DEV0002147MA

DEV0002147MA - Multi-cylinder two-stroke internal combustion engine

Info

Publication number: DEV0002147MA
Authority: DE
Inventors: Herbert J. Dr.-Ing. Fürth Venediger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Publication date: 1951-04-05

Description

Bei, insbesondere mit Kurbelkammerspül- und Ladepumpe arbeitenden Zweitaktbrennkraftmaschinen besteht bisher der Missstand, dass solche Motoren nur mit geringer Gesamtleistung hergestellt können. Die Ausbildung des Kurbelgehäuses als Ladepumpe setzt bei der Beschaffung von Vielzylindermotoren eine Aneinanderreihung der Zylinder voraus, sodass man lange, entsprechend oft, gekröpfte Kurbelwellen in Kauf nehmen muss. Da bei Kurbelkammer-Schnellläufern das Triebwerk meistens wälzgelagert wird und die Kurbelwelle dabei aus einzelnen Teilen zusammengesetzt werden muss, entsteht auf diese Weise bei mehrzylindrigen Reihenmotoren ein sehr empfindliches, gegen Dreh- und Biegeschwingungen unsteifes Triebwerk, wozu noch hinzu kommt, dass jede der aufeinander folgenden Kurbelkammern gegen die vorhergehende sorgfältig abgedichtet werden muss. Diese Verhältnisse haben bisher dazu geführt, dass man höchstens Motoren mit vier Zylindern in Reihe ausführte, also nur sogenannte Kleinmotoren verwirklichte.In the case of two-stroke internal combustion engines that operate in particular with a crank chamber scavenging pump and charge pump, there has hitherto been the problem that such engines can only be produced with a low total output. When purchasing multi-cylinder engines, the design of the crankcase as a charge pump requires the cylinders to be strung together, so that long, and correspondingly often, cranked crankshafts have to be accepted. Since the engine in high-speed crankshaft chambers is usually mounted on roller bearings and the crankshaft has to be assembled from individual parts, this creates a very sensitive engine in multi-cylinder in-line engines that is not rigid against torsional and flexural vibrations, to which there is also the fact that each of the successive ones Crank chambers must be carefully sealed against the previous one. These conditions have so far led to engines with at most four cylinders in series being implemented, i.e. only so-called small engines.

Will man diese Schwierigkeiten umgehen und leistungsstärkere Zweitaktbrennkraftmaschinen hoher Drehzahl verwirklichen, so ist man bisher gezwungen gewesen, die Motoren mit besonderen Spül- und Ladegebläsen auszurüsten, die einzelnen Zylinder in Stern- oder Reihensternformat angeordnet werden können. Hierbei ergibt sich aber ein verhältnismäßig verwickelter Aufbau, wobei die eigentümlichen Vorteile, die beim Zweitakt gerade die Ausbildung des Kurbelgehäuses als Spül- und Ladepumpe ergibt, verloren gehen. Solche Motoren haben daher bei Schnellläufern im Fahrzeugbau überhaupt noch keine Bedeutung erlangen können.If one wants to avoid these difficulties and realize more powerful two-stroke internal combustion engines of high speed, so one has so far been forced to equip the engines with special flushing and charging fans, the individual cylinders can be arranged in star or in-line star format. However, this results in a relatively complex structure, with the peculiar advantages that the design of the crankcase as a scavenging and charging pump gives in the two-stroke cycle, are lost. Such motors have therefore not yet acquired any significance for high-speed vehicles in vehicle construction.

Die Erfindung beseitigt die bisherigen Schwierigkeiten und schafft eine einfach aufgebaute und leistungsstarke vielzylindrige Zweitaktbrennkraftmaschine, insbesondere mit Kurbelkammerspül- und Ladepumpe, dadurch, dass mehrere, selbständige Maschineneinheiten nebeneinander gereiht werden und ein gemeinsames Triebwerkgehäuse erhalten und dass die sämtlichen Kurbelwellen der Einheiten stirnseitig durch ein Getriebe miteinander gekoppelt werde, das einen für alle Einheiten gemeinsamen Antrieb besitzt.The invention eliminates the previous difficulties and creates a simply constructed and powerful multi-cylinder two-stroke internal combustion engine, in particular with a crank chamber scavenging and charging pump, in that several, independent machine units are lined up next to one another and receive a common engine housing and that all the crankshafts of the units are connected to one another at the end by a gear unit coupled, which has a common drive for all units.

Auf diese Weise werden alle Vorteile aufrecht erhalten, die mit der Ausbildung der Kurbelkammer als Spül- und Ladepumpe zusammenhängen, während gleichzeitig durch die Möglichkeit der Vielzylinder-Anordnung eine hohe Gesamtleistung bei kurzem, gedrungenem Aufbau der Kurbelwellen und des gesamten Aggregates erreichbar ist.In this way, all the advantages associated with the design of the crank chamber as a scavenging and charging pump are maintained, while at the same time a high overall performance with a short, compact design of the crankshafts and the entire unit can be achieved thanks to the multi-cylinder arrangement.

Die neue Anordnung ermöglicht ferner einen besonders günstigen Ausgleich freier Kräfte und Momente des Triebwerkes und schafft damit eine Lauf- und Standruhe, wie sie bei Zweitaktbrennkraftmaschinen mit ihren teilsymmetrischen Kurbelwellen bisher nicht möglich war.The new arrangement also enables a particularly favorable compensation of free forces and moments of the engine and thus creates a smooth running and standing that was previously not possible with two-stroke internal combustion engines with their partially symmetrical crankshafts.

Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt. Es zeigen:The invention is shown in the drawing in several exemplary embodiments. Show it:

Fig. 1: einen senkrechten Schnitt nach Linie A-A der Fig. 2,Fig. 1: a vertical section along line A-A of Fig. 2,

Fig. 2: einen waagerechten Schnitt nach Linie B-B der Fig. 1,Fig. 2: a horizontal section along line B-B of Fig. 1,

Fig. 3: einen senkrechten Schnitt nach Linie C-C der Fig. 2,Fig. 3: a vertical section along line C-C of Fig. 2,

Fig. 4: eine andere Anordnung wie bei Fig. 3,Fig. 4: a different arrangement as in Fig. 3,

Fig. 5: einen senkrechten Schnitt durch eine von Fig. 1 und 2 abweichende Ausführung einer Zweitaktbrennkraftmaschine.5: a vertical section through an embodiment of a two-stroke internal combustion engine that differs from FIGS. 1 and 2.

Die Fig. 1 und 2 zeigen schematisch eine Sechszylinder-Maschine nach der Erfindung, die aus zwei, je dreizylindrigen Einheiten besteht, die mit Kurbelkammerspül- und Ladepumpe arbeiten. Die Zylinder der linken Reihe sind mit a(sub)1, b(sub)1, c(sub)1, die der rechten Reihe mit a(sub)2, b(sub)2, c(sub)2 bezeichnet. Mit b(sub)1 bzw. b(sub)2 sind die zu den Zylindern b(sub)1 und1 and 2 show schematically a six-cylinder machine according to the invention, which consists of two, each three-cylinder units that work with crank chamber scavenging and charging pumps. The cylinders in the left bank are labeled a (sub) 1, b (sub) 1, c (sub) 1, those in the right bank are labeled a (sub) 2, b (sub) 2, c (sub) 2. With b (sub) 1 and b (sub) 2, respectively, are those for cylinders b (sub) 1 and

b(sub)2 gehörenden Kurbelkammern bezeichnet. Die Auslasskanäle sind mit d, die Spülkanäle mit e, f und die einzelnen Arbeitskolben mit g bezeichnet. Die Saugkanäle h(sub)1 der linken und die Saugkanäle h(sub)2 der rechten Zylinderreihe münden zweckmäßig in einen gemeinsamen Saugkanal i, der von der Drosselklappe k geregelt wird.b (sub) 2 denotes belonging crank chambers. The outlet channels are designated by d, the flushing channels by e, f and the individual working pistons by g. The suction ducts h (sub) 1 of the left and the suction ducts h (sub) 2 of the right cylinder bank expediently open into a common suction duct i, which is regulated by the throttle valve k.

Die beiden Zylinderreihen bzw. Maschineneinheiten mit den ZylindernThe two rows of cylinders or machine units with the cylinders

a(sub)1 - b(sub)1 - c(sub)1 und a(sub)2 - b(sub)2 - c(sub)2 besitzen ein gemeinsames Triebwerkgehäuse w, dessen einzelne Kammern in üblicher Weise als Kurbelkammerspül- und Ladepumpen ausgebildet sind.a (sub) 1 - b (sub) 1 - c (sub) 1 and a (sub) 2 - b (sub) 2 - c (sub) 2 have a common engine housing w, the individual chambers of which are usually used as crank chamber scavenging and charge pumps are formed.

An einer Stirnseite tragen die beiden Kurbelwellen l und m Zahnräder n bzw. o, die über die Zwischenräder p und q miteinander in Verbindung stehen, wie Fig. 3 zeigt. Die Zwischenräder sind mittels der Wellen s und t, von denen die letztere die Kupplung u trägt, in dem Getriebegehäuse r gelagert, das mit dem Triebwerkgehäuse w fest verbunden ist. Die Welle t ist die gemeinsame Antriebswelle. Hierbei ist, wie die Fig. 1, 2 und 3 zeigen, die Anordnung im Getriebe so getroffen, dass die beiden Kurbelwellen l und m gegensinnig umlaufen.On one end face, the two crankshafts l and m carry gears n and o, which are connected to one another via the intermediate gears p and q, as FIG. 3 shows. The intermediate gears are supported by the shafts s and t, the latter of which carries the clutch u, in the gear housing r, which is firmly connected to the engine housing w. The wave t is the common drive shaft. As shown in FIGS. 1, 2 and 3, the arrangement in the transmission is such that the two crankshafts l and m rotate in opposite directions.

Durch den gegensinnigen Umlauf der Kurbelwellen wird das aus den Kolbenseitendrücken resultierende Reaktionsmoment zum Verschwinden gebracht, sodass eine hervorragende Standruhe des Maschinenaggregats beim Laufen sichergestellt wird. Wird auf diese Verbesserung aus irgendwelchen Gründen verzichtet, so steht nichts im Wege, für beide Kurbelwellen den gleichen Drehsinn zu wählen und die Leistung der einen Maschineneinheit mittels einer Zahn-, Rollen- oder Hülsenkette v oder dgl. auf die Kurbelwelle der anderen Einheit zu übertragen, wie Fig. 4 zeigt. Das Getriebe kann im übrigen in beliebiger Weise ausgebildet werden.As the crankshaft rotates in opposite directions, the reaction torque resulting from the piston side pressures disappears, so that the machine unit is extremely stable when it is running. If this improvement is waived for any reason, nothing stands in the way of choosing the same direction of rotation for both crankshafts and transferring the power of one machine unit to the crankshaft of the other unit by means of a toothed, roller or sleeve chain v or the like as Fig. 4 shows. The transmission can also be designed in any way.

Bei der beispielsweisen Ausführung nach Fig. 1 und 2 sind zwei, je dreizylindrige Maschineneinheiten vorgesehen, bei denen jede Kurbelwelle drei um je 120° versetzte Kurbelkröpfungen aufweist. Die beiden Kurbelwellen können beliebig gegeneinander versetzt werden, im Ausführungsbeispiel abweichend von der Zeichnung, am besten so, dass die dargestellten Sechszylinder-Zweitaktmaschine ein ebenso gleichmäßiges Drehmoment aufweist wie ein Zwölfzylinder-Viertaktmotor. Zu diesem Zweck wird der Stern der Kurbelwelle l gegen den Stern der Kurbelwelle m um 60° verdreht. Bei einer Vierzylinder-Zweitaktbrennkraftmaschine nach der Erfindung wird die Anordnung so getroffen, dass die Kurbelwelle der, aus zwei Zylindern bestehenden Maschineneinheit gegen die Kurbelwelle der anderen aus zwei Zylindern bestehenden Maschineneinheit um 90° versetzt wird, wodurch der erfindungsgemäße Vierzylindermotor das Drehmoment eines Achtzylinder-Viertaktmotors erhält.In the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2, two, each three-cylinder machine units are provided, in which each crankshaft has three crank throws offset by 120 °. The two crankshafts can be offset against one another as desired, in the exemplary embodiment different from the drawing, preferably so that the six-cylinder two-stroke engine shown has a torque that is just as constant as a twelve-cylinder four-stroke engine. For this purpose, the star of the crankshaft l is rotated by 60 ° relative to the star of the crankshaft m. In a four-cylinder two-stroke internal combustion engine according to the invention, the arrangement is made so that the crankshaft of the machine unit consisting of two cylinders is offset by 90 ° against the crankshaft of the other machine unit consisting of two cylinders, whereby the four-cylinder engine according to the invention has the torque of an eight-cylinder four-stroke engine receives.

Wird auf diese Kurbelwellenversetzung zur Erzielung eines besonders gleichmäßigen Drehmoments verzichtet, so kann erfindungsgemäß die Versetzung auch so getroffen werden, dass je zwei benachbarte Zylinder verschiedener Zylinderreihen den gleichen Takt ausführen und die die beiden Kurbelkammern trennende Wand x des Triebwerkgehäuses w in Wegfall kommen oder durchbrochen werden kann. In diesem Fall arbeiten zwei in gleicher Höhe liegende Zylinder verschiedener Reihen - z.B. im Falle der Fig. 1 und 2 - die Zylinder a(sub)1 und a(sub)2, b(sub)1 und b(sub)2, c(sub)1 und c(sub)2 auf die gleiche Kurbelkammer.If this crankshaft offset is dispensed with in order to achieve a particularly uniform torque, according to the invention the offset can also be made so that every two adjacent cylinders of different rows of cylinders execute the same cycle and the wall x of the engine housing w separating the two crank chambers is eliminated or broken through can. In this case, two cylinders in different rows at the same height operate - for example in the case of FIGS. 1 and 2 - the cylinders a (sub) 1 and a (sub) 2, b (sub) 1 and b (sub) 2, c (sub) 1 and c (sub) 2 on the same crank chamber.

Der von den Zylindern der Maschineneinheiten a(sub)1b(sub)1c(sub)1 und a(sub)2b(sub)2c(sub)2 eingeschlossene Winkel, der bei der Anordnung nach Fig. 1 und 2 beispielsweise 0° beträgt, kann innerhalb der Grenzen 0 bis 180° jeden beliebigen Wert annehmen.The angle enclosed by the cylinders of the machine units a (sub) 1b (sub) 1c (sub) 1 and a (sub) 2b (sub) 2c (sub) 2, which in the arrangement according to FIGS. 1 and 2 is, for example, 0 ° , can assume any value within the limits 0 to 180 °.

Fig. 5 zeigt eine beispielsweise Ausführung mit einem Winkel von 180° zwischen den Zylinderreihen der Maschineneinheiten. Senkrecht zur Zeichenebene kann das dargestellte zweizylindrige Aggregat beliebig oft aneinander gereiht werden. Bei dieser Anordnung wird ein besonders günstiger Massenausgleich durch Wegfall aller freien Kräfte und Momente erzielt. Bei gegenläufigem Drehsinn der Kurbelwellen l und m erfolgt die Kraftübertragung auf die gemeinsame Abtriebswelle t wie beiFig. 5 shows an example of an embodiment with an angle of 180 ° between the rows of cylinders of the machine units. The two-cylinder unit shown can be strung together as often as required, perpendicular to the plane of the drawing. With this arrangement, a particularly favorable mass balance is achieved by eliminating all free forces and moments. When the crankshafts l and m rotate in opposite directions, the power is transmitted to the common output shaft t as in

Fig. 3, im anderen Falle wie bei Fig. 4.FIG. 3, in the other case as in FIG. 4.

Bei der Anordnung der Zylinderreihen nach Fig. 1 und 2 oder bei einem Zylinderwinkel von 90° usw. kann eine dritte und vierte Zylinderreihe in spiegelbildlicher Anordnung an das allen vier Maschineneinheiten gemeinsame Triebwerksgehäuse angesetzt werden. Hierbei gelangt man z.B. im Falle der Verdopplung der Fig. 1 und 2 zu einem Zwölfzylinder-H-Motor mit einem stirnseitigen Getriebe mit gemeinsamer Abtriebswelle t.With the arrangement of the cylinder rows according to FIGS. 1 and 2 or with a cylinder angle of 90 °, etc., a third and fourth cylinder row can be attached in a mirror-image arrangement to the engine housing common to all four machine units. In the case of duplication of Figs. 1 and 2, for example, one arrives at a twelve-cylinder H-engine with an end-face gear with a common output shaft t.

Selbstverständlich ist die Erfindung nicht an die Verwendung von Schlitzzylindern gebunden, z.B. kann der Auslass jedes Zylinders im Zylinderkopf untergebracht sein und durch Ventile oder sonstige Steuerorgane gebildet werden. Es steht auch nichts im Wege, z.B. an das freie stirnseitige Ende des Triebwerksgehäuse w ein Ladegebläse zu setzen, welches das Spül- und Lademittel in die Kurbelkammern oder auch direkt allein oder zusätzlich in die einzelnen Arbeitszylinder fördert. Es ist für den Erfindungsgegenstand ferner belanglos, ob die Zweitaktbrennkraftmaschine nach dem Otto- oder Dieselverfahren oder nach einem gemischten Verbrennungsverfahren arbeitet. Die Kurbelwellen der Maschineneinheiten oder die Getriebezwischenwellen können auch gleichzeitig als Abtriebswellen dienen oder zum Antrieb eines Spül- und Ladegebläses, der Hilfsmaschinen, der Brennstoffpumpe, der Zünd-Lichtmaschne, des Ventilators o.dgl. herangezogen werden.Of course, the invention is not restricted to the use of slotted cylinders, e.g. the outlet of each cylinder can be accommodated in the cylinder head and can be formed by valves or other control elements. Nothing stands in the way, for example, of placing a charging fan at the free end of the engine housing w, which conveys the flushing and charging media into the crank chambers or directly alone or additionally into the individual working cylinders. It is also irrelevant for the subject matter of the invention whether the two-stroke internal combustion engine works according to the Otto or diesel process or according to a mixed combustion process. The crankshafts of the machine units or the intermediate transmission shafts can also serve as output shafts or to drive a flushing and charging blower, the auxiliary machines, the fuel pump, the ignition generator, the fan or the like. can be used.

Claims

1. Multi-cylinder two-stroke internal combustion engine, in particular with a crank chamber scavenging and charge pump, characterized in that several independent in-line cylinder units have a common engine housing (w) and all of the crankshafts (l, m) of the machine units are end-mounted by a gear unit (n, o, p, q) are coupled to one another, which contains a drive shaft (t) common to all units.

2. Multi-cylinder two-stroke internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the crankshafts (l, m) of the individual in-line cylinder units are offset from one another in such a way that the drive shaft (t) has the maximum uniform torque that can be achieved for the respective total number of cylinders.

3. Multi-cylinder two-stroke internal combustion engine according to claim 1, characterized in that in the case of one of two multi-cylinder in-line engines arranged next to one another (a (sub) 1, b (sub) 1, c (sub) 1 and a (sub) 2, b (sub ) 2, c (sub) 2) of the existing unit, the corresponding crankings of the two crankshafts (i, m) point in the same direction and the associated, adjacent two working pistons, eliminating the wall (x) of the engine housing (w) that separates the crank chambers work on one and the same crank chamber.