DE4135386C2

DE4135386C2 -

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Publication number: DE4135386C2
Application number: DE19914135386
Authority: DE
Inventors: Bernd O-5900 Eisenach De Fischer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-10-26
Filing date: 1991-10-26
Publication date: 1993-06-17
Also published as: DE4135386A1

Description

Die Erfindung betrifft Zweitakt-Gegenkolbenmotoren, insbesondere Dieselmo toren, bei denen die beiden gegenläufig zusammenwirkenden Kolben über di rekte Kraftflußglieder, wie z. B. Pleuelstangen oder Teile eines Kurbel schleifentriebs, auf eine gemeinsame Kurbelwelle wirken, deren Drehachse die Zylinderachse rechtwinklig schneidet oder kreuzt, wobei die Kurbelwelle drei Kurbelzapfen aufweist, von denen der mittlere mit dem kurbelwellennahen Kolben und die beiden dazu etwa um 180° Kurbelwinkel versetzt angeordneten äußeren Kurbelzapfen mit dem kurbelwellenfernen Kolben ver bunden sind.The invention relates to two-stroke counter-piston engines, in particular diesel engines gates, in which the two oppositely interacting pistons via di right force flow elements, such as. B. connecting rods or parts of a crank loop drive, act on a common crankshaft, its axis of rotation the cylinder axis intersects or crosses at right angles, the crankshaft has three crank pins, of which the middle with the near the crankshaft Piston and the two offset by about 180 ° crank angle arranged outer crank pin ver with the piston remote from the crankshaft are bound.

Zweitakt-Gegenkolbenmotoren der genannten Bauart werden z. B. in den Pa tentschriften DE-PS 66 961, US 11 71 854, DE-PS 3 77 315, DE-PS 7 31 039 und DE-PS 3 71 100 beschrieben. Dabei ist es prinzipiell bekannt, Einlaß- und Auslaßkolben im Durchmesser und/oder Hub unterschiedlich auszuführen. Weiterhin ist es aus der US 11 71 854 bekannt, den Auslaßkolben als kurbelwellenfernen Kolben anzuordnen und im Durchmesser kleiner auszuführen als den Einlaßkolben.Two-stroke counter-piston engines of the type mentioned are z. B. in Pa Tent publications DE-PS 66 961, US 11 71 854, DE-PS 3 77 315, DE-PS 7 31 039 and DE-PS 3 71 100. It is known in principle, inlet and outlet pistons to be carried out differently in diameter and / or stroke. Farther it is known from US 11 71 854, the exhaust piston as remote from the crankshaft Arrange pistons and run smaller in diameter than the inlet piston.

Ein Hauptfaktor für die Qualität eines Zweitaktmotors ist die Qualität der Spülung. Bei der hier vorliegenden Gleichstrom-Drallspülung bewegt sich die Spülströmung, wenn der Spüldrall groß ist (d. h. wenn die Tangential komponente der Spülströmung überwiegt), vor allem entlang der Zylinder wand. Dies ist insofern günstig, als dadurch die Vermischung der kühlen, spezifisch schweren Spülluft mit dem heißen, spezifisch leichten Restgas im Zylinder wirksam gehemmt wird.A major factor in the quality of a two-stroke engine is the quality of the Flushing. In the case of the DC swirl flushing present here, it moves the purge flow when the purge swirl is large (i.e. when the tangential component of the purge flow predominates), especially along the cylinders wall. This is advantageous in that it mixes the cool, specifically heavy purge air with the hot, specifically light residual gas is effectively inhibited in the cylinder.

Bei gleichgroßem Durchmesser des Einlaß- und des Auslaßkolbens ist es jedoch nachteilig, daß der rotierende wandnahe Spülstrom infolge der Fliehkraft sich axial schnell bis zu den Auslaßschlitzen ausbreitet und durch diese abfließt, während ein heißer Restgaskern von erheblichem Durchmesser im Zylinder verbleibt. Um diesen ungünstigen Effekt gering zu halten, darf der Spüldrall nur mäßig sein. Dabei tritt jedoch an der Spülfront eine starke Vermischung zwischen Spülluft und Restgas ein. Sowohl diese Vermischung bei mäßigem Spüldrall als auch die genannte Voreilung des Spülstroms an der Zylinderwand bei hohem Spüldrall mindern die Qualität der Spülung.However, with the same diameter of the inlet and outlet pistons it is disadvantageous that the rotating flush flow near the wall due to the centrifugal force spreads axially quickly to the outlet slots and through this flows off while a hot residual gas core of considerable diameter remains in the cylinder. To keep this unfavorable effect low, the flushing twist may only be moderate. However, this occurs on the flushing front a strong mixture between purge air and residual gas. Both of these Mixing with moderate flushing twist as well as the mentioned advance of Flushing currents on the cylinder wall with high flushing swirl reduce the quality the flush.

Um beide Effekte gering zu halten und eine hohe Qualität der Spülung zu erreichen, müssen bei gleichgroßem Durchmesser des Einlaß- und des Auslaßkolbens der Verbrennungsraum (= Raum zwischen den beiden Kolbenböden im Gaswechseltotpunkt) im Verhältnis zum Zylinderdurchmesser lang, die Spülschlitze im Verhältnis zum Zylinderdurchmesser hoch und der Spüldrall mäßig sein.To keep both effects low and a high quality of the rinse too must reach with the same diameter of the inlet and outlet pistons the combustion chamber (= space between the two piston heads in the Gas exchange dead center) in relation to the cylinder diameter long, the flushing slots in relation to the cylinder diameter high and the flushing twist moderate be.

Der mäßige Spüldrall ist jedoch für die Verbrennung im Zylinder ungünstig. Wenn der Brennraumdurchmesser gleich dem Zylinderdurchmesser ist, ergibt sich dadurch eine träge Verbrennung mit ungünstigem thermischem Wirkungs grad. Um eine schnellere Verbrennung zu erreichen, müssen entweder zwei oder mehr Einspritzdüsen auf dem Umfang des Zylinders verteilt angeordnet werden oder, wenn nur eine Einspritzdüse angeordnet werden soll, muß der Brennraumdurchmesser wesentlich kleiner als der Zylinderdurchmesser und somit im Kolben angeordnet sein, damit sich eine ausreichend große Drall zahl im Brennraum ergibt. Im letzteren Fall ist jedoch der Brennraum unge spült.The moderate purging swirl is however unfavorable for the combustion in the cylinder. If the combustion chamber diameter is equal to the cylinder diameter, the result is slow combustion with unfavorable thermal effects degrees. To achieve faster combustion, either two or more injectors distributed around the circumference of the cylinder be, or if only one injector is to be arranged, the Combustion chamber diameter much smaller than the cylinder diameter and thus be arranged in the piston so that there is a sufficiently large swirl number in the combustion chamber results. In the latter case, however, the combustion chamber is not rinses.

Aufgrund dieser Zusammenhänge muß, wenn eine hohe Spülqualität erreicht werden soll, bei gleichgroßem Durchmesser des Einlaß- und des Auslaßkol bens der Hub des Einlaß- und des Auslaßkolbens zusammengenommen möglichst groß im Verhältnis zum Zylinderdurchmesser sein, wobei aber auch dies den Zielkonflikt zwischen der für die Spülung und für die Verbrennung optimalen Größe des Spüldralls nicht aufhebt. Mit zunehmender Langhubigkeit wächst aber bekanntlich die Bauhöhe, die Masse und der Herstellungsaufwand des Motors, und für den kurbelwellennahen Kolben wird schon bei einem nur wenig über 1 liegenden Hub-Bohrungsverhältnis eine natürliche Grenze erreicht, oberhalb derer der Bewegungsraum der Pleuelstange so weit in die Zylinderlauffläche einschneidet, daß bei Zweitaktmotoren mit Ölabstreifring am unteren Kolbenende eine progressive Zunahme der Bauhöhe mit dem Hub und weitere Nachteile auftreten.Because of these correlations, if a high washing quality is achieved should be, with the same diameter of the inlet and outlet Kol bens the stroke of the intake and exhaust pistons taken together if possible be large in relation to the cylinder diameter, but this also the Conflict of goals between the optimal one for flushing and for combustion Size of the rinse twist does not cancel out. With increasing long stroke As is well known, the overall height, mass and manufacturing effort grow of the engine, and for the piston near the crankshaft, one only slightly above 1 stroke-bore ratio is a natural one Limit reached above which the connecting rod's range of motion is so cuts far into the cylinder running surface that with two-stroke engines Oil scraper ring at the lower piston end a progressive increase in height with the hub and other disadvantages occur.

Um auch mit einem Hub-Bohrungsverhältnis von nur wenig über 1 am kurbel wellennahen Kolben einen für eine hohe Spülqualität ausreichend langen Verbrennungsraum im Verhältnis zum Zylinderdurchmesser zu erhalten, muß auch der Hub des kurbelwellenfernen Kolbens etwa so groß wie der des kur belwellennahen Kolbens sein, wie es bei den ausgeführten Motoren dieser Bauart der Fall ist.To crank even with a stroke-bore ratio of just a little over 1 Pistons close to the shaft are long enough for a high flushing quality To maintain the combustion chamber in relation to the cylinder diameter must the stroke of the piston remote from the crankshaft is about as large as that of the cure piston near the shaft, as is the case with the engines of this type Design is the case.

Dies hat jedoch große Nachteile zur Folge. Es ergibt sich dadurch außer einer großen Bauhöhe des Motors ein sehr schweres und dabei wenig steifes Triebwerk für den kurbelwellenfernen Kolben, das großen Beschleunigungen unterliegt und große Massenkräfte verursacht. Dabei muß wegen des Massenausgleichs auch das Triebwerk des kurbelwellennahen Kolbens unnötig schwer ausgeführt werden. Die infolge der langen Kraftflußlänge relativ geringe Steifigkeit des Triebwerks des kurbelwellenfernen Kolbens begünstigt starke Triebwerkschwingungen bei schnellem Verbrennungsdruckanstieg. Die Massenkraft der sehr langen Pleuelstangen am kurbelwellenfernen Kolben hat eine große Biegewechselbeanspruchung am Pleuelstangenschaft und große, die Kolbenreibung erhöhende Querkräfte am Kolben zur Folge.However, this has major disadvantages. It results from this a large overall height of the engine a very heavy and not very stiff Engine for the piston remote from the crankshaft, the large accelerations subject and causes large mass forces. It must because of the mass balance the engine of the piston near the crankshaft is unnecessarily heavy be carried out. The relatively small due to the long power flow length Stiffness of the engine of the piston remote from the crankshaft is favored strong engine vibrations with rapid increase in combustion pressure. The Mass force of the very long connecting rods on the piston remote from the crankshaft has a large bending stress on the connecting rod shaft and large, the lateral friction on the piston increases the piston friction.

In der US 11 71 854 wird vorgeschlagen, den Auslaßkolben im Durchmesser kleiner als den Einlaßkolben auszuführen, um eine gleichgroße Gesamtmasse von Pleueln und Kolben am Einlaß- und am Auslaßkolben zu erreichen. Durch dieses Merkmal werden die angeführten Nachteile gemindert, aber nicht beseitigt.In US 11 71 854 it is proposed the outlet piston in diameter smaller than the inlet piston to make an equal total mass of connecting rods and pistons to reach the inlet and outlet pistons. By this feature alleviates the disadvantages mentioned, but does not eliminate them.

Bei einem Gegenkolbenmotor mit gleichgroßem Durchmesser des Einlaß- und Auslaßkolbens heben sich die von den Kolben auf die Kurbelzapfen übertragenen Gaskräfte zu jedem Zeitpunkt gegenseitig auf. Die Kurbelwellenhauptlager dienen dabei im wesentlichen nur zur Schmierölzuführung und zur Lagefixierung der Kurbelwelle im Kurbelgehäuse. Es ist bekannt, die Hauptlager beiderseitig außerhalb der äußeren Kurbelzapfen unter Zwischenschaltung von Kurbelwangen anzuordnen und sie in kostengünstigster Weise als Gleitlager auszuführen.In a counter-piston engine with the same diameter of the intake and Exhaust pistons lift those transferred from the pistons to the crank pins Gas forces on each other at any time. The main crankshaft bearings serve essentially only for the supply of lubricating oil and to fix the crankshaft in the crankcase. It is known that Main bearing on both sides outside the outer crank pin with interposition of crank webs and arrange them in the most cost-effective way Way to run as a plain bearing.

Ein grundsätzlicher Nachteil dieser bekannten Hauptlageranordnung bei gleitgelagerter Ausführung ist der große Abstand der Hauptlager von der Zylinderachse, der schon bei einem Einzylindermotor eine relativ lange und wenig biegesteife Kurbelwelle mit niedriger Biegeeigenfrequenz und bei Mehrzylinderanordnung außerdem einen übermäßig großen Zylinderabstand oder die bekannte Anordnung einer sehr aufwendigen Wälzlagerung zwischen den Zylindern bedingt.A fundamental disadvantage of this known main bearing arrangement plain bearing design is the large distance of the main bearings from the Cylinder axis, which is a relatively long one with a single-cylinder engine and less rigid crankshaft with low natural bending frequency and with a multi-cylinder arrangement also an excessively large cylinder spacing or the known arrangement of a very complex rolling bearing between the cylinders conditionally.

Wenn der kurbelwellenferne Kolben, wie in der US 11 71 854 vorgeschlagen, im Durchmesser kleiner als der Einlaßkolben ausgeführt wird, ergibt sich eine Differenzkraft zwischen den beiden Kolben, die von den Hauptlagern aufgenommen werden muß. Wegen des großen Abstands der Hauptlager vom mittleren Kurbelzapfen ergibt sich dadurch eine hohe Biegebeanspruchung und eine starke Anregung zu Biegeschwingungen der wenig biegesteifen Kurbelwelle. Dies erfordert eine Verstärkung der Kurbelwelle, was einen noch größeren Masse- und Raumbedarf und größere Lagerreibung zur Folge hat.If the piston remote from the crankshaft, as proposed in US 11 71 854, is smaller in diameter than the inlet piston, results a differential force between the two pistons by the main bearings must be included. Because of the large distance of the main bearings from the This results in a high bending stress for the middle crank pin and a strong stimulus to bending vibrations of the crankshaft which is not very rigid. This requires reinforcement of the crankshaft, which one more results in greater mass and space requirements and greater bearing friction.

Aufgrund der dargelegten Zusammenhänge ist die im Oberbegriff genannte Motorbauart in der bekannten Form nicht für große Schnelläufigkeit geeignet. Die ausgeführten Motoren erreichen nur mäßige Drehzahl bei relativ hohem Masse- und Raumbedarf und konnten sich deshalb nicht durchsetzen.Because of the relationships described, the motor design mentioned in the preamble in the known form is not suitable for high speed. The engines run only moderate speed at relative high mass and space requirements and therefore could not prevail.

Aufgabe der Erfindung ist es, die genannte Motorbauart unter Beibehaltung ihrer prinzipiellen Einfachheit dahingehend weiterzuentwickeln, daß die genannten Nachteile vermieden und stattdessen insbesondere folgende Eigen schaften erreicht werden:The object of the invention is to maintain the engine design mentioned basic simplicity to further develop that the above Disadvantages avoided and instead the following own be achieved:

- Compact design with low mass and space requirements both in the direction the cylinder as well as the crankshaft axis and low construction costs
- Suitability for multi-cylinder design
- High rigidity of the engine for suitability for high speed and high specific performance
- Despite the short-stroke design, the flushing and combustion are of high quality

Zur Erreichung der ersten drei angestrebten Eigenschaften wird vorgeschlagen, daß der Auslaßkolben im Hub wesentlich kleiner als der Einlaßkolben ist und daß die Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle, mindestens aber ein Hauptlagerzapfen, zwischen dem mittleren und den äußeren Kurbelzapfen angeordnet sind.To achieve the first three desired properties, it is proposed that that the exhaust piston in the stroke is much smaller than the inlet piston and that the main bearing journal the crankshaft, or at least one main bearing journal, between the middle one and the outer crank pin are arranged.

Als vorteilhafte Weiterbildung wird vorgeschlagen, daß der Hub des Auslaßkolbens kleiner als der Durchmesser der äußeren Kurbelzapfen, insbesondere des abtriebseitigen Kurbelzapfens, ist.As an advantageous development, it is proposed that the stroke of the exhaust piston smaller than the diameter of the outer crankpin, in particular of the crank pin on the output side.

Als weitere vorteilhafte Ausbildung wird außerdem vorgeschlagen, daß der Hub des Auslaßkolbens 0,35 bis 0,5mal so groß wie der des Einlaßkolbens ist.As a further advantageous training it is also proposed that the stroke of the exhaust piston is 0.35 to 0.5 times that of the intake piston is.

Um auch noch die vierte angestrebte Eigenschaft zu erreichen, wird außerdem vorgeschlagen, daß der Auslaßkolben im Durchmesser kleiner als der Einlaßkolben ist, und zwar vorzugsweise 0,75 bis 0,9mal so groß wie der des Einlaßkolbens.In order to also achieve the fourth desired property, is also suggested that the outlet piston be smaller in diameter than that Intake piston is, preferably 0.75 to 0.9 times as large as that of the intake piston.

In Verbindung mit diesem Merkmal wird weiterhin vorgeschlagen, daß zwischen den Hubräumen des Einlaß- und Auslaßkolbens ein im wesentlichen scheibenförmiger Verdichtungsraum (Brennraum) angeordnet ist, dessen Durchmesser gleich oder ungefähr gleich dem Durchmesser des Auslaßzylinders ist.In connection with this feature, it is further proposed that between the displacements of the intake and exhaust pistons a substantially disc-shaped compression chamber (combustion chamber) is arranged, the Diameter equal to or approximately equal to the diameter of the outlet cylinder is.

Die erfindungsgemäße Anordnung der Hauptlager zwischen dem mittleren und den äußeren Kurbelzapfen ist mit Gleitlagern praktisch nur möglich in Verbindung mit dem vorgeschlagenen geringen Auslaßkolbenhub.The arrangement of the main camp between the middle and the outer crank pin is practically only possible with plain bearings in Connection with the proposed low exhaust piston stroke.

Da dieser Bereich bei der bekannten Bauart von der Kurbelwange zur steifen Verbindung zwischen dem mittleren und dem äußeren Kurbelzapfen ausgefüllt wird, wäre bei dieser Bauart hier nicht genügend Platz für die Anordnung eines Hauptlagerzapfens und beiderseitig je einer Kurbelwange zur Verbindung mit dem mittleren und dem äußeren Kurbelzapfen.Because this area of the known design from the crank arm to stiff Connection between the middle and the outer crank pin filled would not be enough space for the arrangement with this design a main bearing journal and a crank arm on each side for connection with the middle and the outer crank pin.

Hierbei ist zu berücksichtigen, daß ein Gleitlager umso ungünstiger und problematischer wird, je geringer seine Breite im Verhältnis zum Durchmesser ist. Ein die Kurbelwange übergreifender Gleitlagerzapfen mit übermäßig großem Duchmesser wäre zwar auch bei der bekannten Anordnung zwischen dem mittleren und dem äußeren Kurbelzapfen unterzubringen; das Lager würde aber sehr große Reibungsverluste und eine große Antriebsleistung der Ölpumpe für die Schmierölzuführung verursachen. It must be taken into account here that a plain bearing is all the more unfavorable and the smaller its width in relation to the diameter becomes more problematic is. A plain bearing journal spanning the crank arm with excessive large diameter would also be in the known arrangement between to accommodate the middle and outer crankpin; the warehouse but would have very large friction losses and a large drive power the oil pump for the lubricating oil supply.

Aufgrund des erfindungsgemäß vorgesehenen geringen Auslaßkolbenhubs ergibt sich eine so große Durchmesserüberschneidung zwischen dem Hauptlagerzapfen und dem äußeren Kurbelzapfen, daß die Kurbelwange zwischen diesen beiden Lagerzapfen sehr schmal sein oder ganz entfallen kann. Infolgedessen verbleibt zwischen dem Hauptlagerzapfen und dem mittleren Kurbelzapfen genügend Raum für eine steife Kurbelwange.Due to the small exhaust piston stroke provided according to the invention results there is such a large diameter overlap between the main bearing journal and the outer crank pin that the crank arm between them Both journals can be very narrow or can be omitted entirely. Consequently remains between the main bearing journal and the middle crankpin enough space for a stiff crank arm.

Eine ausreichende Durchmesserüberschneidung wird dadurch sichergestellt, daß der Auslaßkolbenhub kleiner als der Durchmesser der äußeren Kurbelzapfen, insbesondere des abtriebseitigen Kurbelzapfens, ist. Dadurch verläuft die Kurbelwellendrehachse innerhalb der äußeren Kurbelzapfen. Bei Einhaltung dieser Bedingung ist die vorgeschlagene Anordnung der Hauptlager zwischen dem mittleren und den äußeren Kurbelzapfen praktisch mit nahezu minimalen Zapfendurchmessern und somit geringen Reibverlusten möglich.This ensures a sufficient overlap in diameter that the exhaust piston stroke is smaller than the diameter of the outer crank pin, in particular of the crank pin on the output side. This runs the crankshaft axis of rotation within the outer crankpin. At Compliance with this condition is the proposed arrangement of the main camp between the middle and the outer crank pin practically with almost minimal pin diameters and thus low friction losses possible.

Die Einhaltung dieser Bedingung ergibt als weiteren Vorteil, daß sich auch die äußeren Fortsetzungen der Kurbelwelle mit sehr schmalen oder ohne Kurbelwangen unmittelbar an die äußeren Kurbelzapfen anschließen können. Somit ergibt sich auch in Richtung der Kurbelwellendrehachse eine außerordentlich kompakte Bauweise.Compliance with this condition results in a further advantage that also the outer continuations of the crankshaft with very narrow or without Can connect crank webs directly to the outer crank pin. This also results in an extraordinary direction in the direction of the crankshaft axis of rotation compact design.

Durch die vorgeschlagene Verlegung der Hauptlager nach innen werden der Stützabstand und das Biegemoment in der Kurbelwelle wesentlich kleiner und die Biegesteifigkeit und Biegeeigenfrequenz der Kurbelwelle um ein Mehrfaches größer als bei der bekannten Bauart.The proposed relocation of the main bearings to the inside Support distance and the bending moment in the crankshaft much smaller and the bending stiffness and natural bending frequency of the crankshaft Several times larger than the known design.

Die durch die Erfindung erreichte extreme Leichtbauweise der Kurbelwelle erlaubt auch die ökonomische Verwendung sehr hochwertigen Werkstoffs für die Kurbelwelle, so daß die Lagerzapfendurchmesser und damit der Masse- und Raumbedarf und die Reibverlustleistung des Motors noch zusätzlich vermindert werden können.The extreme lightweight construction of the crankshaft achieved by the invention also allows the economical use of very high quality material for the crankshaft, so that the journal diameter and thus the mass and space requirements and the friction loss power of the motor can be reduced.

Durch die Verringerung des Auslaßkolbendurchmessers gegenüber dem Einlaß kolbendurchmesser wird erreicht, daß der wandnah rotierende Spülstrom nicht mehr ungehindert zu den Auslaßschlitzen vorauseilen kann. Er wird vielmehr am Übergang zwischen dem Einlaß- und dem Auslaßzylinder gestaut, bevor er in den Auslaßzylinder eintreten kann, wodurch sich die radiale Dicke des rotierenden Wandstroms im Einlaßzylinder wesentlich vergrößert und der Durchmesser des verbleibenden Restgaskerns abnimmt. Ein hoher Spüldrall bewirkt dabei kein wesentlich beschleunigtes Vordringen des Wandstromes zu den Auslaßschlitzen und somit auch keine Verminderung des Spülwirkungsgrades. Die Spülschlitze können niedrig und der Spüldrall hoch sein ohne Verschlechterung des Spülwirkungsgrades gegenüber der Zylindergeometrie mit langgestrecktem Verbrennungsraum und gleichgroßen Einlaß- und Auslaßkolbendurchmesser. Trotz der im Verhältnis zum Einlaßkolbendurchmesser niedrigeren Spülschlitze kann das für die Spülqualität bedeutende Verhältnis des gesamten Spülschlitzquerschnitts zum Auslaßzylinderquerschnitt größer sein als bei der Zylindergeometrie mit gleichgroßem Durchmesser des Einlaß- und Auslaßkolbens. Die niedrigeren Spülschlitze erlauben bei gleichgroßem Vorauslaßzeitquerschnitt auch entspre chend niedrigere Auslaßschlitze, und diese niedrigeren Schlitzhöhen er geben einen geringeren Verlust an effektiv wirksamem Hubraum. Dieser Ver lust wird außerdem durch den kleineren Anteil des Auslaßkolbenhubs am Ge samthub noch zusätzlich verringert. Dies ist darin begründet, daß das Ver hältnis Schlitzhöhe zu Hub am Auslaßkolben wesentlich größer, und zwar in der Regel ungefähr doppelt so groß ist wie am Einlaßkolben.By reducing the outlet piston diameter compared to the inlet piston diameter is achieved that the flushing flow rotating near the wall can no longer hurry unhindered to the outlet slots. He will rather, jammed at the transition between the intake and exhaust cylinders, before it can enter the exhaust cylinder, causing the radial Thickness of the rotating wall flow in the inlet cylinder increased significantly and the diameter of the remaining gas core decreases. A high one Flushing twist does not significantly accelerate the advance of the Wall flow to the outlet slots and thus no reduction in Flushing efficiency. The flushing slots can be low and the flushing twist be high without deteriorating the flushing efficiency compared to the cylinder geometry with an elongated combustion chamber and the same size Inlet and outlet piston diameters. Despite the relative to the inlet piston diameter Lower flushing slots can do this for the flushing quality significant ratio of the total flushing slot cross section to the outlet cylinder cross section be larger than the cylinder geometry with the same size Diameter of the inlet and outlet pistons. The lower flush slots allow with the same pre-discharge cross-section correspondingly lower outlet slots, and these lower slot heights give less loss of effective displacement. This ver lust is also due to the smaller proportion of the exhaust piston stroke in Ge velvet stroke even further reduced. This is because the Ver Ratio slot height to stroke on the exhaust piston much larger, in usually about twice as large as on the inlet piston.

Der Hauptvorteil der Zylindergeometrie mit gegenüber dem Einlaßkolbendurchmesser vermindertem Auslaßkolbendurchmesser besteht darin, daß auch bei einer relativ kurzhubigen Auslegung noch eine ebenso gute Spülqualität wie bei einer langhubig ausgelegten Zylindergeometrie mit gleichgroßem Durchmesser des Einlaß- und Auslaßkolbens erreicht werden kann.The main advantage of cylinder geometry compared to the intake piston diameter reduced outlet piston diameter is that too with a relatively short-stroke design, an equally good flushing quality like a long-stroke cylinder geometry with the same size Diameter of the inlet and outlet pistons can be achieved.

Bei der vorgeschlagenen Anordnung des Brennraums im Übergangsbereich des Auslaßzylinders zum Einlaßzylinder, mit gleichem oder ungefähr gleichem Durchmesser wie der Auslaßzylinder, liegt der Brennraum vollständig im Spülstrom. Die zulässige und praktisch auch leicht erreichbare hohe Drallzahl der Spülströmung im Einlaßzylinder wird beim Eintritt in den Auslaßzylinder aufgrund des Drallgesetzes infolge der Durchmesserverminderung noch weiter erhöht und liegt in dieser Höhe auch während des Verbrennungstotpunkts im Brennraum vor. Aufgrund der hohen Brennraumdrallzahl ist in den meisten Fällen nur eine Einspritzdüse erforderlich. Wegen der Durchmesserverminderung vergrößert sich bei gleichem Verdichtungsverhältnis die Brennraumhöhe, so daß ein zu flacher Brennraum vermieden wird.In the proposed arrangement of the combustion chamber in the transition area of the Exhaust cylinder to the inlet cylinder, with the same or approximately the same Diameter like the exhaust cylinder, the combustion chamber is completely in the Purge flow. The permissible and practically also easily attainable high Swirl number of the flushing flow in the inlet cylinder is when entering the Exhaust cylinder due to the swirl law due to the diameter reduction increased even further and remains at this level even during the combustion dead center in the combustion chamber. Due to the high combustion chamber swirl number in most cases only one injector is required. Because of the reduction in diameter increases with the same compression ratio the combustion chamber height, so that a too flat combustion chamber is avoided becomes.

Der vorgeschlagene kleine Hub des Auslaßkolbens von 0,35 bis 0,5mal Einlaßkolbenhub ist ein günstiger Kompromiß, bei dem noch ein ausreichend großer Vorauslaßzeitquerschnitt bei nicht zu großer Auslaßvoreilung und nicht zu großem auslaßbedingtem Spülgegendruck erreicht wird. Dabei ist vorausgesetzt, daß der Auslaß erst kurz nach dem Einlaß schließt. Dies bedeutet den Verzicht auf einen Nachladeeffekt durch den Spüldruck, was aber in den meisten Anwendungsfällen, insbesondere in Kraftfahrzeugen, bei denen eine mit der Drehzahl steigende Drehmomentkennlinie unerwünscht ist, kein Nachteil ist.The proposed small stroke of the exhaust piston from 0.35 to 0.5 times the intake piston stroke is a cheap compromise where one is still sufficient large pre-discharge cross-section with not too large outlet advance and not too great a backpressure caused by the outlet is reached. It is provided that the outlet closes shortly after the inlet. This means the waiving of a reloading effect by flushing what but in most applications, especially in motor vehicles, where a torque characteristic curve that increases with the speed is undesirable is not a disadvantage.

Der Hub des Auslaßkolbens kann um so kleiner ausgeführt werden, je vollständiger der Umfang des Auslaßzylinders für die Anordnung von Auslaßschlitzen ausgenutzt wird. Für eine maximale Ausnutzung wird weiterhin vorgeschlagen, daß im Auslaßzylinder statt mehrerer durch Stege getrenn ter Auslaßschlitze nur ein stegloser, ringförmig um den gesamten Zylin derumfang verlaufender Auslaßschlitz angeordnet ist. Für die hierbei be sonders schwierige Kolbenabdichtung stellen der vorgeschlagene kleine Auslaßkolbendurchmesser und -hub eine wesentliche Erleichterung dar. Durch die Verminderung des Auslaßkolbenhubs wird die Auslaßkolbenhöhe um den gleichen Betrag, die Kraftflußlänge zwischen Kurbelwelle und Auslaß kolbenboden und die Bauhöhe des Motors um den doppelten Betrag vermin dert.The stroke of the exhaust piston can be made smaller, the more complete the circumference of the outlet cylinder for the arrangement of outlet slots is exploited. For maximum utilization it will continue suggested that in the exhaust cylinder instead of several separated by webs The outlet slots are just a seamless, circular shape around the entire cylinder the circumferential outlet slot is arranged. For the be The proposed small outlet piston diameter represents a particularly difficult piston seal and stroke are a significant relief. By reducing the exhaust piston stroke, the exhaust piston height becomes around the same amount, the power flow length between the crankshaft and the outlet reduce the piston crown and the overall height of the engine by twice the amount different.

Da die translatorischen Massenkräfte des Auslaßtriebwerks wegen des Mas senausgleichs genauso groß wie die des Einlaßtriebwerks sein müssen, der Hub des Auslaßkolbens aber z. B. nur 0,4mal so groß wie der des Einlaß kolbens ist, muß die translatorische Masse des Auslaßtriebwerks in diesem Fall 2,5mal so groß wie die des Einlaßtriebwerks sein. Aufgrund dessen kann trotz einer etwa doppelt so großen Kraftflußlänge des Auslaßtrieb werks durch entsprechend größere Kraftflußquerschnitte eine, bezogen auf die z. B. nur etwa 2/3 so große Kolbenfläche des Auslaßtriebwerks, dem Einlaßtriebwerk etwa ebenbürtige Steifigkeit erreicht werden. Aufgrund der durch die vorgeschlagene Anordnung erreichten, bezogen auf die Kolbenfläche hohen Festigkeit und Steifigkeit des Auslaßtriebwerks kann die vom Einlaßtriebwerk ertragbare hohe Schnelläufigkeit in voller Höhe ausgenutzt werden; sie wird nicht mehr durch das Auslaßtriebwerk be grenzt. Dadurch können bei gleicher Leistung alle Abmessungen wesentlich verkleinert, die Drehzahl wesentlich erhöht und somit der Masse- und Raumbedarf und die Herstellungskosten des Motors entsprechend gesenkt werden. Hieraus eröffnet sich auch ein sehr vorteilhafter Einsatz des vor geschlagenen Motors in Fahrzeugen und vielen weiteren Anwendungsberei chen.Since the translational mass forces of the exhaust engine because of the Mas equalization must be as large as that of the intake engine, the Stroke of the exhaust piston but z. B. only 0.4 times the size of the inlet is piston, the translational mass of the exhaust engine in this Case 2.5 times the size of the intake engine. Because of that can despite an approximately twice as long power flow length of the exhaust drive plant by correspondingly larger power flow cross sections, based on the z. B. only about 2/3 of the piston area of the exhaust engine, the Intake engine about equal stiffness can be achieved. Due to the achieved by the proposed arrangement, based on the piston surface high strength and rigidity of the exhaust engine can the high speed that can be borne by the intake engine in full Height can be exploited; it will no longer be through the exhaust engine borders. This allows all dimensions to be significant with the same performance reduced, the speed increased significantly and thus the mass and Space requirements and the manufacturing costs of the engine reduced accordingly will. This also opens up a very advantageous use of the vor struck engine in vehicles and many other applications chen.

Die vorgeschlagene Anordnung der Kurbelwellenlager und die dazu vorgeschlagene Zylindergeometrie sind jeweils für sich nur mit ungünstigen Auswirkungen verwirklichbar. Wenn sie jedoch, wie vorgeschlagen, miteinander kombiniert werden, wirken sie, wie oben dargelegt wurde, in sehr vorteilhafter Weise zusammen, so daß die angestrebten Eigenschaften erreicht werden, insbesondere kompakte Bauweise sowohl in Zylinder- als auch in Kurbelwellenrichtung, große Steifigkeit und Schnelläufigkeit bei kostengünstiger Leichtbauweise und gute Spül- und Verbrennungsqualität. The proposed arrangement of the crankshaft bearings and the cylinder geometry proposed for this purpose are each per se only unfavorable Impact realizable. If, however, as suggested, with each other combined, they have a very strong effect, as explained above advantageously together so that the desired properties are achieved be, especially compact design in both cylinder and also in the direction of the crankshaft, great rigidity and high speed cost-effective lightweight design and good flushing and combustion quality.

Der vorgeschlagene Gegenkolbenmotor hat auch als Mehrzylindermotor wesent liche Vorteile gegenüber einem Motor der bekannten Bauart.The proposed counter-piston engine is also essential as a multi-cylinder engine Liche advantages over a motor of the known type.

Eine besonders vorteilhafte Mehrzylinderanordnung bei dem vorgeschlagenen Motor ergibt die Anordnung von zwei Zylindern, mit oder vorzugsweise ohne Achsenversatz, einander gegenüberliegend beiderseits der Kurbelwelle, wo bei ihre einander gegenüberliegenden Einlaß- und Auslaßtriebwerke jeweils auf denselben Kurbelzapfen wirken (180°-V-Motor).A particularly advantageous multi-cylinder arrangement in the proposed Engine results in the arrangement of two cylinders, with or preferably without Axial misalignment, opposite each other on both sides of the crankshaft, where at their opposite intake and exhaust engines, respectively act on the same crank pin (180 ° V motor).

Es können auch mehrere Zylinder oder 180°-V-Zylinderpaare in Richtung der Kurbelwellenachse aneinandergereiht und an ihren äußeren Kurbelzapfen durch eine zwischengeschaltete, vorzugsweise scheibenförmige Kurbelwange geringer Breite verbunden werden. Dabei kann eines der beiden Hauptlager zwischen den beiden Zylinderachsen entfallen. Diese Aneinanderreihung er gibt im Unterschied zu der bekannten Bauart einen noch akzeptablen Zylin derabstand ohne zusätzlichen Aufwand, wie ihn die bekannte Anordnung ei nes Wälzlagers um die scheibenförmige Kurbelwange erfordert. Die Erfindung ermöglicht somit auch eine sinnvolle Anwendung der Reihenbauweise bei ei nem Gegenkolbenmotor mit direkter Anlenkung aller Kolben an nur einer Kurbelwelle.Several cylinders or 180 ° -V-cylinder pairs in the direction of the Crankshaft axis strung together and on their outer crankpin by an intermediate, preferably disc-shaped crank cheek small width can be connected. One of the two main camps between the two cylinder axes. This stringing together In contrast to the known design there is a still acceptable cylinder the distance without additional effort, as the known arrangement egg Nes roller bearing around the disc-shaped crank arm required. The invention thus also enables a sensible application of the row construction at egg counter piston engine with direct linkage of all pistons to only one Crankshaft.

Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, Kurbelschleifentriebe für das Auslaßtriebwerk zu verwenden. Dabei ist auf jedem äußeren Kurbelzapfen ein geteilter Gleitstein drehbar gelagert, der zugleich in einem Kurbelschleifenrahmen quer zur Zylinderachse verschieb bar gelagert ist. Jeder der beiden Kurbelschleifenrahmen ist durch seinen parallel zur Zylinderachse verlaufenden Anschlußarm starr mit dem Auslaß kolben verbunden. Die Kurbelschleifenrahmen benötigen dabei außer der Führung durch den Auslaßkolben noch je eine besondere Führung in der Nähe der Kurbelwelle.As a further advantageous embodiment of the invention, it is proposed that To use crank loop drives for the exhaust engine. It is on a split sliding block rotatably mounted on each outer crank pin, the at the same time move across the cylinder axis in a crank loop frame is stored in bar. Each of the two crank loop frames is through its own Connection arm running parallel to the cylinder axis rigid with the outlet piston connected. The crank loop frames need besides that Guided tour of the outlet piston still a special guide nearby the crankshaft.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung von Kurbelschleifentrieben für den Auslaßkolben beim 180°-V-Motor. Bei diesem genügt ein für beide Aus laßkolben gemeinsamer Kurbelschleifenrahmen an jeder Zylinderseite, der über seine beiden zueinander entgegengesetzt gerichteten Anschlußarme die beiden Auslaßkolben starr miteinander verbindet und infolgedessen keiner lei zusätzliche Führung benötigt.The use of crank loop drives for is particularly advantageous the exhaust piston on the 180 ° V engine. With this one is enough for both let piston common crank loop frame on each cylinder side, the over its two opposite connecting arms the rigidly connects the two outlet pistons and, as a result, none additional guidance is required.

Die besondere Eignung des Kurbelschleifentriebs für das Auslaßtriebwerk bei dem erfindungsgemäßen Motor ergibt sich aus dem relativ kleinen Hub des Auslaßkolbens. Ein Kurvenschleifenrahmen hat naturgemäß eine größere translatorische Masse als ein entsprechendes Pleuel mit Kolbenbolzen. Durch den kleinen Auslaßkolbenhub ist einerseits die Querausdehnung der Gleitführung und damit die translatorische Masse verhältnismäßig klein, andererseits ist die für den Massenausgleich erforderliche Sollmasse des Kurbelschleifenrahmens verhältnismäßig groß. Aufgrund dessen kann sogar bei einer kostengünstigen Ausbildung des Kurbelschleifenrahmens als Guß teil das Einlaßtriebwerk optimal leicht dimensioniert und seine ertragba re Schnelläufigkeit in voller Höhe ausgenutzt werden.The special suitability of the crank loop drive for the exhaust engine in the engine according to the invention results from the relatively small stroke of the exhaust piston. A curve loop frame naturally has a larger one translatory mass as a corresponding connecting rod with piston pin. Due to the small exhaust piston stroke, on the one hand, the transverse extent of the Slideway and thus the translational mass relatively small, on the other hand, the target mass required for the mass balance Crank loop frame relatively large. Because of this, even with an inexpensive design of the crank loop frame as a cast part of the intake engine optimally dimensioned light and its profitable re high speed can be used in full.

Als weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird die Verwendung eines Kurbelschleifentriebs für das Einlaßtriebwerk, insbesondere bei ei nem 180°-V-Motor, vorgeschlagen. Dabei ist auf dem mittleren Kurbelzapfen ein geteilter Gleitstein drehbar gelagert, der zugleich in einem Kurbel schleifenrahmen quer zur Zylinderachse verschiebbar gelagert ist. Der Kurbelschleifenrahmen ist mit den beiden Einlaßkolben starr, vorzugsweise aber einstückig, verbunden. Infolge des vom Kurbelschleifenrahmen in Richtung der Zylinderachse benötigten langen Bewegungsraums würde sich hier, wenn ein Ölabstreifring erforderlich ist, bei der üblichen Anord nung des Ölabstreifrings am kurbelwellenseitigen Kolbenende ein wesent lich größerer Raumbedarf des Motors in Richtung der Zylinderachse ergeben als bei Verwendung eines Kurbelstangentriebs.Use is a further advantageous embodiment of the invention a crank loop drive for the intake engine, especially in egg nem 180 ° V motor, proposed. It is on the middle crank pin a split sliding block rotatably mounted, which is also in a crank loop frame is mounted transversely to the cylinder axis. The Crank loop frame is rigid with the two inlet pistons, preferably but in one piece, connected. As a result of the from the crank loop frame in Long movement space required in the direction of the cylinder axis would increase here if an oil control ring is required, in the usual arrangement oil scraper ring on the crankshaft end of the piston Lich larger space requirement of the engine in the direction of the cylinder axis result than when using a crank rod drive.

Um dies zu vermeiden, wird vorgeschlagen, daß die inneren Stirnseiten der Hauptlagerzapfen der Kurbelwelle in dem vom mittleren Kurbelzapfen radial abgewandten Bereich einen Abstand von der Zylinderachse haben, der minde stens dem Radius des Einlaßkolbens entspricht und daß der Einlaßkolben im Gaswechseltotpunkt in den Raum zwischen diesen beiden Stirnseiten einge taucht ist. In Verbindung damit wird vorgeschlagen, daß, wenn ein Ölab streifring erforderlich ist, der Ölabstreifring im Einlaßzylinder ange ordnet ist und das Öl vom Einlaßkolben abstreift.To avoid this, it is proposed that the inner end faces of the Main bearing journal of the crankshaft in the radial direction from the middle crankpin facing away from the cylinder axis, the minimum least corresponds to the radius of the inlet piston and that the inlet piston in Gas exchange dead center in the space between these two faces is diving. In connection with this, it is proposed that when an oil drain oil ring is required, the oil ring in the inlet cylinder is arranged and wipes the oil from the inlet piston.

Hierdurch kann der Kolbenboden des Einlaßkolbens wesentlich näher an der Kurbelwellendrehachse angeordnet werden, so daß die erforderliche Baulän ge in Richtung der Zylinderachse sogar erheblich kleiner ist als bei ei nem Motor mit Kurbelstangentrieb. Die erreichbare Einsparung an Baulänge im Vergleich zum Kurbelstangentrieb beträgt etwa die Hälfte des Einlaß kolbenhubs.This allows the piston crown of the inlet piston to be much closer to the Crankshaft axis of rotation are arranged so that the required construction ge in the direction of the cylinder axis is even considerably smaller than with egg engine with crank drive. The achievable saving in overall length compared to the crank rod drive is about half of the inlet piston strokes.

Die hier vorgeschlagene Ausbildung der Kurbelwelle, normalerweise in Ver bindung mit der dazu vorgeschlagenen Anordnung eines Ölabstreifrings, ist auch beim Einzylindermotor oder Mehrzylinder-Reihenmotor anwendbar, wenn der Kurbelschleifenrahmen, vorzugsweise an seinem vom Einlaßkolben abge wandten Ende, zusätzlich geführt wird. Sie ist auch in Verbindung mit dem Kurbelstangentrieb prinzipiell verwendbar, hier aber in den meisten Fäl len kaum vorteilhaft.The design of the crankshaft proposed here, usually in Ver binding with the proposed arrangement of an oil scraper ring, is also applicable to single-cylinder or multi-cylinder in-line engines, if the crank loop frame, preferably at its abge from the inlet piston turned end, is additionally performed. It is also in connection with the Crank rod drive can be used in principle, but here in most cases len hardly advantageous.

Nachstehend wird die Erfindung anhand mehrerer gezeichneter Ausführungs beispiele veranschaulicht. Es zeigenThe invention based on several drawn embodiment examples illustrated. Show it

Fig. 1 einen Einzylinderdieselmotor mit Kurbelstangentrieb für Einlaß- und Auslaßkolben, Fig. 1 shows a single cylinder diesel engine with crank-pinion drive for inlet and Auslaßkolben,

Fig. 2 die Kurbelwellenanordnung eines Zweizylinder-Reihenmotors mit Kurbelstangentrieb für Einlaß- und Auslaßkolben, Fig. 2 shows the crankshaft assembly of a two-cylinder in-line engine with crank-pinion drive for inlet and Auslaßkolben,

Fig. 3 und 4 einen Zweizylinder-180°-V-Dieselmotor mit Kurbelschleifen trieb für Einlaß- und Auslaßkolben. FIGS. 3 and 4 a two-cylinder 180 ° V-diesel engine with crank drive loops for inlet and Auslaßkolben.

Dabei werden die folgenden Bezugszeichen und ihre Bezeichnungen gewählt:The following reference numbers and their names are used chosen:

1 - Zylinderblock
1* - Zylinderachse
1a - Einlaßzylinder
1b - Auslaßzylinder
1c - Verdichtungsraum (Brennraum)
2, 2a, 2b - Einlaßkolben
2c - Kurbelschleifenrahmen (für Einlaßkolben)
3 - Auslaßkolben
3a - Spülgebläsekolben
4* - Kurbelwellendrehachse
4a - mittlerer Kurbelzapfen
4b - Hauptlagerzapfen (abtriebseitig)
4c - Hauptlagerzapfen
4d - äußerer Kurbelzapfen (abtriebseitig)
4e - äußerer Kurbelzapfen
4f - Anschlußzapfen (abtriebseitig)
4g - Kurbelwange (am mittleren Kurbelzapfen)
4h - Kurbelwange (am äußeren Kurbelzapfen innen)
4i - Kurbelwange (am äußeren Kurbelzapfen außen)
4j - innere Stirnseite (des Hauptlagerzapfens)
5 - Einlaßpleuel
6 - Auslaßpleuel
7 - Schwungrad
8 - Zahnrad
9 - Ölpumpe
10 - Einspritzpumpennocken
11 - Kraftstoffeinspritzpumpe
12 - Antriebsrad für Nebenaggregate
13 - Kurbelwange (zwischen zwei Zylindern)
14 - Gleitstein (für Einlaßkurbelschleifentrieb)
15 - Gleitstein (für Auslaßkurbelschleifentrieb)
16 - Kolbenring
17 - Kurbelschleifenrahmen (für Auslaßkolben)
18 - Ölabstreifring 1 - cylinder block
1 * - cylinder axis
1 a - inlet cylinder
1 b - exhaust cylinder
1 c - compression chamber (combustion chamber)
2, 2 a, 2 b - inlet piston
2 c - crank loop frame (for intake pistons)
3 - exhaust piston
3 a - Purge blower piston
4 * - crankshaft rotation axis
4 a - middle crank pin
4 b - main bearing journal (output side)
4 c - main bearing journal
4 d - outer crank pin (output side)
4 e - outer crank pin
4 f - connection spigot (output side)
4 g - crank arm (on the middle crank pin)
4 h - crank arm (on the outer crank pin inside)
4 i - crank web (on the outer crank pin outside)
4 j - inner end face (of the main bearing journal)
5 - Inlet connecting rods
6 - outlet connecting rod
7 - flywheel
8 - gear
9 - oil pump
10 - Injection pump cams
11 - Fuel injection pump
12 - Drive wheel for auxiliary units
13 - crank arm (between two cylinders)
14 - sliding block (for inlet crank loop drive)
15 - sliding block (for exhaust crank loop drive)
16 - piston ring
17 - crank loop frame (for exhaust pistons)
18 - Oil control ring

Bei dem Motor in Fig. 1 ist der Durchmesser des Auslaßkolbens (3) 0,866mal und der Hub 0,4mal so groß wie der des Einlaßkolbens (2). Die Kur belwelle hat einen mittleren Kurbelzapfen (4a) für das Einlaßpleuel (5) und zwei äußere Kurbelzapfen (4d, 4e) für die beiden langen Auslaßpleuel (6). Zwischen dem mittleren und den beiden äußeren Kurbelzapfen ist je ein sehr schmaler Hauptlagerzapfen (4b und 4c) angeordnet. Da der Auslaß kolbenhub kleiner als der Durchmesser der äußeren Kubelzapfen ist, liegt die Kurbelwellendrehachse (4*) innerhalb des Kurbelzapfenquerschnitts. Infolgedessen ist die Durchmesserüberschneidung insbesondere zwischen dem abtriebseitigen Kurbel- (4d) und Hauptlagerzapfen (4b) so groß, daß für die Übertragung des Biegemoments zwischen beiden Zapfen gar keine Kurbel wange erforderlich wäre. Um aber für die Übertragung des Torsionsmoments den Kurbelzapfenquerschnitt voll auszunutzen und dadurch mit einem annä hernd minimalen Hauptzapfen- und Kurbelzapfendurchmesser auszukommen, ist zwischen den beiden Zapfen eine sehr schmale Kurbelwange (4h) angeordnet. Die beiden Hauptlager nehmen zusammen nur die Differenz zwischen der Gas kraft des Einlaß- und des Auslaßkolbens auf; dies sind im vorliegenden Fall 25% der Gaskraft des Einlaßkolbens. Infolgedessen genügt für sie die für die Ölzuführung nötige Lagerbreite. Diese geringe Lagerbreite in Verbindung mit der sehr geringen Breite der Kurbelwange (4h) am äußeren Kurbelzapfen läßt noch genügend Raum für die biegefeste und -steife Aus bildung der Kurbelwangen (4g) am mittleren Kurbelzapfen.In the engine in Fig. 1, the diameter of the exhaust piston ( 3 ) is 0.866 times and the stroke 0.4 times as large as that of the intake piston ( 2 ). The Kur belwelle has a central crank pin ( 4 a) for the inlet connecting rod ( 5 ) and two outer crank pins ( 4 d, 4 e) for the two long outlet connecting rods ( 6 ). A very narrow main bearing journal ( 4 b and 4 c) is arranged between the middle and the two outer crank pins. Since the outlet piston stroke is smaller than the diameter of the outer pin, the crankshaft axis of rotation ( 4 *) lies within the cross section of the pin. As a result, the diameter overlap, in particular between the output-side crank ( 4 d) and main bearing journal ( 4 b), is so large that no crank cheek would be required for the transmission of the bending moment between the two journals. However, in order to fully utilize the crank pin cross-section for the transmission of the torsional moment and thereby get by with an approximately minimal main pin and crank pin diameter, a very narrow crank arm ( 4 h) is arranged between the two pins. The two main bearings together take up only the difference between the gas force of the inlet and outlet pistons; in the present case this is 25% of the gas force of the intake piston. As a result, the bearing width necessary for the oil supply is sufficient for them. This small bearing width in connection with the very small width of the crank arm ( 4 h) on the outer crank pin still leaves enough space for the rigid and rigid formation of the crank arm ( 4 g) on the middle crank pin.

Auch zwischen dem abtriebseitigen Kurbelzapfen (4d) und dem Anschlußzapfen (4f) zum Schwungrad (7) genügt eine sehr schmale Kurbelwange (4i) zur Drehmomentübertragung, so daß das Schwungrad (7) unmittelbar neben dem Zylinderblock (1) angeordnet ist.Also satisfies between the driven-side crank pin (4 d) and the connecting pin (4 f) to the flywheel (7) a very narrow crank arm (4 i) for torque transmission, so that the flywheel (7) is arranged immediately adjacent to the cylinder block (1).

Am gegenüberliegenden Kurbelwellenende ist dicht neben dem Kurbelzapfen (4e) das Zahnrad (8) zum Antrieb der Ölpumpe (9) und der Einspritzpumpen nocken (10) angeordnet. Der Zylinderblock (1) hat auch im Kurbelgehäuse bereich nur die Mindestbreite, die für die Von-oben-Montage der am Aus laßkolben (3) vormontierten Auslaßpleuel (6) erforderlich ist. Außerhalb des Zylinderblocks ist unmittelbar anschließend die Kraftstoffeinspritz pumpe (11) und das Antriebsrad (12) für Nebenaggregate angeordnet.At the opposite end of the crankshaft, the gear ( 8 ) for driving the oil pump ( 9 ) and the injection pump cam ( 10 ) is arranged close to the crank pin ( 4 e). The cylinder block ( 1 ) also has only the minimum width in the crankcase area, which is required for the top-mounting of the outlet connecting rod ( 6 ) pre-assembled on the outlet piston ( 3 ). Outside the cylinder block, the fuel injection pump ( 11 ) and the drive wheel ( 12 ) for auxiliary units is arranged immediately afterwards.

Dies alles beweist die außerordentliche Kompaktheit des vorgeschlagenen Gegenkolbenmotors in Richtung der Kurbelwellendrehachse (4*).All of this proves the extraordinary compactness of the proposed counter-piston engine in the direction of the crankshaft axis of rotation ( 4 *).

Die Ölzuführung zur Kurbelwelle erfolgt nur an dem einen Hauptlager mit dem kleineren Durchmesser und die Ölverteilung zu allen übrigen Kurbelwel lenlagern durch nur 2 schräge Hauptbohrungen. Dadurch ist die benötigte Ölpumpenförder- und -antriebsleistung außerordentlich klein.The oil supply to the crankshaft only takes place on one main bearing the smaller diameter and the oil distribution to all other crankshafts bearings through only 2 oblique main bores. This is what is needed Oil pump delivery and drive performance extremely small.

Unmittelbar am Auslaßkolben (3) ist der Spülgebläsekolben (3a) des Kolben spülgebläses angeordnet. Diese Anordnung benötigt den geringstmöglichen Raum-, Masse- und Bauaufwand und prinzipiell auch den kleinstmöglichen Be darf an Antriebsleistung für das Spülgebläse. Wegen des kleinen Auslaß kolbenhubs ist auch bei Maximaldrehzahl die Kolbengeschwindigkeit des Spülgebläsekolbens und damit auch die Strömungsgeschwindigkeit und der Druckverlust in den selbsttätigen Ventilen des Spülgebläses relativ klein, so daß der theoretisch fast 100% betragende adiabatische Wir kungsgrad des direkt vom Auslaßkolben angetriebenen Kolbenspülgebläses auch praktisch annähernd erreicht wird.Immediately on the outlet piston ( 3 ), the rinsing blower piston ( 3 a) of the rinsing blower piston is arranged. This arrangement requires the least possible space, mass and construction effort and in principle also the smallest possible need for drive power for the flushing fan. Because of the small exhaust piston stroke, the piston speed of the flushing fan piston and thus also the flow speed and the pressure loss in the automatic valves of the flushing fan are relatively small, so that the theoretically almost 100% adiabatic efficiency of the piston flushing fan driven directly by the exhaust piston is also practically approximate is achieved.

Die translatorische Masse des Auslaßkolbentriebs ist wegen des Massenaus gleichs 2,5mal so groß wie die des Einlaßkolbentriebs. Dies ermöglicht eine sehr reichliche Dimensionierung des Auslaßkolbentriebs mit der Folge niedriger Beanspruchung, weswegen die Auslaßpleuel kostengünstig als Guß teile hergestellt werden können. Wegen des kleinen Auslaßkolbenhubs ist auch die von der eigenen Fliehkraft verursachte Biegespannung im Pleuel schaft der Auslaßpleuel trotz der großen Pleuellänge auch bei der höch sten vom Einlaßtriebwerk ertragbaren Drehzahl nur mäßig groß.The translational mass of the exhaust piston drive is due to the mass 2.5 times as large as that of the intake piston drive. this makes possible a very ample dimensioning of the exhaust piston drive with the result low stress, which is why the outlet connecting rods are inexpensive to cast parts can be manufactured. Because of the small exhaust piston stroke also the bending stress in the connecting rod caused by the centrifugal force Despite the large connecting rod length, the outlet connecting rod also fits the highest Most speed that can be tolerated by the intake engine is only moderately high.

Der Verdichtungsraum (Brennraum) (1c) ist im Auslaßzylinder (1b) zwischen den unzerklüfteten Kolbenböden des Einlaß- und Auslaßkolbens angeordnet und hat eine verhältnismäßig kleine wärmeabführende Oberfläche. Er ist infolge des kleineren Auslaßkolbendurchmessers ausreichend kompakt und befindet sich vollständig im Spülstrom. Die Drallzahl erhöht sich beim Eintritt des Spülstroms vom Einlaßzylinder (1a) in den Auslaßzylinder (1b) infolge der Durchmesserverminderung um 33% und hat auch im Verbren nungstotpunkt dieselbe Größe. Die Stufe zwischen Einlaß- und Auslaßzylin der wirkt der fliehkraftbedingten Tendenz zur Konzentration des Spül stroms auf den zylinderwandnahen Bereich entgegen.The compression chamber (combustion chamber) ( 1 c) is arranged in the exhaust cylinder ( 1 b) between the uncracked piston crowns of the intake and exhaust pistons and has a relatively small heat-dissipating surface. Due to the smaller outlet piston diameter, it is sufficiently compact and is completely in the flushing flow. The number of swirls increases when the flushing stream enters from the inlet cylinder ( 1 a) into the outlet cylinder ( 1 b) due to the diameter reduction by 33% and also has the same size in the combustion dead center. The step between the inlet and outlet cylinders counteracts the centrifugal force-related tendency to concentrate the flushing flow on the area near the cylinder wall.

All dies ergibt trotz des verhältnismäßig kleinen Gesamthubs und der da durch ermöglichten geringen Motorhöhe und Motormasse eine hohe thermodyna mische Qualität des Motors mit der Folge niedrigen Kraftstoffverbrauchs und hoher Leistung.All this results in spite of the relatively small total stroke and that there high thermodynamics due to the low motor height and mass mixed quality of the engine resulting in low fuel consumption and high performance.

Die in Fig. 2 gezeigte Kurbelwellenanordnung für einen Zweizylinder- Reihenmotor basiert auf den Hauptabmessungen des Einzylindermotors nach Fig. 1. Sie besteht im Prinzip aus zwei aneinandergefügten Einzylinder kurbelwellen, deren beide einander benachbarte äußere Kurbelzapfen (4d, 4e) durch eine schmale Kurbelwange (13) einstückig verbunden sind. Diese Kurbelwange ist zur möglichst gleichmäßigen Übertragung des Torsionsmo ments auf die anschließenden Kurbelzapfen (4d, 4e) als großflächige Schei be und im vorliegenden Ausführungsbeispiel zugleich als Antriebszahnrad für Nebenaggregate ausgebildet. Eines der sonst zwischen dem mittleren (4a) und äußeren Kurbelzapfen (4d, 4e) angeordneten Hauptlager ist ent fallen, so daß sich nur noch ein Hauptlagerzapfen (4c) zwischen den Zy linderachsen (1*) der einander benachbarten Zylinder befindet. The crankshaft arrangement shown in Fig. 2 for a two-cylinder in-line engine is based on the main dimensions of the single-cylinder engine according to Fig. 1. It consists in principle of two joined-together single-cylinder crankshafts, both of which are adjacent outer crank pins ( 4 d, 4 e) by a narrow crank arm ( 13 ) are integrally connected. This crank arm is designed to transmit the torsional moment to the subsequent crank pin ( 4 d, 4 e) as evenly as possible and, in the present exemplary embodiment, is also designed as a drive gear for auxiliary units. One of the otherwise between the middle ( 4 a) and outer crank pin ( 4 d, 4 e) arranged main bearing is ent, so that there is only one main bearing pin ( 4 c) between the cylinder axes ( 1 *) of the adjacent cylinders .

Fig. 3 und 4 zeigen die Anwendung der Erfindung an einem 180°-V-Motor bei gleichzeitiger Verwendung von Kurbelschleifentrieben für Einlaß- und Aus laßkolben. Bei diesem Ausführungsbeispiel wurden mit Rücksicht auf die Besonderheiten des einlaßkolbenseitigen Kurbelschleifentriebs gleichgroße Durchmesser für Einlaß- und Auslaßkolben gewählt und dabei zugunsten höch ster Kompaktheit eine weniger gute Spülqualität in Kauf genommen. FIGS. 3 and 4 show the application of the invention on a 180 ° V-engine laßkolben with simultaneous use of a slider crank drives for inlet and off. In this embodiment, the same diameter for inlet and outlet pistons were chosen with due regard to the special features of the inlet piston side crank loop drive and a less good flushing quality was accepted for the sake of maximum compactness.

Die beiden Einlaßkolben (2a, 2b) sind mit dem Kurbelschleifenrahmen (2c) einstückig verbunden. In dem letzteren ist ein geteilter Gleitstein (14) verschiebbar gelagert, der zugleich auf dem mittleren Kurbelzapfen (4a) drehbar gelagert ist. Der mittlere Kurbelzapfen (4a) ist über Kurbelwangen (4g) mit scheibenähnlichen Hauptlagerzapfen (4b, 4c) verbunden. An letz tere schließen sich unmittelbar, also ohne Kurbelwangen, die äußeren Kur belzapfen (4d, 4e) an. Auf letzteren sind geteilte Gleitsteine (15) dreh bar gelagert, die zugleich in den beiden Kurbelschleifenrahmen (17) ver schiebbar gelagert sind. Letztere sind jeweils über ihre beiden zueinander entgegengesetzt gerichteten Anschlußarme starr mit den beiden Auslaßkol ben (3) verbunden. Die äußeren Fortsetzungen der Kurbelwelle entsprechen denen in Fig. 1.The two inlet pistons ( 2 a, 2 b) are connected in one piece to the crank loop frame ( 2 c). In the latter, a split sliding block ( 14 ) is slidably mounted, which is also rotatably mounted on the central crank pin ( 4 a). The middle crankpin (4 a) via crank webs (4 g) with disk-like main bearing journal (4 b, 4 c), respectively. The outer cure pin ( 4 d, 4 e) is connected to the latter immediately, i.e. without crank webs. In the latter, split sliding blocks ( 15 ) are rotatably mounted on a bar, which are also slidably mounted in the two crank loop frames ( 17 ). The latter are each rigidly connected to the two Auslaßkol ben ( 3 ) via their two opposite connecting arms. The outer continuations of the crankshaft correspond to those in FIG. 1.

Der Zylinderblock (1) ist mit Rücksicht auf den Zusammenbau des Motors in der Kurbelwellendrehachse (4*) geteilt.The cylinder block ( 1 ) is divided in the crankshaft axis of rotation ( 4 *) in view of the assembly of the engine.

Die Ölabstreifringe (18) für die Einlaßkolben (2a, 2b) sind im Einlaßzy linder (1a) in der Nähe der Spülschlitze, unmittelbar unterhalb der Lage des Kolbenrings (16) im Gaswechseltotpunkt, angeordnet und streifen das Öl von den Einlaßkolben ab. Der Einlaßkolben (2a) taucht in seinem Gas wechseltotpunkt in den Raum zwischen den beiden Hauptlagerzapfen (4b, 4c) ein. Durch diese beiden Maßnahmen wird die extrem kurze Bauweise in Richtung der Zylinderachse (1*) erreicht.The oil control rings ( 18 ) for the inlet pistons ( 2 a, 2 b) are arranged in the inlet cylinder ( 1 a) near the flushing slots, immediately below the position of the piston ring ( 16 ) in the gas exchange dead center, and strip off the oil from the inlet pistons . The inlet piston ( 2 a) dips into its gas alternating dead center in the space between the two main bearing journals ( 4 b, 4 c). These two measures result in the extremely short construction in the direction of the cylinder axis ( 1 *).

Zum problemlosen Einführen des Einlaßkolbens (2a, 2b) in den Ölabstreif ring (18) beim Zusammenbau des Motors wird der Ölabstreifring zuvor durch einen Montagekonus gespreizt, der dann durch das offene Ende des Auslaßzy linders (1b) entfernt wird. Um den Montagekonus unkompliziert ausführen und problemlos entfernen zu können, wurde der Durchmesser des Auslaßkol bens gleich dem des Einlaßkolbens gewählt.For easy insertion of the inlet piston ( 2 a, 2 b) in the oil control ring ( 18 ) when assembling the engine, the oil control ring is previously spread by an assembly cone, which is then removed by the open end of the Auslaßzy cylinder ( 1 b). In order to make the assembly cone straightforward and easy to remove, the diameter of the exhaust piston was chosen to be the same as that of the intake piston.

Prinzipielle kinematische Vorteile des Kurbelschleifentriebs gegenüber dem Kurbelstangentrieb für den Einlaßkolben sind das Fehlen der Massenkräfte zweiter und höherer Ordnung und die geringere Kolbenbeschleunigung um den Verbrennungstotpunkt, die zwar einerseits einen geringfügig größeren Wär meübergangsverlust verursacht, aber andererseits im oberen Lastbereich ein geringfügig höheres effektives Expansionsverhältnis ermöglicht, was eventuell einen geringfügig höheren indizierten Wirkungsgrad zur Folge hat. Dafür ist allerdings die Kolbenbeschleunigung um den Gaswechseltot punkt größer, wodurch eine größere Höhe der Spülschlitze und ein größerer Hub und/oder ein größerer Durchmesser des Auslaßkolbens erforderlich sind. Dies ist ebenfalls mit ein Grund für die Wahl gleich großer Durchmesser für Einlaß- und Auslaßkolben bei diesem Ausführungsbeispiel.Principal kinematic advantages of the crank loop drive compared to the Crank rod drive for the intake piston is the lack of inertia second and higher order and the lower piston acceleration around the Burn dead center, which on the one hand has a slightly larger heat Transition loss caused, but on the other hand in the upper load range a slightly higher effective expansion ratio enables what possibly result in a slightly higher indexed efficiency Has. In return, however, the piston acceleration around the gas exchange dead point larger, which means a larger height of the flushing slots and a larger one Stroke and / or a larger diameter of the outlet piston are required. This is also one of the reasons for choosing diameters of the same size for intake and exhaust pistons in this embodiment.

Hinsichtlich des Massenausgleichs bringt der Kurbelschleifentrieb am Ein laßkolben beim 180°-V-Motor keine Vorteile, denn auch die Massenkräfte hö herer Ordnung des Kurbelstangentriebs sind beim 180°-V-Motor vollständig ausgeglichen. Es ergeben sich aber durch den Einlaßkurbelschleifentrieb speziell am 180°-V-Motor folgende Vorteile:With regard to the mass balance, the crank loop drive brings on Let pistons in the 180 ° V engine have no advantages, because the mass forces are higher The order of the crank rod drive is complete with the 180 ° V engine balanced. But it results from the inlet crank loop drive The following advantages, especially on the 180 ° V motor:

- By integrally connecting the two intake pistons to the crank Loop frame is both the manufacturing effort and the trans regulatory mass kept low.
- The gas forces acting on both sides rise together with the masses partially force in the piston, so that the resulting force on the Sliding block of the crank loop low and thus the bearing friction only is moderately large.
- The large support base of the one-piece double piston against the Tipping moment, which is also relative due to the partial force compensation is small, gives low transverse support forces on the two inlet pistons and therefore low piston friction. Let this and the moderate bearing friction mechanical efficiency similar to that of crank rods drive expected.

Claims

1. Two-stroke counter-piston engine, especially diesel engine, in which the two oppositely interacting pistons via direct force flow elements, such as. B. connecting rods or parts of a crank loop drive act on a common crankshaft, the axis of rotation of which intersects or crosses the cylinder axis right-angled, the crankshaft having three crank pins, of which the middle with the crankshaft-near piston and the two about 180 ° crank angle staggered outer cure are connected to the piston remote from the crankshaft, which is designed as an outlet piston ( 3 ), characterized in that
- That the outlet piston ( 3 ) in the stroke is significantly smaller than the inlet piston ( 2 )
- And that the main bearing pin ( 4 b, 4 c) of the crankshaft, but at least one main bearing pin, between the middle ( 4 a) and the outer crank pin ( 4 d, 4 e) are arranged.

2. Two-stroke counter-piston engine according to claim 1, characterized in that the stroke of the exhaust piston ( 3 ) is smaller than the diameter of the outer crank pin, in particular the crank pin output ( 4 d).

3. Two-stroke counter-piston engine according to claim 1 or 2, characterized in that the stroke of the exhaust piston ( 3 ) is 0.35 to 0.5 times as large as that of the intake piston ( 2 ).

4. Two-stroke counter-piston engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the outlet piston ( 3 ) is smaller in diameter than the inlet piston ( 2 ).

5. Two-stroke counter-piston engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the diameter of the exhaust piston ( 3 ) is 0.75 to 0.9 times as large as that of the intake piston ( 2 ).

6. Two-stroke counter-piston engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that a substantially disc-shaped compression chamber (combustion chamber) ( 1 c) is arranged between the displacements of the intake and exhaust pistons, the diameter of which is equal to or approximately equal to the diameter of the exhaust cylinder ( 1 b).

7. Two-stroke counter-piston engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that in the exhaust cylinder ( 1 b) instead of meh erer separated by webs exhaust slots only a seamless, annularly extending around the entire cylinder circumference outlet slot is arranged.

8. Two-stroke counter-piston engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that two cylinders are arranged opposite each other on both sides of the crankshaft and their opposing intake and exhaust engines ge each tap on the same cure ( 4 a, 4 d, 4 e ) act (180 ° V motor).

9. Two-stroke counter-piston engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that a plurality of cylinders or 180 ° -V- cylinder pairs are lined up in the direction of the crankshaft axis of rotation ( 4 *) that the adjacent outer crank pin ( 4 d, 4 e ) adjacent cylinders are connected by a preferably disk-shaped crank arm ( 13 ) and that only one main bearing is arranged between the cylinder axes ( 1 *) of adjacent cylinders.

10. two-cycle opposed-piston engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the Auslaßkolben (3) (d 4, 4 e) by two on both sides of the cylinder arranged slider crank shoots with äuße ren crank pin is connected to the crankshaft, wherein the two crank slide frame ( 17 ) are rigidly connected to the exhaust piston.

11. Two-stroke counter-piston engine according to one or more of the preceding claims, characterized in that the inlet piston ( 2 a, 2 b) is connected to the central crank pin ( 4 a) of the crankshaft by a crank loop drive, a crank loop frame ( 2 c) rigid, but preferably in one piece, is connected to the inlet piston.

12. Two-stroke counter-piston engine according to claim 11, characterized in that the inner end faces ( 4 j) of the main bearing journal ( 4 b, 4 c) of the cure belwelle in the region radially facing away from the central crank pin ( 4 a) a distance from the cylinder axis ( 1 *), which corresponds at least to the radius of the inlet piston ( 2 a, 2 b), and that the inlet piston is immersed in the gas exchange dead center in the space between the two main bearing journals ( 4 b, 4 c).

13. Two-stroke counter-piston engine according to claim 12, characterized in that an oil scraper ring ( 18 ) is arranged in the inlet cylinder ( 1 a), which strips the oil from the outside diameter of the inlet piston ( 2 a, 2 b).