DE3134791A1

DE3134791A1 - Internal combustion engine

Info

Publication number: DE3134791A1
Application number: DE19813134791
Authority: DE
Inventors: Josef 8890 Aichach Gail
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-09-02
Filing date: 1981-09-02
Publication date: 1983-03-10

Abstract

The internal combustion engine comprises at least three cylinders (1, 3, 5), arranged at approximately equal angular intervals from one another around the axis of rotation of a crankshaft (9), the pistons (41, 43, 45) of which cylinders, essentially displaceable radially to the axis of rotation, are connected by way of connecting rods (47, 49, 51) to a common crank (33) of an externally toothed crank gear (25). The crank gear (25) is pivotably mounted on a throw (17) of the crankshaft (9) and meshes with a fixed internally toothed annular gear (29), coaxial with the axis of rotation of the crankshaft (9). The ratio of the pitch radius of the annular gear (29) to the pitch radius of the crank gear (25) is a rational number, the numerator of which, relatively prime to the integral denominator, is an odd, whole number equal to the number of cylinders (1, 3, 5). The crank (33) moves on a hypocycloidal or hypotrochoidal path according to the length of its crank arm, as a result of which each of the pistons (41, 43, 45) performs a stationary stroke after its working stroke, whilst the charge cycle or the scavenging process takes place. <IMAGE>

Description

Patentanwälte Dipl.-Ihg..H, Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. FinckePatent attorneys Dipl.-Ihg..H, Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Dipl.-Ing. F. A.¥eickmann, Dipl.'-Chem. B. Huber Dr. Ing. H. LiskaDipl.-Ing. F. A. ¥ eickmann, Dipl. '- Chem. B. Huber Dr. Ing.H. Liska

8000 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 _H MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 39 21/228000 MÜNCHEN 86, POST BOX 860 820 _H MÖHLSTRASSE 22, CALL NUMBER 98 39 21/22

Josef Gail
Klausenweg 4Josef Gail
Klausenweg 4

D-8890 AichachD-8890 Aichach

BrennkraftmaschineInternal combustion engine

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine/ umfassend wenigstens drei mit etwa gleichen Winkelabständen voneinander um die Drehachse einer Kurbelwelle herum angeordneten Zylinder, deren im wesentlichen radial zur Drehachse verschiebbare Kolben über Pleuelstangen mit der Kurbelwelle verbunden sind.The invention relates to an internal combustion engine / comprising at least three with approximately equal angular distances from one another around the axis of rotation of a crankshaft arranged cylinder, whose substantially radially displaceable to the axis of rotation Pistons are connected to the crankshaft via connecting rods.

Bei derartigen, als Sternmotoren bekannten Brennkraftmaschinen sitzen die Pleuellager der Pleuelstangen unmittelbar auf einer gemeinsamen Abkröpfung der Kurbelwelle und bewegen sich auf einer Kreisbahn. Soweit diese Brennkraftmaschinen im Viertaktbetrieb arbeiten, geht jeweils ein Kolbenhub für das Ansaugen der frischen Ladung bzw. das Ausstoßen der verbrannten Ladung verloren. Bei Zweitaktbetrieb ist die für den Ladungswechsel bzw. das Spülen zur Verfügung stehende Zeitspanne relativ kurz, so daß der Ladungswechsel· vielfach nur ungenügend ausgeführt werden kann.In such internal combustion engines known as radial engines, the connecting rod bearings of the connecting rods sit directly on a common bend of the crankshaft and move on a circular path. As far as these internal combustion engines work in four-stroke operation, each piston stroke is for sucking in the fresh cargo or discharging the burnt cargo is lost. In two-stroke operation, the for The time span available for the gas exchange or the purging is relatively short, so that the gas exchange is multiple can only be insufficiently carried out.

Aufgabe der Erfindung ist es, die eingangs näher erläuterte Brennkraftmaschine so zu verbessern, daß hinreichend ZeitThe object of the invention is to improve the internal combustion engine explained in more detail at the beginning so that there is sufficient time

für den Ladungswechsel bzw. den Spülvorgang zur Verfügung steht, ohne daß dies auf Kosten des Kompressionshubs bzw. des Arbeitshubs ginge.is available for the gas exchange or the flushing process without this at the expense of the compression stroke or of the working stroke.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die kolbenfernen Enden der Pleuelstangen an einer gemeinsamen Kurbel eines außenverzahnten Kurbelzahnrads drehbar gelagert sind, welches seinerseits drehbar an einer Abkröpfung der Kurbelwelle gelagert ist und mit einem feststehenden, zur Drehachse der Kurbelwelle gleichachsigen, innenverzahnten Zahnring kämmt, daß das Verhältnis des Teilkreisradius des Zahnrings zum Teilkreisradius des Kurbelzahnrads eine rationale Zahl ist, deren zum ganzzahligen Nenner teilerfremder Zähler eine ungerade, ganze Zahl gleich der Anzahl der Zylinder ist.This object is achieved in that the piston-remote ends of the connecting rods at a common Crank of an externally toothed crank gear are rotatably mounted, which in turn is rotatable at a bend the crankshaft is mounted and with a stationary, coaxial with the axis of rotation of the crankshaft, internally toothed Ring gear meshes that the ratio of the pitch circle radius of the ring gear to the pitch circle radius of the crank gear is a rational number whose numerator, which is relatively prime to the integer denominator, is an odd, integer equal to Number of cylinders is.

Die Kurbel, an der die Pleuelstangen gelagert sind, bewegt sich auf einer Hypozykloidenbahn, wenn die Kurbel auf dem Teilkreisradius des Kurbelζahnrads sitzt, bzw. einer Hypotrochoidenbahn, wenn die Kurbel radial außerhalb oder innerhalb des Teilkreises des Kurbelzahnrads angebracht ist. Derartige Bahnkurven bilden symmetrische Vielecke mit ungerader Eckenzahl. Jeder dieser Ecken der Bahnkurve liegt, bezogen auf die Kurbelwelle ein gekrümmter Bahnabschnitt gegenüber. Die Bahnabschnitte haben unterschiedliche mittlere Neigung bezogen auf die Bewegungsrichtung jedes der Kolben. Solange sich die Kurbel auf dem Bahnabschnitt mit der größten Neigung bezüglich der Bewegungsrichtung des Kolbens bewegt, verlangsamt dieser Kolben seine Bewegung bzw. kommt zumindest während eines Teils der Kurbelbewegung zum Stillstand. Der Ladungswechsel bzw. das Spülen der Zylinder findet während dieses Abschnitts der Bewegung statt und ist gegenüber herkömmlichen Brennkraftmaschinen erheblich verlängert.The crank, on which the connecting rods are mounted, moves on a hypocycloidal path when the crank is on the Pitch radius of the crank gear or a hypotrochoid path, when the crank is attached radially outside or inside the pitch circle of the crank gear. Such trajectories form symmetrical polygons with an odd number of corners. Each of these corners of the trajectory is a curved track section opposite in relation to the crankshaft. The track sections have different mean Inclination related to the direction of movement of each of the pistons. As long as the crank is on the track section with the moves with the greatest inclination with respect to the direction of movement of the piston, this piston slows down its movement or comes to a standstill at least during part of the crank movement. The gas exchange or the flushing of the cylinders takes place during this portion of the movement and is significant compared to conventional internal combustion engines extended.

Wesentlich ist, daß lediglich das Verhältnis der Teilkreisradien des Zahnrings und des Kurbelzahnrads eine rationaleIt is essential that only the ratio of the pitch circle radii of the ring gear and the crank gear is rational

Zahl mit ganzzahligem Nenner und ganzzahligem Zähler ist. Die tatsächlichen Abmessungen der Teilkreisradien können selbstverständlich Dezimalzahlen sein, sofern das Verhältnis dieser Dezimalzahlen im vorstehenden Sinne mathematisch kürzbar ist.Number with integer denominator and integer numerator is. The actual dimensions of the pitch circle radii can Of course, decimal numbers can be used, provided that the ratio of these decimal numbers is mathematical in the above sense can be shortened.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Winkellage der Kurbel so gewählt, daß sie bei auf einen der Zylinder zugerichteter Abkröpfung der Kurbelwelle zu diesem Zylinder hinweist. Hierdurch wird erreicht, daß jede der Ecken der Bewegungsbahn der Kurbel einem der Zylinder benachbart ist, womit der bezogen auf die Kurbelwelle gegenüberliegende Ast der Bewegungsbahn der Kurbel die Bewegungsbahn des Kolbens etwa rechtwinkelig schneidet und symmetrisch dazu liegt.In a preferred embodiment, the angular position of the crank is chosen so that it is aligned with one of the cylinders Bend of the crankshaft indicates this cylinder. This ensures that each of the corners of the The path of movement of the crank is adjacent to one of the cylinders, so that the branch that is opposite in relation to the crankshaft the path of movement of the crank intersects the path of movement of the piston approximately at right angles and is symmetrical to it.

Auf diese Weise kann die für den Ladungswechsel bzw. die Spülung des Zylinders zur Verfügung stehende Zeitspanne optimal vergrößert werden.In this way, the period of time available for the charge change or the flushing of the cylinder can be optimally enlarged.

In bevorzugten Ausführungsformen ist weiterhin vorgesehen,In preferred embodiments it is also provided

-,J20 ^daß der radiale Drehachsenabstand der Kurbel des Kurbelzahnrads von der Abkröpfung der Kurbelwelle größer ist als der Teilkreisradius des Kurbelzahnrads. Die Bewegungsbahn der Kurbel entspricht bei dieser Ausgestaltung einer verlängerten Hypotrochoide. Bei einer solchen Ausgestaltung kann der ,radiale Drehachsenabstand der Kurbel von der Abkröpfung so bemessen werden, daß die Äste der von der Kurbel beschriebenen Trochoidenbahn jeweils um die Drehachse der Kurbelwelle herumgekrümmt sind. Diese Krümmungsrichtung entspricht der Bahnkrümmung, die das kolbenferne Ende der Pleuelstange bei stillstehendem Kolben ausführen würde. Der radiale Drehachsenabstand der Kurbel von der Abkröpfung bzw. die Länge der Pleuelstange wird nun zweckmäßigerweise so bemessen, daß der Krümmungsradius der Äste der Trochoidenbahn etwa gleich der Länge der Pleuelstangen ist. Die Äste der Trochoidenbahn bilden angenähert Kreisbögen entlang derer sich das kolbenferne Ende der Pleuelstange bei stillstehendem Kolben bewegen kann.-, J20 ^ that the radial axis of rotation distance of the crank of the crank gear from the bend of the crankshaft is greater than the pitch circle radius of the crank gear. The trajectory In this embodiment, the crank corresponds to an elongated hypotrochoid. With such a configuration the radial axis of rotation of the crank from the bend can be dimensioned so that the branches of the crank described trochoid path are each curved around the axis of rotation of the crankshaft. This direction of curvature corresponds to the curvature of the path that the end of the connecting rod remote from the piston would execute with the piston stationary. Of the radial axis of rotation of the crank from the bend or the length of the connecting rod is expediently dimensioned so that the radius of curvature of the branches of the trochoidal path is approximately equal to the length of the connecting rods. The branches of the trochoid path form approximately circular arcs along whose end of the connecting rod remote from the piston can move when the piston is stationary.

In einer bevorzugten Ausführungsform sind pro Kurbel drei
Zylinder vorgesehen. Eine solche Brennkraftmaschine arbeitet nach einem Dreitaktprinzip. Entsprechend den drei Ästen der Bahnkurve der Kurbel durchlaufen die drei Kolben nacheinander die Taktphasen "Verdichten", "Arbeiten" und "Ladungswechsel". Der Verdichtungstakt, der Arbeitstakt und der
Ladungswechseltakt sind jeweils einem Drittel einer vollen Umdrehung des Kurbelzahnrads zugeordnet. Die Bewegungsbahn der Kurbel des Kurbelzahnrads verläuft bereits in den Eckpunkten der Bewegungsbahn schräg zur Bewegungsrichtung der Kolben geneigt. Dies führt zu einer erheblichen Verringerung der auf die Pleuellager bzw. die Lager des Kurbelzahnrads
und der Kurbelwelle in den Totpunktstellungen einwirkenden Kräfte. Durch geringfügiges Winkelversetzen der Kurbel inIn a preferred embodiment there are three per crank
Cylinder provided. Such an internal combustion engine works on a three-stroke principle. Corresponding to the three branches of the crank's trajectory, the three pistons go through the cycle phases "compressing", "working" and "gas exchange" one after the other. The compression cycle, the work cycle and the
Gas exchange cycles are each assigned to a third of a full turn of the crank gear. The movement path of the crank of the crank gear already runs at an angle to the direction of movement of the pistons in the corner points of the movement path. This leads to a considerable reduction in the on the connecting rod bearings or the bearings of the crank gear
and forces acting on the crankshaft in the dead center positions. By slightly angular displacement of the crank in

Drehrichtung des Kurbelζahnrads bezüglich der zum Zylinder weisenden Abkröpfung der Kurbelwelle läßt sich dieser Effekt noch verstärken.Direction of rotation of the crank gear with respect to the cylinder This effect can be intensified even further by pointing the crankshaft.

Das Verhältnis der Teilkreisradien kann bei der letztgenannten Ausführungsform 3/1 oder 3/2 betragen. Beim Verhältnis 3/1 dreht sich die Kurbelwelle während eines vollständigen Umlaufs der Kurbel längs der Bewegungsbahn einmal,
während beim Verhältnis 3/2 die Kurbelwelle zwei Umdrehungen ausführt. Ausgestaltungen mit einem Teilkreisverhältnis von 3/2 .haben den Vorteil, geringerer Exzenterbewegung des Kurbelzahnrads. Darüber hinaus lassen sich mit relativ kurzen Kurbelarmen um die Kurbelwelle herum gekrümmte Äste der
Bewegungsbahn erreichen.The ratio of the pitch circle radii can be 3/1 or 3/2 in the last-mentioned embodiment. With the ratio 3/1, the crankshaft rotates once during one complete revolution of the crank along the path of movement,
while with the ratio 3/2 the crankshaft executes two revolutions. Designs with a pitch circle ratio of 3/2 have the advantage of less eccentric movement of the crank gear. In addition, with relatively short crank arms, curved branches of the
Reach trajectory.

Die Steuerung der Brennkraftmaschine kann herkömmlich mit
Ventilen oder kolbengesteuerten Schlitzen erfolgen. In einer bevorzugten Ausführungsform, bei der in den Wänden der Zylinder durch die Kolben gesteuerte Einlaßschlitze und Auslaßschlitze vorgesehen sind und Frischluft oder frischesThe control of the internal combustion engine can conventionally with
Valves or piston-controlled slots are made. In a preferred embodiment in which inlet slots and outlet slots controlled by the pistons are provided in the walls of the cylinders and fresh air or fresh air

Luft-Brennstoff-Gemisch über eine Aufladeeinrichtung mit
erhöhtem Druck zugeführt wird, ist vorgesehen, daß mit dem Kurbelzahnrad eine Blendenscheibe mit umläuft, die die zuAir-fuel mixture with a charger
increased pressure is supplied, it is provided that an aperture disk rotates with the crank gear, which the to

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den kolbengesteuerten Einlaßschlitzen führenden Einlaßkanäle steuert und zwar so, daß die Einlaßkanäle nach dem öffnen der zugehörigen, kolbengesteuerten Einlaßschlitze geöffnet und nach dem Schließen des Auslaßschlitzes durch den Kolben geschlossen werden. Der relativ hohe Druck im Brennraum zu Anfang des Arbeitstakts wird auf diese Weise herkömmlich von den Kolben gesteuert. Wegen der zusätzlichen Blendensteuerung der Einlaßkanäle kann jedoch im wesentlichen der gesamte Hub für den Arbeitstakt ausgenutzt werden. Die zusätzliche Blendensteuerung erhöht den für den Arbeitstakt zur Verfügung stehenden Kurbelwellenwinkel. Die Blendenscheibe öffnet den Einlaßkanal vorzugsweise etwa bei Erreichen der kurbelwellennahen Totpunktstellung des Kolbens, in der der Kolben zugleich auch den Auslaßschlitz freigibt. Da der Kolben während dem nächsten Arbeitstakt im wesentlichen stillsteht, verbleibt trotzdem genügend Zeit für den Ladungswechsei bzw. den SpülVorgang.controls the piston-controlled inlet slots leading inlet channels in such a way that the inlet channels open after of the associated, piston-controlled inlet slots and closed after the outlet slot has been closed by the piston will. In this way, the relatively high pressure in the combustion chamber at the beginning of the power stroke is conventionally generated by the pistons controlled. Because of the additional orifice control of the inlet channels, however, essentially the entire stroke for the work cycle can be used. The additional aperture control increases the available for the work cycle standing crankshaft angle. The orifice plate preferably opens the inlet channel approximately when it reaches the one near the crankshaft Dead center position of the piston, in which the piston also releases the outlet slot at the same time. Because the piston essentially stands still during the next work cycle, there is still enough time for the charge exchange or the rinsing process.

Als günstig hat es sich erwiesen, wenn mehrere unter unterschiedlichem Einströmwinkel in den Zylinder mündende Einlaßschlitze pro Zylinder vorgesehen sind, da hierdurch eine besonders gute Füllung und Spülung des Zylinders erreicht wird.It has proven to be beneficial if several under different Inflow angle opening into the cylinder inlet slots are provided per cylinder, as this results in one particularly good filling and flushing of the cylinder is achieved.

Im folgenden soll ein Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigtIn the following, an embodiment will be explained in more detail with reference to drawings. It shows

Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch eine nach dem Dreitaktprinzip arbeitende Dreizylinder-Brennkraftmaschine entlang einer Linie I-I aus Fig. 2;1 shows a schematic cross section through a three-cylinder internal combustion engine operating according to the three-stroke principle along a line I-I of Fig. 2;

Fig. 2 einen schmatischen Axialschnitt durch die Brennkraftmaschine entlang einer Linie II-II nach Fig. 1 und2 shows a schematic axial section through the internal combustion engine along a line II-II of FIGS. 1 and

Fig. 3a bis c Prinzipskizzen der Brennkraftmaschine nach den Fig. 1 und 2 zur Erläuterung von drei zeitlich aufeinanderfolgenden Arbeitsstellungen.3a to c are schematic diagrams of the internal combustion engine according to FIGS. 1 and 2 to explain three in terms of time successive work positions.

— Q —- Q -

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Brennkraftmaschine hat drei Zylinder 1, 3 und 5, die von einem Kurbelgehäuse 7 um 120° gegeneinander versetzt, sternförmig nach außen abstehen, In dem Kurbelgehäuse 7 sind zwei Kurbelwellenteile 9, 11 um eine gemeinsame Drehachse 13 drehbar gelagert. Ein aus dem Kurbelgehäuse 7 austretender Zapfen 15 des Kurbelwellenteils 11 bildet die Abtriebswelle der Brennkraftmaschine. Beide Kurbelwellenteile 9, 11 weisen gleichachsig aufeinander zu gerichtete Abkröpfungen 17 bzw. 19 auf, die durch Gegengewichte 21 bzw. 23 in üblicher Weise ausbalanciert sind. An den Abkröpfungen 17, 19 ist je ein außenverzahntes Zahnrad 25 bzw. 27 drehbar gelagert, welches mit je einem die Bewegungsbahn des Zahnrads 25 bzw. 27 umschließenden, zur Drehachse 13 konzentrischen, innenverzahnten Zahnring 29 bzw. 31 kämmt. Die Zahnringe 29, 31 sind feststehend am Kurbelgehäuse 7 vorgesehen. Die beiden Zahnräder 25, 27 sind im Abstand voneinander angeordnet und über eine gemeinsame Kurbel 33 starr miteinander verbunden. Der Kurbel 33 gegenüberliegend tragen die Zahnräder 25, 27 ebenfalls im Abstand voneinander angeordnete Ausgleichs- bzw. Schwunggewichte 35, 37. Der radiale Abstand der Kurbel 33 von der gemeinsamen Drehachse 39 der beiden Zahnräder 25, 27 ist größer als der Teilkreisradius dieser Zahnräder.The internal combustion engine shown in FIGS. 1 and 2 has three cylinders 1, 3 and 5, which are surrounded by a crankcase 7 120 ° offset from one another, protruding outwards in a star shape. In the crankcase 7 there are two crankshaft parts 9, 11 um a common axis of rotation 13 rotatably mounted. A pin 15 of the crankshaft part emerging from the crankcase 7 11 forms the output shaft of the internal combustion engine. Both crankshaft parts 9, 11 point coaxially to one another to directed bends 17 and 19, which are balanced by counterweights 21 and 23 in the usual way are. At the bends 17, 19 each an externally toothed gear 25 and 27 is rotatably mounted, which each with one the movement path of the gear 25 or 27 enclosing, to the axis of rotation 13 concentric, internally toothed ring gear 29 or 31 combs. The toothed rings 29, 31 are provided in a fixed manner on the crankcase 7. The two gears 25, 27 are arranged at a distance from one another and rigidly connected to one another via a common crank 33. The crank 33 opposite the gears 25, 27 also carry balancing weights or flyweights arranged at a distance from one another 35, 37. The radial distance between the crank 33 and the common axis of rotation 39 of the two gears 25, 27 is larger than the pitch circle radius of these gears.

In den Zylindern 1, 3 und 5 sind Kolben 41, 43 bzw. 45 in üblicher Weise abgedichtet verschiebbar geführt. Pleuelstangen 47, 49, 51 kuppeln die Kolben 41, 43, 45 gelenkig mit der gemeinsamen Kurbel 33. Die Pleuellager der Pleuelstangen 51 und 49 sind gabelförmig ausgebildet, so daß die zu übertragenden Kräfte symmetrisch auf die Kurbel 33 übergeleitet werden.In cylinders 1, 3 and 5 are pistons 41, 43 and 45 in Usually guided in a sealed manner. Connecting rods 47, 49, 51 couple the pistons 41, 43, 45 in an articulated manner with the common crank 33. The connecting rod bearings of the connecting rods 51 and 49 are fork-shaped so that the Forces to be transmitted are transferred symmetrically to the crank 33.

Das Verhältnis des Teilkreisradius des Zahnrings 29 bzw. zum Teilkreisradius des Zahnrads 25 bzw. 27 beträgt bei der dargestellten Brennkraftmaschine 3/2. Die durch den Abstand der' Drehachsen 39 und 13 gegebene Kurbelarmlänge der Kurbelwellenteile 9 und 11 ist gleich der Differenz der Teilkreis-The ratio of the pitch circle radius of the toothed ring 29 or to the pitch circle radius of the gear wheel 25 or 27 is at illustrated internal combustion engine 3/2. The crank arm length of the crankshaft parts given by the distance between the axes of rotation 39 and 13 9 and 11 is equal to the difference between the pitch circle

radien des Zahnrings 29 bzw. 31 und des Zahnrads 25 bzw. Die Kurbelarmlänge der Kurbel 33, das heißt der Abstand der Drehachse der Kurbel 33 von der Drehachse 39 ist größer als der Teilkreisradius der Zahnräder 25 bzw. 27. Die Winkelstellung der Kurbel 33 ist so gewählt, daß sie bei in Richtung eines der Zylinder, im Ausführungsbeispiel dem Zylinder 1 gerichteter Abkröpfung 17 bzw. 19 der Kurbelwellenteile 9, 11 in gleicher Richtung zeigt. Die Kurbel 33 läuft damit entlang einer in Fig. 1 strichpunktiert eingezeichneten Bewegungsbahn, die die Form einer verlängerten Hypotrochoide hat. Die Hypotrochoide hat drei, jeweils den Zylindern 1, 3, 5 zugewandte Ecken, denen, bezogen auf die Drehachse der Kurbelwellenteile 9, 11 um diese Drehachse herumgekrümmte Bahnabschnitte gegenüberliegen. Die Länge des Kurbelarms der Kurbel 33 ist so bemessen, daß der Krümmungsradius dieser Bahnabschnitte etwa gleich der Länge der Pleuelstangen 47, 49 bzw. 51 ist.radii of the ring gear 29 or 31 and of the gear 25 or the crank arm length of the crank 33, that is, the distance the axis of rotation of the crank 33 from the axis of rotation 39 is greater than the pitch circle radius of the gears 25 and 27. The angular position the crank 33 is chosen so that it is in the direction of one of the cylinders, in the embodiment Cylinder 1 directed bend 17 or 19 of the crankshaft parts 9, 11 shows in the same direction. The crank 33 thus runs along a line shown in phantom in FIG Trajectory that has the shape of an elongated hypotrochoid. The hypotrochoid has three, each den Cylinders 1, 3, 5 facing corners, which, based on the axis of rotation of the crankshaft parts 9, 11 about this axis of rotation opposite curved track sections. The length of the crank arm of the crank 33 is dimensioned so that the radius of curvature of these track sections is approximately equal to the length of the connecting rods 47, 49 and 51, respectively.

Bei der Bewegung der Kurbel 33 längs eines solchen Bahnab-Schnitts der Hypotrochoide bleibt jeweils einer der Kolben in Ruhe, während sich die beiden anderen Kolben bewegen.When moving the crank 33 along such a path section of the hypotrochoid, one of the pistons remains at rest while the other two pistons move.

Nachfolgend soll anhand der Fig. 3a bis 3c die Wirkungsweise der Brennkraftmaschine näher erläutert werden. Fig. 3a zeigt schematisch die Brennkraftmaschine in der in Fig. 1 dargestellten Stellung. Es sei angenommen, daß sich die Kurbel 33 aufgrund ihres Schwungmoments in Richtung eines Pfeils 55 bewegt. Die Abkröpfung 17 des Kurbelwellenteils 9 bewegt sich entsprechend der Abrollbewegung des Zahnrads 0 25 am Zahnring 29 entgegengesetzt in Richtung eines Pfeils 57. In der dargestellten Position des Zahnrads 25 weist die Kurbel 33 und die Abkröpfung 17 zum Zylinder 1, dessen Kolben 41 damit seine obere Totpunktstellung einnimmt und nachfolgend den Arbeitstakt ausführt. Der in Bewegungsrichtung der Kurbel 33 folgende Kolben 43 des Zylinders 3 befindet sich etwa in seiner unteren Totpunktstellung und führt nachfolgend einen Verdichtungstakt aus. Der Kolben 45The mode of operation of the internal combustion engine will be explained in more detail below with reference to FIGS. 3a to 3c. Fig. 3a shows schematically the internal combustion engine in the position shown in FIG. It is assumed that the Crank 33 is moved in the direction of arrow 55 due to its moment of inertia. The bend 17 of the crankshaft part 9 moves in the opposite direction in the direction of an arrow, corresponding to the rolling movement of the gear wheel 0 25 on the ring gear 29 57. In the illustrated position of the gear 25, the crank 33 and the crank 17 to the cylinder 1, its Piston 41 thus assumes its top dead center position and subsequently executes the work cycle. The one in the direction of movement the crank 33 following piston 43 of the cylinder 3 is located approximately in its bottom dead center position and subsequently performs a compression stroke. The piston 45

des Zylinders 5 hat seine untere Totpunktstellung am Ende seines Arbeitstaktes gerade erreicht und bleibt, wie Fig. 3b zeigt, in Ruhe, während der Kolben 41 des Zylinders 1 den Arbeitshub und der Kolben 43 des Zylinders 3 den Verdichtungshub ausführt. Der Zylinder 45 wird während des Ruhetakts des Kolbens 4 5 mit Frischluft gespült bzw. es findet der Ladungswechsel statt. Fig. 3c zeigt die Stellung der Kolben 41, 43 und 45 in einer Stellung, in der die Kurbel 33 den nächsten Eckpunkt der Hypotrochoidenbahn 53 erreicht hat. Die Kurbel 33 wandert auf dem in Drehrichtung nachfolgenden Abschnitt der Bahn weiter, womit der Kolben 41, der seine untere Totpunktstellung erreicht hat, für den nachfolgenden Ladungswechsel in Ruhe bleibt, während der Kolben 43 nachfolgend den Arbeitstakt und der Kolben 45 den Verdichtungstakt ausführt.of the cylinder 5 has just reached its bottom dead center position at the end of its work cycle and remains, as in FIG. 3b shows, at rest, during the piston 41 of the cylinder 1 the working stroke and the piston 43 of the cylinder 3 the compression stroke executes. The cylinder 45 is flushed or found with fresh air during the idle cycle of the piston 4 5 the charge exchange takes place. Fig. 3c shows the position of the pistons 41, 43 and 45 in a position in which the crank 33 has reached the next corner point of the hypotrochoid path 53. The crank 33 moves on the following in the direction of rotation Section of the path further, with which the piston 41, which has reached its bottom dead center position, for the following Gas exchange remains at rest, while the piston 43 follows the work cycle and the piston 45 the compression cycle executes.

Die Hypotrochoidenbahn 53 verläuft im Bereich der Eckpunkte schräg zur Bewegungsrichtung des Kolbens 41,43 bzw. 45. Die Kurbel 33 hat damit keine Totpunktstellung, in der der Explosionsdruck des Arbeitstakts zu einer ausschließlichen Radialbelastung der Pleuellager und Kurbelwellenlager führen würde. Diese Lager werden damit erheblich weniger beansprucht. Weiterhin wirkt die von den Pleuelstangen auf die Kurbel 33 ausgeübte Kraft im wesentlichen während des gesamten Arbeitstakts etwa in Richtung der Bahnkurve der Kurbel 33. Dies führt zu einer optimalen Krafteinleitung in die Kurbel 33. Gegebenenfalls kann die Kurbel 33 in Drehrichtung 55 geringfügig gegen die zum Zylinder weisende Stellung vorversetzt sein, wie dies bei 59 in Fig. 3a angedeutet ist.The hypotrochoid path 53 runs obliquely to the direction of movement of the piston 41, 43 or 45 in the region of the corner points Crank 33 thus has no dead center position in which the explosion pressure of the work cycle becomes an exclusive one Radial loading of the connecting rod bearings and crankshaft bearings would result. This means that these bearings are stressed considerably less. Furthermore, the force exerted by the connecting rods on the crank 33 acts substantially throughout Work cycle approximately in the direction of the trajectory of the crank 33. This leads to an optimal introduction of force in the crank 33. If necessary, the crank 33 can be turned slightly in the direction of rotation 55 against the one facing the cylinder Be set forward position, as indicated at 59 in Fig. 3a.

Die Frischladung wird den Zylindern über Einlaßkanäle, wie z.B. dem Einlaßkanal 61 des Zylinders 1 in Fig. 2 zugeführt. Der Einlaßkanal 61 mündet über mehrere Einlaßschlitze 63 bzw. 65 im Zylinder 1. Die Einlaßschlitze münden mit unterschiedlicher Neigung und werden zumindest während eines ersten Teils jedes Arbeitstaktes vom Kolben 41 verschlossen.The fresh charge is supplied to the cylinders through intake ports such as intake port 61 of cylinder 1 in FIG. The inlet channel 61 opens out via several inlet slots 63 or 65 in the cylinder 1. The inlet slots open out with different ones Inclination and are closed by piston 41 at least during a first part of each work cycle.

Ein Teil der Einlaßschlitze, hier der Einlaßschlitz 63 ist zum Zylinderkopf gerichtet, um eine ausreichende Füllung des Brennraums zu erhalten, während andere Einlaßschlitze, hier z.B. der Einlaßschlitz 65 zu einem ebenfalls vom Kolben 41 gesteuerten Auslaßschlitz 67 des Zylinders 1 weist und für eine ausreichende Spülung des Brennraums sorgt. Der Einlaßkanal 61 wird zusätzlich zur Steuerung seiner Einlaßschlitze 63, 65 mittels des Kolbens 41 von einer achsnormal zur Drehachse 13 angeordneten Blendenscheibe 69 gesteuert, die an dem einlaßseitigen Zahnrad 27 befestigt ist und mit diesem zusammen rotiert. Die Blendenscheibe 69 läuft in einem Ringschlitz des Kurbelgehäuses 7 bzw. der Zylinder 1, 3, 5 und hält den Einlaßkanal· 61 im wesentlichen während des gesamten Arbeitstaktes des Kolbens 41, unabhängig von der Aufsteuerung der Einlaßschlitze 63, 65 durch den Kolben 41 geschlossen. Für den Arbeitstakt des Kolbens 41 steht somit der gesamte Hubdrehwinkel der Kurbel 33 zur Verfügung. Der Auslaßschlitz 67 ist im Bereich der unteren Totpunktstellung des Kolbens 41 angeordnet. Nach dem Auslaßschluß, das heißt nach Schließen des Auslaßschlitzes 67 durch.den Kolben 41 wird der Brennraum mit Frischladung unter erhöhtem Druck aus einer Ausladeeinrichtung geladen. Der Einlaßschluß kann entweder durch die Blendenscheibe 69 oder den Kolben gesteuert werden. Die dargestellte Brennkraftmaschine wird mit Frischluft aufgeladen, während der Kraftstoff über Einspritzdüsen 71 eingespritzt wird. Die Aufladung kann selbstverständlich auch mit Brennstoff-Luft-Gemisch erfolgen. Die Ladungswechselsteuerung wurde vorstehend für den Zylinder 1 beschrieben. Die übrigen Zylinder werden entsprechend phasen-0 verschoben in ähnlicher Weise gesteuert.A part of the inlet slots, here the inlet slot 63, is directed towards the cylinder head in order to ensure sufficient filling of the combustion chamber, while other inlet slots, here, for example, the inlet slot 65 points to an outlet slot 67 of the cylinder 1 which is also controlled by the piston 41 and ensures sufficient flushing of the combustion chamber. The inlet channel 61 is additionally used to control its inlet slots 63, 65 controlled by means of the piston 41 of an orifice plate 69 arranged axially normal to the axis of rotation 13, which is attached to the inlet-side gear 27 and with this rotates together. The orifice plate 69 runs in an annular slot of the crankcase 7 or the cylinder 1, 3, 5 and maintains the intake passage 61 during substantially the entire working stroke of the piston 41, regardless of the opening of the inlet slots 63, 65 by the piston 41 is closed. For the work cycle of the piston 41 stands thus the entire lifting angle of rotation of the crank 33 is available. The outlet slot 67 is arranged in the area of the bottom dead center position of the piston 41. After the outlet closes, that is, after closing the outlet slot 67 through.den Piston 41, the combustion chamber is loaded with fresh charging under increased pressure from a discharge device. The inlet closure can be controlled either by the orifice plate 69 or the piston. The engine shown is charged with fresh air while the fuel is injected via injection nozzles 71. The charging can of course can also be done with a fuel-air mixture. The gas exchange control was described above for cylinder 1 described. The remaining cylinders are controlled in a similar way, shifted in phase-0.

Claims

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Internal combustion engine

Claims

Internal combustion engine comprising at least three with about equal angular distances from one another around the axis of rotation (13) of a crankshaft (9, 11) arranged around cylinders (1, 3, 5) their pistons (41, 43, 45), which can be displaced essentially radially to the axis of rotation, via connecting rods (47, 49, 51) are connected to the crankshaft (9, 11), characterized in that the piston remote Ends of the connecting rods (47, 49, 51) on a common crank (33) of an externally toothed crank gear (25, 27) are rotatably mounted, which in turn can be rotated on a bend (17, 19) of the crankshaft (9, 11) is mounted and with a stationary, internally toothed, coaxial to the axis of rotation of the crankshaft (9, 11) Toothed ring (29, 31) meshes that the ratio of the pitch circle radius of the toothed ring (29, 31) to the pitch circle radius of the crank gear (25, 27) is a rational number whose numerator is non-prime to the integer denominator

is an odd, integer equal to the number of cylinders (1, 3, 5).

2. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that g e that the angular position of the crank (33) is chosen so that it is on one of the cylinders (1, 3, 5) to directed bend (17, 19) of the crankshaft (9, 11) points to this cylinder (1, 3, 5).

3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that the angular position of the crank (33) is chosen so that when one of the cylinders (1, 3, 5) is directed towards the bend (17, 19) of the crankshaft (9, 11) angularly offset in the direction of rotation of the crank gear (25, 27) against the angular position of the bend (17, 19) is.

4. Internal combustion engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the radial axis of rotation distance of the crank (33) of the crank gear (25, 27) from the bend (17, 19) of the crankshaft (9, 11) is greater than the pitch circle radius of the crank gear (25, 27).

5. Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the radial axis of rotation distance the crank (33) from the bend (17, 19) is dimensioned so that the branches of the crank (33) described Trochoid path (53) are each curved around the axis of rotation of the crankshaft (9, 11).

6. Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the radial axis of rotation distance the crank (33) from the bend (17, 19) or the length of the connecting rods (47, 49, 51) are dimensioned so that the radius of curvature of the branches of the trochoidal path (53) is approximately equal to the length of the connecting rods (47, 49, 51).

7. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that three cylinders (1, 2, 3) are provided per crank (33).

8. Internal combustion engine according to claim 7, characterized in that the ratio of the pitch circle radius of the ring gear (29, 31) to the pitch circle radius of the crank gear (25, 27) is equal to 3/2.

9. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that in the walls of the cylinder (1, 3, 5) through the pistons (41, 43, 45) controlled inlet slots (63, 65) and outlet slots (67) are provided are that the inlet slots (63, 65) over inlet channels

(61) with a charger for combustion air or air-fuel mixture are connected and that with the crank gear (25, 27) one of the inlet channels (61) controlling orifice plate (69) rotates with the inlet channels (61) after the opening of the associated Inlet slots (63, 65) through the piston (41, 43, 45) opens and after closing the outlet slot (67) through the piston (41, 43, 45) closes.

10. Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that g e that the diaphragm disc (69) is attached to the crank gear (27) and in a through the inlet channels (61) leading, axially normal slot chamber rotates.

11. Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that the orifice plate (69) the inlet channel (61) opens approximately when the piston (41, 43, 45) reaches the dead center position close to the crankshaft.

12. Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that several, under different • Lichem angle of inflow into the cylinder (1, 3, 5) opening inlet slots (63, 65) per cylinder (1, 3, 5) is provided are.