DE1260860B

DE1260860B - Two-cylinder counter-rotating free-flight piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE1260860B
Application number: DES88789A
Authority: DE
Original assignee: Andre Citroen SA
Current assignee: Automobiles Citroen SA
Priority date: 1962-12-21
Filing date: 1963-12-18
Publication date: 1968-02-08

Description

Zweizylindrige Gegenlauf-Freiflugkolben-Brennkraftmaschine Die Erfindung betrifft eine zweizylindrige Gegenlauf-Freiflugkolben-Brennkraftmaschine in Zwillingsanordnung mit hydraulischer Synchronisiereinrichtung, bestehend aus je einem jedem Brennkraftkolben zugeordneten Hydraulikzylinder mit einem darin gleitenden, am Brennkraftkolben starr angekuppelten, doppeltwirkenden Hydraulikkolben und mit Hydraulikleitungen, welche den Hydraulikzylinder jedes der Brennkraftkolben mit dem Hydraulikzylinder des ihm benachbarten Brennkraftkolbens des anderen Brennkraftzylinders verbinden, wobei die den Verbrennungsräumen abgewandten Kammern der Hydraulikzylinder einander benachbarter Brennkraftkolben durch Hydraulikleitungen miteinander unmittelbar verbunden sind.Two-cylinder counter-rotating free-flight piston internal combustion engine. The invention relates to a two-cylinder counter-rotating free-flight piston internal combustion engine in a twin arrangement with hydraulic synchronization device, consisting of one each internal combustion piston associated hydraulic cylinder with a sliding therein, rigid on the internal combustion piston coupled, double-acting hydraulic pistons and with hydraulic lines, which the hydraulic cylinder of each of the internal combustion pistons with the hydraulic cylinder of it connect adjacent internal combustion piston of the other internal combustion cylinder, wherein the chambers of the hydraulic cylinders facing away from the combustion chambers of adjacent one another Internal combustion pistons are directly connected to one another by hydraulic lines.

Jene Leitungen, die die den Brennräumen abgewandten Kammern der Hydraulikzylinder einander benachbarter Brennkraftkolben miteinander verbinden, synchronisieren diese einander benachbarten Brennkraftkolben nur miteinander, aber nicht mit den jenseits der Brennräume ihnen gegenüberliegenden Brennkraftkolben.Those lines that connect the chambers of the hydraulic cylinders facing away from the combustion chambers Connect adjacent internal combustion pistons to one another, synchronize them adjacent internal combustion pistons only with one another, but not with the other side of the combustion chambers opposing them internal combustion pistons.

Die Synchronisierung mit den gegenüberliegenden Brennkraftkolben geschieht bei einer bekannten Maschine der eingangs genannten Art nur halbhydraulisch und dafür halbmechanisch, nämlich durch zwei zusätzliche Hydraulikzylinder und darin gleitende doppeltwirkende Hydraulikkolben, die durch eine Stange starr miteinander verbunden sind; die Kammern jedes dieser zusätzlichen Hydraulikzylinder sind mit den dem Brennraum zugewandten Kammern der ihnen benachbarten, den Brennkraftkolben zugehörigen Hydraulikzylinder so verbunden, daß die Brennkraftkolben einander entgegenlaufen.The synchronization with the opposing internal combustion piston takes place in a known machine of the type mentioned only semi-hydraulic and but semi-mechanical, namely by two additional hydraulic cylinders and inside sliding double-acting hydraulic pistons, which are rigidly connected to one another by a rod are connected; the chambers of each of these additional hydraulic cylinders are with the chambers facing the combustion chamber of the combustion piston adjacent to them associated hydraulic cylinder connected so that the internal combustion pistons run counter to each other.

Die Erfindung soll die Synchronisiereinrichtung vereinfachen, nämlich jene zusätzlichen Hydraulikzylinder und -kolben entbehrlich und die Synchronisiereinrichtung rein hydraulisch machen.The invention is intended to simplify the synchronizer, namely those additional hydraulic cylinders and pistons and the synchronizing device are unnecessary do purely hydraulic.

Die Erfindung besteht darin, daß die den Verbrennungsräumen zugekehrten Kammern der Hydraulikzylinder einander benachbarter Brennkraftkolben mit den den Verbrennungsräumen zugewandten Kammern der Hydraulikzylinder der gegenüberiiegenden Brennkraftkolben durch Hydraulikleitungen über Kreuz unmittelbar verbunden sind.The invention consists in that the combustion chambers facing Chambers of the hydraulic cylinders of adjacent internal combustion pistons with the Combustion chambers facing chambers of the hydraulic cylinders of the opposite Internal combustion pistons are directly connected by cross hydraulic lines.

Bekanntlich sind Leckverluste der Hydrauliklüssigkeitssäulen unvermeidlich und, damit die Synchronisiereinrichtung genau bleibe, zu ergänzen; das geschieht bei jener bekannten Einrichtung dadurch, daß Ersatzflüssigkeit aus einem Behälter höheren Drucks an den Enden der Kolbenhübe durch Ventile in die Flüssigkeitssäule eingeführt und überschußflüssigkeit aus den Säulen abgeführt wird. Das geschieht auch bei der erfindungsgemäßen Einrichtung so, nämlich dadurch, daß zum Ausgleich der Leckagen des Hydrauliksystems durch Ventile, die an den Enden der Kolbenhübe von den Kolbenstangen betätigt werden, überschüssige Flüssigkeit aus den Hydrauliksäulen ins Freie abgeführt und Ersatzflüssigkeit höheren Drucks von einer Pumpe in die Säulen eingeführt wird.As is known, leakage losses in the hydraulic fluid columns are inevitable and, so that the synchronizer remains accurate, to supplement; this happens in that known device in that replacement liquid from a container higher pressure at the ends of the piston strokes through valves into the liquid column introduced and excess liquid is discharged from the columns. This happens also with the device according to the invention, namely in that to compensate the leakage of the hydraulic system through valves at the ends of the piston strokes operated by the piston rods, excess fluid from the hydraulic columns Discharged into the open air and replacement liquid of higher pressure from a pump into the Pillars is introduced.

An Stelle der Ventile können Nuten in den Stangen der Hydraulikkolben vorgesehen sein.Instead of the valves, grooves can be made in the rods of the hydraulic pistons be provided.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Schnitt durch eine zweizylindrige Gegenlauf-Freifiugkolben-Brennkraftmaschine in Zwillingsanordnung mit hydraulischer Synchronisiereinrichtung, F i g. 2 einen Hydraulikzylinder der Synchronisiereinrichtung mit einer Abänderung in vergrößertem Maßstab.The invention is shown in the drawing, for example. It shows Fig. 1 shows a section through a two-cylinder counter-rotating free-flow piston internal combustion engine in twin arrangement with hydraulic synchronizing device, F i g. 2 one Hydraulic cylinder of the synchronizer with a modification in an enlarged view Scale.

In der Zeichnung bedeuten 1 und 2 die Brennkraftzylinder, 3 a und 3 b bzw. 5 a und 5 b die Brennkraftkolben des einen bzw. des anderen Zylinders, 4 und 6 den Verbrennungsraum und 7 a/7 b bzw. 8 a/8 b die Spülpumpenräume der Zylinder.In the drawing, 1 and 2 are the internal combustion cylinders, 3 a and 3 b and 5 a and 5 b are the internal combustion pistons of one and the other cylinder, 4 and 6 are the combustion chamber and 7 a / 7 b and 8 a / 8 b, respectively the rinsing pump chambers of the cylinders.

Die Brennkraftkolben sind über Stangen 9a/9 b bzw.10 a/10 b mit doppeltwirkenden Hydraulikkolben 15 a/15 b bzw. 16 a/16 b starr gekuppelt, die in Hydraulikzylindern 17 a/17 b bzw. 18 a/18 b gleiten. Die Stangen 9 bzw. 10 sind ferner an Kolbenpumpen 11 a/11 b bzw. 12 a/12 b angeschlossen, die von der Brennkraftmaschine angetrieben werden und Ansaugleitungen 13 bzw. Abgangsleitungen 14 aufweisen. Die Hydraulikzylinder sind untereinander durch Hydraulikleitungen verbunden, wobei die den Verbrennungsräumen abgewandten Kammern 21 a/21 b bzw. 22 a/22 b durch Hydraulikleitungen 23 a bzw. 23 b unmittelbar miteinander verbunden sind, während die den Verbrennungsräumen zugekehrten Kammern 19 a und 20 b bzw. 19 b und 20 a durch die Hydraulikleitungen 24 bzw. 25 über Kreuz verbunden sind.The internal combustion pistons are rigidly coupled via rods 9a / 9 b or 10 a / 10 b with double-acting hydraulic pistons 15 a / 15 b and 16 a / 16 b, which slide in hydraulic cylinders 17 a / 17 b and 18 a / 18 b . The rods 9 and 10 are also connected to piston pumps 11 a / 11 b and 12 a / 12 b, which are driven by the internal combustion engine and have intake lines 13 and outlet lines 14, respectively. The hydraulic cylinders are connected to one another by hydraulic lines, with the chambers 21 a / 21 b and 22 a / 22 b facing away from the combustion chambers being directly connected to one another by hydraulic lines 23 a and 23 b, while the chambers 19 a and 20 b facing the combustion chambers or 19 b and 20 a are connected by the hydraulic lines 24 and 25 crosswise.

Zur Konstanthaltung der Flüssigkeitsmenge in dem Hydrauliksystem und damit zur Konstanthaltung der Arbeitsweise der Hydraulikzylinder sind diese an eine Zuführungsleitung 29 und an eine Abgangsleitung 31 angeschlossen, wobei in die Leitung 29 die Pumpe 26 eingeschaltet ist, die bei Flüssigkeitsverlust Ersatzflüssigkeit höheren Drucks in die Hydraulikzylinder fördert. Die Ersatzflüssigkeit gelangt in die Hydraulikzylinder über die federbelasteten Ventile 28, die am Ende eines Kolbenhubes beim Fehlen von Flüssigkeit durch den Kolben selbst geöffnet werden, während überschüssige Flüssigkeit durch die Leitung 31 in einen Vorratsbehälter 27 über die Ventile 30 gelangt, die durch Anschläge 32 an den Kolbenstangen 9 bzw. 10 betätigt werden.To keep the amount of fluid in the hydraulic system constant and thus to keep the operation of the hydraulic cylinders constant, these are connected to a Feed line 29 and connected to an output line 31, wherein in the line 29 the pump 26 is switched on, the replacement liquid in the event of a loss of liquid promotes higher pressure in the hydraulic cylinder. The replacement liquid enters the hydraulic cylinder via the spring-loaded valves 28, which are at the end of a piston stroke in the absence of liquid the piston itself can be opened while excess Liquid through the line 31 into a storage container 27 via the valves 30 which are actuated by stops 32 on the piston rods 9 and 10, respectively.

An Stelle der federbelasteten Ventile sind gemäß F i g. 2 die Nuten 33 bzw. 35 in den Kolbenstangen vorgesehen, die die Kammern 20 a, 21 a, 20 b und 21 b an die Zuführungsleitung 29 bzw. die Kammern 19 a, 22 a, 19 b und 22 b an die Abgangsleitung 31 anschließen. Anstatt die Nut 35 direkt in die entsprechende Kammer münden zu lassen, wird sie vorteilhafterweise mit einem Kanal 37 in Verbindung gebracht, der an einem oberen Punkt dieser Kammer eintritt. Die Ausführungsform nach F i g. 2 weist im Verhältnis zur vorangegangenen den Vorteil auf, daß sie keine Ventile mit zusätzlichen Bewegungen erfordert, wodurch mechanische Stöße vermieden und eine progressive Speisung der Synchronisiereinrichtung gewährleistet wird.Instead of the spring-loaded valves, according to FIG. 2 the grooves 33 and 35 are provided in the piston rods which connect the chambers 20 a, 21 a, 20 b and 21 b to the supply line 29 and the chambers 19 a, 22 a, 19 b and 22 b to the outlet line 31 . Instead of allowing the groove 35 to open directly into the corresponding chamber, it is advantageously brought into communication with a channel 37 which enters at an upper point of this chamber. The embodiment according to FIG. 2 has the advantage over the previous one that it does not require any valves with additional movements, which avoids mechanical shocks and ensures progressive feeding of the synchronizing device.

Die Arbeitsweise ist folgende: Bei einer nach außen gerichteten Bewegung der Brennkraftkolben 3a und 3 b entsprechend den in F i g. 1 angegebenen Pfeilen wird Flüssigkeit aus den Kammern 21a und 21b über die Leitungen 23a und 23b in die Kammern 22 a und 22 b gedrückt, wobei im gleichen Maße die Hydraulikkolben 16a und 16b ihrerseits Flüssigkeit aus den Kammern 20a und 20b über die Hydraulikleitungen 25 und 24 in die Kammern 19 b und 19 a drücken. Auf diese Weise wird eine echte Synchronisierung der Bewegung der Brennkraftkolben erzielt. Beim Rücklauf der Brennkraftkolben 3a und 3 b wird der Flüssigkeitsstrom umgekehrt und verläuft er entgegen der Richtung der eingezeichneten Pfeile.The mode of operation is as follows: With an outward movement of the internal combustion pistons 3a and 3b in accordance with the steps shown in FIG. 1 indicated arrows is in the chambers 22 a fluid from the chambers 21a and 21b via lines 23a and 23b and pressed 22 b, where the same extent the hydraulic pistons 16a and 16b in turn fluid from the chambers 20a and 20b via the hydraulic lines 25 and 24 press into chambers 19 b and 19 a. In this way, a real synchronization of the movement of the internal combustion piston is achieved. When the internal combustion pistons 3a and 3b return, the flow of liquid is reversed and runs counter to the direction of the arrows shown.

Überschreitet beispielsweise der Hydraulikkolben 16a bei seiner nach einwärts gerichteten Bewegung die vorgeschriebene Bewegungsbahn infolge eines Leckverlustes, so öffnet er das Venti128 bzw. die Verbindung 33, wodurch Druckflüssigkeit in die Kammer 20a aus der Leitung 29 eintritt. Die eintretende Ersatzflüssigkeit höheren Druckes schiebt den Kolben 16a wieder zurück, was durch das gleichzeitig geöffnete Venti130 bzw. 35 ermöglicht wird, durch welches Flüssigkeit aus der Kammer 22a in die Leitung 31 abfließt. Der Hydraulikkolben 16a wird auf diese Weise in die der Stellung des mit ihm zusammenwirkenden Hydraulikkolbens 15b entsprechende Stellung gebracht. Erfolgt ein Vorlauf des Kolbens 16a auf seinem Rückwärtsschub im Verhältnis zum Kolben 15 a, so kann der Ausgleich bei diesem Rückwärtsschub nicht stattfinden, da die Kammer 22a nur ein Auslaßventil 30 aufweist. Der Ausgleich findet beim folgenden Halbhub über den Kolben 15 a statt, der notwendigerweise gegenüber dem Kolben 16a vorläuft, nachdem das Druckflüssigkeitsvolumen zu gering ist und daher das Einlaßklappenventil 28 geöffnet wird, bevor der Kolben 16 a seinen Hub nach rechts beendet hat.If, for example, the hydraulic piston 16a exceeds the prescribed path of movement due to a leakage during its inward movement, it opens the valve 128 or the connection 33, as a result of which pressure fluid enters the chamber 20a from the line 29. The incoming substitute liquid of higher pressure pushes the piston 16a back again, which is made possible by the valve 130 or 35, which is opened at the same time, through which liquid flows out of the chamber 22a into the line 31. The hydraulic piston 16a is brought in this way into the position corresponding to the position of the hydraulic piston 15b interacting with it. Will skip the piston 16a on its reverse thrust with respect to the piston 15 a, so the balance of this reverse thrust can not take place, because the chamber 22a has only one exhaust valve 30th The compensation takes place during the following half stroke via the piston 15 a, which necessarily precedes the piston 16 a after the pressure fluid volume is too low and therefore the inlet flap valve 28 is opened before the piston 16 a has completed its stroke to the right.

Die Anordnung gestattet es auch, vor jeder Inbetriebsetzung die Synchronisation der Hydraulikkolben durchzuführen und gegebenenfalls die gesamte Synchronisiereinrichtung zu entleeren. Zur Inbetriebsetzung wird unter Druck stehende Flüssigkeit in die Zylinder der Pumpen 12 geschickt, wodurch die Kolben 16 gegeneinander getrieben werden. Am Ende ihres Hubes öffnen diese Kolben die Ventile 28, die das Auffüllen der Kammern 20 sicherstellen. Über die Leitungen 24 und 25 werden die Kammern 19 gefüllt, indem sie die Kolben 15 auseinanderdrängen. Am Ende ihres Hubes öffnen die Kolben 15 die Ventile 28, wodurch die Kammern 21 und dann über die Leitungen 23 die Kammern 22 gefüllt werden. Das Entleeren erfolgt in ähnlicher Weise, wobei die Flüssigkeit über die Ventile 30 verdrängt wird.The arrangement also allows synchronization to be carried out before each start-up perform the hydraulic piston and, if necessary, the entire synchronization device to drain. To start up, pressurized liquid is poured into the Cylinder of the pumps 12 sent, whereby the pistons 16 are driven against each other will. At the end of their stroke, these pistons open the valves 28, which fill up the chambers 20 ensure. The chambers 19 filled by pushing the pistons 15 apart. Open at the end of its stroke the pistons 15 the valves 28, whereby the chambers 21 and then via the lines 23 the chambers 22 are filled. The emptying is carried out in a similar manner, with the liquid is displaced via the valves 30.

Zum Start der Brennkraftmaschine genügt es, unter Druck stehende Flüssigkeit in die Zylinder der Pumpen 11 einzuführen, um die Kolben 3 gegeneinander zu bewegen, wobei am Ende dieses Hubes die so komprimierte Mischung gezündet wird, um die erste Explosion sicherzustellen.To start the internal combustion engine, it is sufficient to use liquid under pressure to insert into the cylinders of the pumps 11 in order to move the pistons 3 against each other, at the end of this stroke the mixture so compressed is ignited to create the first Ensure explosion.

Es sei bemerkt, daß beim Anlaufen der Brennkraftmaschine die erste Explosion im Zylinder 1 erfolgt, während die zum Zylinder 2 gehörenden Synchronisationskammern zum Entlüften der Flüssigkeitssäulen vor dieser ersten Explosion dienen. Selbstverständlich wird die Speisung der Pumpen 11 mit Druckflüssigkeit unterbrochen, sobald die Brennkraftmaschine anläuft.It should be noted that when starting the internal combustion engine, the first Explosion in cylinder 1 takes place while the synchronization chambers belonging to cylinder 2 serve to vent the liquid columns prior to this first explosion. Of course the supply of the pumps 11 with hydraulic fluid is interrupted as soon as the internal combustion engine starts up.

Claims

Claims: 1. Two-cylinder counter-rotating free-flight piston internal combustion engine in twin arrangement with hydraulic synchronizing device, consisting of one hydraulic cylinder assigned to each internal combustion piston with a sliding on the internal combustion piston rigidly coupled, double-acting hydraulic piston and with Hydraulic lines that connect the hydraulic cylinder to each of the internal combustion pistons the hydraulic cylinder of the internal combustion piston of the other internal combustion cylinder adjacent to it connect, the chambers of the hydraulic cylinders facing away from the combustion chambers internal combustion pistons adjacent to one another directly through hydraulic lines are connected, characterized in that the facing the combustion chambers Chambers of the hydraulic cylinders of adjacent internal combustion pistons with the Combustion chambers facing chambers of the hydraulic cylinder of the opposite Internal combustion piston directly connected in a cross by hydraulic lines (24, 25) are. z. Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that for compensation the leakage of the hydraulic system through valves (28, 30) that at the ends of the piston strokes are actuated by the piston rods, excess fluid Discharged from the hydraulic columns to the outside and substitute fluid of higher pressure is introduced into the columns by a pump (26). 3. Internal combustion engine according to claim 2, characterized in that instead of the valves, grooves (33, 35) in the rods (9, 10) of the hydraulic pistons (15, 16) are provided. Considered publications: German Patent No. 448,916; Swiss patents No. 173 841, 179 689; British Patent No. 852 552.