagramme mit Index а sind an ausdrucksvollen Stellen auf der Abszisse mit vergrößtem Maßstab und verkleinertem Schritt; Die Kraft über dem Haspelkopflager F_n ist gezeigt durch seinen absoluten Wert |F_n| und durch seine Bestandteile – positive +F_n und den absoluten Wert der negativen |- F_n|.

3.1.VERBRENNUNGSMOTOR 6ДКРН 67/170-4 Maschinenbauwerk Briansk, Russland, Hauptmotor des Motorschiffes Stanko Staikov (Verbrennungsmotor Prototyp B&W K67GF) – Diesel- und Zweitaktmotor

Figur.3.1.1. Diagramm – normierte Abhängigkeiten der Indikatorarbeit A_ind, des durchschnittlichen Drehmoments M_av und der durchschnittlichen quadratischen Ablenkung σ.

Figur.3.1.1.a. Diagramm – normierte Abhängigkeiten der Indikatorarbeit A_ind, des durchschnittlichen Drehmoments M_av und der durchschnittlichen quadratischen Ablenkung σ mit verkleinertem Schritt an der Exzentrizität und vergrössertem Maßstab an der Ordinate.

Figur 3.1.2. Duagramm – normierte Abhängigkeiten der Kräfte – radial F_r, auf der Haspel F_l, tangential F_m – durchschnittliche Werte.

Figur 3.1.3. Diagramm – normierte Abhängigkeiten der Normalkraft: |F_n|, +F_n и |-F_n| durchschnittliche Werte.

Figur 3.1.3.a. Diagramm - normierte Abhängigkeiten der Normalkraft : |F_n|, +F_n и |-F_n| durchschnittliche Werte mit verkleinertem Schritt an der Exzentrizität und vergrössertem Maßstab an der Ordinate.

3.2.VERBRENNUNGSMOTOR MAN-B&W 4S26MC, Hauptmotor des Motorschiffes Pollux - Diesel-und Zweitaktmotor

Figur.3.2.1. Diagramm – normierte Abhängigkeiten der Indikatorarbeit A_ind, des durchschnittlichen Drehmoments M_av und der durchschnittlichen quadratischen Ablenkung σ.

Figur.3.2.1.a. Diagramm – normierte Abhängigkeiten der Indikatorarbeit A_ind, des durchschnittlichen Drehmoments M_av und der durchschnittlichen quadratischen Ablenkung σ mit verkleinertem Schritt an der Exzentrizität und vergrössertem Maßstab an der Ordinate.

Figur 3.2.2. Duagramm – normierte Abhängigkeiten der Kräfte – radial F_r, auf der Haspel F_l, tangential F_m – durchschnittliche Werte.

Figur 3.2.3. Diagramm – normierte Abhängigkeiten der Normalkraft: |F_n|, +F_n и |-F_n| durchschnittliche Werte.

Figur 3.2.3.a. Diagramm - normierte Abhängigkeiten der Normalkraft : |F_n|, +F_n и |-F_n| durchschnittliche Werte mit verkleinertem Schritt an der Exzentrizität und vergrössertem Maßstab an der Ordinate.

3.3.VERBRENNUNGSMOTOR SULZER 5AL25-30, Dieselgenerator No1 des Motorschiffes Roschen – Diesel-und Viertaktmotor

Figur.3.3.1. Diagramm – normierte Abhängigkeiten der Indikatorarbeit A_ind, des durchschnittlichen Drehmoments M_av und der durchschnittlichen quadratischen Ablenkung σ.

Figur.3.3.1.a. Diagramm – normierte Abhängigkeiten der Indikatorarbeit A_ind, des durchschnittlichen Drehmoments M_av und der durchschnittlichen quadratischen Ablenkung σ mit verkleinertem Schritt an der Exzentrizität und vergrössertem Maßstab an der Ordinate.

Figur 3.3.2. Duagramm – normierte Abhängigkeiten der Kräfte – radial F_r, auf der Haspel F_l, tangential F_m – durchschnittliche Werte.

Figur 3.3.3. Diagramm – normierte Abhängigkeiten der Normalkraft: |F_n|, +F_n и |-F_n| durchschnittliche Werte.

Figur 3.3.3.a. Diagramm - normierte Abhängigkeiten der Normalkraft : |F_n|, +F_n и |-F_n| durchschnittliche Werte mit verkleinertem Schritt an der Exzentrizität und vergrössertem Maßstab an der Ordinate.

3.4.VERBRENNUNGSMOTOR YANMAR S185L-ST, Dieselgenerator No 1 des Motorschiffes Smoljan – Diesel-und Viertaktmotor

Figur.3.4.1. Diagramm – normierte Abhängigkeiten der Indikatorarbeit A_ind, des durchschnittlichen Drehmoments M_av und der durchschnittlichen quadratischen Ablenkung σ.

Figur.3.4.1.a. Diagramm – normierte Abhängigkeiten der Indikatorarbeit A_ind, des durchschnittlichen Drehmoments M_av und der durchschnittlichen quadratischen Ablenkung σ mit verkleinertem Schritt an der Exzentrizität und vergrössertem Maßstab an der Ordinate.

Figur 3.4.2. Duagramm – normierte Abhängigkeiten der Kräfte – radial F_r, auf der Haspel F_l, tangential F_m – durchschnittliche Werte.

Figur 3.4.3. Diagramm – normierte Abhängigkeiten der Normalkraft: |F_n|, +F_n и |-F_n| durchschnittliche Werte.

Figur 3.4.3.a. Diagramm - normierte Abhängigkeiten der Normalkraft : |F_n|, +F_n и |-F_n| durchschnittliche Werte mit verkleinertem Schritt an der Exzentrizität und vergrössertem Maßstab an der Ordinate.

4.      Analyse der ereichten Abhängigkeiten der Schiebecharakteristiken

Die Analyse der Funktionsabhängigkeiten der energetischen Charakteristiken und der wirkenden Kräfte zeigt folgendes:

4.1.  Bei dem Zweitakverbrennungsmotor mit Schiebungsvergrößerung in positiver Richtung wird die Arbeit mehr, in negativer Richtung wird die Arbeit weniger. Bei e_max vergrössert sich die Arbeit bis zu 108% - 125%, bei е ≈ 1 vergrössert sich die Arbeit bis zu 120%. Bei den Viertaktverbrennungsmotoren hat die Arbeit das Merkmal einer Parabel, gedreht nach unten, d.h. die Arbeit wird weniger, wobei in negativer Richtung hält sie am Anfang nah von 100%, aber danach erreicht sie schnell niedrige Werte; Bei e_max kann die Arbeit bis zu 70% - 85% fallen.

4.2.  Die Funktion des durchschnittlichen Drehmoments stellt eine gebrochene Linie dar. Sie schwänkt um eine Linie, die der Arbeitveränderung folgt. Bei den Zweitaktverbrennungsmotoren erreicht das durchschnittliche Moment bei e_max bis zu 105% - 130%. Die höchsten Werte bei е ≈ 1 sind zwischen 105% - 120%. Bei den Viertaktverbrennungsmotoren sind nur einzelte Hochpunkte, die 100% überspringen, aber diese sind nur im Rahmen von 101% - 102%.

4.3.  Die Funktion der durchschnittlichen quadratischen Ablehnung des Moments hat das Merkmal der Parabel, gedreht mit der Öffnung nach unten. D.h. bei Schiebevergrösserung wird die Gleichmässigleit der Kurbelwelledrehung vergrössert. Bei den Zweitaktverbrennungsmotoren mit Schieben nah dem Maximum, wird die durchschnittliche quadratische Ablehnung niedriger um 15% bis 30%. Bei Schiebewerten е ≈ 1 wird die durchschnittliche quadratische Ablehnung um 3% bis 10%. Bei den Viertaktverbrennungsmotoren ist das Maximum der Parabel bei e = [-0.9,-1.4] und hat Werte rund um 101% - 102%, d.h. die Gleichmässigkeit des Drehens wird schlimmer; Beim grösseren Schieb in negativer Richtung fällt die durchschnittliche quadratische Ablehnung schnell, aber zu höheren Werten im Vergleich mit den Werten beim Schieben in positiver Richtung.

4.4.  Die Funktionsabhängigkeiten der durchschnittlichen Kraftwerte F_r und F_l sind kaum bemerklich von 100% abgelehnt. Bei Zweitaktverbrennungsmotoren ist die Ablehnung in Richtung Reduzierung ihrer durchschnittlichen Werte; bei den Viertaktverbrennungsmotoren reduziert sich sich auch die Kraft F_r, aber die Kraft F_l vergrössert sich. F_m folgt den Veränderungen des durchschnittlichen Drehmoments.

4.5.  Die Kraft |F_n| hat das Merkmal der Parabel mit minimum 80% - 95% im Intervall e = [-0.1,-0.4]. Bei den maximal zugelassenen Schiebewerten kann die Vergrösserung dieser Kraft bis 15-20 mal erreichen. Beim Schieben von ca. е ≈ 1, ist die Vergrösserung der durchschnittlichen Werte im Rahmen von 5-15 mal. Beim Schieben mehr als 0.6 - 0.7, ist nur der eine Bestandteil dieser Karft verschieden als Null, d.h. belastet ist nur die eine Seite des Paares Zylinder-Kolben.

5.      Schlußfolgerung

Positives Schieben im Zweitaktverbrennungsmotor kann Vergrösserung der Indikatorarbeit führen, d.h. der Motorleistung, und wesentlich des durchschnittlichen Drehmoments bei spürbarer Vergrösserung der Gleichmässigkeit des Kurbelwelledrehens. All das wird realisiert ohne Veränderung der Brennstoffmenge. Das führt zur Vergrösserung des Wirkungsgrads des Verbrennungmotors und zur Reduzierung der effektiven Brennstoffausgabe. D.h. verbessert werden die wirtschaftlichen Indexes des Verbrennungmotors, und davon auch des ganzen von ihm betriebenen Systems. Bei den Viertaktverbrennungsmotor kann man keine Vergrösserung der Indikatorarbeit erreichen, aber es ist möglich auch kleine Vergrösserung des Drehmoments.

Gleichzeitig kann man Reduzierung der Reibungverluste im Paar Zylinder/Kolben und ihrer Abnutzung, wenn das Schieben in der Zone der minimum Kraft |F_n| ist. Das Bauen des Motors mit Schieben, führend zu wesentlicher Vergrösserung der Kraft F_n mit dem Ziel Erreichen eines wesentlicher Vergrösserung der Arbeit und des Moments ist gerechtfertig, wenn die Verluste von der erhöhten Kraft durch zusätzliche konstruktive und technologische Massnahmen überwindigt werden. Eine solche bekannte Massregel ist der Kreuzkopfmotor.

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Veröffentlichung in der Zeitschrift „Maschinenbau und Elektrotechnik“ No 5/2005, des Wissenschftlich-technischen Maschinenbauverbands, Bulgarien. Vorgelesener Vortrag an der 12. Internationalen wissenschaftlich-technischen Konferenz, „Trans &  Motauto’05“, 2005, Stadt Veliko Tarnovo, Bulgarien.

STUDY OF THE MAIN FEATURES OF AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE BUILT UP WITH AN OFFSET OF THE AXIS OF THE CYLINDER TOWARDS THE AXIS OF THE CRANKSHAFT

1.      INTRODUCTION

In the classic scheme as a base for construction of an internal combustion engine are the axis of cylinder and the axis of crankshaft on the same plane and perpendicular each other. I’ll show here the findings of the theoretical study of the internal combustion engine main features, which axis of cylinder and axis of crankshaft are not on a same plane and the axis of cylinder is parallely removed at distance E from its traditional position on the crank rotation plane of the crankshaft, i.e. they are crossed (figure above the heading).We’ll call the distance E eccentricity.

The studied parameters as a function of the eccentricity are in 2 groups: energy – the indicator work (correlating with the indicator power) and the torque, and power – forces applied on the crank-rod mechanism and the piston-cylinder group. Together with the torque we’ll calculate its mean square deviation σ. It gives an idea of the crankshaft rotation steady.

The indicator work is

                                                                                                                                          (1),

P_v is the pressure in the cylinder as a function of the cylinder volume V.

The mean torque is

                                                                                                                                    (2),

M_φ is the running meaning of the torque as a function of the angle φ, n = 2 or 4 (engine strokes 2/4).

Forces applied on the crank-rod mechanism and the piston-cylinder group are expressed through trigonometric equations. Their average value is determined through integral solving like (2).

During studying of the internal combustion engine dimensions as a function of the eccentricity is to recognize – the maximum cylinder chamber volume (V_max) in the both ends of the definition area grows up to a value which grows up with the increasing of rod length:

                                                                           (3),

V_C is the volume of the combustible chamber, S is the piston stroke, D is the cylinder diameter, L is the rod length, E is the eccentricity of the cylinder axis, R is the crank length. The definition dimension area of that internal combustion engine kind is L>R and |E|<L-R.

2.      MATHEMATICAL STUDY MODEL FOR THE PARAMETERS IN A REAL INTERNAL COMBUSTION ENGINE THROUGH ITS PV DIAGRAM TREATMENT

I show here the PV diagram of 2 stroke engine.The processes compression (1-2) and extension (3-4) are polytrophic and for them PVⁿ=const. The process scavenging (4-1) can be showed with exact correctness in two polytrophic processes. The process combustion (2-3) is polytrophic too, but with highly changeable index n. The same is the description of the PV diagram of 4 stroke  engine.The integral equations (1) and (2) about the processes 3-4-1-2 have not any solution in the elementary functions. There are various mathematical models about calculation of the process combustion (2-3). This calls for using of a complete mathematical model for equations calculating (1) and (2).

The here realized mathematical model for calculating of pressure in the cylinder chamber with various values of the eccentricity E is based on a turned out real PV diagram for an existing internal combustion engine, built according to a classic scheme (E=0) with a determined condition – supplied fuel and applied load. As a function of eccentricity are determined the analyzed energy features and forces with kept constant cylinder chamber volume (with kept constant real compression level ε) and supplied fuel. The PV diagrams, served as a base model, are taken through MIP Calculator (Combustion Analyzer), used in Bulgarian Navigation Maritime too.

3.      FUNCTIONAL DEPENDENCES OF MAIN FEATURES FROM THE ECCENTRICITY

Here are showed mathematical model diagrams for several internal combustion engines functionally related depending of the rated eccentricity e=E/R: indicator work A_ind, mean torque M_av, mean square deviation of torque σ and average values of forces, applied upon: piston pin F_b, rod and rod’s bearing F_l, couple piston-cylinder F_n, perpendicular to the crank in the crank pin bearing F_m and the main bearing F_r. All diagrams are built with their rated values (in %), i.e. divided by their values with zero eccentricity (Е=0); the diagrams with index a are on characteristic places on the abscissa with increased scale and decreased step; the force F_n is showed through its absolute value |F_n| and through its components – the positive +F_n and the negative |-F_n|.

3.1.     Internal combustion engine 6ДКРН 67/170-4, Machine-building plant Briansk, Russia, main engine of motor ship Stanko Staikov (internal combustion engine prototype B&W K67GF) – diesel, 2 strokes

3.1.1. Diagram of rated dependences of indicator work A_ind, mean torque M_av, mean square deviation σ.

3.1.1.a. Diagram of rated dependences of indicator work A_ind, mean torque  M_av, and mean square deviation σ – with decreased step on the eccentricity and increased scale on the ordinate.

3.1.2. Diagram of rated dependences of forces: F_r, F_l и F_m - average values.

3.1.3. Diagram of rated dependences of forces |F_n| and its components +F_n и |-F_n| - average values.

3.1.3.a. Diagram of rated dependences of forces |F_n| and its components +F_n und |-F_n| - average values with decreased step on the eccentricity and increased scale on the ordinate.

3.2.     Internal combustion engine MAN-B&W 4S26MC, main engine of motor ship POLLUX – diesel, 2 strokes

3.2.1. Diagram of rated dependences of indicator work A_ind, mean torque M_av, mean square deviation σ.

3.2.1.a. Diagram of rated dependences of indicator work A_ind, mean torque M_av, and mean square deviation σ – with decreased step on the eccentricity and increased scale on the ordinate.

3.2.2. Diagram of rated dependences of forces: F_r, F_l и F_m - average values.

3.2.3. Diagram of rated dependences of forces |F_n| and its components +F_n и |-F_n| - average values.

3.2.3.a. Diagram of rated dependences of forces |F_n| and its components +F_n und |-F_n| - average values with decreased step on the eccentricity and increased scale on the ordinate.

3.3.     Internal combustion engine SULZER 5AL25/30, diesel-generator No 1 of motor ship ROZHEN – diesel,4 strokes

3.3.1. Diagram of rated dependences of indicator work A_ind, mean torque M_av, mean square deviation σ.

3.3.1.a. Diagram of rated dependences of indicator work A_ind, mean torque M_av, and mean square deviation σ – with decreased step on the eccentricity and increased scale on the ordinate.

3.3.2. Diagram of rated dependences of forces: F_r, F_l и F_m - average values.

3.3.3. Diagram of rated dependences of forces |F_n| and its components +F_n и |-F_n| - average values.

3.3.3.a. Diagram of rated dependences of forces |F_n| and its components +F_n und |-F_n| - average values with decreased step on the eccentricity and increased scale on the ordinate.

3.4.     Internal combustion engine SULZER 8BAH22, diesel-generator No 3 of motor ship BELMEKEN – diesel, 4 strokes.

3.4.1. Diagram of rated dependences of indicator work A_ind, mean torque M_av, mean square deviation σ.

3.4.1.a. Diagram of rated dependences of indicator work A_ind, mean torque M_av, and mean square deviation σ – with decreased step on the eccentricity and increased scale on the ordinate.

3.4.2. Diagram of rated dependences of forces: F_r, F_l и F_m - average values.

3.4.3. Diagram of rated dependences of forces |F_n| and its components +F_n и |-F_n| - average values.

3.4.3.a. Diagram of rated dependences of forces |F_n| and its components +F_n und |-F_n| - average values with decreased step on the eccentricity and increased scale on the ordinate.

4.      ANALISIS OF FUNCTIONAL DEPENDENCES AS RESULT OF ECCENTRICITY

The analysis of the functional dependences of energy features and acting forces show:

4.1.     In case of 2 strokes engines, the work increasing together with increasing of eccentricity in positive direction and decreasing in case of eccentricity in negative direction; in case of е_max the work increasing till to 108%-125%, in case of е ≈ 1 the work increasing till to 120%. In case of 4 strokes engines the curve of work looks like upturned parabola, i.e. the work is decreasing; in the beginning in negative direction the work is near to 100%, but after that it falls faster till to lower values; at е_max the work ca fall till to 70%-85%.

4.2.     The curves of mean torque are a broken line, fluctuating around a line, following the curve of work changes. In case of 2 strokes engines with е_max the mean torque reaches to 105%-130%, with е ≈ 1 have the max values are between 105%-125%. In case of 4 strokes engines there are only particular peaks over 100%; but that peaks are around 101%-102%.

4.3.     The mean square deviation curve of the torque has a upturned parabola nature, i.e. with increasing of eccentricity is the steady of crankshaft rotation increasing. In case of 2 strokes engine when eccentricity is near to maximum, the mean square deviation decreases 15% till to 30%, when eccentricity value е ≈ 1 the mean square deviation decreases 3% till to 10%. In case of 4 strokes engine the parabola maximum become at e = [-0.9,-1.4] and is about 101%-102%, i.e. the rotation steady is getting worse; by larger eccentricity in negative direction the mean square deviation falls promptly, but till to the higher values than values by eccentricity in positive direction.

4.4.     The functional dependences of the average values of forces F_r and F_l are deviated slightly from 100%. In case of 2 strokes engines the deviation in direction decreasing of their main values; in case of 4 strokes engines the force F_r decreases too, but the force F_l increases. F_m follows the change of the mean torque.

4.5.     The curve of force |Fn| has a parabola nature with minimum 80%-95% in interval e = [0.1,0.4]. With maximum allowable eccentricity values the increase of that force can reach till to 15-20 times. When eccentricity value is about е ≈ 1 is the increase of the mean value is in the frame of 5 till to 15 times. If the eccentricity is more than 0,6-0,7 only one force component is different than zero, i.e. loaded is only one side of couple piston-cylinder.

5.      CONCLUSION

In cases of 2 strokes internal combustion engines with positive eccentricity applied, indicator work can be increased, i.e. can be increased the power of engine and substantially of the mean torque with a visible increasing of crankshaft rotation steady. All this is realized without any changes of supplied fuel. It cause increasing of engine efficiency and decreasing the fuel consumption. That means, the economic indexes of the internal combustion engine and of the complete system will be improved. In cases of 4 strokes internal combustion engines increasing of indicator work can't be reached, but some increasing of the mean torquecan be noticed.

At the same time, decreasing of friction losses in the couple piston-cylinder and their wear down can be achieve when eccentricity is in the zone of force minimum |Fn|. To construct an engine with eccentricity in order to increase indicator work and mean torque, decreasing fuel consumption, is only reasonable if the decreasing of friction losses can be achieve by means of additional constructional and technical measures. Good example are existing 2 strokes crosshead engines.

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Published in magazine “Machinery building and Electrical engineering” No 5/2005, Scientific and Technological Union, Bulgaria. Presented at the 12^th International Scientific and Technological Conference “TRANS & MOTAUTO ‘05”, 2005, City of Veliko Tarnovo, Bulgaria.