DE29711460U1 - Two-stroke swashplate internal combustion engine - Google Patents
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Description
Zweitakt-Taumelscheiben-BrennkraftmaschineTwo-stroke swashplate internal combustion engine
Die Erfindung betrifft eine Zweitakt-Taumelscheiben-BrennJkraftmaschine, die einen mit dem Arbeitskolben fest verbundenen Ansaug- und Ladekolben hat. Der Ladekolben arbeitet in einem Ladezylinder mit einer Abdichtung der Pleuelstange zwischen Ladezylinder und Taumelscheibentriebwerk.The invention relates to a two-stroke swashplate internal combustion engine which has an intake and charging piston firmly connected to the working piston. The charging piston works in a charging cylinder with a seal on the connecting rod between the charging cylinder and the swashplate engine.
Zweitakt-Brennkraftmaschinen arbeiten beim Gaswechsel im Verbrennungsraum mit unterschiedlichen Verfahren. Two-stroke internal combustion engines use different processes to exchange gases in the combustion chamber.
10,J- Bei Fahrzeug-und Kleinmotoren wird als Ansaug-und Laderaum das / Kurbelgehäuse benutzt, wobei die Unterseite des Arbeitskolbens das in das10,J- In vehicle and small engines, the / crankcase is used as the intake and charging chamber, with the underside of the working piston in the
Kurbelgehäuse beim Aufwärtshub eingesaugte Luft-Benzin-Ölgemisch beim Abwärtshub verdichtet und über vom Arbeitskolben schlitzgesteuerte Überströmkanäle in den Arbeitszylinder einströmen läßt. Bei Zweitakt-Brennkrafrmaschinen höherer Leistung wird durch Vorverdichten des Ansauggasgemisches vor dem Kurbelgehäuse die Füllung ähnlich wie beim Viertaktmotor verbessert.The air-petrol-oil mixture sucked into the crankcase during the upward stroke is compressed during the downward stroke and allowed to flow into the working cylinder via overflow channels controlled by the working piston. In two-stroke internal combustion engines with higher output, the filling is improved by pre-compressing the intake gas mixture in front of the crankcase, similar to a four-stroke engine.
Bei größeren, meist langsam laufenden Zweitakt-Brennkrafmiaschinen, wird der Gaswechsel im Arbeitszylinder allein mit vorverdichteter Luft (Diesel version) über vom Kolben schlitzgesteuerte Einlaß- und Auslaßöffnungen oder durch öffnende Ventile ähnlich dem einer Viertakt-Brennkraftmaschine vorgenommen. Auch Kombinationen wie z.B. Einlaß durch Ventile und Auslaß durch Schlitzsteuerung werden eingesetzt.In larger, usually slow-running two-stroke internal combustion engines, the gas exchange in the working cylinder is carried out solely with pre-compressed air (diesel version) via inlet and outlet openings controlled by the piston or through opening valves similar to those of a four-stroke internal combustion engine. Combinations such as inlet through valves and outlet through slot control are also used.
Wesentliche Vorteile des Gaswechsels bei Zweitakt-Brennkraitmaschinen ohne Hilfe des Kurbelgehäuses als Laderaum ist einmal die Möglichkeit, eine vom Gaswechsel unabhängige Schmierung des Kurbeltriebes und der Kolben aus einem separaten Schmiersystem ohne Ölversluste einsetzen zu können und zum anderen, den Gaswechsel im Arbeitsraum zumindestens bei langsam laufenden Motoren zu verbessern.The main advantages of gas exchange in two-stroke internal combustion engines without the help of the crankcase as a loading space are, firstly, the possibility of using a lubrication system for the crank mechanism and the pistons from a separate lubrication system without oil loss, independent of the gas exchange, and, secondly, of improving the gas exchange in the working space, at least in slowly running engines.
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Ziel der Erfindung ist, eine Zweitakt-Bremikraftmaschine zu bauen, die einen bestimmbaren, höheren Füllungsgrad beim Gaswechsel ohne zusätzliche Hilfsaggregate ermöglicht und dazu ein vom Gaswechsel unabhängiges geschlossenes Schmiersystem hat und dabei keine Ölverbrennung durch Gemischschmierung mit ihren Nachteilen stattfindet. Dabei soll der einfache Aufbau einer Zweitakt-Brennkraftmaschine mit wenigen Bauteilen erhalten bleiben. Benzin- und Dieselversion sollen möglich sein.The aim of the invention is to build a two-stroke internal combustion engine that enables a determinable, higher filling level during gas exchange without additional auxiliary units and also has a closed lubrication system that is independent of the gas exchange and there is no oil combustion through mixture lubrication with its disadvantages. The simple structure of a two-stroke internal combustion engine with few components should be retained. Petrol and diesel versions should be possible.
Die Zweitakt-Taumelscheiben-Brennkraftmaschine gemäß dieser ErfindungThe two-stroke swash plate internal combustion engine according to this invention
10, -*' erfüllt diese Vorgaben. Jedem Arbeitszylinder ist ein Ladezylinder zugeordnet, / der, um die Füllung des Arbeitszylinders zu verbessern, möglichst ein größeres10, -*' meets these requirements. Each working cylinder is assigned a loading cylinder, / which, in order to improve the filling of the working cylinder, has a larger
Arbeitsvolumen als der Arbeitszylinder hat. Der Kolben des Ladezylinders ist fest mit dem Kolben des Arbeitszylinders verbunden oder besser aus einem Stück gefertigt.working volume than the working cylinder. The piston of the loading cylinder is firmly connected to the piston of the working cylinder or, better still, made from one piece.
Die Zweitakl-Taumelscheiben-Brennkraftmaschine hat anstelle des üblichen Kurbelwellentriebwerkes ein Taumelscheibentriebwerk, wie es in ähnlicher Ausführung in Axialkolbenpumpen verwendet wird oder auch bekannt ist aus Patenten, z.B. deutsches Patent 3148027.6 und Europapatent 3271957.4.The two-stroke swashplate internal combustion engine has a swashplate engine instead of the usual crankshaft engine, as is used in a similar design in axial piston pumps or is also known from patents, e.g. German patent 3148027.6 and European patent 3271957.4.
Die Verwendung eines Taumelscheibentriebwerkes gestattet wegen seiner im
Vergleich zum Kurbelwellentriebwerk kleinen Auslenkung der Pleuelstangen eine einfache Konstruktion des Ladezylinders und seiner Abdichtung zum
Taumelscheibentriebwerk.
Die Pleuelstangen sind in den Kolben gelenkig, vorzugsweise mit einem Kugelgelenk gelagert und haben, um die Abdichtung zum Taumelscheibentriebwerk
einfach gestalten zu können, einen vorzugsweise runden Schaft. Um die höhere thermische Belastung des Arbeitskolbens durch das Zweitaktverfahren
in Verbindung mit der höheren Aufladung zu ermöglichen, kann der Kreislauf des Schmieröles auch zum Kühlen des Kolbenbodens verwendet
werden. Dies ist möglich, weil durch eine kugelige Anlenkung der Kolbenstange im Kolben zwischen Kolbenboden und Anlenkung ein geschlossener
Raum entsteht, der vom Schmieröl durchströmt wird. Die Rückführung des Schmier- und Kühlöles erfolgt durch den zum Taumelscheibentriebwerk
offenen Raum zwischen Arbeits- und Ladekolben.The use of a swashplate engine allows a simple construction of the loading cylinder and its sealing to the swashplate engine due to its small deflection of the connecting rods compared to the crankshaft engine.
The connecting rods are articulated in the pistons, preferably with a ball joint, and preferably have a round shaft to make sealing with the swashplate engine easy. In order to allow the higher thermal load on the working piston due to the two-stroke process in conjunction with the higher charging, the lubricating oil circuit can also be used to cool the piston crown. This is possible because a spherical linkage of the piston rod in the piston between the piston crown and the linkage creates a closed space through which the lubricating oil flows. The lubricating and cooling oil is returned through the space between the working and charging pistons, which is open to the swashplate engine.
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&Ggr;:&Ggr;:
Die Beschreibung der erfindungsgemäßen Zweitakt-Taumelscheiben- Brennkraftmaschine erfolgt anhand eines Kontruktionsbeispieles des Motors mit 3 Zylindern und 500 cm3 Hubraum.The description of the two-stroke swashplate internal combustion engine according to the invention is based on a design example of the engine with 3 cylinders and 500 cm 3 displacement.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1: Einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Zweitakt-Taumelscheiben-Brennkraftmaschine Fig. 1: A longitudinal section through the two-stroke swash plate internal combustion engine according to the invention
10, ■>>■ Fig. 2: Eine Draufsicht auf die Zylinderseite der Zweitakt-Taumelscheiben-/ Brennkraftmaschine mit Schnitten durch die einzelnen Zylinder, und10, ■>>■ Fig. 2: A plan view of the cylinder side of the two-stroke swash plate / internal combustion engine with sections through the individual cylinders, and
zwar: Einen Schnitt durch den Arbeitszylinder, einen Teilschnitt ohne Arbeitszylinder und eine Draufsicht auf den Arbeitszylindernamely: A section through the working cylinder, a partial section without the working cylinder and a top view of the working cylinder
Fig. 3: Die Pleuelanhängung an die Taumelscheibe des Triebwerkes in OT Stellung als TeilschnittFig. 3: The connecting rod attachment to the swash plate of the engine in TDC position as a partial section
Die Zweitakt-Taumelscheiben-Brennkrafhnaschine Fig. 1 bis 3 besteht aus einem Triebwerksgehäuse 1 in dem die Hauptwelle 2 in zwei Kegelrollenlagern 3 und 4 gelagert ist. Auf der Hauptwelle 2 ist die Taumelscheibe 5 auf dem winkelig abgekröpften Teil der Hauptwelle 1 in zwei Kegelrollenlagern 6 und 7 gelagert.The two-stroke swashplate internal combustion engine Fig. 1 to 3 consists of an engine housing 1 in which the main shaft 2 is mounted in two tapered roller bearings 3 and 4. On the main shaft 2, the swashplate 5 is mounted on the angled part of the main shaft 1 in two tapered roller bearings 6 and 7.
Die Taumelscheibe 5 ist über die Kegelverzahnungen 8 und 9 gegenüber dem Triebwerksgehäuse 1 drehfest verbunden, wobei die Kegelverzahnung 8 mit der Taumelscheibe 5 einteilig ausgeführt ist und die Kegelverzahnung 9 als Kegelzahnrad drehfest über die Schrauben 10 und 11 mit dem Triebwerksgehäuse 1 fest verbunden ist. An der Taumelscheibe 5 sind Pleuelstangen 12 in Pleuelstangenlagern 13 gelenkig gelagert. Am anderen Ende der Pleuelstangen 12 ist der einteilige Arbeits- und Ladekolben 14 ebenfalls gelenkig gelagert.The swash plate 5 is connected to the engine housing 1 in a rotationally fixed manner via the conical gears 8 and 9, whereby the conical gear 8 is made in one piece with the swash plate 5 and the conical gear 9 is connected as a conical gear to the engine housing 1 in a rotationally fixed manner via the screws 10 and 11. Connecting rods 12 are articulated on the swash plate 5 in connecting rod bearings 13. At the other end of the connecting rods 12, the one-piece working and charging piston 14 is also articulated.
Der Arbeits- und Ladekolben 14 ist im flüssigkeitsgekühlten Arbeitszylinder 15 und Ladezylinder 16 verschiebbar gelagert und dichtet den Hubraum des Arbeitszylinders 17 und den Hubraum des Ladezylinders 18 und 18' über Dichtelemente (Kolbenringe) 19 und 19' ab. Der Gaswechsel im Arbeitszylinder findet über die Überströmkanäle 20, 20', 20", 20'" und 20"" zwischen Ladezylinder 16 und Arbeitszylinder 15 und dem Auslaßkanal 21The working and loading piston 14 is slidably mounted in the liquid-cooled working cylinder 15 and loading cylinder 16 and seals the displacement of the working cylinder 17 and the displacement of the loading cylinder 18 and 18' via sealing elements (piston rings) 19 and 19'. The gas exchange in the working cylinder takes place via the overflow channels 20, 20', 20", 20'" and 20"" between loading cylinder 16 and working cylinder 15 and the outlet channel 21
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nach dem Zweitaktverfahren statt. Der Hubraum des Ladezylinders 18 ist wesentlich größer als der Hubraum des Arbeitszylinders 17. Durch Minimierung des Totraums im Hubraum des Ladezylinders 18 im unteren Totpunkt des Arbeits- und Ladekolbens 14 ist zum Gaswechsel im Hubraum des Arbeitzylinders 17 ein hoher Gaswechseldruck und ein hohes Ladevolumen vorhanden, das die Leistung der Zweitakt-Taumelscheiben-Brennkraftmaschine in den Hochleistungsbereich anhebt. Die Pleuelstangen 12 ist an ihrem runden Schaft zwischen Ladezylinder 16 und Innenraum des Triebwerkgehäuses 1 durch scheibenartige, seitlich , J* verschiebbare Dichtelemente 22 abgedichtet.according to the two-stroke process. The displacement of the charging cylinder 18 is significantly larger than the displacement of the working cylinder 17. By minimizing the dead space in the displacement of the charging cylinder 18 at the bottom dead center of the working and charging piston 14, a high gas exchange pressure and a high charging volume are available for the gas exchange in the displacement of the working cylinder 17, which increases the performance of the two-stroke swashplate internal combustion engine into the high-performance range. The connecting rods 12 are sealed on their round shaft between the charging cylinder 16 and the interior of the engine housing 1 by disc-like, laterally , J * movable sealing elements 22.
/ Die Minimierung des Totraums im Ladezylinder wird durch Angleichung der/ The minimization of dead space in the loading cylinder is achieved by adjusting the
Außenform des die Dichtelemente 22 tragenden Dichtelementeträgers 22' an die Innenform des Arbeits- und Ladekolbens 14 erreicht. Der Ladezylinder saugt sein Frischgas oder die Ladeluft durch den Einlaß 23 mit Membranventil 24 während des Aufwärtshubes des Arbeits- und Ladekolbens in den Hubraum des Ladezylinders 18, 18' ein. Der Arbeits- und Ladekolben 14 hat runde Kolbenteile im Hubraum des Arbeitszylinders 17 und Hubraum des Ladezylinders 18. Um eine Verdrehung des Arbeits- und Ladekolbens 14 zu verhindern ist der Ladezylinder 16 exzentrisch zum Arbeitszylinder 15 angeordnet. Die exzentrische Anordnung ist in Fig. 2 im Teilschnitt ohne Arbeitszylinder 15 dargestellt. Eine Verdrehsicherung des Arbeits- und Ladekolbens 14 ist nötig, damit die Öffnungen der Kolbenringe 19 und 19' in einem Teilabschnitt des Arbeitszylinders 15 und des Ladezylinders 16 gehalten werden, dessen Lauffläche beim Hub nicht von einer Öffnung durch Überströmkanäle 20 bis 20"" oder den Auslaßkanal 21 unterbrochen wird.The outer shape of the sealing element carrier 22' carrying the sealing elements 22 is matched to the inner shape of the working and charging piston 14. The charging cylinder sucks its fresh gas or charge air through the inlet 23 with diaphragm valve 24 into the displacement of the charging cylinder 18, 18' during the upward stroke of the working and charging piston. The working and charging piston 14 has round piston parts in the displacement of the working cylinder 17 and the displacement of the charging cylinder 18. In order to prevent the working and charging piston 14 from twisting, the charging cylinder 16 is arranged eccentrically to the working cylinder 15. The eccentric arrangement is shown in Fig. 2 in partial section without the working cylinder 15. A rotation lock of the working and loading piston 14 is necessary so that the openings of the piston rings 19 and 19' are held in a section of the working cylinder 15 and the loading cylinder 16, the running surface of which is not interrupted during the stroke by an opening through overflow channels 20 to 20"" or the outlet channel 21.
Eine Verdrehsicherung des Arbeits- und Ladekolbens 12 ist auch möglich durch eine nicht dargestellte ovale oder eckige Gestaltung des Ladezylinders 16 oder eine nicht dargestellte Führungsnut und paßfederartiger Gegenform.It is also possible to prevent the working and loading piston 12 from rotating by means of an oval or square design of the loading cylinder 16 (not shown) or a guide groove and key-like counter-shape (not shown).
Die Schmierung und Innenkühlung der Zweitakt-Taumelscheiben-Brennkraftmaschine geschieht durch eine nicht dargestellte Ölpumpe mit ebenfalls nicht dargestelltem Ölvorratsbehälter, die das Ölfördervolumen durch den Öleinlaß 25 an die Zweitakt-Taumelscheiben-Brennkraflmaschine abgibt. Vom Öleinlaß 25 gelangt das Öl über die Ölbohrung 26 durch dieThe lubrication and internal cooling of the two-stroke swashplate internal combustion engine is carried out by an oil pump (not shown) with an oil reservoir (also not shown), which delivers the oil delivery volume to the two-stroke swashplate internal combustion engine through the oil inlet 25. From the oil inlet 25, the oil passes through the oil bore 26 through the
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Hauptwelle 2 in die Taumelscheibe 5 und durch die Ölbohrung 27 in das Pleuelstangenlager 13. Von hier gelangt das Öl durch die hohle Pleuelstange 12 in den Ölraum 28 im Arbeits- und Ladekolben 14 zur Kühlung. Das abfließende Öl gelangt durch die Ölbohrung 29 im Arbeits- und Ladekolben in den Zwischenraum 30 zwischen Arbeitszylinder 15 und Ladezylinder 16.Main shaft 2 into the swash plate 5 and through the oil hole 27 into the connecting rod bearing 13. From here the oil passes through the hollow connecting rod 12 into the oil chamber 28 in the working and loading piston 14 for cooling. The draining oil passes through the oil hole 29 in the working and loading piston into the space 30 between the working cylinder 15 and the loading cylinder 16.
Der Zwischenraum 30 ist über Rückströmkanäle 31, 3 &Ggr;, 31", 3 &Ggr;" und 31"" mit dem Innenraum des Triebwerkgehäuses 1 verbunden, durch die das Öl zurückgeleitet wird und über den Ölauslaß 32 in den nicht dargestellten Ölvorratsbehälter zurückströmen kann. Durch den Weg des Öles durch dieThe intermediate space 30 is connected to the interior of the engine casing 1 via return flow channels 31, 3 Γ, 31", 3 Γ" and 31"", through which the oil is returned and can flow back into the oil reservoir (not shown) via the oil outlet 32. The path of the oil through the
10, -"' Zweitakt-Taumelscheiben-Brennkraftmaschine werden alle Schmierstellen ausreichend versorgt.10, -"' Two-stroke swashplate internal combustion engine, all lubrication points are sufficiently supplied.
Die Zweitakt-Taumelscheiben-Brennkraftmaschine gibt üire Antriebsleistung über den Mitnahmeflansch 33 an das nachfolgende nicht dargestellte Getriebe oder den Abnehmer ab.The two-stroke swashplate internal combustion engine delivers its drive power via the drive flange 33 to the subsequent gearbox (not shown) or the consumer.
Zum Antrieb von nicht dargestellten Hiifsaggregaten wie Ölpumpe, Kraftstoffpumpe und Generator ist eine Hilfsantriebswelle 34 mit Riemenscheibe 35 an der Seite der Arbeitszylinder 15 der Zweitakt-Taumelscheiben-Brennkraftmaschine vorgesehen, die mit der Hauptwelle 2 drehfest Verbunden ist.To drive auxiliary units not shown, such as the oil pump, fuel pump and generator, an auxiliary drive shaft 34 with a pulley 35 is provided on the side of the working cylinder 15 of the two-stroke swashplate internal combustion engine, which is connected in a rotationally fixed manner to the main shaft 2.
• t * ** ft* • t * ** ft*
35 29.06.9735 29.06.97
* I ·4* I ·4
• »7 · ·• »7 · ·
2727
ÖlbohrungOil drilling
28 Öiraum28 Oil room
29 Ölbohrung29 Oil drilling
30 Zwischenraum 31 Rückströmkanal30 Space 31 Return flow channel
3 &Ggr; Rückströmkanal3 Γ Return flow channel
31" Rückströmkanal31" return flow channel
_ 3&Ggr;" Rückströmkanal_ 3&Ggr;" return flow channel
31"" Rückströmkanal31"" return flow channel
. *· 32 Ölauslaß. *· 32 Oil outlet
/ 33 Mitnahmeflansch/ 33 Driving flange
34 Hilfsantriebswellw34 Auxiliary drive shaft
35 Riemenscheibe35 Pulley
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102009053029A1 (en) | 2009-11-12 | 2011-05-19 | Engineering Center Steyr Gmbh & Co. Kg | Swash plate arrangement for swash plate machine, has support section which is extended around main axis of swash plate arrangement in annular manner |
| CN111963311A (en) * | 2020-06-28 | 2020-11-20 | 重庆交通大学绿色航空技术研究院 | Tooth cooperation three-dimensional wobble plate piston engine |
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1997
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Cited By (4)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R086 | Non-binding declaration of licensing interest | ||
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19971009 |
|
| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 20010501 |