Johannes Müller's two-stroke radial engine

Johannes Müller introduces himself:

Born in 1936, apprenticeship and work as ship builder, professional school education (major in static, steel construction), working in several small businesses (e.g. apparatus construction, control engineering, fixture construction), then and till the end project engineer (30 years) with MANNESMANN-Demag in the field of metallurgical facilities, overall planning and CIVIL (several employee inventions).

During the last 30 years business has brought me to all continents- … so that I am sorry to say I was in the entire world but didn’t see anything of the world – as I wasn’t traveling as a tourist.

Hobbies: practicing music, watercolor-enhanced pencil-drawings, engineering/technology/mechanics, travelling.

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Description

The invention of radial engines, executable with 3 to 9 cylinders, relates to combustion engines as drive motor for flight models and small airplanes. The described details can be viewed either at the DPMA (German patent and trademark office) or in the internet under “Johannes Müller 2-Takt-Sternmotor”. The radial engines are self-priming and, typical for two-stroke engines, not valve- but slotted link steered. The difference between Vn1 and Vn2 consists mainly in gas coming out of the crank chamber at Vn1 flows during a momentary point through a differential lock of the connecting rod and reaches the area underneath the working piston. At Vn2 the gas reaches the area underneath the working piston through cylinder-integrated channal slots.

At Vn1 and Vn2 the gas reaches the bottom area of the working piston through the vacuum created by its rising. The gas is then brought to the combustion chamber via the Schnürle-excess channels, like the classical two stroke engine. At Vn1 and Vn2 the previously mentioned vacuum arises between the dividing sluice and the area underneath the piston. The sketches on the following pages show the differences between Vn1 and Vn2.

Utility model DE20 2005 014 330 U1, hereafter referred to as “Vn1“

functional and assembly description of the 5-cylinder-radial engine Vn1:

• flying (one-sided) bearing of crank shaft 11
• suction of fresh gas d through the rear sealing cover of crank case 16, (opposite of crank shaft 1)
• head connecting rod 2 attached to bearing 3 of the crank shaft's crank pin
• secondary connecting rod 5 attached to secondary connecting rods 4' bearings
• inserting onnection rod guides 6 between the bearing bolts of connecting rod guide bearing 7 and the bearing bolts of connecting rod guide bearing 8 onto crank case 16
• parts 9,10,11,12,13,14 are pre-assembled with work cylinder 15 these parts 16 are positioned on crank case
  and the bearing bolts of connecting rod guide bearing 7 are inserted between upper connecting rods 9, connecting rod guides 6 and secondary connecting rods 5 (or main connecting rod 2)

Funktionsbeschreibung

• über die beweglichen Teile 2,3,4,5,6,7 und 8 werden diese Teile, in welche auch ein seit langem bekanntes System gelenkiger Pleuel erkennbar ist, durch Drehung der Kurbelwelle 1 oszillierend bewegt; dabei werden die Oberpleuel 9 zusammen mit den Arbeitskolben 14 über die Lagerbolzen des Kolbenlagers 13 hubbewegt.
  
  Da normalerweise 2-Takt-Sternmotore infolge der Nullsumme des Gesamthubvolumens aus der Arbeitskolben-Hubkinematik über das Kurbelgehäuse nicht selbstansaugend wirken können, sind die Teile 9 bis 15 zusammen in Ansaug- und Überström-Funktion: beim Aufwärtsgehen des Oberpleuels 9 entsteht zwischen dem Arbeitskolben 14 und den Teilen 10,11 und 12 ein Vakuum, welches im oberen Totpunkt beim Passieren der Gasdurchgangs-Schleuse a des Oberpleuels 9 durch die Kugelmuffe 10 zusammenbricht und aufgrund der Strömungskinetik das Frischgas aus dem Kurbelgehäuse 16 in den Raum zwischen den Arbeitskolben 14 und den Teilen 10 bis 12 reißt. Nach dem Entzünden des zwischen dem Arbeitskolben 14 und dem Arbeitszylinder 15 komprimierten Gases wird als Arbeitstakt der Arbeitskolben 14 zusammen mit dem Oberpleuel 9 abwärts getrieben und die Gasdurchlässe a verschlossen und das nunmehr eingeschlossene Gas verdichtet. Im unteren Totpunkt gibt die Oberkante des Arbeitskolbens den oberen Auslass des Überströmkanals b frei und füllt, die restlichen verbrannten Gase durch die Auslassöffnung c ausspülend, den Verbrennungsraum zwischen dem Arbeitskolben 14 und den Arbeits-Zylinder 15. Zu den Oszillationsbewegungen der Oberpleuel 9 gleiten korrespondierend die Teile 10 und 11 gasdicht zwischen den Deckeln 12 zur Führung der Schiebeplatte 11. Anhand des Vorbeschriebenen ist zu erkennen dass der Motor ohne Zusatzeinrichtungen selbstansaugend wirkt.

Bezugszeichenliste

• 1 Kurbelwelle (mit Unwucht-Ausgleich)
• 2 Hauptpleuel
• 3 Hauptpleuellager auf dem Kurbelzapfen
• 4 Unterpleuellager
• 5 Unterpleuel
• 6 Pleuellenker
• 7 Pleuel-Lenklager(-Bolzen)
• 8 Pleuel-Lenklager(-Bolzen) am Kurbelgehäuse
• 9 Oberpleuel
• 10 Kugelmuffe
• 11 Schiebeplatte
• 12 Deckel zur Führung der Schiebeplatte
• 13 Kolbenlager-(Bolzen)
• 14 Arbeitskolben
• 15 Arbeits-Zylinder
• 16 Kurbelgehäuse
• 17 Kurbelwellenlager
• a Gasdurchlass-Schleuse
• b Überström-Kanal
• c Auslassöffnung für Abgase
• d Frischgas- Ansaugöffnung

Gebrauchsmuster DE 20 2006 001 026 U1 im folgenden genannt “Vn2“

Funktions-und-Zusammensetz-Beschreibung des 5-Zylinder-Sternmotors gem. Vn2:

• fliegende (einseitige) Lagerung der Kurbelwelle 1
• Ansaugen von Frischgas d durch den hinteren Verschlussdeckel des Kurbelgehäuses 16, (gegenüber der Kurbelwelle 1)
• auf das Lager 3 des Kurbelzapfens der Kurbelwelle aufgestecktes Hauptpleuel 2
• auf die Lager der Unterpleuellager 4 aufgesteckte Unterpleuel 5
• Einsetzen der Pleuellenker 6 zwischen die Lagerbolzen der Pleuel-Lenklager 7 und die Lagerbolzen der Pleuel-Lenklager 8 am Kurbelgehäuse 16
• die Teile 9,10,11,12,13,14 sind zusammen mit dem Arbeits-Zylinder 15 vormontiert; diese vorgenannten Teile werden auf das Kurbelgehäuse 16 in Position gebracht
  und die Lagerbolzen der Pleuellenklager 7 zwischen den Oberpleueln 9, den Pleuel-Lenkern 6 und den Unterpleueln 5 (bzw. Hauptpleuel 2) eingesetzt.

Funktionsbeschreibung

• über die beweglichen Teile 2,3,4,5,6,7 und 8 werden diese Teile, in welche auch ein seit langem bekanntes System gelenkiger Pleuel erkennbar ist, durch Drehung der Kurbelwelle 1 oszillierend bewegt; dabei werden die Oberpleuel 9 zusammen mit den Arbeitskolben 14 über die Lagerbolzen des Kolbenlagers 13 hubbewegt.
  
  Da normalerweise 2-Takt-Sternmotore infolge der Nullsumme des Gesamthubvolumens aus der Arbeitskolben-Hubkinematik über das Kurbelgehäuse nicht selbstansaugend wirken können, sind die Teile 9 bis 15 zusammen in Ansaug- und Überström-Funktion: beim Aufwärtsgehen des Oberpleuels 9 entsteht zwischen dem Arbeitskolben 14 und den Teilen 10,11 und 12 ein Vakuum, welches im oberen Totpunkt beim Passieren der Gasdurchgangs-Schleuse a des Oberpleuels 9 durch die Kugelmuffe 10 zusammenbricht und aufgrund der Strömungskinetik das Frischgas aus dem Kurbelgehäuse 16 in den Raum zwischen den Arbeitskolben 14 und den Teilen 10 bis 12 reißt. Nach dem Entzünden des zwischen dem Arbeitskolben 14 und dem Arbeitszylinder 15 komprimierten Gases wird als Arbeitstakt der Arbeitskolben 14 zusammen mit dem Oberpleuel 9 abwärts getrieben und der Schleusen-Überströmkanal a verschlossen und das nunmehr eingeschlossene Gas verdichtet. Im unteren Totpunkt gibt die Oberkante des Arbeitskolbens den oberen Auslass des Überströmkanals b frei und füllt, die restlichen verbrannten Gase durch die Auslassöffnung c ausspülend, den Verbrennungsraum zwischen dem Arbeitskolben 14 und den Arbeits-Zylinder 15 mit Frischgas(e).
  
  Zu den Oszillationsbewegungen der Oberpleuel 9 gleiten korrespondierend die Teile 10 und 11 gasdicht zwischen den Deckeln 12 zur Führung der Schiebeplatte 11. Anhand des Vorbeschriebenen ist zu erkennen dass der Motor ohne Zusatzeinrichtungen selbstansaugend wirkt.

Bezugszeichenliste

• 1 Kurbelwelle (mit Unwucht-Ausgleich)
• 2 Hauptpleuel
• 3 Hauptpleuellager auf dem Kurbelzapfen
• 4 Unterpleuellager
• 5 Unterpleuel
• 6 Pleuellenker
• 7 Pleuel-Lenklager(-Bolzen)
• 8 Pleuel-Lenklager(-Bolzen) am Kurbelgehäuse
• 9 Oberpleuel
• 10 Kugelmuffe
• 11 Schiebeplatte
• 12 Deckel zur Führung der Schiebeplatte
• 13 Kolbenlager-(Bolzen)
• 14 Arbeitskolben
• 15 Arbeits-Zylinder
• 16 Kurbelgehäuse
• 17 Kurbelwellenlager
• a Schleusen-Überströmkanal
• b Überström-Kanal
• c Auslassöffnung für Abgase
• d Frischgas- Ansaugöffnung
• e Frischgasstrom
• f Verbrennungsraum

Detaillierte Zeichnungen

Mr. Müller will be happy to answer all your questions and he thanks family A. Heilemann from Sulzbach, which has your firm place in the model engine/model flying world, for the enormous expenditure in the publication of this engine system; d.w. he thanks Mr. Arnim de Vries from Bad Salzuflen for his idea contribution in "Vn2".