DEP0021887DA

DEP0021887DA - Two-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: DEP0021887DA
Authority: DE
Inventors: Otto Dipl.-Ing. Stuttgart Elwert; Adolf Dr.-Ing. Stuttgart Schnürle
Original assignee: Adolf Dr.-Ing. Stuttgart Schnürle
Publication date: 1951-03-29

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Zweitaktbrennkraftmaschinen, insbesondere auf Zweitaktbrennkraftmaschinen mit zwei Reihen von Arbeitszylindern, die in V-Form angeordnet sind. Die Arbeitszylinder werden mit Luft gespült, die von einem Schleudergebläse geliefert wird. Das Schleudergebläse wird am vorderen Ende des Motors über der Kurbelwelle angeordnet, wobei seine Laufradwelle parallel zu Kurbelwelle liegt. Rings um das Laufrad ist eine sich nach außen erweiternde Druckspirale zur Umsetzung von Geschwindigkeit in Druck der Spülluft angeordnet. Zwischen beiden Zylinderreihen des Motors ist im Motorgehäuse ein Spülluftaufnehmer angeordnet, der sich nach vorn bis hinter das Laufrad des Gebläses erstreckt.The present invention relates to two-stroke internal combustion engines, in particular to two-stroke internal combustion engines having two rows of working cylinders arranged in a V-shape. The working cylinders are flushed with air supplied by a centrifugal fan. The centrifugal fan is located at the front end of the engine above the crankshaft, with its impeller shaft parallel to the crankshaft. Around the impeller there is an outwardly widening pressure spiral for converting speed into pressure of the scavenging air. Between the two rows of cylinders of the engine, a scavenging air sensor is arranged in the engine housing, which extends forward to behind the impeller of the blower.

Die Erfindung besteht darin, daß das Schleudergebläse von einer mittels Keilriemen von der Kurbelwelle angetriebenen Vorgelegewelle aus angetrieben wird. Insbesondere wird vorgeschlagen, die Vorgelegewelle für den Antrieb des Gebläses unmittelbar über dem Laufrad anzuordnen, am hinteren Ende der Vorgelegewelle ein großes Zahnrad anzuordnen, das vorteilhaft unmittelbar in das Ritzel der Gebläsewelle eingreift und diese antreibt, und am vorderen Ende der Vorgelegewelle eine Keilriemenscheibe für einen oder mehrere Keilriemen anzuordnen, die vom vorderenThe invention consists in that the centrifugal fan is driven by a countershaft driven by the crankshaft by means of a V-belt. In particular, it is proposed to arrange the countershaft for the drive of the fan directly above the impeller, to arrange a large gear at the rear end of the countershaft, which advantageously engages directly in the pinion of the fan shaft and drives it, and at the front end of the countershaft a V-belt pulley for one or to arrange several V-belts from the front

Ende der Kurbelwelle aus durch einen oder mehrere Keilriemen angetrieben wird. Die Laufradwelle ist hierbei in dem Raum des Luftaufnehmers gelagert.The end of the crankshaft is driven off by one or more V-belts. The impeller shaft is supported in the space of the air receiver.

Die Vorgelegewelle wird erfindungsgemäss so angeordnet, dass sie die Spirale an der Stelle der Spiralenzunge durchdringt, sodass die Luftströmung in der Spirale nicht gestört wird. Beginn und Ende der Spirale sind somit oben angeordnet. Die Laufradwelle des Gebläses ist so hoch angeordnet, dass eine sich nach aussen entwickelnde Spirale mit günstigem Wirkungsgrad eben noch über der Kurbelwelle durchgeht. Das Zahnrad auf der Vorgelegewelle für den Gebläseantrieb ist mit einem so grossen Abstand von dem Laufrad angeordnet, dass ein genügend grosser Querschnitt für die Zuströmung der Spülluft aus dem Ende der Druckspirale in den Spülluftaufnehmer vorhanden ist. Der Uebertritt der Spülluft aus dem vorderen Raum des Spülaufnehmers vor dem Zahnradantrieb in den hinteren Raum hinter dem Zahnradantrieb erfolgt unterhalb des Ritzels der Laufradwelle und zu beiden Seiten davon in Oeffnungen, die von der Unterseite der Zylinder und dem Gehäuse für das grosse Zahnrad auf der Vorgelegewelle gebildet werden.According to the invention, the countershaft is arranged in such a way that it penetrates the spiral at the point of the spiral tongue, so that the air flow in the spiral is not disturbed. The beginning and end of the spiral are thus arranged at the top. The impeller shaft of the blower is arranged so high that an outwardly developing spiral with good efficiency just passes over the crankshaft. The gear on the countershaft for the fan drive is arranged at such a large distance from the impeller that there is a sufficiently large cross-section for the flow of the scavenging air from the end of the pressure spiral into the scavenging air receiver. The transfer of the scavenging air from the front space of the scavenging receiver in front of the gear drive into the rear space behind the gear drive takes place below the pinion of the impeller shaft and on both sides of it in openings that are from the bottom of the cylinder and the housing for the large gear on the countershaft are formed.

Am vorderen Ende kann die Vorgelegewelle für den Gebläseantrieb auch den Windflügel für die Kühlluftbeschaffung des Motors tragen. Da der Gebläseantrieb ungefähr 10% der Höchstleistung des Motors bei der Vollastdrehzahl benötigt und mit einem Keilriemen durchschnittlich 5 - 7 PS übertragen werden können, so genügt ein Keilriemen für Motoren bis 50 PS, zwei Keilriemen für Motoren bis ungefähr 100 PS und drei Keilriemen für Motoren bis ungefähr 150 PS einschliesslich der Windflügelleistung. Ein solcher Keilriemenantrieb des Spül- luftgebläses ergibt eine billige Ausführungsform, die ausserdem nur ein geringes Gewicht und die grösstmöglichste Laufruhe des Antriebes ergibt, da nur ein Zahnradeingriff vorhanden ist. Ausserdem wird nur eine geringe zusätzliche Baulänge für den Antrieb benötigt. Die Elastizität der Keilriemen verschluckt ausserdem alle Schwingungen der Kurbelwelle und hält diese von dem Gebläseantrieb fern. Bei einem bestimmten Ungleichförmigkeitsgrad der Kurbelwelle, beispielsweise bei niedrigen Drehzahlen, gleicht die Elastizität des Keilriemenantriebes in Verbindung mit der Schwungmasse des grossen Zahnrades und gegebenenfalls der Windflügelmasse diesen Ungleichförmigkeitsgrad weitgehend aus, sodass der Zahnradeingriff keinen Druckwechsel mehr oder nur einen sehr wesentlich gemilderten erfährt. Es ist vorteilhaft, diesen Zahnradeingriff mit möglichst geringem Flankenspiel auszuführen, gegebenenfalls auch mit Schräg- oder Pfeilverzahnung, sodass mit dieser Erfindung ein (im Motorbetrieb) vollständig geräuschloser Gebläseantrieb erzielt wird. Auch werden durch den Keilriemenantrieb stärkere Stösse der Kurbelwelle, beispielsweise beim Anlassen von Dieselmotoren ferngehalten, sodass auch die Beanspruchung der Antriebszahnräder klein bleibt. Die Spirale des Gebläses kann ebenfalls strömungsgerecht ausgebildet werden, sodass auch keine Luftgeräusche entstehen.At the front end, the countershaft for the fan drive can also carry the wind vane for supplying the engine with cooling air. Since the fan drive requires about 10% of the maximum power of the engine at full load speed and an average of 5 - 7 HP can be transmitted with a V-belt, one V-belt is sufficient for engines up to 50 HP, two V-belts for engines up to about 100 HP and three V-belts for engines up to approx. 150 HP including the wind wing power. Such a V-belt drive of the flushing air blower results in a cheap embodiment, which also results in only a low weight and the greatest possible smoothness of the drive, since there is only one gear mesh. In addition, only a small additional length is required for the drive. The elasticity of the V-belt also absorbs all vibrations of the crankshaft and keeps them away from the fan drive. With a certain degree of irregularity in the crankshaft, for example at low speeds, the elasticity of the V-belt drive in conjunction with the flywheel mass of the large gear and possibly the wind vane mass largely compensates for this degree of irregularity, so that the gear mesh no longer experiences a pressure change or it only experiences a significantly reduced change in pressure. It is advantageous to carry out this gear mesh with the smallest possible backlash, possibly also with helical or herringbone teeth, so that a fan drive that is completely silent (in motor operation) is achieved with this invention. The V-belt drive also keeps the crankshaft away from strong impacts, for example when starting diesel engines, so that the stress on the drive gears remains low. The spiral of the fan can also be designed in a flow-compatible manner, so that no air noise is generated.

Das Gebläsegehäuse kann mit dem Motorgehäuse aus einem Stück bestehen oder nach Abb. 1 gesondert hergestellt und auf eine ebene Stirnfläche des Motors aufgesetzt werden. Der Antrieb der sonstigen Hilfsgeräte des Motors, wie Oelpumpe und Einspritzpumpe wird dabei zweckmässig vor dem Schwungrad des Motors angeordnet, damit die hierzu notwendigen Zahnräder nicht den Weg der Spülkraft vom Gebläse über den Spülluftaufnehmer zu den Zylindern behindern.The fan housing can consist of one piece with the motor housing or it can be manufactured separately as shown in Fig. 1 and placed on a flat face of the motor. The drive of the other auxiliary devices of the engine, such as the oil pump and injection pump, is expediently in front of the flywheel of the motor arranged so that the gears required for this do not hinder the path of the flushing force from the fan via the flushing air sensor to the cylinders.

Der Keilriemenantrieb ist auch starken Beschleunigungen der Motordrehzahl gewachsen, wenn das Laufrad des Gebläses leicht gehalten wird, da die Antriebsmomente bei höchsten Motordrehzahlen grösser als die Beschleunigungsmomente beim plötzlichen Gasgeben sind. Beim Auftreten von übergrossen Momenten infolge plötzlichen Abbremsens der Kurbelwelle durch Kolbenfresser, Bremsenblockierungen usw. hält der Keilriemenantrieb auch diese von dem Gebläseantrieb fern, da er dabei ins Gleiten kommt.The V-belt drive can also cope with strong accelerations of the engine speed if the impeller of the blower is held lightly, since the drive torques at the highest engine speeds are greater than the acceleration torques when suddenly accelerating. If excessive torques occur as a result of sudden braking of the crankshaft due to piston seizure, brake blockages, etc., the V-belt drive also keeps these away from the fan drive, as it starts to slide.

Der Keilriemenantrieb kann einen Teil der Gebläseübersetzung bereits übernehmen, wie Abb. 1 zeigt, indem die Drehzahl der Vorgelegewelle in einem bestimmten Verhältnis höher als die Kurbelwellendrehzahl gemacht wird. Auch kann der Keilriemenantrieb für die Vorgelegewelle in Dreiecksform ausgebildet werden zum Antrieb weiterer Hilfsgeräte, wie beispielsweise der Lichtmaschine, die seitlich vom Kurbelgehäuse angeordnet und als Riemenspanner verwendet wird. Das Gebläselaufrad saugt die Spülluft von vorne an. Das Sauggehäuse des Gebläses kann von oben, von der einen oder beiden Seiten die Frischluft über Filter ansaugen.The V-belt drive can already take over part of the fan transmission, as Fig. 1 shows, by making the speed of the countershaft in a certain ratio higher than the crankshaft speed. The V-belt drive for the countershaft can also be designed in a triangular shape to drive additional auxiliary devices, such as the alternator, which is arranged to the side of the crankcase and used as a belt tensioner. The fan impeller draws in the purge air from the front. The suction housing of the blower can suck in fresh air through filters from above, from one or both sides.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einiger Abbildungen im einzelnen beschrieben. Es zeigen:The invention is described in detail below with reference to a few figures. Show it:

Abb. 1 einen Längsschnitt eines Vierzylinder-V-Motors durch das Motorgehäuse mit Spülluftaufnehmer und Kurbelwelle mit einem Schleudergebläse am vorderen Motorende, dessen oben angeordnete Vorgelegewelle durch zweiFig. 1 is a longitudinal section of a four-cylinder V-engine through the engine housing with scavenging air receiver and crankshaft with a centrifugal fan at the front end of the engine, the countershaft located above through two

Keilriemen von der Kurbelwelle angetrieben wird und am hinteren Ende ein Zahnrad und am vorderen Ende einen Windflügel trägt. Die Einspritzpumpe ist über dem Spülluftaufnehmer angeordnet und durch Zahnräder von der Schwungradseite aus angetrieben.V-belt is driven by the crankshaft and carries a gear at the rear end and a wind vane at the front end. The injection pump is arranged above the purge air receiver and driven by gearwheels from the flywheel side.

Abb. 2 zeigt zeigt einen Querschnitt des Motors durch die Spirale mit Ansicht des Laufrades und der beiden Zylinderreihen.Fig. 2 shows a cross section of the motor through the spiral with a view of the impeller and the two rows of cylinders.

Abb. 3 zeigt einen weiter zurückliegenden Querschnitt des Motors durch den vorderen Teil de Spülluftaufnehmers zwischen Gebläselaufrad und Zahnradantrieb mit den Uebertrittsöffnungen für die Spülluft in den Spülluftaufnehmer hinter dem Zahnradantrieb.Fig. 3 shows a further back cross-section of the motor through the front part of the scavenging air sensor between the fan impeller and gear drive with the passage openings for the scavenging air into the scavenging air sensor behind the gear drive.

In den Abb. 1 bis 3 ist 1 das Motorgehäuse, 2 die Kurbelwelle, 3 das Schwungrad am hinteren Kurbelwellenende, 4 die linke und 5 die rechte Zylinderreihe. 6 ist der Spülluftaufnehmer des Motorgehäuses zwischen beiden Zylinderreihen. 7 ist die Einspritzpumpe, die auf dem Spülluftaufnehmer angeordnet ist und durch einen Zahnradantrieb 8 vom hinteren Kurbelwellenende aus angetrieben wird. 9 ist ein Zwischenrad dieses Zahnradantriebes. 10 ist die Laufradwelle des Schleudergebläses und 11 das Laufrad. Die Laufradwelle ist in dme Raum des Spülluftaufnehmers in zwei Lagern gelagert. 12 sind diese beiden Lager. 13 ist ein Ritzel der Laufradwelle zwischen beiden Lagern. 14 ist die Vorgelegewelle für den Gebläseantrieb, die über dem Laufrad die Druckspirale des Gebläses durchdringt und dort gelagert ist. 15 ist das grosse Zahnrad auf der Vorgelegewelle, das das Gebläseritzel antriebt. 16 ist die Druckspirale des Gebläses, die oben ihren grössten Querschnitt und ihre Ausmün- dung in den vorderen Teil 17 des Spülluftaufnehmers besitzt. Durch die Entfernung des grossen Zahnrades der Vorgelegewelle von dem Laufrad des Gebläses hat dieser Raum 17 einen grossen Strömungsquerschnitt. 18 ist die Ausmündung der Druckspirale in den Spülluftaufnehmer. 19 ist die Zunge der Spirale bei deren Beginn. Der Anfang der Zunge ist in der Drehrichtung des Gebläses gesehen vor der Mittelebene des Motors angeordnet. Die Vorgelegewelle durchdringt diese Zunge etwa in der Mittelebene des Motors und stört dadurch die Spülluftströmung in der Druckspirale des Gebläses nicht. 20 ist der Windflügel, der hier auf der Vorgelegewelle angeordnet ist und 21 eine Keilriemenscheibe für zwei Keilriemen, die zweckmässig mit dem Windflügel aus einem Gußstück besteht. 22 ist eine Keilriemenscheibe am vorderen Ende der Kurbelwelle. 23 sind zwei Keilriemen. 24 ist das Sauggehäuse des Gebläses. 25 in Abb. 3 ist die Uebertrittsöffnung der Spülluft aus dem vorderen Teil des Spülluftaufnehmers in den hinteren Teil. Der Strömungsweg der Spülluft im vorderen Teil des Spülluftaufnehmers von oben nach unten zu diesen Oeffnungen ist durch Pfeile dargestellt. 26 sind seitliche Taschen des Spülluftaufnehmers, die die Spülluft zu den Zylindern bzw. deren Spülkanälen führen. 27 ist das hier nach Abb. 1 gesondert hergestellte Gehäuse des Spülluftgebläses, das an eine ebene Stirnfläche 28 des Motorgehäuses angeschraubt wird.In Figs. 1 to 3, 1 is the engine housing, 2 is the crankshaft, 3 is the flywheel at the rear end of the crankshaft, 4 is the left and 5 is the right cylinder bank. 6 is the scavenge air sensor of the motor housing between the two rows of cylinders. 7 is the injection pump, which is arranged on the scavenging air receiver and is driven by a gear drive 8 from the rear end of the crankshaft. 9 is an intermediate wheel of this gear drive. 10 is the impeller shaft of the centrifugal blower and 11 is the impeller. The impeller shaft is supported in two bearings in the space of the purge air sensor. 12 are these two camps. 13 is a pinion of the impeller shaft between the two bearings. 14 is the countershaft for the fan drive, which penetrates the pressure spiral of the fan above the impeller and is mounted there. 15 is the large gear on the countershaft that drives the fan gear. 16 is the pressure spiral of the fan, which has its largest cross-section and its mouth at the top. manure in the front part 17 of the scavenging air sensor. By removing the large gear of the countershaft from the impeller of the fan, this space 17 has a large flow cross-section. 18 is the opening of the pressure spiral in the scavenging air sensor. 19 is the tongue of the spiral at its beginning. The beginning of the tongue is arranged in front of the central plane of the motor, seen in the direction of rotation of the fan. The countershaft penetrates this tongue approximately in the middle plane of the engine and thus does not interfere with the scavenging air flow in the pressure spiral of the fan. 20 is the wind vane, which is arranged here on the countershaft and 21 is a V-belt pulley for two V-belts, which advantageously consists of a casting with the wind vane. 22 is a V-belt pulley at the front end of the crankshaft. 23 are two V-belts. 24 is the suction housing of the fan. 25 in Fig. 3 is the passage opening for the scavenging air from the front part of the scavenging air sensor into the rear part. The flow path of the scavenging air in the front part of the scavenging air sensor from top to bottom to these openings is shown by arrows. 26 are the side pockets of the scavenging air receiver, which guide the scavenging air to the cylinders or their scavenging channels. 27 is the housing of the purge air blower, which is produced separately here according to FIG. 1 and which is screwed onto a flat end face 28 of the motor housing.

Das Zahnrad auf der Vorgelegewelle und das Laufrad des Gebläses können bei der erfindungsgemässen Anordnung der Vorgelegewelle auch in ihrer Lage vertauscht zueinander angebracht werden. Gegengewichte der Kurbelwelle können an der vordersten und hintersten Kurbelwange oder billiger an derThe gear wheel on the countershaft and the impeller of the blower can also be attached with the opposite position in relation to one another in the arrangement of the countershaft according to the invention. Counterweights of the crankshaft can be at the front and rear crank webs or cheaper at the

Riemenscheibe vorne und im Schwungrad hinten angeordnet werden.Pulley in the front and rear in the flywheel.

Die vorliegende Erfindung eignet sich gleich gut für Zweitakt-Dieselmotoren wie für Zweitakt-Benzinmotoren mit Luftspülung und gesonderter Zuführung des Kraftstoffes in die Zylinder. In gewissem Betrage ist die Schwungmasse des Gebläselaufrades auch als Drehschwingungsdämpfer für die Kurbelwelle durch die energieverzehrende Wirkung der Keilriemen durch Schlupf oder Dämpfung des Werkstoffes wirksam. Bei Benzinmotoren wird in der Saugleitung des Gebläses eine Drosselklappe für die Regelung der Spülluftmenge angeordnet.The present invention is equally suitable for two-stroke diesel engines as it is for two-stroke gasoline engines with air scavenging and separate supply of fuel to the cylinders. To a certain extent, the centrifugal mass of the fan impeller is also effective as a torsional vibration damper for the crankshaft due to the energy-consuming effect of the V-belt due to slippage or damping of the material. In petrol engines, a throttle valve is arranged in the suction line of the blower to regulate the amount of scavenging air.

Claims

1. Two-stroke internal combustion engine with air purging by a centrifugal fan, in particular with a V-arrangement of the working cylinder, characterized in that the centrifugal fan is driven by a countershaft driven by a V-belt from the crankshaft.

2. Two-stroke internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the impeller shaft of the fan is parallel to the crankshaft and above the fan impeller, the countershaft, which is also parallel to the crankshaft, is arranged, which has a large gear at the rear end to drive the fan impeller shaft and at the front end carries a pulley for receiving one or more V-belts which are driven from the crankshaft.

3. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 and 2, characterized in that the impeller of the centrifugal fan is surrounded by an outwardly developing pressure spiral and arranged at the front end of the engine in the height approximately in the longitudinal center plane of the engine provided with a V-arrangement of the cylinder and the countershaft penetrates the pressure spiral above the fan.

4. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 to 3, characterized in that the gear wheel of the countershaft has a certain distance from the fan impeller, so that the space between the two for the inflow of the scavenging air from the end of the pressure spiral of the fan to the scavenging air sensor to a large Has flow cross section.

5. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 to 4, characterized in that the opening of the pressure spiral takes place above and to the rear in the space between the impeller and the gear of the countershaft.

6. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 to 5, characterized in that the scavenging air sensor of the motor housing reaches up to the fan impeller and the scavenging air flows over from the front part of the scavenging air sensor in front of the gear drive to the rear part behind the gear drive through two openings , which are formed by the lower part of the cylinders of the motor housing and the wheel housing for the gear drive of the fan.

7. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 to 6, characterized in that the impeller shaft of the fan is mounted in the motor housing in the space of the scavenging air sensor.

8. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 to 7, characterized in that the countershaft penetrates the pressure spiral at the point of the spiral tongue.

9. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 to 8, characterized in that the countershaft is driven from the crankshaft at increased speed.

10. Two-stroke internal combustion engine according to claim 9, characterized in that the countershaft carries a wind vane at the front end.

11. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 to 10, characterized in that the fan housing with spiral and suction housing is made as a separate part and is screwed onto a flat end face of the motor housing.

12. Two-stroke internal combustion engine according to claims 1 to 11, characterized in that the injection pump is arranged above the scavenging air receiver between the two rows of cylinders and is driven by gears from the rear end of the crankshaft.