DE19503443C1 - Opposed piston two=stroke engine - Google Patents

Opposed piston two=stroke engine

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DE19503443C1 DE1995103443 DE19503443A DE19503443C1 DE 19503443 C1 DE19503443 C1 DE 19503443C1 DE 1995103443 DE1995103443 DE 1995103443 DE 19503443 A DE19503443 A DE 19503443A DE 19503443 C1 DE19503443 C1 DE 19503443C1
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Abstract

The engine has two or more cylinders, each with inlet and outlet slots and containing two opposed pistons. The latter are coupled directly to the crankshaft, which has three or more crankpins, the outer ones being coupled to the pistons furthest from the crankshaft and the third to those closest to it. A connecting component (49) secures the latter pistons (15,17) rigidly together.Between these pistons, the component is cut away (50) to allow the crankshaft (5) to pass through and turn freely. These pistons are coupled to the crankshaft via one or more connecting rods. Between the two outer crankpins there can be two further ones, both coupled to the pistons nearest the crankshaft, the supporting widths of the outer and inner pins being the same.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zweitakt-Gegenkolbenmotor gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a two-stroke counter-piston engine according to the preamble of claim 1.

Aus der DE 41 35 386 C2 ist bereits ein Zweitakt-Gegenkolbenmo­ tor der gattungsgemäßen Art bekannt, der zwei gegenüberliegende Zylinder mit gemeinsamer Zylinderhochachse umfaßt. Jeder Zylin­ der umfaßt Ein- und Auslaßschlitze, einen Einlaß- und einen Aus­ laßkanal und zwei gegenläufig zusammenwirkende Kolben (Einlaß- und Auslaßkolben), die über direkte Kraftflußglieder auf eine gemeinsame Kurbelwelle wirken. Die Kurbelwelle besitzt zwei Hauptlagerzapfen und drei Kurbelzapfen, von denen die beiden äu­ ßeren Kurbelzapfen mit dem kurbelwellenfernen Kolben verbunden sind. Der dritte Kurbelzapfen ist in einen Gleitstein eingebet­ tet, der in einer Kurbelschlaufe geführt ist, wobei die beiden kurbelwellennahen Kolben über diese Kurbelschlaufe einstückig fest miteinander verbunden sind.DE 41 35 386 C2 is already a two-stroke counter-piston engine Gate of the generic type known, the two opposite Cylinder with common cylinder vertical axis includes. Every cylin which includes inlet and outlet slots, an inlet and an out inlet channel and two oppositely interacting pistons (inlet and Exhaust pistons), which have direct force flow elements on a common crankshaft act. The crankshaft has two Main bearing journal and three crank pins, of which the two outer Outer crank pin connected to the piston remote from the crankshaft are. The third crank pin is embedded in a sliding block tet, which is guided in a crank loop, the two Piston close to the crankshaft via this crank loop are firmly connected.

Zum allgemeinen technischen Hintergrund wird noch auf die Druck­ schriften DE 33 27 225 C2 und WO 89/07704 verwiesen.The general technical background is still under pressure publications DE 33 27 225 C2 and WO 89/07704 referenced.

Ein Nachteil von gattungsgemäßen Zweitakt-Gegenkolbenmotoren liegt darin, daß der Verschleiß des Kurbeltriebs wegen der hohen Reibung in der Kurbelschlaufe sehr groß ist. Dies liegt darin begründet, daß die maximalen Reibungskraft (maximale Normalkraft auf der Gleitfläche des Gleitsteins) in etwa dort auftritt, wo der Mittelpunkt des Gleitsteins (Kurbelzapfenmittelpunkt) die Zylinderhochachse überstreicht, wobei genau dort kinematisch be­ dingt auch die maximale Geschwindigkeit des Gleitsteins in der Kurbelschlaufe erreicht wird.A disadvantage of generic two-stroke counter-piston engines is that the wear of the crank mechanism because of the high Friction in the crank loop is very large. That is it justifies that the maximum frictional force (maximum normal force on the sliding surface of the sliding block) occurs approximately where the center of the sliding block (crank pin center) the Cylinder vertical axis sweeps, being right there kinematically also determines the maximum speed of the sliding block in the Crank loop is reached.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Zweitakt-Gegenkolbenmotor möglichst einfach und kostengünstig so auszubilden, daß der Verschleiß des Kurbeltriebs wesentlich ver­ mindert wird.The invention has for its object a generic Two-stroke counter-piston engine as simple and inexpensive as possible train that the wear of the crank mechanism ver is reduced.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches gegebenen Merkmale gelöst.The object is achieved by the in the characteristic of Main claim given characteristics solved.

Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Zweitakt-Gegenkolbenmotors liegt darin, daß durch die Pleuelverbindung zwischen einem der kurbelwellennahen Kolben und der Kurbelwelle eine wesentliche Verringerung der Reibung des Kurbeltriebs und damit ein wesent­ lich geringerer Verschleiß erzielt wird, als bei gattungsgemäßen Motoren. Kinematisch möglich wird die Erfindung durch Aus­ schnitte im Verbindungsstück, durch die die Kurbelwelle durchge­ führt ist und in denen die Kurbelwelle bei deren Drehung frei umläuft. Das Verbindungsstück selbst hat somit lediglich die Funktion der festen Verbindung zwischen dem an der Kurbelwelle angelenkten kurbelwellennahen Kolben und dem zweiten kurbelwel­ lennahen Kolben.An advantage of the two-stroke counter-piston engine according to the invention is that the connecting rod connection between one of the close to the crankshaft piston and the crankshaft an essential Reduction of the friction of the crank mechanism and thus an essential Lich less wear is achieved than with generic Engines. The invention is made kinematically possible by Aus cuts in the connector through which the crankshaft passes leads and in which the crankshaft is free when it rotates circulates. The connector itself has only that Function of the fixed connection between that on the crankshaft hinged piston near the crankshaft and the second crankshaft near piston.

Faßt man die auf die äußeren Kurbelzapfen und auf die inneren Kurbelzapfen periodisch wirkenden Gas- und Massenkräfte jeweils zu einer Resultierenden zusammen, so zeigt sich ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Zweizylinder-Zweitakt-Gegenkolben­ motors, denn in jeder Kurbelwellenstellung belastet stets nur die Differenzkraft der beiden Resultierenden die Lager. Die Rei­ bung und der Verschleiß der Lager sind dadurch vermindert. Die­ ser positive Effekt nimmt mit steigender Motordrehzahl zu.If you put them on the outer crank pin and on the inner one Crank pin periodically acting gas and mass forces each to a resultant, so it shows a special one Advantage of the two-cylinder two-stroke counter-piston according to the invention motors, because in every crankshaft position only loads the difference force of the two resultants the bearings. The Rei Exercise and wear on the bearings are reduced. The This positive effect increases with increasing engine speed.

Ein Vorteil der erfindungsgemäßen Ausgestaltung nach Anspruch 2 liegt darin, daß durch zwei Kurbelzapfen zwischen den beiden äu­ ßeren Kurbelzapfen zwei Pleuel an dem kurbelwelleninneren Kolben anlenkbar sind. Dadurch ist eine Verbesserung des Massenaus­ gleichs möglich und durch die Erhöhung der tragenden Fläche im Verhältnis zur Anlenkung mit einem Pleuel auch eine Verringerung der Flächenpressung in den betroffenen Pleuellagern erreichbar.An advantage of the embodiment according to claim 2 is that by two crank pins between the two outer Outer crank pin two connecting rods on the piston inside the crankshaft are articulated. This is an improvement in the mass balance equally possible and by increasing the load-bearing area in the  Relation to the connection with a connecting rod also a reduction of the surface pressure in the conrod bearings affected.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung gehen aus den übrigen Unteransprüchen und der Beschreibung hervor.Further configurations and advantages of the invention go out the other subclaims and the description.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbei­ spieles näher erläutert. Es zeigen:In the drawing, the invention is based on an exemplary embodiment game explained in more detail. Show it:

Fig. 1 einen Vollschnitt in Richtung einer Zylinderhochachse und normal zur Rotationsachse einer Kurbelwelle eines erfindungsgemäßen Zweitakt-Gegenkolbenmotors in einer Ausführung mit zwei um 180° versetzten Zylindern und mit jeweils zwei gegenläufig zusammenwirkenden Kolben, die über direkte Kraftflußglieder auf eine gemeinsame Kurbelwelle wirken, wobei die beiden kurbelwellenfernen Kolben als mehrfachwirkende Kolben zur Vorverdichtung von Frischgas ausgeführt sind und die kurbelwellennahen Kolben zu einem doppeltwirkenden Kolben einstückig mit­ einander verbunden sind, Fig. 1 is a full section in the direction of a cylinder vertical axis and normal to the axis of rotation of a crankshaft of a two-stroke counter-piston engine according to the invention in an embodiment with two cylinders offset by 180 ° and each with two oppositely interacting pistons, which act on direct force flow elements on a common crankshaft, the the two pistons remote from the crankshaft are designed as multi-acting pistons for pre-compression of fresh gas and the pistons near the crankshaft are integrally connected to one another to form a double-acting piston,

Fig. 2 einen Vollschnitt in Richtung der Zylinderhochachse und in Richtung der Rotationsachse der Kurbelwelle des Zweitakt-Gegenkolbenmotors aus Fig. 1, Fig. 2 is a full sectional view in the direction of the cylinder vertical axis and in the direction of the rotational axis of the crankshaft of the two-cycle opposed-piston engine of FIG. 1,

Fig. 3 einen Schnitt III-III von Fig. 2 normal zur Zylinder­ hochachse und parallel zur Rotationsachse der Kurbel­ welle, Fig. 3 shows a section III-III of FIG. 2, vertical axis normal to the cylinder and shaft parallel to the axis of rotation of the crank,

Fig. 4 eine Ansicht der beiden mit einem Verbindungsstück ein­ stückig verbundenen, kurbelwellennahen Kolben aus den Fig. 1 und 2, Fig. 4 is a view of the two with a connecting piece a lumpy connected, close crankshaft piston of Figs. 1 and 2,

Fig. 5 einen Schnitt V-V von Fig. 2 normal zur Zylinderhoch­ achse und parallel zur Rotationsachse der Kurbelwelle durch Einlaßkanäle und Einlaßschlitze und Fig. 5 shows a section VV of Fig. 2 normal to the cylinder vertical axis and parallel to the axis of rotation of the crankshaft through inlet channels and inlet slots and

Fig. 6 einen Schnitt VI-VI von Fig. 2 normal zur Zylinder­ hochachse und parallel zur Rotationsachse der Kurbel­ welle durch Auslaßkanäle und Auslaßschlitze des erfin­ dungsgemäßen Zweitakt-Gegenkolbenmotors. Fig. 6 is a section VI-VI of Fig. 2 normal to the cylinder vertical axis and parallel to the axis of rotation of the crank shaft through outlet channels and outlet slots of the two-stroke counter-piston engine according to the invention.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Zweizylinder-Zweitakt-Gegenkolben­ motor mit einem Motorgehäuse 1, das zwei um 180° versetzte Zy­ linderblöcke 2 und 3 und ein Kurbelgehäuse 4 umfaßt, in dem eine Kurbelwelle 5 in zwei Hauptlagern 6 und 7 gelagert ist. An dem Motorgehäuse 1 ist eine Ölwanne W angeordnet. Zur besseren zeichnerischen Darstellung ist der erfindungsgemäße Motor bezüg­ lich seiner bevorzugten Gebrauchslage um 90° gedreht darge­ stellt. Figs. 1 and 2 show a twin-cylinder two-stroke counter-piston motor having a motor housing 1, the two offset by 180 ° Zy relieving blocks 2 and 3 and a crankcase 4 includes, in which a crankshaft 5 in two main bearings 6 and 7 is mounted. An oil pan W is arranged on the motor housing 1 . For a better graphic representation, the motor according to the invention is bezüg Lich its preferred position of use rotated by 90 ° represents Darge.

In den Zylinderblöcken 2 und 3 befinden sich Zylinder 8 und 9, wobei der Zylinder 8 einen Einlaßkanal E1 mit Einlaßschlitzen 10 und einen Auslaßkanal A1 nebst Auslaßschlitzen 12 und der Zylin­ der 9 einen Einlaßkanal E2 mit Einlaßschlitzen 11 und einen Aus­ laßkanal A2 nebst Auslaßschlitzen 13 umfaßt. Die zu den Ein- bzw. Auslaßschlitzen 10 bzw. 12 führenden Ein- bzw. Auslaßkanäle E1 bzw. A1 sind zu jeweils einem gemeinsamen Flansch 53 bzw. 54 auf einer Motorseite zusammengeführt (siehe Fig. 3). Die Zylin­ der 8 und 9 sind mit Zylinderdeckeln D und D′ abgeschlossen.In the cylinder blocks 2 and 3 there are cylinders 8 and 9 , the cylinder 8 comprising an inlet channel E1 with inlet slots 10 and an outlet channel A1 together with outlet slots 12 and the cylinder 9 including an inlet channel E2 with inlet slots 11 and an outlet channel A2 together with outlet slots 13 . The inlet and outlet channels E1 and A1 leading to the inlet and outlet slots 10 and 12, respectively, are brought together to form a common flange 53 and 54 on one engine side (see FIG. 3). The Zylin of 8 and 9 are completed with cylinder covers D and D '.

In den Zylindern 8 und 9 sind jeweils zwei gegenläufig zusammen­ wirkende Kolben 14 und 15 (Zylinder 8) bzw. 16 und 17 (Zylinder 9) geführt, die über unten näher beschriebene Kraftflußglieder K auf die gemeinsame Kurbelwelle 5 wirken.In the cylinders 8 and 9 , two oppositely acting pistons 14 and 15 (cylinder 8 ) and 16 and 17 (cylinder 9 ) are each guided, which act on the common crankshaft 5 via power flow elements K described in more detail below.

Im Zylinder 8 steuert der kurbelwellenferne Kolben 14 die Ein­ laßschlitze 10 und der kurbelwellennahe Kolben 15 die Auslaß­ schlitze 12. Analog hierzu steuert im Zylinder 9 der kurbelwel­ lenferne Kolben 16 die Einlaßschlitze 11 und der kurbelwellenna­ he Kolben 17 die Auslaßschlitze 13.In the cylinder 8 , the remote crankshaft piston 14 controls a lassschlitze 10 and the near-crankshaft piston 15, the outlet slots 12th Analogous to this, controls in the cylinder 9 of the piston 16 kurbelwel lenferne the inlet slots 11 and the kurbelwellenna he piston 17, the exhaust ports. 13

Die Kurbelwelle 5 besitzt zwei äußere Kurbelzapfen 18 und 20 so­ wie zwei innere Kurbelzapfen 19 und 46. Die beiden äußeren Kur­ belzapfen 18 und 20 sind als Hubexzenter ausgebildet. Die beiden inneren Kurbelzapfen 19 und 46 sind mit dem kurbelwellennahen Kolben 17 verbunden.The crankshaft 5 has two outer crank pins 18 and 20 as well as two inner crank pins 19 and 46 . The two outer cure belzapfen 18 and 20 are designed as a stroke eccentric. The two inner crank pins 19 and 46 are connected to the piston 17 near the crankshaft.

Die inneren Kurbelzapfen 19 und 46 sind zu den äußeren Kurbel­ zapfen 18 und 20 um einen Kurbelwinkel α im Bereich von 160-180° versetzt. In den Fig. 1 und 2 ist ein Versatz des Kurbelwin­ kels α von 180° gezeichnet.The inner crank pin 19 and 46 are offset to the outer crank pin 18 and 20 by a crank angle α in the range of 160-180 °. In Figs. 1 and 2, a displacement of the Kurbelwin kels α of 180 ° is shown.

An den Kolben 14-17 sind in prinzipiell bekannter Weise Kolben­ ringe a-j angeordnet. Die Kolbenringe a und b des Kolbens 14 und die Kolbenringe h und i des Kolbens 16 sind bevorzugt als Kom­ pressionsringe ausgebildet.Piston rings aj are arranged on the pistons 14-17 in a manner known in principle. The piston rings a and b of the piston 14 and the piston rings h and i of the piston 16 are preferably designed as compression rings.

Die oben erwähnten direkten Kraftflußglieder K zwischen den kur­ belwellenfernen Kolben 14, 16 und der Kurbelwelle 5 umfassen zwei mit einer Gleithülse 32 verbundene Pleuel 33 und 34 sowie Zugstangen 35 und 36 (für den Kolben 14) und Zugstangen 37 und 38 (für den Kolben 16), wobei die Gleithülse 32 auf einer Gleit­ bahn 39 im Motorgehäuse 1 parallel zu einer Zylinderhochachse 40 verschiebbar und über die Zugstangen 35, 36 bzw. 37, 38 mit den kurbelwellenfernen Kolben 14 bzw. 16 verbunden ist.The above-mentioned direct force flow members K between the pistons 14 , 16 remote from the shaft and the crankshaft 5 comprise two connecting rods 33 and 34 connected to a sliding sleeve 32 , and tie rods 35 and 36 (for the piston 14 ) and tie rods 37 and 38 (for the piston 16 ), the sliding sleeve 32 on a slide 39 in the engine housing 1 parallel to a cylinder vertical axis 40 and connected via the tie rods 35 , 36 and 37 , 38 with the crankshaft distant pistons 14 and 16 respectively.

Die Gleithülse 32 und die Gleitbahn 39 bilden eine Gleitpaarung, die von einer Rotationsachse 45 der Kurbelwelle 5 aus betrachtet jeweils zwei gegenüberliegende Zylindermantelsektoren S1, S2 bzw. S3, S4 umfaßt, die in Richtung der Zylinderhochachse 40 be­ trachtet zwischen Pleuelaufnahmen 43, 44 der Gleithülse 32 ange­ ordnet sind (siehe Fig. 3). In einer nicht dargestellten Ausfüh­ rung der Erfindung kann, wenn lediglich ein Pleuel zur Anlenkung des kurbelwellennahen Kolbens verwendet wird, die Gleitpaarung derart ausgeführt sein, daß diese lediglich zwei Zylindermantel­ sektoren umfaßt, die durch eine Zylindermeridianebene normal zur Drehachse der Kurbelwelle geschnitten sind.The sliding sleeve 32 and the slideway 39 form a pair of slidings, which, viewed from a rotational axis 45 of the crankshaft 5 , each comprise two opposing cylinder jacket sectors S1, S2 or S3, S4, which in the direction of the cylinder vertical axis 40 be viewed between connecting rod receptacles 43 , 44 of the sliding sleeve 32 are arranged (see Fig. 3). In a non-illustrated embodiment of the invention, if only a connecting rod is used for the articulation of the piston near the crankshaft, the pairing can be carried out in such a way that it only comprises two cylinder jacket sectors which are cut through a cylinder meridian plane normal to the axis of rotation of the crankshaft.

Jede der parallel zur Zylinderhochachse 40 verlaufenden Zugstan­ gen 35-38 ist mindestens um den Kurbelwellenradius r normal zur Kurbelwelle 5 beabstandet und in Richtung der Zylinderhochachse 40 betrachtet zwischen den Pleuelaufnahmen 43, 44 der Gleithülse 32 angeordnet.Each of the parallel to the cylinder vertical axis 40 Zugstan gene 35-38 is at least about the crankshaft radius r normal to the crankshaft 5 and viewed in the direction of the cylinder vertical axis 40 between the connecting rod receptacles 43 , 44 of the sliding sleeve 32 .

Die beiden kurbelwellenfernen Kolben 14 und 16 sind als mehrfachwirkende Kolben ausgebildet und dienen als Spülpumpe für den erfindungsgemäßen Zweitakt-Gegenkolbenmotor.The two pistons 14 and 16 remote from the crankshaft are designed as multi-acting pistons and serve as a flushing pump for the two-stroke counter-piston engine according to the invention.

Im folgenden wird die Erfindung am kurbelwellenfernen Kolben 14 im Zylinder 8 erläutert und gilt selbstverständlich für den kur­ belwellenfernen Kolben 16 für den Zylinder 9 in analoger Weise.In the following the invention is explained on the piston 14 remote from the crankshaft in the cylinder 8 and of course applies to the piston 16 remote from the crankshaft for the cylinder 9 in an analogous manner.

Der kurbelwellenferne Kolben 14 begrenzt teilweise zwei vonein­ ander unabhängige Arbeitskammern 21 und 22 die der Vorverdich­ tung von Frischluft dienen und aus denen diese Frischluft den Einlaßschlitzen 10 zugeführt wird. Die Arbeitskammer 21 wird vom Kolben 14 und vom Zylinderblock 1 und die Arbeitskammer 22 wird vom Kolben 14, dem Zylinderblock 1 und dem Zylinderdeckel D be­ grenzt.The crankshaft distant piston 14 limits two vonein other independent working chambers 21 and 22 which serve the pre-compression of fresh air and from which this fresh air is supplied to the inlet slots 10 . The working chamber 21 is bordered by the piston 14 and the cylinder block 1 and the working chamber 22 by the piston 14 , the cylinder block 1 and the cylinder cover D be.

Jede der beiden Arbeitskammern 21, 22 umfaßt eine mit einem Ein­ laßventil 23, 24 gesteuerte Einlaßöffnung 25, 26 für die Zufuhr der Frischluft und eine mit einem Auslaßventil 27, 28 gesteuerte Auslaßöffnung 29, 30 zum Auslaß der vorverdichteten Frischluft zu den Einlaßschlitzen 10. Die Auslaßventile 27, 28 der beiden Arbeitskammern 21, 22 münden in eine Kammer 31, die eine direkte Strömungsverbindung zu den Einlaßschlitzen 10 des Zylinders 8 aufweist.Each of the two working chambers 21 , 22 comprises an inlet valve 25 , 26 controlled with an inlet valve 23 , 24 for the supply of fresh air and an outlet valve 27 , 28 controlled outlet opening 29 , 30 for outlet of the pre-compressed fresh air to the inlet slots 10 . The outlet valves 27 , 28 of the two working chambers 21 , 22 open into a chamber 31 which has a direct flow connection to the inlet slots 10 of the cylinder 8 .

Die Einlaßöffnung 25 und die Auslaßöffnung 29 in der ersten Ar­ beitskammer 21 ist im Bereich des unteren Totpunktes des mehr­ fachwirkenden Kolbens 14 und die Einlaßöffnung 26 und die Aus­ laßöffnung 30 in der zweiten Arbeitskammer 22 ist im Bereich des oberen Totpunktes des mehrfachwirkenden Kolbens 14 angeordnet.The inlet opening 25 and the outlet opening 29 in the first Ar beitskammer 21 is in the region of the bottom dead center of the multi-acting piston 14 and the inlet opening 26 and the outlet opening 30 in the second working chamber 22 is arranged in the region of the top dead center of the multi-acting piston 14 .

Wie in Fig. 1 ersichtlich ist, steuert der kurbelwellenferne, mehrfachwirkende Kolben 14 die Einlaßschlitze 10. As can be seen in FIG. 1, the multi-acting piston 14 remote from the crankshaft controls the inlet slots 10 .

Analoge Bezugszeichen zum Bereich Kolben 14 / Zylinder 8 sind im Bereich Kolben 16 / Zylinder 9 apostrophiert dargestellt. Dies betrifft unter anderem die Arbeitskammern 21′ und 22′, die Ein­ laßventile 23′ und 24′, die Einlaßöffnungen 25′ und 26′, die Auslaßventile 27′ und 28′, die Auslaßöffnungen 29′ und 30′ sowie die Kammer 31′ und den Zylinderdeckel D′.Analog reference numerals for the piston 14 / cylinder 8 area are shown apostrophied in the piston 16 / cylinder 9 area . This affects, among other things, the working chambers 21 'and 22 ', the one inlet valves 23 'and 24 ', the inlet openings 25 'and 26 ', the outlet valves 27 'and 28 ', the outlet openings 29 'and 30 ' and the chamber 31 'and the cylinder cover D '.

Auf der rechten Seite des Motorgehäuses 1 in Fig. 1 sind, je­ weils zwischen den Ein- und Auslaßkanälen E1, A1 bzw. E2, A2, Einspritzdüsen 41, 42 und Zündkerzen Z1, Z1′ angeordnet. Die Er­ findung ist aber selbstverständlich nicht auf diese Ausführungs­ form beschränkt. So können erfindungsgemäße Zweitaktmotoren bei­ spielsweise auch als Vorkammer-Dieselmotoren oder direktein­ spritzende Dieselmotoren ausgeführt werden.On the right side of the engine housing 1 in Fig. 1, each because between the inlet and outlet channels E1, A1 and E2, A2, injectors 41 , 42 and spark plugs Z1, Z1 'are arranged. Of course, the invention is not limited to this embodiment. For example, two-stroke engines according to the invention can also be designed as prechamber diesel engines or direct injection diesel engines.

Bei der Ausführung des Zweitakt-Gegenkolbenmotors mit zwei um 180° versetzten Zylindern 8, 9 und jeweils zwei gegenläufig zu­ sammenwirkenden Kolben 14, 15 bzw. 16, 17 sind die Zugstangen 35, 36 des ersten kurbelwellenfernen Kolbens 14 und Zugstangen 37, 38 des zweiten kurbelwellenfernen Kolbens 16 an der Gleit­ hülse 32 befestigt, so daß die beiden kurbelwellenfernen Kolben 14, 16 starr miteinander verbunden sind. In einer nicht darge­ stellten Ausführungsform der Erfindung können statt der zwei Zugstangen zwischen dem kurbelwellenfernen Kolben 14 bzw. 16 und der Gleithülse 32 auch beispielsweise jeweils 4 Zugstangen ange­ ordnet sein, wenn dies vom Bauraum her möglich und aus Steifig­ keitsgründen erwünscht ist.When the two-stroke counter-piston engine is designed with two cylinders 8 , 9 offset by 180 ° and two pistons 14 , 15 and 16 , 17 , which work in opposite directions, the tie rods 35 , 36 of the first piston 14 remote from the crankshaft and tie rods 37 , 38 of the second Piston 16 remote from the crankshaft attached to the sliding sleeve 32 so that the two pistons 14 , 16 remote from the crankshaft are rigidly connected to one another. In a non-Darge presented embodiment of the invention, instead of the two tie rods between the crankshaft distant pistons 14 and 16 and the sliding sleeve 32 , for example, four tie rods each may be arranged if this is possible from the installation space and for reasons of rigidity is desirable.

Das Verdichtungsverhältnis des Zweitakt-Gegenkolbenmotors ist mit der Montage der Zugstangen 35, 36 bzw. 37, 38 einstellbar.The compression ratio of the two-stroke counter-piston engine can be adjusted by installing the tie rods 35 , 36 or 37 , 38 .

Zwischen den äußeren Kurbelzapfen 18 und 20 der Kurbelwelle 5 sind gemäß Fig. 2 zwei Kurbelzapfen 19, 46 angeordnet, die über zwei Pleuel 47, 48 mit dem kurbelwellennahen Kolben 17 verbunden sind, wobei die tragende Breite B der beiden äußeren Kurbelzap­ fen 18, 20 und der beiden inneren Kurbelzapfen 19, 46 gleich ist.Between the outer crankpins 18 and 20 of the crank shaft 5 are shown in FIG. 2, two crank pins 19, arranged 46, 48 are connected to the crankshaft close piston 17 via two connecting rods 47, wherein the bearing width B of the two outer Kurbelzap fen 18, 20 and the two inner crank pins 19 , 46 is the same.

Die zwei Kurbelzapfen 19 und 46 sind mit dem kurbelwellennahen Kolben 17 gekoppelt, wobei der Kolben 17 mit dem Kolben 15 mit einem Verbindungsstück 49 starr verbunden ist. Das Verbindungs­ stück 49 zwischen den Kolben 15 und 17 weist einen Ausschnitt 50 zur Durchführung und zum Freilauf der Kurbelwelle 5 auf.The two crankpins 19 and 46 are coupled to the crankshaft close piston 17, the piston 17 is connected to the piston 15 with a connector 49 rigid. The connecting piece 49 between the pistons 15 and 17 has a cutout 50 for the implementation and for free running of the crankshaft 5 .

Die beiden starr verbundenen Kolben 15 und 17 nebst Verbindungs­ stück 49 sind innerhalb der Gleithülse 32 angeordnet, wobei die Gleithülse 32 parallel zur Zylinderhochachse 40 verlaufende Aus­ schnitte 51, 52 (siehe Fig. 3) für den Freilauf der inneren Kurbelzapfen 19 und 46 der Kurbelwelle 5 aufweist.The two rigidly connected pistons 15 and 17 together with connecting piece 49 are arranged within the sliding sleeve 32 , the sliding sleeve 32 extending parallel to the cylinder vertical axis 40 from cuts 51 , 52 (see FIG. 3) for the freewheeling of the inner crank pins 19 and 46 of the crankshaft 5 has.

Das Pleuelstangenverhältnis (Verhältnis von Kurbelradius r zu Pleuelstangenlänge l) λi und λa des äußeren Pleuelpaares 33, 34 (ra, la, λa=ra/la) und des inneren Pleuelpaares 47, 48 (ri, li, λi=ri/li) ist gleich und die Kurbelradien ri und ra sind im umge­ kehrten Verhältnis der inneren bzw. äußeren Kolbenmassen mi bzw. ma unterschiedlich. Diese Maßnahme ergibt ein äußeres Gleichge­ wicht der oszillierenden Massenkräfte aller Ordnungen. Die ro­ tierenden Massen sind durch Materialentnahme (Bohrungen) in den Hubexzentern ausgleichbar. Die inneren Massenkraftwirkungen ver­ bleiben in der Zylinderebene und wirken nicht über Lager und Ge­ häuse in eine andere Zylinderebene hinein. Somit sind Mehrzylin­ dertriebwerke mit beliebiger Zylinderzahl ohne weitere Aus­ gleichsmaßnahmen darstellbar.The connecting rod ratio (ratio of crank radius r to connecting rod length l) λ i and λ a of the outer connecting rod pair 33 , 34 (r a , l a , λ a = r a / l a ) and the inner connecting rod pair 47 , 48 (r i , l i , λ i = ri / l i ) is the same and the crank radii r i and r a are different in the reverse ratio of the inner and outer piston masses m i and m a , respectively. This measure results in an external equilibrium weight of the oscillating mass forces of all orders. The rotating masses can be compensated by removing material (holes) in the stroke eccentrics. The internal mass force effects remain in the cylinder plane and do not affect the bearing and housing in another cylinder plane. This means that multi-cylinder engines with any number of cylinders can be represented without further compensatory measures.

Faßt man die auf die äußeren Kurbelzapfen 18, 20 und auf die in­ neren Kurbelzapfen 19, 46 periodisch wirkenden Gas- und Massen­ kräfte jeweils zu einer Resultierenden zusammen, so zeigt sich ein besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Zweizylinder-Zwei­ takt-Gegenkolbenmotors, denn in jeder Kurbelwellenstellung bela­ stet stets nur die Differenzkraft der beiden Resultierenden die Lager. Die Reibung und der Verschleiß der Lager sind dadurch vermindert. Dieser positive Effekt nimmt mit steigender Motor­ drehzahl zu.Summarizing the gas and mass forces acting periodically on the outer crank pin 18 , 20 and on the other crank pin 19 , 46 forces to a resultant, there is a particular advantage of the two-cylinder two-stroke counter-piston engine according to the invention, because in each Crankshaft position only loads the differential force of the two resultants on the bearings. This reduces friction and wear on the bearings. This positive effect increases with increasing engine speed.

Die oben beschriebenen Ausgleichsmaßnahmen machen Gegengewichte an der Kurbelwelle 5 überflüssig. Durch die Ausführung der Kur­ belzapfen 18 bzw. 20 als Hubexzenter sind an der Kurbelwelle 5 keine Wangen zum Massenausgleich erforderlich und es entsteht der Freiraum für die Verbindung des inneren und des äußeren Kol­ benpaares (Kolbenpaare 14, 16 bzw. 15, 17) im Bereich der Kur­ belwelle 5 in der oben beschriebenen Weise.The compensation measures described above make counterweights on the crankshaft 5 superfluous. By executing the cure belzapfen 18 and 20 as a stroke eccentric cheeks for mass balance are not required on the crankshaft 5 and there is space for the connection of the inner and outer Kol benpaares (piston pairs 14 , 16 and 15 , 17 ) in the area the cure belwelle 5 in the manner described above.

Mit der Zusammenfassung des inneren Kolbenpaares 15, 17 zu einer doppeltwirkenden Kolbeneinheit entfällt das verlustbehaftete Pumpen der unter dem Kolbenboden befindlichen Luft.With the combination of the inner piston pair 15 , 17 into a double-acting piston unit, there is no need for lossy pumping of the air located under the piston head.

Die über die Kurbelzapfen 18 und 20 (Hubexzenter) eingeleitete Seitenkraft wird von der Gleithülse 32 aufgenommen, die im Kur­ belgehäuse 4 geführt und geschmiert ist. Die äußeren Kolben 14, 16 sind somit seitenkraftfrei, weshalb diesbezüglich keine Schmierung erforderlich ist.The side force introduced via the crank pin 18 and 20 (stroke eccentric) is absorbed by the sliding sleeve 32 which is guided and lubricated in the bel housing 4 . The outer pistons 14 , 16 are thus free of side forces, which is why no lubrication is required in this regard.

Da durch das Zusammenwirken der beiden Kolben 14, 15 bzw. 16, 17 eine Hubteilung bedingt ist, wird auch die mittlere Kolbenge­ schwindigkeit verringert. Die verringerte mittlere Kolbenge­ schwindigkeit und die günstigen Voraussetzungen zur Beibehaltung der Zylinderrundheit, beispielsweise die gleichmäßige Schlitz­ verteilung und Zylinderkühlung sprechen für einen insgesamt sehr geringen Schmierölbedarf für die beiden äußeren Kolben 14, 16.Since a stroke division is caused by the interaction of the two pistons 14 , 15 and 16 , 17 , the average piston speed is also reduced. The reduced average piston speed and the favorable conditions for maintaining cylinder roundness, for example the uniform slot distribution and cylinder cooling, speak for an overall very low lubricating oil requirement for the two outer pistons 14 , 16 .

Die auf die äußeren Kolben 14, 16 wirkenden Gas- und Massen­ kräfte sind stets nach außen gerichtet. Deshalb sind als Verbin­ dungselemente zwischen den äußeren Kolben 14, 16 und der Gleit­ hülse 32 Zugstangen 35-38 verwendbar. Der Querschnitt der Zug­ stangen 35-38 ist so dünn wie möglich bemessen, damit sich et­ waige Fluchtungsfehler zwischen den äußeren Kolben 14, 16 und der Gleithülse 32 reibungsarm ausgleichen. The gas and mass forces acting on the outer pistons 14 , 16 are always directed outwards. Therefore 32 connecting rods 35-38 can be used as connec tion elements between the outer pistons 14 , 16 and the sliding sleeve. The cross section of the train rods 35-38 is dimensioned as thin as possible so that et mis misalignments between the outer pistons 14 , 16 and the sliding sleeve 32 compensate for low friction.

Der oben beschriebene Massenausgleich wird geringfügig beein­ trächtigt durch den von 180° abweichenden Versatz des Kurbelwin­ kels α im Bereich von 160-180° (bevorzugt 170-175°) zwischen den äußeren Kurbelzapfen 18, 20 und den inneren Kurbelzapfen 19, 46. Durch den Versatz wird erreicht, daß die Auslaßschlitze 12, 13 früher geöffnet und früher geschlossen werden als die Einlaß­ schlitze 10, 11. Dadurch ist die Überschneidungsphase, in der sowohl Einlaß- als auch Auslaßschlitze geöffnet sind, geringer, wodurch die Füllung des Zylinders mit Frischluft wesentlich ver­ bessert wird.The mass balance described above is slightly affected by the 180 ° offset of the crank angle α in the range of 160-180 ° (preferably 170-175 °) between the outer crank pin 18 , 20 and the inner crank pin 19 , 46 . The offset ensures that the outlet slots 12 , 13 are opened earlier and closed earlier than the inlet slots 10 , 11th As a result, the overlap phase, in which both inlet and outlet slots are open, is less, whereby the filling of the cylinder with fresh air is significantly improved ver.

In Fig. 3 ist ein Schnitt III-III von Fig. 2 normal zur Zylin­ derhochachse 40 und parallel zur Rotationsachse 45 der Kurbel­ welle 5 dargestellt. Rechts vom Hauptlager 7 und links vom Hauptlager 6 der Kurbelwelle 5 ist die Pleuelbefestigung (Pleuelaufnahmen 43, 44) der Pleuel 33 bzw. 34 an der Gleithülse 32 zu sehen. Der Übersichtlichkeit halber ist der Kolben 15 in diesem Schnitt nicht dargestellt. Gleiche Bauteile aus den Fig. 1 und 2 sind mit gleichen Bezugsziffern gekennzeichnet.In Fig. 3 is a section III-III of Fig. 2 normal to the Zylin derhochachse 40 and parallel to the axis of rotation 45 of the crank shaft 5 is shown. To the right of the main bearing 7 and to the left of the main bearing 6 of the crankshaft 5 the connecting rod attachment (connecting rod receptacles 43 , 44 ) of the connecting rods 33 and 34 on the sliding sleeve 32 can be seen. For the sake of clarity, the piston 15 is not shown in this section. The same components from FIGS . 1 and 2 are identified by the same reference numerals.

Fig. 4 zeigt in vergrößerter Darstellung eine Ansicht der mit dem Verbindungsstück 49 fest verbundenen, kurbelwellennahen Kolben 15 und 17 aus den Fig. 1 und 2. FIG. 4 shows an enlarged view of the pistons 15 and 17 from FIGS . 1 and 2 that are firmly connected to the connecting piece 49 and close to the crankshaft.

In Fig. 5 ist ein Schnitt V-V von Fig. 2 normal zur Zylinder­ hochachse 40 und parallel zur Rotationsachse 45 der Kurbelwelle 5 durch die Einlaßkanäle E1 und Einlaßschlitze 10 dargestellt. FIG. 5 shows a section VV of FIG. 2 normal to the cylinder vertical axis 40 and parallel to the axis of rotation 45 of the crankshaft 5 through the inlet channels E1 and inlet slots 10 .

In Fig. 6 ist ein Schnitt VI-VI von Fig. 2 normal zur Zylin­ derhochachse 40 und parallel zur Rotationsachse 45 der Kurbel­ welle 5 durch die Auslaßkanäle A1 und Auslaßschlitze 12 des er­ findungsgemäßen Zweitakt-Gegenkolbenmotors gezeigt. Gleiche Bau­ teile aus den Fig. 1 und 2 werden mit gleichen Bezugszeichen ge­ kennzeichnet.In Fig. 6 is a section VI-VI of Fig. 2 normal to the cylinder derhochachse 40 and parallel to the axis of rotation 45 of the crank shaft 5 through the outlet channels A1 and outlet slots 12 of the inventive two-stroke counter-piston engine. The same construction parts from FIGS. 1 and 2 are marked with the same reference numerals.

In einer nicht dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist bei einem Einzylinder-Zweitakt-Gegenkolbenmotor mit einem kur­ belwellenfernen und einem kurbelwellennahen Kolben ist der kur­ belwellenferne Kolben mit einem dritten Kolben über Zugstangen fest verbunden, mit dem Frischluft vorverdichtbar und diese über einen Kanal den Einlaßschlitzen zuführbar ist.In an embodiment of the invention, not shown with a single-cylinder two-stroke counter-piston engine with a short  The cure is distant from the shaft and a piston near the crankshaft Pistons far from the shaft with a third piston via tie rods firmly connected, pre-compressible with the fresh air and this over a channel can be fed to the inlet slots.

Claims (5)

1. Zweitakt-Gegenkolbenmotor, der mindestens zwei Zylinder mit Ein- und Auslaßschlitzen und jeweils zwei gegenläufig zusammen­ wirkende Kolben umfaßt, die über direkte Kraftflußglieder auf eine gemeinsame Kurbelwelle wirken, wobei die Kurbelwelle minde­ stens drei Kurbelzapfen aufweist, von denen die beiden äußeren Kurbelzapfen mit den kurbelwellenfernen Kolben verbunden sind und der dritte Kurbelzapfen mit den beiden kurbelwellennahen Kolben gekoppelt ist, wobei diese untereinander mit einem Ver­ bindungsstück starr verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungsstück (49) zwischen den kurbelwellennahen Kolben (15, 17) einen Ausschnitt (50) zur Durchführung und zum Freilauf der Kurbelwelle (5) aufweist und daß die kurbelwellen­ nahen Kolben (15, 17) nebst Verbindungsstück (49) über mindestens ein Pleuel (19, 46) mit der Kurbelwelle (5) verbunden sind.1. Two-stroke counter-piston engine, which comprises at least two cylinders with inlet and outlet slots and two oppositely acting pistons, which act via direct force flow elements on a common crankshaft, the crankshaft having at least three crank pins, of which the two outer crank pins the pistons remote from the crankshaft are connected and the third crank pin is coupled to the two pistons near the crankshaft, these being rigidly connected to one another with a connecting piece, characterized in that the connecting piece ( 49 ) between the pistons ( 15 , 17 ) near the crankshaft has a cutout ( 50 ) for carrying out and for free-running the crankshaft ( 5 ) and that the pistons ( 15 , 17 ) close to the crankshafts are connected to the crankshaft ( 5 ) together with the connecting piece ( 49 ) via at least one connecting rod ( 19 , 46 ). 2. Zweitakt-Gegenkolbenmotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden äußeren Kurbelzapfen (18, 20) zwei Kur­ belzapfen (19, 46) angeordnet sind, die beide mit den kurbelwel­ lennahen Kolben (17) verbunden sind, wobei die tragende Breite (B) der beiden äußeren Kurbelzapfen (18, 20) und der beiden inne­ ren Kurbelzapfen (19, 46) gleich ist.2. Two-stroke counter-piston engine according to claim 1, characterized in that between the two outer crank pins ( 18 , 20 ) two cure belzapfen ( 19 , 46 ) are arranged, both of which are connected to the near-crankshaft piston ( 17 ), the load-bearing Width (B) of the two outer crank pins ( 18 , 20 ) and the two inner crank pins ( 19 , 46 ) is the same. 3. Zweitakt-Gegenkolbenmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden starr verbundenen Kolben (15, 17) nebst Verbin­ dungsstück (49) innerhalb einer Gleithülse (32) angeordnet sind, wobei die Gleithülse (32) parallel zu einer Zylinderhochachse (40) verlaufende Ausschnitte (51, 52) für den Freilauf der Kur­ belzapfen (19, 46) aufweist.3. Two-stroke counter-piston engine according to claim 1 or 2, characterized in that the two rigidly connected pistons ( 15 , 17 ) together with connec tion piece ( 49 ) are arranged within a sliding sleeve ( 32 ), the sliding sleeve ( 32 ) parallel to a cylinder vertical axis ( 40 ) extending cutouts ( 51 , 52 ) belzapfen for free running of the cure ( 19 , 46 ). 4. Zweitakt-Gegenkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die direkten Kraftflußglieder (K) zwischen dem kurbelwellen­ fernen Kolben (14, 16) und der Kurbelwelle (5) die Gleithülse (32) und zwei mit dieser und der Kurbelwelle (5) verbundene Pleuel (33, 34) umfassen, wobei die Gleithülse (32) auf einer Gleitbahn (39) im Motorgehäuse (1) parallel zur Zylinderhoch­ achse (40) verschiebbar ist und über die Zugstangen (35-38) mit dem kurbelwellenfernen Kolben (14, 16) starr verbunden ist.4. Two-stroke counter-piston engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that the direct force flow members (K) between the distant crankshaft pistons ( 14 , 16 ) and the crankshaft ( 5 ), the sliding sleeve ( 32 ) and two with this and the Crankshaft ( 5 ) connected connecting rods ( 33 , 34 ), the sliding sleeve ( 32 ) on a slide ( 39 ) in the engine housing ( 1 ) parallel to the cylinder axis ( 40 ) is displaceable and via the tie rods ( 35-38 ) with the Piston ( 14 , 16 ) remote from the crankshaft is rigidly connected. 5. Zweitakt-Gegenkolbenmotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Kurbelzapfen (18, 20) zu den inneren Kurbelzapfen (19, 46) um einen Kurbelwinkel (α) im Bereich von 160-180° ver­ setzt zueinander angeordnet sind.5. Two-stroke counter-piston engine according to one of claims 1 to 4, characterized in that the outer crank pin ( 18 , 20 ) to the inner crank pin ( 19 , 46 ) by a crank angle (α) in the range of 160-180 ° ver sets each other are arranged.
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