DE2639530A1

DE2639530A1 - Two-stroke oscillating piston IC engine - has pistons rotating about common axis forming working chambers with valves

Info

Publication number: DE2639530A1
Application number: DE19762639530
Authority: DE
Inventors: Reinhard Loehr
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1976-09-02
Filing date: 1976-09-02
Publication date: 1978-03-16

Abstract

Two stroke two chamber oscillators piston engine has two pistons, which are oscillating about a common rotating axis. This engine uses only few components for power transmission. The pistons are efficiently sealed against the chamber walls and have low wear. The oscillating pistons (20, 2a) connected together form two working chambers (13, 13a) in the upper part (11) of the engine. A working chamber has an exhaust valve and fuel injection valve and ignition arrangements. Slots (14) are arranged in region below the BDC for inlet of air or for air and fuel mixture. An oscillating piston (20a) has connecting rod (31) connected to the pin (32) of a crankshaft (33).

Description

Reinhard Löhr, Reinhard Löhr,

2104 Hamburg 92 und Hans-Joachim Schulze, 2104 Hamburg 92 Zweitakt-Zweikammer-Schwenkkolben-Verbrennungsmotor. 2104 Hamburg 92 and Hans-Joachim Schulze, 2104 Hamburg 92 Two-stroke two-chamber oscillating piston internal combustion engine.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweitakt-Zweikammer-Schwenkkolben-Verbrennungsmotor mit zwei Schwenkkolben, die in jeweils einer Kammer um eine gemeinsame Drehachse schwenkbar sind.The invention relates to a two-stroke, two-chamber oscillating piston internal combustion engine with two swivel pistons, each in a chamber around a common axis of rotation are pivotable.

übliche Verbrennungsmotoren sind als solche ausgebildet, bei denen in Zylindern Kolben transversal beweglich sind.Usual internal combustion engines are designed as such in which pistons can move transversely in cylinders.

Die bei der Verbrennung entstehende Energie wird über Pleuel auf eine Kurbelwelle übertragen. Der Nachteil dieser Kolbenmotoren besteht darin, daß die Kolbenmassen ständig beschleunigt und abgebremst werden müssen sowie bei kompakter Bauweise ein kompliziertes Motorgehäuse erforderlich ist. Zur Vermeidung dieser Nachteile sind bereits Kreiskolbenmotoren vorgeschlagen worden, die jedoch einen verhaltnismäßig hohen Verbrauch und aufgrund von Dichtungsproblemen eine relativ geringe Standzeit aufweisen. Für Zweitaktmotoren ist darüberhinaus zur Verbesserung des Spülvorganges ein Schwenkkolbenmotor bekannt, der zwei Kammern aufweist und bei dem jedem Schwenkkolben zur Rückseite in der Schwenkkolbenebene Pumpkammern zugeordnet sind, die beide hermetisch durch ein hohlzylindrisches und feststehendes Pumpenkammer-Trennungselement getrennt sind, welches einerseits Steuerschlitze und andererseits einen axial umlaufenden Hohldrehschieber mit einem Ansaugkanal und einem Durchgangskanal aufweist, wobei der Hohldrehschieber die Frischluftzufuhr als auch die Vorverdichtungsphasen beider Pumpkammern zwangsläufig steuert, während die vorverdichtete Frischluftmenge einer jeden Pumpkammer bei Freilegung der überströmschlitze durch die Steuerkanten der beiden Schwenkkolben unter Druck durch die Überströmkanäle der beiden Gehäusesegmente in die Arbeitskammern einströmt und diese freispült.The energy generated during the combustion is transferred to a Transfer crankshaft. The disadvantage of these piston engines is that the Piston masses have to be constantly accelerated and decelerated as well as with more compact Construction a complicated motor housing is required. To avoid this Disadvantages have already been proposed rotary piston engines, however a relatively high consumption and a relative one due to sealing problems have a short service life. For two-stroke engines there is also room for improvement of the flushing process a rotary piston engine known which has two chambers and in the case of each swivel piston to the rear in the swivel piston plane pumping chambers are assigned, both of which are hermetically sealed by a hollow cylindrical and fixed Pump chamber separation element are separated, which on the one hand control slots and on the other hand, an axially rotating hollow rotary valve with an intake duct and having a through channel, wherein the hollow rotary valve provides the fresh air supply as well as the pre-compression phases of both pump chambers inevitably controls while the pre-compressed fresh air volume of each pump chamber when the overflow slots are exposed by the control edges of the two swivel pistons under pressure through the overflow channels of the two housing segments flows into the working chambers and flushes them free.

Dieser Schwenkkolbenmotor hat jedoch den Nachteil, daß die Kolben konstruktiv aufwendig hergestellt sind und sich gegen die Kammerwandung nur schlecht abdichten lassen. Darüberhinaus ist die Einrichtung zur Übertragung der Kräfte von den Schwenkkolben auf die Antriebswelle aufwendig ausgebildet und erfordert eine präzise Fertigung vieler Bauteile.However, this oscillating piston engine has the disadvantage that the pistons are made structurally complex and poorly against the chamber wall let seal. In addition, the device is used to transmit the forces from the swivel piston on the drive shaft is complex and requires a precise production of many components.

Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, einen Schwenkkolbenmotor zu schaffen, der konstruktiv einfach aufgebaut ist und nur wenige Bauteile zur Kraftübertragung erfordert sowie bei geringem Verschleiß eine gute Abdichtung der Schwenkkolben gegen die Kammerwände ermöglicht.In contrast, the object of the invention is to provide an oscillating piston engine to create that is structurally simple and only a few components for power transmission requires, as well as low wear, a good seal of the oscillating piston against the chamber walls allows.

Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung der Aufgabe dadurch, daß die miteinander verbundenen Schwenkkolben in dem oberen Gehäuseteil des Motors zwei Arbeitskammern ausbilden, in deren Kopf jeweils ein Abgasauslaßventil und ein Brennstoffeinspritzventil oder ein Ab gas auslaßventil und eine Fremdzündeinrichtung und in der Wandung im Bereich des unteren Totpunktes schlitzartige Durchbrechungen für den Lufteinlaß oder Luft/Brennstoffgemischeinlaß angeordnet sind und daß an der Unterseite des einen Schwenkkolbens eine Pleuelstange drehbar gelagert ist, die mit den Zapfen einer Kurbelwelle verbunden ist. An den der Wandung der Arbeitskammern zugeordneten Endabschnitten der Schwenkkolben sind druckentlastete Dichtungselemente angeordnet.According to the invention, the object is achieved in that the one another connected swivel piston in the upper housing part of the engine has two working chambers form, in the head in each case an exhaust gas outlet valve and a fuel injector or from a gas outlet valve and an external ignition device and in the wall in the Area of the bottom dead center slot-like openings for the air inlet or air / fuel mixture inlet are arranged and that at the bottom of the a swivel piston a connecting rod is rotatably mounted, which with the pin a crankshaft is connected. On the wall of the working chambers assigned Pressure-relieved sealing elements are arranged in the end sections of the oscillating pistons.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht jedes Dichtungselement aus zwei L-förmigen Dichtleisten mit einer äußeren Längsnut, zwischen deren Boden und den Innenseiten der Dichtleisten Durchbrechungen ausgebildet sind.According to a further feature of the invention, there is each sealing element made of two L-shaped sealing strips with an outer longitudinal groove between the bottom and openings are formed on the insides of the sealing strips.

Die Endabschnitte der kurzen Schenkel der L-förmigen Dichtleisten, die mittels Federelementen elastisch in den Nuten der Schwenkkolben abgestützt gegen die Wandung der Arbeitskammern abdichtend angeordnet sind, sind einander überlappend abgeschrägt ausgebildet.The end sections of the short legs of the L-shaped sealing strips, which are resiliently in the grooves of the swivel pistons are arranged in a sealing manner supported against the wall of the working chambers bevelled overlapping one another.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt Fig. 1 den erfindungsgemäßen Zweikammer-Schwenkkolbenmotor in einer Seitenansicht im Schnitt in einer Ausbildung als Zweitakt-Dieselmotor, Fig. 2 zwei einstückig miteinander verbundene Schwenkkolben in Draufsicht, Fig. 3 die Anordnung der Dichtungsleisten an den Schwenkkolben in einer vergrößerten Seitenansicht im Schnitt.An embodiment of the invention is shown in the drawings. 1 shows the two-chamber oscillating piston engine according to the invention in a side view in section in a training as a two-stroke diesel engine, Fig. 2 two in one piece interconnected pivot pistons in plan view, FIG. 3 shows the arrangement of the sealing strips on the pivot piston in an enlarged side view in section.

Der Zweikammer-Schwenkkolbenmotor 10 besteht aus einem oberen Gehäuseteil 11 und einem unteren Gehäuseteil 12, die beide miteinander verbunden sind. Der untere Gehäuseteil 12 ist als Kurbelraum ausgebildet, in dem mittels Wälzlagern 34 eine Kurbelwelle 33 gelagert ist (Fig. 1). Der Kurbelzapfen 32 ist mit dem unteren Pleuelkopf 31a eines Pleuels 31 verbunden, dessen oberer Pleuelkopf 31b an der Unterseite 29 des einen Schwenkkolbens 20a befestigt ist.The two-chamber oscillating piston engine 10 consists of an upper housing part 11 and a lower housing part 12, which are both connected to one another. The lower Housing part 12 is designed as a crank chamber, in which by means of roller bearings 34 a Crankshaft 33 is mounted (Fig. 1). The crank pin 32 is with the lower connecting rod head 31a of a connecting rod 31, the upper connecting rod head 31b of which is connected to the underside 29 of a pivot piston 20a is attached.

In dem oberen Gehäuseteil 11 befinden sich die einstückig mittels eines Mittelstücks 23 miteinander verbundenen Schwenkkolben 20, 20a. Das mittelstück 23 ist als Lagergrundplatte ausgebildet und auf den äußeren Lagerring des Wälzlagers 22, da J auf einer Drehachse 21 drehbar ist, mittels eines Lagerdeckels 26 befestigt. Der Lagerdeckel 26 dichtet gegen eine in dem oberen Gehäuseteil 11 eingezogene Wandung 28 des Kopfes lib mittels einer Dichtung 27 ab. In Verbindungr!it der Wandung 28 bilden die Schwenkkolben 20, 20a in dem oberen Gehäuseteil 11 zwei Arbeitskammern 13, 13a aus. Im Bereich des unteren Totpunktes eines jeden Schwenkkolbens 20, 20a sind schlitzartige Durchbrechungen 14 in der Wandung des oberen Gehäuseteils 11 ausgebildet, durch die Frischluft einströmen kann. Oberhalb des oberen Totpunktes ist in der Wandung des oberen Gehäuseteils 11 jeder Arbeitskammer 13, 13a zugeordnet ein Abgasstutzen 40 ausgebildet, der jeweils mittels eines Ventils 44 verschließbar ist und zum Abgasauslaß dient.In the upper housing part 11 are in one piece by means of a middle piece 23 connected to one another Swivel piston 20, 20a. The middle piece 23 is designed as a bearing base plate and on the outer Bearing ring of the roller bearing 22, since J is rotatable on an axis of rotation 21, by means of a Bearing cap 26 attached. The bearing cap 26 seals against one in the upper housing part 11 retracted wall 28 of the head lib by means of a seal 27. In connection! It of the wall 28, the pivot pistons 20, 20a in the upper housing part 11 form two Working chambers 13, 13a. In the area of the bottom dead center of each swivel piston 20, 20a are slot-like openings 14 in the wall of the upper housing part 11 formed through which fresh air can flow in. Above the top dead center is assigned to each working chamber 13, 13a in the wall of the upper housing part 11 an exhaust gas nozzle 40 is formed, each of which can be closed by means of a valve 44 is and is used for exhaust gas outlet.

Die Ventile 44 weisen Ventilstangen 42 auf, die durch Führungsbuchsen 45 in der Wandung eines jeden der Abgasstutzen 40 angeordnet sind. Die Ventile 44 stehen unter dem Druck von Federn 46 und werden an ihren den Ventilköpfen entgegengesetzten Endabschnitten durch Stößel, Nocken od. dgl. des Steuertriebs 47 des Motors 10 angetrieben. Neben dem Abgasauslaßventil 44 ist jeweils eine Kraftstoff-Einspritzdüse 48 in dem an die Wandung 28 anschließenden Wandungsabschnitt des Kopfes lib angeordnet.The valves 44 have valve rods 42 through guide bushings 45 are arranged in the wall of each of the exhaust gas connections 40. The valves 44 are under the pressure of springs 46 and are opposed to the valve heads on their End sections driven by tappets, cams or the like of the control drive 47 of the motor 10. In addition to the exhaust gas outlet valve 44, a fuel injection nozzle 48 is in each case arranged on the wall 28 adjoining wall section of the head lib.

Die der Wandung des oberen Gehäuseteils II zugewandten Endabschnitte der Schwenkkolben 20, 20a sind mittels Dichtleisten 50 gegen die Gehäusewandung abgedichtet. Die Dichtleisten 50 sind L-förmig ausgebildet und in randseitige Nuten 24 der Schwenkkolben 20, 20a eingesetzt. Um ein Verkanten der Dichtleisten 50 in den Nuten 24 und dadurch bedingt plötzliche Reibung an den Innenwänden der Arbeit so kammern 13, 13a zu verhindern, sind die Dichtleisten 50 so ausgebildet, daß über sie ein gewisser Druckausgleich von den Arbeitskammern 13, 13a zu dem Kurbelraum in dem unteren Gehäuseteil 12 stattfinden kann. Hierzu sind in den Dichtleisten 50 äußere Nuten 53 ausgebildet, in deren Böden 54 Durchbrechungen 55 angeordnet sind, die sich bis zu den inneren Endabschnitten der Dicht leisten 50 erstrekken. Durch die Durchbrechungen 55 findet der Druckausgleich statt. Die Endabschnitte der kurzen Schenkel 52 sind abgefast und einander überlappend ausgebildet. Mittels nicht näher dargestellter Federelemente werden die Dichtungsleisten 50 stets unter einem gewissen Druck gegen die Wandungen der Arbeitskammern 13, 13a gehalten.The end sections facing the wall of the upper housing part II the pivot pistons 20, 20a are against the housing wall by means of sealing strips 50 sealed. The sealing strips 50 are L-shaped and in grooves on the edge 24 of the pivot pistons 20, 20a are used. To prevent the sealing strips 50 in the grooves 24 and thereby caused sudden friction on the inner walls of the work so to prevent chambers 13, 13a, the sealing strips 50 are designed so that over they a certain pressure equalization from the working chambers 13, 13a to the crankcase can take place in the lower housing part 12. For this purpose are in the sealing strips 50 outer grooves 53 are formed, 54 perforations 55 arranged in their bottoms are, which afford 50 to the inner end portions of the seal. The pressure equalization takes place through the perforations 55. The end sections the short legs 52 are chamfered and designed to overlap one another. Means Not shown spring elements, the sealing strips 50 are always under held a certain pressure against the walls of the working chambers 13, 13a.

Auf der Unterseite des Schwenkkolbens 20a ist ein Lager 29 für einen Kolbenbolzen ausgebildet, durch den der obere Pleuelkopf 30b mit dem Schwenkkolben 20a verbunden ist.On the underside of the pivot piston 20a is a bearing 29 for a Gudgeon pin formed through which the upper connecting rod 30b with the pivot piston 20a is connected.

Jede Pendelung der Schwenkkolben 20a, 20 wird somit unmittelbar über die Pleuelstange 33 auf die Kurbelwelle 32 übertragen.Each oscillation of the oscillating pistons 20a, 20 is thus immediately over the connecting rod 33 is transferred to the crankshaft 32.

Der erfindungsgemäße Zweitakt-Diesel-Schwenkkolbenmotor weist erheblich weniger Reibungsverluste auf, so daß er mit einem gegenüber bekannten Motoren höheren Wirkungsgrad betrieben werden kann. Darüberhinaus zeichnet er sich durch eine kompakte Bauweise aus. Da nur wenige bewegliche Teile vorhanden sind, ist die Gefahr des Auftretens von Störungen infolge Verschleisses gering. Der Schwenkkolbenmotor 10 ermöglicht ferner leicht die Erzielung einer Leistungssteigerung wie z.B. durch Aufladung.The two-stroke diesel oscillating piston engine according to the invention has considerable less frictional losses, so that it is higher than that of known motors Efficiency can be operated. In addition, it is characterized by a compact Construction from. Since there are only a few moving parts, there is a risk of Occurrence of malfunctions due to wear and tear. The oscillating piston engine 10 also enables an increase in performance such as Charging.

Ebenso ist durch Ausbildung einer Vorkammer ein Betrieb nach dem Schichtladeverfahren möglich.The stratified charging process is also possible due to the formation of an antechamber possible.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1 Two-stroke two-chamber oscillating piston engine with two swivel pistons, each in a chamber around a common axis of rotation are pivotable, characterized in that the interconnected pivot pistons (20, 20a) in the upper Cehuseteil (11) of the motor (10) two working chambers (13, 13a), in the head each of which has an exhaust gas outlet valve (49) and a fuel injector (48) or an abrasive outlet valve and an external ignition device seen in front of and in the wall of which in the area of the bottom dead center has slot-like openings (14) are arranged for the air inlet or air / fuel mixture inlet and that on a connecting rod (31) rotatably mounted on the underside of the one swivel piston (20a) which is connected to the journal (32) of a crankshaft (33).

2. Two-stroke two-chamber oscillating piston engine according to claim 1, characterized characterized in that associated with the wall of the working chamber (13, 13a) End sections of the pivot piston (20, 20a) pressure-relieved sealing elements are arranged are.

3. Two-stroke two-chamber oscillating piston engine according to claim 1 and 2, characterized in that each sealing element consists of two L-shaped sealing strips (50) with an outer There is longitudinal groove (53) between the bottom and the inside of the sealing strip (50) openings (55) are formed that the end sections of the short legs (52) of the L-shaped sealing strips (50) each other formed overlapping bevel and that the sealing strips (50) by means of spring elements resiliently in the flutes (24) he pivot piston (20, 20a) supported against the wall the working chamber (13, 13a) are arranged in a sealing manner.

4. Two-stroke two-chamber oscillating piston engine according to claim 1, characterized characterized in that the pivot pistons (20, 20a) by means of roller bearings (22) on a Axis of rotation (21) in the upper housing part (11) and the crankshaft (33) by means of roller bearings (34) is mounted in the lower housing part (12).