DE812978C

DE812978C - Two-stroke internal combustion engine with rotating cylinders

Info

Publication number: DE812978C
Application number: DE1949P0037835
Authority: DE
Inventors: Erich Immel
Original assignee: ERICH IMMEL BERGZABERN (PFALZ)
Current assignee: ERICH IMMEL BERGZABERN (PFALZ)
Priority date: 1949-03-26
Filing date: 1949-03-26
Publication date: 1951-09-06

Description

Zweitakt-Brennkraftmaschine mit umlaufenden Zylindern Seit langem hat man versucht, Brennkraftmaschinen mit umlaufenden Arbeitszylindern zu entwickeln; dabei waren jedoch ursprünglich teil-«-eise recht verwickelte Triebwerks'konstruktionen vorgesehen, so da(3 eine solche Bauart sich wegen ihrer herstellungs- und betriebsmäßigen Nachteile in der Praxis nicht durchsetzen konnte. Erst in neuerer Zeit hat man erkannt, daß in diesem Zusammenhang eine zwangsläufige Kolbenbewegung und damit ein Triebwerk mit Schubstangen, Kurbeln, Zahnrädern u. dgl. ganz entbehrlich ist, wenn die Zylinder tangential zur Welle in einem mit dieser fest verbundenen Körper angeordnet werden und die Kolben sich nach außen gegen ein festes Widerlager in Form eines den Zylinderkörper @umgebenden, zur Welle exzentrischen Ringes abstützen. Dadurch erzeugen die sich entspannenden Verbrennungsgase über die Zylinder ein Drehmoment an dein Zylinderkörper und der Welle. Der Kolbenhub ist durch die Exzentrizität des Widerlagerringes gegeben.Two-stroke internal combustion engine with rotating cylinders for a long time attempts have been made to develop internal combustion engines with rotating working cylinders; Originally, however, there were some very complicated engine designs provided so that (3 such a design is due to its manufacturing and operational Disadvantages could not prevail in practice. Only recently has it been recognized that in this context an inevitable piston movement and thus an engine with push rods, cranks, gears and the like. Can be completely dispensed with if the cylinder be arranged tangentially to the shaft in a body firmly connected to this and the pistons move outwards against a fixed abutment in the form of a cylinder body Support the surrounding ring that is eccentric to the shaft. This creates the Relaxing combustion gases through the cylinder apply a torque to your cylinder body and the wave. The piston stroke is given by the eccentricity of the abutment ring.

Bei einer bekannten Ausführung dieser Art sind die Kolben an ihrem äußeren Ende mit Laufrollen versehen, deren Lagerbolzen auf beiden Seiten in kreisbogenförmige Schlitze von zwei in bestimmten gegenseitigem Abstand gehaltenen Ringen geführt sind, die innerhalb des feststehenden Widerlagerringes und konzentrisch zu diesem den Zylinderkörper freibeweglich umgeben. Innerhalb der hohlen, gegen Verdrehen gesicherten Arbeitskolben sind an den äußeren Zylinderenden befestigte Verdichterkolben vorgesehen. In den von diesen beiden Kolben begrenzten Räumen wird das bei gegenseitiger Überdeckung gleichartiger Fenster der Zylinder und der Arbeitskolben eintretende Brennstoff-Luft-Gemisch vorverdichtet, bevor es durch Überströmkanäle in die Verbrennungsräume gelangt und diese von den entspannten Verbrennungsgasen im Wege einer Umkehrspülung reinigt. Die am inneren geschlossenen Ende jedes Zylinders angeordneten Zündkerzen stehen über eine Strombrücke mit einer gemeinsamen. Zünd- und Anlaßvorrichtung in Verbindung. Der Zylinderkörper ist auf beiden Seiten gelagert und von einem ringförmigen, gegen seinen Umfang abgedichteten Gehäuse umgeben, das als Schmierraum für die Kolbenfahrwerke dient.In a known embodiment of this type, the pistons are on their outer end provided with rollers, their bearing pins on both sides in a circular arc Slots guided by two rings held at a certain mutual distance are within the fixed abutment ring and concentric to it surround the cylinder body freely. Inside the hollow, against twisting secured working pistons are compressor pistons attached to the outer cylinder ends intended. In the spaces delimited by these two pistons, this becomes mutual Coverage of similar windows of the cylinder and the working piston entering The fuel-air mixture is pre-compressed before it enters the combustion chambers through overflow ducts and this from the relaxed combustion gases in the way a reverse rinse cleans. Those located at the inner closed end of each cylinder Spark plugs stand across a current bridge with a common. Ignition and starting device in connection. The cylinder body is supported on both sides and is supported by an annular, Enclosed housing sealed against its circumference, which is used as a lubrication chamber for the piston chassis serves.

Die vorliegende Erfindung bezweckt, eine Maschine der zuletzt erwähnten Art weiter zu vereinfachen ,und verbessern. Sie geht dabei zunächst von der Überlegung aus, daß die Kolben auf den in der Drehebene des Zylinderkörpers liegenden Seiten am stärksten beansprucht werden. Um eine ungleichmäßige Abnutzung und das dadurch hervorgerufene Klappern der Kolben zu vermeiden, sollen diese erfindungsgemäß in ihren Zylindern frei drehbar sein und sich über an ihrem äußeren Ende gelagerte Rollkugeln gegen den festen Laufring abstützen, der zur Veränderung des Kolbenhubes und damit einerseits des Verdichtungsdruckes in den Arbeitszylindern, andererseits der Zeitquerschnitte der von den Kolben gesteuerten Zylinderöffnungen verstellbar ist. Eine solche Regelbarkeit bedingt jedoch, daß der Eintritt des Spül- und Lademittels sowie die gegebenenfalls vorgesehene Vorverdichtung desselben in anderer Weise erfolgt als bei der bekannten Maschine. Auf diese und weitere Einzelheiten der Erfindung wird im Zusammenhang mit der nachstehenden Erläuterung von zwei Ausführungsbeispielen eingegangen, die in der Zeichnung in den Fig. i bis 3 bzw. 4 bis 7 dargestellt sind.The present invention aims to provide a machine of the last mentioned Kind of further simplifying, and improving. It starts with the deliberation from that the pistons on the sides lying in the plane of rotation of the cylinder body are most stressed. Uneven wear and tear and that as a result To avoid caused rattling of the pistons, these should according to the invention in their cylinders can be freely rotated and are supported over at their outer end Support the roller balls against the fixed race, which is used to change the piston stroke and thus on the one hand the compression pressure in the working cylinders, on the other hand the time cross-sections of the cylinder openings controlled by the pistons are adjustable is. Such controllability, however, requires that the flushing and loading means enter as well as the possibly provided pre-compression of the same takes place in a different way than with the known machine. To this and other details of the invention is in connection with the following explanation of two exemplary embodiments received, which are shown in the drawing in Figs. i to 3 and 4 to 7, respectively.

Fig. i zeigt eine nach dem Otto-Vei-fahren arbeitende Zweitakt-Brenrikraftmaschine mit umlaufenden Arbeitszylindern im Schnitt quer zur Welle, Fig. 2 einen Axialschnitt und Fig. 3 einen einzelnen Arbeitskolben derselben Maschine.FIG. I shows a two-stroke internal combustion engine operating according to the Otto Vei drive with rotating working cylinders in a section transverse to the shaft, FIG. 2 is an axial section and FIG. 3 shows a single working piston of the same machine.

Der Rotor besteht aus einem mit der Welle i fest verbundenen scheibenförmigen Körper 2, der acht an seinem Umfang gleichmäßig verteilte, tangential zur Welle verlaufende Arbeitszylinder 3 enthält. Von diesen sind in Fig. i nur zwei gezeichnet, während die Lage der übrigen durch ihre gestrichelten Mittellinien angedeutet ist. In die Bohrungen der Arbeitszylinder sind von außen her Stahlbüchsen 4 als Laufflächen für die Arbeitskolben 5 eingezogen. Die Kolben sind flaschenartig ausgebildet, indem sie am inneren Ende des kegelstumpfförmigen Kolbenbodens mit einem zylindrischen Steuerkopf 6 von geringerem Durchmesser verbunden sind, der in einer Stahlbüchse 7 geführt ist; diese Büchsen sind in mit den Arbeitszylindern gleichachsige Bohrungen 8 eing:zogen. Der Übergangsteil zwischen den zylindrischen Bohrungen 3 und 8 verläuft parallel zum Kolbenboden.The rotor consists of a disk-shaped one firmly connected to the shaft i Body 2, the eight evenly distributed around its circumference, tangential to the shaft extending working cylinder 3 contains. Of these, only two are drawn in Fig. I, while the position of the others is indicated by their dashed center lines. In the bores of the working cylinder steel sleeves 4 are from the outside as running surfaces retracted for the working piston 5. The pistons are bottle-shaped by they at the inner end of the frustoconical piston head with a cylindrical Control head 6 of smaller diameter are connected in a steel sleeve 7 is performed; these bushings are in bores coaxial with the working cylinders 8 withdrawn: withdrew. The transition part between the cylindrical bores 3 and 8 runs parallel to the piston crown.

Am äußeren Ende der Arbeitskolben befinden sich mit diesen fest verbundene Messing- oder Bronzebüchs:n 9 als Lager für Rollkugeln io, über %velche sich die Kolben gegen einen zur Welle und zum Zylinderkörper exzentrischen, feststehenden Laufring i i abstützen. Die Rollkugeln sind außer der Lagerung in der ihrer Oberfläche angepaßten Innenfläche der Büchsen 9 noch durch in den Figuren nicht dargestellte elastische Stahldrahtbügel gegen Herausfallen gesichert. Die Exzentrizität des Laufringes, der .durch mehrere Arme aus Profilstahl von der Lagerseite aus gehalten wird, ist in bestimmten Grenzen einstellbar, wodurch der Kolbenhub verändert wird, was sich sowohl auf den Verdichtungsdruck als auch auf die Zeitquerschnitte der kolbengesteuerten Zylinderöffnungen auswirkt.At the outer end of the working pistons are permanently connected to them Brass or bronze bushes: n 9 as bearings for roller balls io, over% velche the Piston against a stationary one that is eccentric to the shaft and the cylinder body Support race i i. The roller balls are in addition to the storage in their surface adapted inner surface of the sleeves 9 by not shown in the figures elastic steel wire brackets secured against falling out. The eccentricity of the race, which is held by several arms made of profile steel from the bearing side adjustable within certain limits, whereby the piston stroke is changed, which is both on the compression pressure and on the time cross-sections of the piston-controlled Cylinder openings.

In der Drehachse des fliegend gelagerten Zylinderkörpers befindet sich auf der dem Wellenlager 12 entgegengesetzten Seite ein mit dem Zylinderkörper umlaufender düsenförmiger Kanal 13, der als Vergaser ausgebildet ist und dessen Lufteintrittsquerschnitt durch Verschieben eines mit der Brennstoffleitung 14 verbundenen, die Brennstoffzerstiiauberdüse enthaltenden Stromlinienkörpers 15 verstellbar ist. Auf der Austrittsseite ist der Vergaser mit den gekrümmten Kanälen 16 eines in den Zylinderkörper eingebauten Schleuderrades 17 verbunden, in denen das Gemisch vorverdichtet wird, bevor es über die Bohrungen 8 in die Arbeitszylinder 3 gelangt. Der Austritt der Verbrennungsgase aus den Zylindern erfolgt durch zwei einander gegenüberliegende, mit dem Kolbenboden gleichgerichtete Auslaßschlitze 18 in die anschließenden Expansionskanäle i9. Diese sind so' gekrümmt, daß die Gase entgegen der in Fig. i durch einen Pfeil A gekennzeichneten Drehrichtung des Zylinderkörpers tangential austreten und durch den entstehenden Rückstoß zur Verstärkung des Drehmomentes der Welle beitragen. Gleichzeitig entsteht durch das schnelle Abströmen der Verbrennungsgase in den Zylindern eine Sogwirkung, die in Verbindung mit der Axialschleuderspülung eine besonders gute Reinigung der Arbeitszylinder und eine erhöhte Ladung mit frischem Gemisch ermÖglicht, so daß auch eine entsprechend hohe Motorleistung erreicht wird.Located in the axis of rotation of the cantilevered cylinder body on the opposite side of the shaft bearing 12 with the cylinder body circumferential nozzle-shaped channel 13, which is designed as a carburetor and its Air inlet cross-section by moving a connected to the fuel line 14, the streamlined body 15 containing the fuel atomizer nozzle is adjustable. On the outlet side, the carburetor with the curved channels 16 is one in the Cylinder body built-in centrifugal wheel 17 connected, in which the mixture is pre-compressed before it reaches the working cylinder 3 via the bores 8. The exit the combustion gases from the cylinders take place through two opposite, outlet slots 18 aligned with the piston head into the adjoining expansion channels i9. These are so 'curved that the gases counter to that in Fig. I by an arrow A marked direction of rotation of the cylinder body exit tangentially and through the resulting recoil to increase the torque of the shaft. At the same time, the rapid outflow of combustion gases occurs in the cylinders a suction effect, which in connection with the axial centrifugal rinsing is a special one good cleaning of the working cylinder and an increased load with fresh mixture made possible, so that a correspondingly high engine power is achieved.

Von dem zweiten Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4 wieder einen Schnitt quer zur Welle und Fig.5 einen Axialschnitt durch die ganze Maschine, während in _ Fig. 6 ein Arbeitskolben und in Fig. 7 ein anderer Bauteil dargestellt ist.4 again shows a section of the second exemplary embodiment across the shaft and Fig. 5 shows an axial section through the entire machine, while in FIG. 6 shows a working piston and FIG. 7 shows another component.

In diesem Fall enthält der mit der Welle 2o fest verbundene Scheibenkörper 21 drei tangential zur Welle angeordnete Arbeitszylinder 22, deren Laufbüchsen 23 über den Umfang des Scheibenkörpers hinausragen. Die Arbeitskolbü.n 24 haben keinen Steuerkopf, sondern entsprechend der inneren Zylinderbegrenzung einen spitz auslaufenden kegelförmigen Boden. An ihrem äußeren Ende sind wie bei der ersten Ausführung in besonderen Büchsen 25 gelagerte Rollkugeln 26 angeordnet, über welche die Kolben sich gegen den exzentrischen Laufring 27 abstützen.In this case, the disk body firmly connected to the shaft contains 2o 21 three working cylinders 22 arranged tangentially to the shaft, their liners 23 protrude beyond the circumference of the disc body. The Arbeitskolbü.n 24 have none Control head, but rather a pointed one corresponding to the inner cylinder limitation conical bottom. At their outer end, as in the first version, are in special sleeves 25 mounted roller balls 26 arranged over which the pistons support themselves against the eccentric race 27.

Das Gemisch wird den Arbeitszylindern auch hier an ihrem inneren Ende, jedoch ohne Vorverdichtung, durch einen gemeinsamen Eintrittskanal 28 zugeführt, der sich als :Aussparung am Umfang eines feststehenden Zapfens 29 befindet. Dieser Zapfen, dür auf der dem Wellenlager 3o entgegen- gesttzten Seite in den Zylinderkörper hineinragt, dient außerdem zum Anbau des Vergasers 31 und zum Einbau einer Glühkerze 32, die beim Anlassen von einem kleinen Akkumulator gespeist wird. Die Arbeitszylinder werden durch Kanäle 33, die von ihrem inneren Ende zu der den Zapfen 29 aufneh- menden Axialbohrung des Zylinderkörpers führen und nach dessen Atil3enseite durch Blindschrauben 34 verschlossen sind, taktmäßig mit dem Eintritts- kanal 28 und einem von der Glühkerze ausgehen- den Ziüidkanal33 verbunden. Eine in den Zylin- derkörl@er fest eingezogene Bronzebuchse 36, in der sickt mit den Zy11n(lereinlaßkailälen 33 fluchtende Bohrungen 37 befinden, dient zur Lagerung und Abdichtung des Zapfens 29, durch dessen Drehung in der einen od;r anderen Richtung um einen be- stimmten Winkel die Zeitpunkte für den Gemisch- einlaß in die Arbeitszylinder und für die Zündung geregelt werden. Die Zeitquerschnitte der von den Kolben gesteuerten =luslaßschlitze 38 und der Ver- dichtungsdruck werden wie bei der ersten Ausfüh- rung durch Einsttllung des exzentrischen Lauf- ringes geregelt. Zur Verstärkung der durch die freistehenden Zvlinderbüchsen ohnehin gtften Luftkühlung sind im Zylinderkörper axiale Bohrungen 39 angeord- net. L)ie Schmierurig der Kolbenlaufflächen er- folgt durch Verwendung eines entsprechenden Brennstoffgemisches. Die wesentlichen Vorteile einer nach der vor- liegendcn l-rfindtilig ausgeführten Brennkraft- maschine lie.stelien in ihrem einfachen Aufbau bei hoher etfcktiver Leitung und niedrigem Leistungs- gewicht. Letzteres wird durch Beschränkung auf wenige, leicht herzustellende Bauteile, sowie durch weitgehende Verwendung von Leichtmetall, z. B. für dun @ylinderklirper, die Arbeitskolben und das Schleuderrad, erreicht. lfin weiterer Vorteil ist durch die Regelbarken des Motors gegeben, der insbesondere in der zweiten Ausführungsform auch als 1)ieseltnotor gebaut w,irden kann. An Stelle d:s Vergaser; und der Gliilikerze wird dann eine llrennstottpumpe lilit einer für alle Zylinder ge- ineinsamen 1?iiisliritzdiise vorgesehen, die infolge ihrer taktmül.iigen Absperrung von den Arbeits- zylindern keinen Rückdruck wie bei andern Die- selmotoren auszuhalten hat. Die ii,ue Maschine kann stationär oder zum Antrieb eines Fahrzeuges verwendet werden. Im letzteren halle wird sie bei zweispurigen Fahr- zeugen wie Kraftwagen, Omnibussen oder Schie- lientrieliwageii finit s:nkreciit stehender Welle ein- gebaut. Die zweite Ausführung ist besonders für kleinere Leistungen gedacht und eignet sich für Motorräder oder als Hilfsantrieb für Fahrräder. Bei solchen einspurigen Fahrzeugen liegt die Welle quer zur Fahrtrichtung. Infolge der durch die günstige Gasstromfiihrung ermöglichten sehr hohen Drehzahlen einer solchen Maschine wird eine Kreiselstabilisierung bewirkt, die beim Einbau in ein Fahrzeug zur besseren Straßen- bzw. Schienenlage dienen und ein seitliches Überkippen in scharfen Kurven verhindern soll.Here, too, the mixture is fed to the working cylinders at their inner end, but without pre-compression, through a common inlet channel 28 supplied, which turns out to be: recess on the circumference a fixed pin 29 is located. This Journals, should be on the opposite of the shaft bearing 3o supported side protrudes into the cylinder body, also serves to attach the carburetor 31 and for installing a glow plug 32, which when starting is fed by a small accumulator. the Working cylinders are through channels 33, which of its inner end to which the pin 29 receives lead through the axial bore of the cylinder body and on its side by blind screws 34 are closed, clockwise with the entry channel 28 and one from the glow plug - connected to the Ziüidkanal33. One in the cylinder derkörl @ he firmly drawn in bronze bushing 36, in the Sinks with the cylinder inlet quays 33 aligned Bores 37 are used for storage and Sealing of the pin 29, by its rotation in one or the other direction by a the right angles for the mixture inlet to the working cylinder and for the ignition be managed. The time cross-sections of the Piston controlled = outlet slots 38 and the as with the first execution by adjusting the eccentric running ringes regulated. To reinforce by the freestanding Cylinder liners are air-cooled anyway Axial bores 39 arranged in the cylinder body net. L) he smear of the piston running surfaces follows by using an appropriate Fuel mixture. The main advantages of a horizontal internal combustion engine machine included in its simple structure high effective line and low power weight. The latter is made possible by limitation few, easy to manufacture components, as well as by extensive use of light metal, e.g. B. for dun @ylinderklirper, the working pistons and that Centrifugal wheel, reached. Another advantage is lfin given by the controllability of the motor, the especially in the second embodiment too as a 1) diesel engine can be built. Instead of d: s carburetor; and the candle then becomes one racing fuel pump lilit one for all cylinders ineinsamen 1? iiisliritzdiise provided as a result their tactical barriers from the work cylinders do not have any back pressure as with other die- selmotoren has to endure. The ii, ue machine can be stationary or for Drive a vehicle can be used. in the the latter hall is used for two-lane driving such as cars, buses or rail lientrieliwageii finit s: nkreciit standing wave built. The second version is especially for smaller services are intended and suitable for Motorcycles or as an auxiliary drive for bicycles. In such single-track vehicles, the wave lies across the direction of travel. As a result of the favorable gas flow management enabled very high gas flow rates Speeds of such a machine becomes a Gyroscopic stabilization causes that when installed in a vehicle is used to improve the road or rail position and to prevent it from tipping over sideways in sharp bends.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Two-stroke internal combustion engine with rotating working cylinders, the tangential to the '' heads arranged in a body firmly connected to this are and their working piston to the outside against a shaft and the cylinder body eccentric, fixed race, characterized in that the in their cylinders (4, 23) with freely rotatable pistons (5, 24) at their outer end Rolling balls (io, 26) are provided, their race (I1, 27) to change the piston stroke and thus on the one hand the compression pressure in the working cylinders, on the other hand the time cross-sections of the cylinder openings controlled by the pistons (8, 18, 38) is adjustable. z. Internal combustion engine according to claim i, characterized in that that the cylinder body is cantilevered and on the shaft bearing (12, 30) opposite side a common inlet channel (13, 28) for the rinsing and Has loading means that is fed to the individual cylinders at their inner end, while the combustion gases are controlled by the working pistons at the outer end of the stroke Drain outlet slots (18, 38). 3. Internal combustion engine. according to claim i and 2, characterized in that the outlet slots (18) flow into expansion channels (i9), which the exhaust gases exit tangentially against the direction of rotation of the cylinder body permit. 4. Internal combustion engines according to claim i and 2, characterized in that the working pistons are bottle-shaped and then at their frustoconical Bottom have a cylindrical control head (6) of smaller diameter, which is used for Control of the inlet opening (8) is used. 5. Internal combustion engine according to claim 4, characterized characterized in that the flushing and loading means in a built into the cylinder body Centrifugal wheel (17) is pre-compressed, the curved channels (16) into the inlet opening each of a cylinder open out. 6. Internal combustion engine according to claim i and 2, characterized characterized in that the inlet cross section of the preferably nozzle-shaped, serving as a carburetor inlet channel (13) by moving one with the fuel line (14) connected and containing the fuel atomizer nozzle, preferably streamlined Body (15) is regulated. 7. Internal combustion engine according to claim i and 2, characterized characterized in that the common inlet channel (28) for the rinsing and Loading equipment is in a fixed pin (29), which also. to the bz «-. Installation a carburetor:, rs (3i) and a glow plug (32) is used and by twisting it the points in time to one side or the other by a certain angular range regulated for the mixture inlet in the working cylinder and for the ignition in the same will. Ä. Internal combustion engine according to claim 1 and 2, characterized in that the liners (23) of the working cylinder protrude beyond the circumference of the cylinder body and in this to further strengthen the air cooling, if necessary, axial. Drilling (39) are provided. 9. Internal combustion engine according to claim t and 2, characterized in that that the machine is used to drive a two-lane vehicle with a vertical position Shaft and to drive a single-track vehicle with transverse to the direction of travel Wool is incorporated.