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MehrzylindrigeVerbrennungskrattmaschine.
Die Erfindung betrifft eine Anordnung für mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschinen, die einen günstigen Massenausgleich ermöglicht. Es ist nämlich von Wichtigkeit, dass nicht nur die Massenkräfte und Massenmomente der hin und her gehenden Teile der Arbeitszylinder, sondern auch jener Zylinder, die zur Erzeugung von Druckluft, zum Fördern von Kühlwasser u. dgl. dienen, ausgeglichen und innerhalb der Maschine aufgehoben werden.
Die Massenwirkungen nehmen mit dem Quadrate der Umlaufgeschwindigkeit zu, und es ergeben sich namentlich bei den für Fahrzeugmotoren üblichen Umlaufzahlen auch in den Hilfszylindern Kräfte, die den ruhigen Gang der Maschine stören, wenn sie nicht durch eine geeignete Anordnung ausgeglichen werden.
Die Erfindung besteht darin, dass der Ausgleich der Massenwirkungen hei Maschinen mit vier oder sechs oder ein ganzes Vielfaches von vier oder sechs Arbeitszylindern durch die Wahl einer gewissen Anzahl von Hilfszylindern herbeigeführt wird. Die Anzahl der Hilfszylinder ist gemäss der Erfindung um eins grösser als die halbe Anzahl der Arbeitszylinder und der Massenausgleich erfolgt dadurch, dass zwei oder mehrere Gruppen von zwei Arbeitskolben und einem Hilfskolben oder von zwei Arbeitskolben und zwei Ililfskolben
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gegeneinander versetzt sind. dass die Summe der Massenkräfte und Massenmomente dieser Gruppen gleich Null ist.
Die Gewichte der hin und her gehenden Triebwerksteile der Arbeitszylinder und Hilfspumpe sind so bemessen, dass sich die Beschleunigungskräfte in den Arbeits- und Hilfszylindern entweder für sich oder in Gruppen von in gleicher Richtung laufenden Teilen zusammengefasst ausgleichen. Bei der Bestimmung des Gewichtes der einzelnen Triebwerksteile kommt es lediglich darauf an, dass sich die Massenmomente
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Mitte der Maschine, zwischen den Arbeitszylindern veiteilt oder an einen oder an beiden Enden der Maschine untergebracht werden oder die Hilfszylinder und Arbeitszylinder werden paarweise symmetrisch zur Maschinenmitte und davon annähernd gleich weit entfernt aufgestellt, und zwar so, dass sich zwischen'je zwei Arbeitszylindern oder zwischen je zwei Arbeitszylinderpaaren ein Hilfszylinder befindet.
In letzterem Falle liegt der mittlere Hilfszylinder in der Mitte der Maschine, wenn die Summe der Hilfszylinder eine ungerade Zahl ist.
Die Erfindung kann auch auf einfache oder zusammengekuppelte. Aggregate von vierund sechszylindrigen Maschinen sowie auf Mehrzylindermaschinen, deren Zylinderzahl ein
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und bei Aggregaten, die aus zwei oder mehreren Vier-, Sechs-, Acht-und Zwölfzylinder- maschinen zusammengesetzt sind, ein entsprechendes Vielfaches der vorstehend angegebenen
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Zylindermaschinen zusammengesetzt sind, von denen jede einzelne eine Hilfszylinderzahl besitzt. die um eins grösser ist als die halbe Anzahl der Arbeitszylinder jeder einzelnen Maschine, ergibt sich, dass die Gesamtzahl der Hilfszylinder des ganzen Aggregates um die Anzahl der gekuppelten Maschinengruppen grösser ist als die halbe Anzahl der Arbeitszylinder des ganzen Aggregates.
Die Zeichnung veranschaulicht den Gegenstand der Erfindung in mehreren Ausführungsformen, und zwar stellen die Fig. i und 2 eine Vierzylindermaschine mit zwischen den Arbeitskolben verteilten Hilfskolben dar. Fig. 3 und 4 eine gleichartige Sechszylindermaschine, die Fig. 5 und 6 eine Vierzylindermaschine mit den drei IIilfskolben an einem Ende der Maschine, Fig. 7 eine Vierzylindermaschine mit den Hilfskolhen in der Mitte der Maschine, Fig. 8 eine Achtzylindermaschine mit sechs und Fig. 9 eine Achtzylindermaschine mit fünf Hilfskolben.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Vierzylindermaschinen sind die Arbeitszylinder mit 1, 2, 3 und 4 und die Hilfspumpenzylinder mit 5,6 und 7 bezeichnet. Die zu jedem Zylinder gehörigen Kolben, Treibstangen und Antriebskurbelzapfen tragen die
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die Hilfskolben 5 und 7 eine bei jeder Kurbelstellung in gleicher Richtung laufende Gruppe, ebenso die Arbeitskolben S und 3 und der IIilfskolben 6. Die beiden Kolbengruppen bewegen
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zylinder und ihre Triebwerksteile die Bezeichnungen 1, 2,. 3, 4,5 und 6. Die Hilfszylinder mit den zugehörigen Triebwerksteilen sind mit 7, 8, 9 und 10 bezeichnet.
Die Arbeit-und Hilfskolben zerfallen in drei Gruppen, von denen sich jede während des Ganges der Maschine in gleichem Sinne bewegt, und zwar umfasst die erste Gruppe die Kolben 1, 6,7 und 10, die zweite Gruppe die Kolben 2,3 und 8 und die dritte Gruppe die Kolben 4,5 und 9. Die Kolbengewichte jeder Gruppe sind gleich gross zu wählen, ebenso die Abstände jeder Gruppe von der Maschinenmitte. Die Unterschiede im Gewicht der einzelnen Kurbelzapfen we. den durch die Gegengewichte 11 und 12 ausgeglichen. Da die Kurbeln der verschiedenen Gruppen, wie aus Fig. 4 hervorgeht, um 1200 gegeneinander versetzt sind, so werden die Massenkräfte bei jeder Kurbelstellung nahezu vollkommen ausgeglichen. Die Massenmomente dagegen heben sich dann auf, wenn sich die Kurbeln der erstgenannten Gruppe in der oberen Totlage befinden.
Die Vierzylindermaschine der Fig. 5 und 6 unterscheidet sich von der Vierzylindermaschine der Fig. i und 2 dadurch, dass die Hilfskolben 5, 6 und 7 nicht zwischen den
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Massenwirkungen werden hier ebenfalls in zwei sich entgegengesetzt bewegenden Gruppen ausgeglichen, von denen die eine aus den Kolben 1, 4,5 und 7 und die andere aus den Kolben 2, 3 und 6 besteht.
Die Vierzylindermaschine der Fig. 7 stellt eine Variante dar, bei der die Hilfskolben 5. 6 und 7 in der Mitte zwischen den Arbeitskolben 1, , 3 und 4 untergebracht
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gesetzt ist. Die Anzahl der Hilfskolben beträgt sechs. Die Arbeitskolben sind mit 1 bis 8 und die Hilfskolben mit 9 bis 14 bezeichnet. Die Ausbalanzierung erfolgt dadurch, dass einerseits
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gruppe 5. 8. 7 und 14 der Kolbengruppe 6,7 und 13 das Gleichgewicht hält.
In Fig. 9 ist eine Achtzylindermaschine mit fünf Hilfskolben dargestellt. Die Arbeitskolben 1 bis 8 und die Hilfskolben 9 bis 1. 3 sind so verteilt, dass sich der mittlere Hilfskolben 11 in der Mitte der Maschine befindet und dass je zwei Arbeitskolben und je zwei Hilfskolben abwechselnd symmetrisch zur Maschinenmitte und in gleichen Abständen von der Maschinenmitte gruppiert sind. Die hin und her gehenden Teile bestehen aus zwei Gruppen, deren Beschleunigungskräfte und-Momente sich gegenseitig aufheben. Zu der einen Gruppe gehören die Kolben 1, 4, 5, 8, 9, 11 und 1 : 3 und zur anderen Gruppe die Kolben 2. 3, 6,7, 10 und 12.
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und Hilfskolben, die vorstehend nicht beschrieben wurden.
Bei einer Vierzylindermaschine mit gleichmässig verteilten Hilfs-und Arbeitskolben können die einander benachbarten IIilfs-und Arbeitskolben sich entgegengesetzt bewegen, ohne dass sich der Charakter der Erfindung ändert. In diesem Falle bestehen die sich ausbalanzierenden Kolbengruppen einerseits aus dem mittleren Hilfskolben und den beiden äusseren Arbeitskolben und andrerseits aus den beiden äusseren Hifskolben und den mittleren Arbeitskolben. Es kommt nicht darauf an, an welcher Stelle sich die zu einer Gruppe gehörigen Kolben befinden. sondern ihre Lage kann beliebig gewählt werden, wenn nur die Bedingung erfüllt ist, dass sich die Massenkräfte und Momente der verschiedenen Gruppen aufheben.
Wenn z. B. die Hilfspumpenzylinder Verwendung als Kompressorzylinder zur Erzeugung der Einblaseluft finden, so werden die zusammengehörigen Kompressor-und Arbeitszylinder
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zusammen und die Einblaseluft kann den Verbrennungsräumen auch in jenen Fällen ohne Druckverlust zugeführt werden, in denen das Einblaseventil oder das KompressorDruckventil undicht ist.
Bei Viertaktmaschinen. bei denen die Hilfspumpen als Kompressoren zur Erzeugung der Einblaseluft verwendet werden, wie bei Dieselmaschinen, ist dfe Einrichtung getroffen, dass in jenen Kolbengruppen, die zwei Arbeitszylinderkolben und zwei Hilfszylinderkolben enthalten, wie z. B. in Fig. i die aus den Arbeitszylindern 1 und , und aus den Hilfszylindern 5 und y bestehende Gruppe, die Saugventile der als Kompressoren wirkenden Hilfszylinder nur bei jeder zweiten Umdrehung geöffnet bzw. bei jedem zweiten Druckhub offen gehalten werden, wogegen in jenen Gruppen, die zwei Arbeitszylinder und einen Hilfszylinder enthalten, wie in der Gruppe 2, 3 und 6 der Fig. i, der Hilfszylinder bei jeder Umdrehung bzw. bei jedem Druckhub Druckluft erzeugt.
Dies ermöglicht die Anwendung von Hilfszylindern mit gleichen Abmessungen.
PATEXT-AXSPRÜCHE : I. Mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschine, bei der die Anzahl der Arbeitszylinder gleich vier oder sechs oder ein ganzes Vielfaches von vier oder sechs ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Hilfszylinder um eins grösser ist als die halbe Anzahl der Arbeitszylinder und dass zwei oder mehrere in gleichem Sinne sich bewegende Gruppen von je zwei Arbeitskolben und einem Hilfskolben oder von je zwei Arbeitskolben und zwei
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sowohl die Massenkräfte als auch die Massenmomente aufheben.