DE2723737A1 - COMBUSTION ENGINE WITH COMPRESSION IGNITION - Google Patents

COMBUSTION ENGINE WITH COMPRESSION IGNITION

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DE2723737A1
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Donald Wilfried Tryhorn
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Sir WG Armstrong Whitworth and Co Engineers Ltd
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Sir WG Armstrong Whitworth and Co Engineers Ltd
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    • F01B7/02—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons
    • F01B7/04—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft
    • F01B7/12—Machines or engines with two or more pistons reciprocating within same cylinder or within essentially coaxial cylinders with oppositely reciprocating pistons acting on same main shaft using rockers and connecting-rods
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Description

M 537 - He. ARMSTRONG TOITWORTHM 537 - He. ARMSTRONG TOITWORTH

Verbrennungskraftmaschine mit VerdichtungszündungInternal combustion engine with compression ignition

Die Erfindung betrifft einen Gegenkolbenkompressionszündungsmotor,d.h., genauer gesagt, das Gelenksystem zur Verbindung der Kolben mit der Kurbelwelle.The invention relates to an opposed piston compression ignition engine, i.e. more precisely, the articulation system for connecting the pistons to the crankshaft.

In der DT-OS 25 45 668 des gleichen Anmelders ist ein solcher Gegenkolbenmotor beschrieben. Während der folgenden Weiterentwicklung dieses Motors wurde festgestellt, dass eines der die Enden der Kolbenstange mit dem Schwinghebel verbindenden Lager nur eine so geringe Winkelbewegung ausführt, dass es nicht in der Lage ist, einen nennenswerten Ölfilm aufzubauen und deshalb einer ausserordentlichen Abnutzung unterliegen könnte.In DT-OS 25 45 668 by the same applicant such an opposed piston engine is described. During the following further development of this engine it was found that one of the connecting the ends of the piston rod to the rocker arm The bearing only executes such a small angular movement that it is incapable of any appreciable Build up oil film and could therefore be subject to extraordinary wear and tear.

Die vorliegende Erfindung überwindet dieses Problem und schafft einen Kompressionszündungsmotor der Gegenkolbenbauart mit hin- und hergehenden Kolben, die antreibend über Schwinghebel und Kurbeln mit einer umlaufenden Welle verbunden sind, wobei die Enden der Schwinghebel mit den Kolben verbunden sind und eine begrenzte Vfinkelbewegung durchführen entlang eines Kreisbogens nahe bei den Linien, entlang welcher die Kolben sich hin- und herbewegen oder diese Linie schneiden, wobei dieThe present invention overcomes this problem and provides a compression ignition engine the opposed piston design with reciprocating pistons, which are driven by rocker arms and cranks are connected to a rotating shaft, the ends of the rocker arm with the piston are connected and perform a limited angular motion along an arc close to the Lines along which the pistons reciprocate or intersect, the

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Verbindung zwischen dem Schwinghebel und dem Kolben mittels eines exzentriscn wirkenden Teiles erfolgt, das eine erste gekrümmte Lagerfläche aufweist, die auf einer relativ zum Kolben unveränderlichen Achse zentriert ist, und eine zweite gekrümmte Lagerfläche, die auf einer gegenüber dem Schwinghebel fixierten Achse zentriert ist, wobei jede dieser genannten Achsen in den von der jeweils anderen Lagerfläche begrenzten Bereich fällt.Connection between the rocker arm and the piston takes place by means of an eccentric part, which has a first curved bearing surface which is on a fixed relative to the piston Axis is centered, and a second curved bearing surface resting on one opposite the rocker arm fixed axis is centered, each of these axes mentioned in the of the respective other storage space limited area falls.

Vorzugsweise schliesst das exzentrisch wirkende Teil eine Scheibe ein, die frei drehbar in den Schwinghebel eingesetzt ist, und einen Kolbenbolzen, der im Kolben frei drehbar ist und die Scheibe durchsetzt.The eccentrically acting part preferably includes a disk which can be freely rotated is inserted into the rocker arm, and a piston pin which is freely rotatable in the piston and penetrated the pane.

Bei der Verwendung der Erfindung kann eine verbesserte Rotationsbewegung erhalten werden, bei welcher die Verbindungselemente einen verbesserten Ölfilm erhalten im Vergleich mit einem Einzellager, und so kann von Teilen normaler Produktionsqualitat eine angemessene Funktion und Lebensdauer erwartet werden.Improved rotational motion can be obtained using the invention which the connecting elements receive an improved oil film compared to a single bearing, and so can parts of normal production quality an adequate function and service life can be expected.

Zusätzlich zur Erzielung eines zuverlässigeren Systems kann es auch einfacher werden, und die Vermeidung einer eigenen Kolbenstange verringert die Kosten und bis zu einem gewissen GradIn addition to achieving a more reliable system, it can also become easier to and avoiding your own piston rod reduces costs and to some extent

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M 537 - He. ARMSTRONG WHITWORTH M 537 - He. ARMSTRONG WHITWORTH

das hin- und hergehende Gesamtgewicht.the total reciprocating weight.

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand eines Beispiels näher beschrieben. Es stellen dar:The invention is explained in more detail below with reference to the drawing using an example described. They represent:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Austführungsform der Erfindung, angewandt auf einen Motor, wie er in der DT-Oo ki> hj 660 beschrieben ist, undFig. 1 is a schematic view of an embodiment of the invention applied to an engine as described in DT-Oo ki> hj 660, and

Fig. 2 Einzelheiten eines Teiles der Fig. 1 in vergrössertem Masstab.FIG. 2 shows details of a part of FIG. 1 on an enlarged scale.

Bei dem in der DT-OS 25 45 668 beschriebenen Motor ist der Kolben 5 mit dem Schwinghebel 7 mittels einer Kolbenstange 6 verbunden. Bei der vorliegenden Erfindung sind, wie aus Fig. 1 ersichtlich, die Kolbenstange und der Schwinghebel einstückig, wodurch das Erfordernis eines Lagers zwischen diesen beiden Teilen entfällt. Durch diese einstückige Konstruktion bewegt sich das Ende des Schwinghebels 7 auf einem Kreis mit dem Drehlager 8 als Mittelpunkt. Nachdem der Kolben b sich entlang eines geradlinigen Weges in seinem Zylinder bewegen muss, muss die Verbindung zwischen dem Schwinghebel 7 und dem Kolben 5 die unterschiedlichen Bewegungslinien der beiden Teile zulassen. Dies wird erreicht, indem die Verbindung durch ein exzentrisch wirkendes Teil erfolgt.In the motor described in DT-OS 25 45 668, the piston 5 is connected to the rocker arm 7 by means of a piston rod 6. In the present invention, as can be seen from Fig. 1, the piston rod and the rocker arm are integral, whereby the need for a bearing between these two parts is eliminated. As a result of this one-piece construction, the end of the rocker arm 7 moves in a circle with the pivot bearing 8 as the center. After the piston b must move along a straight path in its cylinder, the connection between the rocker arm 7 and the piston 5 must allow the different lines of movement of the two parts. This is achieved by the connection being made by an eccentrically acting part.

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Fig. 2 zeigt dieses Teil im einzelnen mit übertriebener Bewegungsdarstellung. In das Ende des Schwinghebels 7 ist ein Lagerring 30 eingeformt, und ein Kolbenbolzen 31 ist um seine Achse frei drehbar in den Kolben eingesetzt, riine Scheibe 32 umgibt den Kolbenbolzen und liegt an der Innenfläche des Ringes 30 an. Diese Scheibe 32 dreht sich in dem Ring 30. i^in Gleitlager oder ein Nadelrollenlager Kann zwischen der Scheibe und dem Ring vorgesehen sein.Fig. 2 shows this part in detail with an exaggerated movement representation. In the end of the rocker arm 7, a bearing ring 30 is formed, and a piston pin 31 is freely rotatable about its axis inserted into the piston, a disk 32 surrounds it the piston pin and rests against the inner surface of the ring 30. This disk 32 rotates in the ring 30. i ^ in plain bearings or a needle roller bearing Can be provided between the disc and the ring.

Das exzentrisch wirkende Teil kann auf verschiedene Arten konstruiert sein. Die Scheibe yi muss keinen runden Umfang haben, weil sie nur eine .Tchwing- und keine kontinuierliche Umlaufbewegung durchführt, und kann vielmehr zwei einander gegenüberliegende gebogene Kanten haben, die unterschiedliche Radien haben können, von Längen, entsprechend der eines von dem Drehwinkel des Schwinghebels überstrichenen Bogens.The eccentric acting part can be constructed in different ways. The disk yi does not have to have a round circumference because it only performs a swinging movement and not a continuous orbital movement, and can rather have two opposing curved edges which can have different radii, of lengths corresponding to the one swept by the angle of rotation of the rocker arm Bow.

;/enn die Scheibe und Kolbenbolzen frei gegeneinander beweglich sind, kann der Kolbenbolzen im Kolben festsitzen. Andererseits kann die Scheibe und der Kolbenbolzen einstückig gefertigt werden und dann sowohl gegenüber dem Kolben als auch dem; / hen the disc and piston pin are free against each other are movable, the piston pin can get stuck in the piston. On the other hand, the disc can and the piston pin are made in one piece and then both against the piston and the

2b Lagerring vordrehbar sein. 2b bearing ring can be rotated.

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Es ist auch vorstellbar, dass die Scheibe und der Bolzen vertauscht sind und aus einem Paar von Scheiben im Kolben, verbunden mit einem durch einen Lagerring im Schwinghebel verlaufenden BoI-zen, bestehen.It is also conceivable that the washer and the bolt are reversed and made up of a pair of disks in the piston, connected to a pin running through a bearing ring in the rocker arm, exist.

Im Betrieb der in Fig. 2 dargestellten Ausführung bewegt sich der Schwinghebel entlang des Kreissektors XY und der mit dem Kolben verbundene Kolbenbolzen entlang der Linie M-N. Während sich der Kolben bewegt, dreht sich die Scheibe um den Mittelpunkt des Bolzens 31, und der Radius A-3 des Bolzens 31 wird sich in einer einer kurzen Kolbenstange entsprechenden Weise durch die Stellungen A1-B1, A2-B2, A,-B, bewegen. Wenn z.B. A1-B1 mitIn operation of the embodiment shown in Fig. 2, the rocker arm moves along the circular sector XY and the piston pin connected to the piston along the line MN. As the piston moves, the disc rotates around the center of the pin 31, and the radius A-3 of the pin 31 will pass through the positions A 1 -B 1 , A 2 -B 2 , in a manner corresponding to a short piston rod. A, -B, move. For example, if A 1 -B 1 with

der Linie M-N einen Winkel von 5° einschliesst, wenn A2-B2 einen Winkel von 15° und wenn A,-B, einen Winkel von 10° einschliesst, wird eine Lagerdrehung von 30° erzielt. Bei einer entsprechenden Bewegung hätte das Lager zwischen einer Kolbenstange und dem Schwinghebel nur eine Lagerdrehung von weniger als 5°. Obwohl aus schmierungstechnischen Gesichtspunkten eine grosse Lagerdrehung erwünscht ist, ist es am günstigsten, insbesondere bei Punkten hoher Kolbenbelastung, den Schwinghebel 7 so anzuordnen, dass der Punkt B über die Länge des KoI-the line MN forms an angle of 5 °, if A 2 -B 2 forms an angle of 15 ° and if A, -B, forms an angle of 10 °, a bearing rotation of 30 ° is achieved. With a corresponding movement, the bearing between a piston rod and the rocker arm would only have a bearing rotation of less than 5 °. Although a large rotation of the bearing is desired from the point of view of lubrication, it is best, especially at points of high piston load, to arrange the rocker arm 7 so that point B extends over the length of the piston.

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benhubs in der Nähe der Linie M-N bleibt. Dies verringert den seitlichen Kolbendruck, der durch den Drehwinkel der Scheibe verursacht wird.benhubs stays near the M-N line. This reduces the lateral piston pressure caused by the Angle of rotation of the disc is caused.

Bei der in Fig. 2 gezeigten Anordnung ist die Achse der Scheibe 32 weiter von dem Schwinghebel 7 entfernt als die Achse des Kolbenbolzens 31. Es wäre jedoch auch möglich, den Kolbenbolzen an der dem Zylinderinneren nächsten Seite des Rings 30 anzuordnen. Man erkennt, dass diese beiden Alternativen unterschiedliche Werte des Kompressionsverhältnisses mittels der gleichen Zusammenstellung von Teilen ermöglichen.In the arrangement shown in Fig. 2, the axis of the disk 32 is further from the rocker arm 7 removed as the axis of the piston pin 31. However, it would also be possible to place the piston pin on the to arrange the side of the ring 30 next to the inside of the cylinder. You can see these two alternatives different values of the compression ratio by means of the same compilation enable parts.

Es ist wünschenswert, die Lage des Drehlagers 8 so zu wählen, dass am inneren Totpunkt des Kolbens die Linie A-B der Linie M-N näher ist airam äusseren Totpunkt. Dies vermindert den seitlichen Kolbendruck unter Verbrennungsbedingungen.It is desirable to choose the position of the pivot bearing 8 so that at the inner dead center of the Piston line A-B is closer to line M-N Airam outer dead center. This reduces the piston side pressure under combustion conditions.

Man erkennt, dass wenn das Trägheitsmoment des Schwinghebels vergrössert wird, daraus eine vergrösserte vertikale Unwucht resultiert. Wenn dies unzulässig ist, kann ein Paar Ausgleichsgewichte in der Nähe des Drehlagers 8 angeordnet werden und mit der doppelten Maschinendrehzahl umlaufen, wobei die Gewichte im mittleren Hubbereich von dem Schwinghebelschwerpunkt abgewandt sind.It can be seen that if the moment of inertia of the rocker arm is increased, it becomes one increased vertical imbalance results. If this is not allowed, a pair of counterweights can be used be arranged in the vicinity of the pivot bearing 8 and with twice the machine speed rotate, with the weights in the middle stroke range facing away from the center of gravity of the rocker arm.

Claims (3)

portenkkdNBportenkkdNB U M 537 - He.U M 537 - He. Garmisch-Partenkirchen,Garmisch-Partenkirchen, 25. Mai 1077May 25, 1077 He/HöHe / Hö Sir W.G ARMSTRONGSir W.G ARMSTRONG WHIWORTH & CO. (Engineers) Ltd.WHIWORTH & CO. (Engineers) Ltd. Aberdeen AvenueAberdeen Avenue Trading Estate, Slough,Trading Estate, Slough, Berkshire, EnglandBerkshire, England PatentansprücheClaims ι' 1.; Kompressionszündungsmotor der Gegenkolbenbauart mit hin- und hergehenden Kolben, die treibend über Schwinghebeln und Kurbeln mit einer umlaufenden Welle verbunden sind, wobei die Enden der Schwinghebel mit den Kolben verbunden sind und eine begrenzte Winkelbewegung durchführen entlang eines Kreisbogens nahe bei der Linie, entlang welcher die Kolben sich hin- und herbewegen oder diese Linie schneiden, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungen zwischen dem Schwinghebel (7) und den Kolben (5) mittels eines exzentrisch wirkenden Teiles (31, 32) erfolgt, das eine erste gekrümmte Lagerfläche aufweist, die auf einer bezüglich des Kolbens (5) unveränderlichen Achse (A) zentriert ist, und eine zweite gekrümmte Lagerfläche, die auf einer bezüglich des Schwinghebels (7) fixierten Achse (B) zentriert ist, wobei jede dieser genannten Achsen (A, B) in den von der jeweils anderen Lagerfläche begrenzten Bereich fällt.ι '1st ; Opposite piston type compression ignition engine with reciprocating pistons drivingly connected to a rotating shaft by rocker arms and cranks, the ends of the rocker arms being connected to the pistons and performing limited angular movement along an arc close to the line along which the pistons move back and forth or intersect this line, characterized in that the connections between the rocker arm (7) and the pistons (5) are made by means of an eccentrically acting part (31, 32) which has a first curved bearing surface that rests on a is centered with respect to the piston (5) invariable axis (A), and a second curved bearing surface centered on an axis (B) fixed with respect to the rocker arm (7), each of these said axes (A, B) in those of the other storage area is limited. 709849/107*709849/107 * ORIGINAL W6PECTEDORIGINAL W6PECTED M 537 - He. ARMSTRONG WHITWORTHM 537 - He. ARMSTRONG WHITWORTH -Z--Z- 2. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das exzentrisch wirkende Teil eine Scheibe (32) einschliesst, die frei drehbar in den Schwinghebeln(7) eingesetzt ist, und einen Kolbenbolzen (31)» der im Kolben (5) frei drehbar ist und die Scheibe (32) durchsetzt. 2. Motor according to claim 1, characterized in that the part acting eccentrically includes a disc (32) which is inserted to rotate freely in the swing arms (7), and a piston pin (31) "which is freely rotatable in the piston (5) and penetrates the disc (32). 3. Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , dass die Scheibe zwei einander gegenüberliegende gekrümmte Kantenteile mit unterschiedlichen Radien aufweist.3. Motor according to claim 2, characterized in that the disc has two opposing curved edge parts with different radii. A. Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zum Ausgleich von Unwuchterscheinungen des Schwinghebels (7) in der Nähe von dessen Drehlager (8) mit der doppelten Maschinendrehzahl umlaufende Ausgleichsgewichte vorgesehen sind.A. Motor according to claim 1, characterized in that to compensate of unbalance phenomena of the rocker arm (7) in the vicinity of its pivot bearing (8) with the double machine speed rotating counterweights are provided. - 3 -709R49/1078- 3 -709R49 / 1078
DE19772723737 1976-05-27 1977-05-26 COMBUSTION ENGINE WITH COMPRESSION IGNITION Pending DE2723737A1 (en)

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