DE627089C

DE627089C - Two-stroke internal combustion engine with two pistons arranged in opposite directions in a working cylinder

Info

Publication number: DE627089C
Application number: DEJ50073D
Authority: DE
Inventors: Georg Weiche
Original assignee: JUNKERS DIESELKRAFTMASCHINEN M
Current assignee: JUNKERS DIESELKRAFTMASCHINEN M
Priority date: 1934-07-04
Filing date: 1934-07-04
Publication date: 1936-03-09

Description

Zweitaktbrennkraftmaschine mit zwei gegenläufig in einem Arbeitszylinder angeordneten Kolben Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweitaktbrennkraftmaschine mit zwei gegenläufig in einem Arbeitszylinder angeordneten Kolben, die mittels je eines Zwischenhebels unter Zwischenschaltung von Pleuelstangen auf die gemeinsame Kurbelwelle mit um i8o° gegeneinander versetzten Kurbeln wirken, wobei der die Auspuffschlitze steuernde Kolben gegenüber dem die Einlaßschlitze steuernden Kolben voreilt.Two-stroke internal combustion engine with two counter-rotating in one working cylinder arranged piston The invention relates to a two-stroke internal combustion engine with two pistons arranged in opposite directions in a working cylinder, which by means of each an intermediate lever with the interposition of connecting rods on the common The crankshaft works with cranks that are offset from one another by i8o °, whereby the exhaust ports controlling piston leads the piston controlling the inlet slots.

Bei den vorbekannten Brennkraftmaschinen dieser Art wird die für die Durchführung des Zw eitaktverfahrens - erforderliche Voreilung des Kolbens auf der Auspuffseite gegenüber demjenigen auf der Einlaßseite dadurch erreicht, daß die Kurbeln zum Antrieb der beiden Kolben nicht' um genau i So', sondern um .einen kleineren Winkel gegeneinander versetzt sind, so daß die Kurbelwellen für die beiden Drehrichtungen verschieden ausgeführt werden müssen. Um diesen Nachteil zu beheben, wurde bereits vorgeschlagen, die Kurbelwelle höher als die unteren Enden der Zwischenhebel anzuordnen, die die Bewegung der Kurbelpleuelstangen auf die Kolben zu übertragen haben. Hierbei hat man jedoch den Weg, den die unteren Gelenkzapfen jener Zwischenhebel zurücklegen, derart gewählt, daß die Verbindungslinie der Endpunkte jener Wegstücke annähernd durch die Kurbelwelle hindurchgeht. Infolgedessen erreichen die Kolben zu verschiedenen Zeiten nicht nur ihre inneren, sondern auch ihre äußeren Totpunktstellungen. Dies ist aber insofern von erheblichem Nachteil, als dadurch die Zeit abgekürzt wird, während der gleichzeitig sowohl die Auslaßschlitze wie die EinlaßschLitze des Arbeitszylinders geöffnet sind. Da nun aber von der Dauer der gleichzeitigen Eröffnung dieser beiden Schlitze die Durchspülung des Arbeitszylinders abhängt, müssen die Kolben einen .etwas größeren Weg zurückliegen, als es unter sonst gleichen Verhältnissen dann erforderlich ist, wenn die beiden Kolben gleichzeitig in die äußeren Totpunktlagen gelangen würden. Entsprechend dem dadurch bedingten Überhub der Kolben werden bei einer bestimmten Drehzahl die nach außen frei werdenden Massenkräfte der Kolben und der Getriebeteile vergrößert.In the previously known internal combustion engines of this type for the Implementation of the two-stroke process - required advance of the piston on the Exhaust side compared to that on the inlet side achieved in that the To drive the two pistons do not crank 'by exactly i So', but by a smaller one Angle are offset from one another, so that the crankshafts for the two directions of rotation must be carried out differently. To remedy this disadvantage has already been proposed to arrange the crankshaft higher than the lower ends of the intermediate levers, which have to transmit the movement of the crank connecting rods to the pistons. Here However, if you have the path covered by the lower pivot pins of those intermediate levers, chosen in such a way that the line connecting the endpoints of those sections of the path is approximate passes through the crankshaft. As a result, the pistons reach different ones Times not only their inner, but also their outer dead center positions. this but is of considerable disadvantage in that it shortens the time while at the same time both the outlet slots and the inlet slots of the working cylinder are open. Since, however, the duration of the simultaneous opening of these two The piston must have a slot that the working cylinder is flushed through . are a little further back than it was then under otherwise identical conditions is necessary if the two pistons are in the outer dead center positions at the same time would arrive. According to the resulting overstroke of the pistons are at At a certain speed, the mass forces of the pistons that are released to the outside and the transmission parts enlarged.

Um die geschilderten Nachteile zu vermeiden, wird ierfindungsgemäß ein Getriebe verwendet, bei dem nicht nur die Kurbeln zum Antrieb der beiden Kolben um genau i8o° gegeneinander versetzt sind, sondern auch die beiden Kolben zu gleicher Zeit in ihre äußere Totpunktstellung gelangen. Dieses Ziel wird dadurch Herreicht, daß die Lagerstellen der Kurbelwelle und diejenigen der um mehr als die doppelte Länge der Kurbelpleuelstangen voneinander entfernten Zwischenhebel derart zueinander liegen, daß, bei der äußeren Totpunktstellung der Kolben die Kurbelwelle in an sich bekannter Weise annähernd auf der Verbindungslinie der an den Zwischenhebeln vorgesehenen Gelenkzapfen für die Kurbelpleuelstangen liegt, aber letztere bei der inneren Totpunktsbellung der Kolben 'annähernd senkrecht zu den Zwischenhebeln stehen. Bei einem Getriebe dieser Art wird der Kolben auf der Auspuffseite der Maschine von der äußeren Totpunktstellung aus erheb, lich schneller nach der Zylindermitte hin bewegt als der andere Kolben, da in diesem Augenblick die beiden Endpunkte der zur Auspuffseite des Arbeitszylinders gehörigen Kurbelpleuelstange annähernd gleichgerichtete Wege zurücklegen, während die Endpunkte der zur Einlaßsehe gehörigen Kurbelpleuelstange von der entsprechenden Totpunktstellung aus nach entgegengesetzten Richtungen bewegt werden, so daß sich eine sehr merkbare Verzögerung des Kolbens der Einlaßseite ergibt. Bei diesem Getriebe - erreichen zwar die -Kolben ihre inneren Totpunktstellungen zu verschiedener Zeit, aber dieser Zeitunterschied ist bei gleicher Drehzahl kleiner als bei deü vorb:ekannben Anordnungen, so daß auch in .diesem Augenblick nach außen geringere Massenkräfte frei werden als bei den vorbekannben Getrieben der angegebenen Art: Der beim Erfindungsgegenstand erzielte geringe tnterschied hinsichtlich des Augenblickes, wann die beeiden Kolben ihre inneren Totpunktsteliungen Herreichen, ist aber für deli Wirkungsgrad der Brennkraftmaschine von Vorteil, weil dadurch für das Einspritzen, Zünden und Verbrennen des Brennstoffes günstige Verhältnisse geschaffen werden. Es wird also bei der angegebenen Anordnung ein guter Wrkitngsgrad der Maschine mit ruhigem Lauf uhd einwandfreier Spülung des Arbeitszylinders vereinigt.In order to avoid the disadvantages outlined above, according to the invention a gearbox used in which not only the cranks to drive the two pistons are offset from one another by exactly 180 °, but the two pistons are also the same Time to get into their outer dead center position. This goal is achieved by that the camps the crankshaft and those around more than intermediate levers spaced apart from each other by twice the length of the crank connecting rods are in such a way that, in the outer dead center position of the piston, the crankshaft in a manner known per se, approximately on the connecting line of the intermediate levers provided pivot pin for the crank connecting rods, but the latter at the inner dead center position of the pistons' are approximately perpendicular to the intermediate levers. In a transmission of this type, the piston is on the exhaust side of the machine from the outer dead center position considerably faster to the center of the cylinder moves towards than the other piston, because at this moment the two end points of the the crank connecting rod belonging to the exhaust side of the working cylinder is approximately rectified Cover paths, while the end points of the crank connecting rod belonging to the inlet line moved in opposite directions from the corresponding dead center position so that there is a very noticeable delay in the piston on the inlet side. In this gearbox - the pistons reach their inner dead center positions at different times, but this time difference is smaller at the same speed than with deü vorb: ecannben arrangements, so that also in this moment to the outside lower inertia forces are released than with the previously known gears of the specified Type: The slight difference achieved in the subject matter of the invention with regard to the The moment when the oath pistons reach their inner dead center positions, but is advantageous for the efficiency of the internal combustion engine, because it means conditions favorable for injecting, igniting and burning the fuel be created. Thus, with the specified arrangement, it becomes a good degree of efficiency of the machine combined with smooth running and perfect flushing of the working cylinder.

D:alnit dun dieses günstige Ergebnis .nicht durch die Anordnung und- -den Betrieb der zur Spülung des Arbeitszylinders erforderlichen Pumpe beeinträchtigt werden kann, empfiehlt es sich, -die Achse der letzteren in die durch die Kurbelwelle hindurchgehenden, aber senkrecht zum Arbeitszylinder stehenden Symmetrieebene ;des letzteren zu legen, Die Zeichnung veranschaulicht -ein Ausführüigsbeispiel der Erfindung.D: alnit dun this favorable result .not by the arrangement and- - Impairs the operation of the pump required to flush the working cylinder it is advisable to insert -the axis of the latter in that through the crankshaft plane of symmetry extending through but perpendicular to the working cylinder; des to place the latter, the drawing illustrates an exemplary embodiment of the invention.

Abb. i stellt die wichtigsten Teile der neuen Bfennkraftmaschine in !einem senkrechten Schni ü :dar, der durch die Zylinderachse gelegt- ist.Fig. I represents the most important parts of the new Bfennkraftmaschine in ! a vertical section, which is laid through the cylinder axis.

Abb.2 ist ein senkrechter Schnitt durch die Maschine längs der Kurbelachse. In dem Zylinder i sind zwei Kolben 2 und 3 verschiebbar angeordnet, die gegenläufig in an sich bekannter Weise bewegt werden. Zu diesem Zweck ist jeder von ihnen durch eine Pleuelstange 4 bzw. 5 mittels der Gelenkbolzen 24 bzw. 25 mit .einem Zwischenhebel 6 bzw. 7 verbunden, der bei 8 bzw. 9 am Maschinengehäuse schwenkbar gelagert ist. An dem freien Ende io bzw. ii des genannten Hebels 6 bzw. 7 greift je eine Pleuelstange 12 bzw. 13 an, deren anderes Ende einen der beiden Kurbelzapfen 14 bzw. 15 der Kurbelwelle 16 umschließt. Der Aufbau des Motors ist dabei völlig symmetrisch, was namentlich in der in Abb. i gezeigten Totpunktstellung des Getriebes augenfällig ist. Insbesondere liegen sich die beiden Kurbelzapfen 14 und 15 genau um iso°,@einander gegenüber. Die beiden Hebel 6 und 7 sind gleichgestaltet und ihre Lagerzapfen 8 bzw. 9 gleich weit von der durch die Achse der Kurbelwelle 16 gelegten Symmetrieebene A-A entfernt sowie gleich hoch über der Fußplatte des Motors gelegen. Demzufolge haben auch die Kolben z und 3 in der Totpunktlage gleichen Abstand von der Symmetrieebene A-A. Sobald sich jedoch die Kurbelwelle 16 aus der in Abb. i gezeigten Stellung heraus um ein kleines Stück dreht, ändert sich die Richtung des von den Gelenkbolzen io und i i der Heb-e16 bzw. 7 zurückzulegenden Weges in bezug auf die jeweilige Längsrichtung der angeschlossenen Pleuelstange 12 bzw. 13 derart, daß die Kolben 2 und 3 aus der Totpunktstellung heraus ungleich schnell einander genähert werden, und zwar derart, daß der Auslaßschlitz 17 rascher als der Einlaßschlitz 18 durch den benachbarten Kolben 3 bzw. 2 abgeschlossen wird, so daß nach dem Ausspülen des Zylinderseine Nachladung mit Frischluft möglich ist. In ähnlicher Weise äußert sich auch die Richtungsänderung der von den Zapfen io und ii durchlaufenen Wegstrecke in bezug auf die Längsrichtung der Pleuelstangen 12 bzw. ig bereits vor .dem Erreichen der in, Abb. i dargestellten Totpunktstellung, indem der Auslaßschlitz 17 eher als der Einlaßschlitz 18 geöffnet wird.Fig.2 is a vertical section through the machine along the crank axis. In the cylinder i, two pistons 2 and 3 are slidably arranged, which are moved in opposite directions in a manner known per se. For this purpose, each of them is connected by a connecting rod 4 or 5 by means of the hinge pin 24 or 25 to an intermediate lever 6 or 7, which is pivotably mounted at 8 or 9 on the machine housing. At the free end of said lever ii io or 6 or 7 accesses 12 and 13, to a respective connecting rod, the other end 14 and 15 of the crankshaft 16 encloses the two crank pins. The structure of the motor is completely symmetrical, which is particularly evident in the dead center position of the transmission shown in Fig. I. In particular, the two crank pins 14 and 15 are exactly iso °, @ opposite one another. The two levers 6 and 7 are of the same design and their bearing journals 8 and 9 are equidistant from the plane of symmetry AA laid through the axis of the crankshaft 16 and are located at the same height above the base plate of the engine. Accordingly, the pistons z and 3 also have the same distance from the plane of symmetry AA in the dead center position. However, as soon as the crankshaft 16 rotates a little from the position shown in Fig. I, the direction of the path to be covered by the hinge pins io and ii of the hubs 16 and 7 changes in relation to the respective longitudinal direction of the connected connecting rod 12 and 13 such that the pistons 2 and 3 are approached from the dead center out unequal fast, in such a way that the outlet slot 17 is completed faster than the inlet slot 18 by the adjacent piston 3 and 2, so that after Rinsing the cylinder, reloading with fresh air is possible. In a similar way, the change in direction of the traversed by the pin IO and ii distance is expressed in terms of the longitudinal direction of the connecting rods 12 and ig before .dem reaching the dead center position i shown in fig., By the outlet port 17 rather than the inlet slot 18 is opened.

Ein- und Auslaßschlitz liegen hierbei in der in Abb. i angegebenen Weise zueinander, wenn die Kurbelwelle 16 entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn umläuft, wie es der in Abb. i eingezeichnete Pfeil angibt. Wünscht man die Kurbelwelle in entgegengesetzter Richtung umlaufen zu lassen, so hat nichts weiter zu geschehen, als daß Ein- und Auslaßschlitz miteinander' vertauscht und die entsprechenden Verbindungsleitungen in anderer Weise an den Arbeitszylinder i angeschlossen werden. Dies ist für den Bau von kleinen Motoren sehr wichtig, um trotz niedriger Herstellungskosten den mannigfachsten Wünschen entsprechen. zu können.The inlet and outlet slots are in the one indicated in Fig. I Way to each other when the crankshaft 16 rotates counterclockwise, as indicated by the arrow drawn in Fig. i. If you want the crankshaft in to run in the opposite direction, nothing more has to happen, than that the inlet and outlet slot are interchanged and the corresponding connecting lines be connected to the working cylinder i in another way. This is for the Construction of small engines is very important to despite low manufacturing costs the meet the most varied of wishes. to be able to.

Die beiden Kurbelzapfen 14 und 15 sind übrigens von der durch die Zylinderachse gelegten Symmetrieebene B-B gemäß Abb.2 gleich weit -entfernt. Die beiden Zwischenhebe16 und ; stehen daher ein wenig schräg zu der Symmetrieebene B-B. Die Lagerbolzen 8 und 9 jener Hebel können dabei entweder gleichfalls in entsprechender Weise. zur waagerechten Ebene geneigt oder genau waagerecht angeordnet werden. In jedem Fall können die genannten Hebel 6 und ; genau gleiche Gestalt erhalten, so daß nur eine Gußform anzufertigen ist.The two crank pins 14 and 15 are incidentally of the by the The symmetry plane B-B according to Fig. 2 is the same distance from the cylinder axis. the two intermediate lifters16 and; are therefore a little oblique to the plane of symmetry B-B. The bearing pins 8 and 9 of those levers can either also be used in a corresponding manner Way. inclined to the horizontal plane or arranged exactly horizontally. In in any case, said levers 6 and; get exactly the same shape so that only one mold has to be made.

Der Motor ist im übrigen durch die Einspritzvorrichtung i9, die Brennstoffpumpe 2o, ferner die zum Anlassen des Motors erforderliche Zündvorrichtung 21 und die Luftpumpe 22 ergänzt. Durch letztere wird die Frischluft angesaugt und nach dem öffnen des Einlaßschlitzes in den Arbeitszylinder zum Zweck der Durchspülung und Neuladung des letzteren eingedrückt. Die Höhe der Vorverdichtung der in den Arheitszylinder eingeleiteten Luftmenge bis zum Augenblick der Zündung läßt sich den jeweils gegebenen Verhältnissen anpassen. Um das Anlassen des Motors zu erleichtern, werden zweckmäßig die Lagerb@olzen B. und 9 der Zwischenhebel 6 und exzentrisch in Hilfsbuchsen gelagert, die innerhalb eines bestimmten Winkelbereiches drehbar sind, um den zwischen den beeiden Kolben 2 und 3 in der inneren Totpunktstellung vorhandenen verlorenen Raum verändern und insbesondere für das Anlassen des Motors verkleinern zu können. Die beschriebene Brennkraftmaschine kann als Voll- oder Halbdieselmotor betrieben werden und zeichnet sich durch eine sehr hohe Wirtschaftlichkeit und völlig ruhigen Gang aus. Diese günstigen Verhältnisse sind vor allem durch die Lage der Gelenkbolzen i o und i i einerseits und der Gelenkbolzen 24 und 25 andererseits in bezug auf die Kurbelwelle 16 und die Zylinderachse bestimmt. Die Lagerbolzen 8 und g de,- Hebel 6 und 7 liegen auf der von dem Arbeitszylinder i und der Kurbelwelle 16 abgekehrten Seite der durch die Gelenkbolzen 10 und 24 einerseits und i i und 25 andererseits gelegten Verbindungslinien. Die von den Gelenkbolzen 24 und 25 durchlaufenen Wegstrecken sind derart gewählt, daß im inneren Totpunkt der Kolben jene Gelenkbolzen etwa auf der Zylinderachse, aber im äußeren Kolbentotpunkt nicht unerheblich unter jener Achse liegen. Die von den Gelenkbolzen io und i i zurückzulegenden Wege liegen bis auf die zur äußeren Totpunktlage der Kolben gehörige Stellung unterhalb der durch die Kurbelwelle gehenden waagerechten Ebene.The engine is otherwise powered by the injector i9, the fuel pump 2o, furthermore the ignition device 21 required to start the engine and the Air pump 22 added. Through the latter, the fresh air is sucked in and after open the inlet slot in the working cylinder for the purpose of flushing and Reloading the latter depressed. The amount of pre-compression in the working cylinder The amount of air introduced up to the moment of ignition can be the given Adapt to the circumstances. To make starting the engine easier, it will be useful the bearing pins B. and 9 of the intermediate lever 6 and eccentrically mounted in auxiliary bushes, which are rotatable within a certain angular range to the between the oath pistons 2 and 3 lost space in the inner dead center position change and especially to be able to reduce the size for starting the engine. the Internal combustion engine described can be operated as a full or half diesel engine and is characterized by a very high level of economy and completely smooth gait the end. These favorable conditions are mainly due to the location of the hinge pins i o and i i on the one hand and the hinge pin 24 and 25 on the other hand with respect to the crankshaft 16 and the cylinder axis are determined. The bearing pins 8 and g de, - Levers 6 and 7 lie on the one facing away from the working cylinder i and the crankshaft 16 Side by the pivot pins 10 and 24 on the one hand and i i and 25 on the other hand laid connecting lines. The paths traversed by the hinge pins 24 and 25 are chosen so that in the inner dead center of the piston that hinge pin is approximately on the cylinder axis, but not insignificantly below that in the outer piston dead center Axis lie. The paths to be covered by the hinge pins io and i i are up to to the position belonging to the outer dead center position of the piston below the through the crankshaft going horizontal plane.

Bei all dem ist @es zur Erzielung der besten Wirkung zweckmäßig, daß die beiden Zwischenhebel gleichgestaltet und ihre Lagerzapfen gleich weit von der durch die Kurbelwelle und die Mitte des Arbeitszylinders gelegten Ebene entfernt sind, so daß eine völlige Symmetrie im Aufbau der Brennkraftmaschine erzielt ist, und daß dabei weiter die Achse des Pumpenzylinders in der genannten, durch die Kurbelwelle gehenden Symmetrieebene liegt, so daß, der Anschluß des Pumpenzylinders an die Einströmschlitze des Arbeitszylinders je nach der gewünschten Laufrichtung der Kurbelwelle wahlweise an die ,eine oder andere Schlitzreihe des Arbeitszylinders anschließbar ist.With all of this, in order to achieve the best effect, @it is advisable that the two intermediate levers are the same and their journals are the same distance from the removed plane laid by the crankshaft and the center of the working cylinder are so that a complete symmetry is achieved in the structure of the internal combustion engine, and that further the axis of the pump cylinder in said, through the crankshaft going plane of symmetry, so that the connection of the pump cylinder to the inflow slots of the working cylinder depending on the desired direction of rotation of the crankshaft can be connected to one or the other row of slots in the working cylinder.

Es hat sich auch weiter als vorteilhaft erwiesen, wenn die mit den Kolben verbundenen Arme der Zwischenhebel erheblich länger als die mit der Kurbelwelle verbundenen Arme sind und die Kolben entsprechend lange Wege zurücklegen, während die Kurbeln kurzarmig sind. .It has also been shown to be beneficial when using the Pistons connected arms of the intermediate lever are considerably longer than those with the crankshaft arms are connected and the pistons cover correspondingly long distances while the cranks are short-armed. .

Claims

PATENT CLAIMS: i. Two-stroke internal combustion engine with two counter-rotating in: a working cylinder arranged piston, each by means of an intermediate lever with the interposition of connecting rods. the common crankshaft with around i8o ° offset cranks and the exhaust ports controlling piston leads the piston controlling the inlet slots, thereby characterized in that the bearings of the crankshaft and those of the more than intermediate levers spaced apart from each other by twice the length of the crank connecting rods lie to one another in such a way that in the outer dead center position of the piston the crankshaft approximately on the connecting line of the pivot pins provided on the intermediate levers for the crank connecting rods, but the latter at the inner dead center position the piston is approximately lowering. right to the intermediate levers.

2. Two-stroke internal combustion engine according to claim r, characterized in that the axis of the flushing and combustion air pump in the one that passes through the crankshaft and is perpendicular to the working cylinder Plane of symmetry of the latter.