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Die Erfindung bezieht sich auf mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschinen mit einer oder mehreren Gruppen von je vier Arbeits-und zwei Hilfspumpenzylindern.
Bei den bekannten mehrzylindrigen Kraftmaschine wird der Massenausgleich der resultierenden Massenmomente sämtlicher Arbeitszylinder durch ein entgegengesetzt gerichtetes Kraftmoment der Hilfspumpen bewirkt. Damit das Bewegungsgestänge der Hilfspumpen nicht so gross ist wie jenes der Arbeitszylinder, werden die Hilfspumpenzylinder weit auseinandergerückt und für diesen Zweck die Arbeitszylinder zwischen den Hilfspumpenzylindern angeordnet.
Das Auseinanderrücken der Hilfspumpenzylinder ist jedoch bei Dieselmotoren und ähnlichen Einspritz-Verbrennungskraftmaschien mit Selbstzündung mit Nachteilen verbunden. Für Maschinen dieser Art ist es vielfach erforderlich, die Einblaseluft mit möglichst hoher Verdichtungstemperatur unmittelbar und daher ohne Luftsammelbehälter in die Arbeitszylinder einzuführen.
Dies wird aber umso besser erreicht, je geringer der Abstand zwischen den Arbeit-und Kompressorzylindern ist. Wird nun bei den bekannten Anordnungen der Abstand der Hilfszylinder von den Arbeitszylindern verringert, werden also die Hilfszylinder näher zusammengerückt, so müssen zur Erreichung des Massenausgleiches die Gestängemassen der Hilfszylinder und die Kurbelradien vergrössert bzw. grosse Hilfszylinder angewendet werden. Für die bekannten Anordnungen ist es demnach vorteilhafter, die Hilfszylinder möglichst weit auseinander zu legen, besonders aber dann, Wenn sie klein bemessen werden sollen.
Gemäss der Erfindung werden die Übelstände der bekannten Anordnungen vermieden und es wird die Anwendung klein bemessener Hilfszylinder, wie Kompressoren u. dgl., und deren Anordnung in der Mitte zwischen den Arbeitszylindern ermöglicht. Bei einer mehrzylindrigen Verbrennungskraftmaschine mit einer oder mehreren Gruppen von je vier Arbeitszylindern und zwei Hilfspumpenzylindern werden nach vorliegender Erfindung je zwei von der Wellenmitte einer Gruppe gleichweit entfernte Arbeitskurbeln gleichgerichtet angeordnet, die beiden Hilfskurbeln dagegen so gegeneinander versetzt wie die beiden Arbeitskurbeln einer Gruppenhälfte.
Dadurch ist es auch ermöglicht, sowohl den Abstand zwischen den Zylindermitten der Hilfspumpen als auch das Gewicht ihrer Triebwerkteile auf das geringste Mass zu beschränken.
Die Arbeitszylinderkurbeln werden gewöhnlich so eingestellt, dass die Zündungen in den einzelnen Zylindern in gleichen Zeitabständen aufeinanderfolgen. So liegen bei Vierzylindermaschinen je zwei Arbeitszylinder rechts und links von zwei Hilfszylindern und die Kurbeln der letzteren sind gegeneinander um den gleichen Winkel versetzt wie die Arbeitszylinderkurbeln einer Gruppenhälfte. Diese Winkelversetzung sowohl der Arbeitszylinder als auch der Hilfszylinderkurbeln beträgt bei dem angeführten Beispiel einer Vierzylindermaschine r800.
Die Rechnung ergibt, dass bei der Anordnung gemäss der Erfindung die gesamten Massenkräfte sowohl der Arbeitszylinder als auch der Hilfszylinder sich ausgleichen, und zwar nicht nur die Beschleunigungskräfte der hin und her gehenden Teile, sondern auch die Fliehkräfte der umlaufenden Teile. Was die Massenmomente betrifft, so sind bei den Arbeitszylindern infolge der symmetrischen Kurbelanordnung keine freien Momente vorhanden ; bei den Hilfszylindern dagegen kommt für die Bildung von Momenten nur der Abstand der Zylindermitten voneinander in Betracht. Die Wirkung dieser Momente ist jedoch nur unbedeutend, da sowohl der Abstand der Pumpenzylinder als auch das Gewicht ihrer Triebwerkteile kleine Werte erhalten können.
Man kann die Wirkung solcher Momente leicht ganz aufheben durch Gegengewichte, z. B. an den Hilfszylinderkurbeln oder durch Zusatzgewichte an den Arbeitskolben usw.
Die neue Anordnung gestattet den Betrieb mit allen in der Praxis vorkommenden Drehzahlen. Die Summe der schwingenden Massenkräfte ist in jedem Augenblick auf ein Mindestmass beschränkt. Die noch bestehenden Kippmomente der Hilfszylinder vermögen ebensowenig als der Einfluss der endlichen Schubstangenlänge Erschütterungen hervorzurufen, die den Gang der Maschine beeinträchtigen, zumal die Angriffspunkte dieser Momente in das Mittel des Maschinenkörpers verlegt sind und beim Kompressor das Gewicht der Triebteile ungleich niedriger ist als bei der Kraftmaschine.
Die Erfindung erstreckt sich naturgemäss auch auf solche mehrzylindrige Verbrennungskraftmaschinen, bei denen zwei oder mehr Vierzylindergruppen mit den eingangs erwähnten Kurbelstellungen zu einem gemeinsamen Aggregat von 8, 16, 24........ Arbeitszylindern vereinigt werden. Solche Aggregate können durch Aneinanderreihen der Gruppen oder durch Anordnung von mehr'als einer Zylinderreihe gebildet werden. Je zwei nebeneinanderliegende Kompressorzylinder werden zwischen je zwei Arbeitszylinderpaaren aufgestellt.
Bedingung ist nur, dass die zu jeder Vierzylindergruppe gehörigen Kompressorkurbeln gegeneinander so versetzt sind, wie die beiden Arbeitskurbeln einer Gruppenhälfte ; dabei müssen die Hilfskurbeln
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nicht in der Ebene der zugehörigen Arbeitskurbeln liegen und können paarweise so miteinander vereinigt werden, dass sich, die Kompressortriebteile ohne Zuhilfenahme eines Gegengewichtes ausgleichen,
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsformen der Erfindung als Beispiele dargestellt, und zwar zeigt Fig. i eine Vierzylindermaschine, Fig. 2 eine Maschine mit zweimal vier Arbeitszylindern, bei dem zwischen je zwei Zylinderpaaren ein Kompressor angeordnet ist. Fig. 3 veranschaulicht die Kurbelstellungen bei einer Maschine mit vier Arbeitszylindern.
In Fig. i sind die vier Arbeitszylinder mit a, b, c und d bezeichnet und die zwei Kompressorzylinder mit e und f. Die Arbeitskurbeln g und h der äusseren Zylinder verlaufen in gleicher Richtung, wogegen die Kurbeln i und k der inneren Arbeitszylinder um 1800 hierzu versetzt sind. Die Massenbeschleunigungs-und Trägheitskräfte der Kraftmaschine werden durch diese Anordnung möglichst vollkommen ausgeglichen.
Der Kompressor ist in der Maschinenmitte zwischen den Arbeitszylinderblöcken angeordnet.
Er wird durch die Kurbeln l und m angetrieben, die um 1800 gegeneinander versetzt sind. Die
Kompressorkurbeln können mit den zugehörigen Arbeitskurbeln gleichgerichtet sein (Fig. g) oder auch einen beliebigen Winkel mit ihnen bilden. Die schwingenden Kompressorteile bewegen sich in den beiden Zylindern e und f im entgegengesetzten Sinne. An den beiden äusseren
Kompressorkurbelschenkeln sind die Gegengewichte n und o angebracht, die dem im Kompressor auftretenden Kippmoment entgegenwirken. Letzteres wird durch den Abstand der Kompressor- zylinder voneinander bedingt und ist in den Totlagen am grössten und in den Kurbelmittel- stellungen am kleinsten.
Da die Fliehkraft der Gegengewichte in jeder Kurbellage mit unveränder- licher Energie angreift, so ist der Massenausgleich des Kompressors nur in jener Kurbellage ein vollkommener, in der die Gegengewichte den Beschleunigungskräften das Gleichgewicht halten. In den übrigen Lagen wird das Kippmoment nur teilweise aufgehoben. Der Einfluss dieses schädlichen Momentes wird umso geringer, je näher die Kompressorzylinder gegeneinander gerückt sind.
Fig. 2 zeigt eine Maschine, bei der zwei Vierzylindersysteme, denen Kurbelstellungen der in Fig. 1 beschriebenen Maschine entsprechen, miteinander gekuppelt werden. Die Arbeitszylinder sind mit "1. bis VIII und die Kompressorzylinder mit 1 bis 4 bezeichnet. Die Kurbeln von I und IV sind gleichgerichtet ebenso wie die Kurbeln von 11 und Ill und bilden gegenseitig einen Winkel von 1800. Ebenso verhalten sich die Kurbeln von V und VIII sowie von VI und VII zueinander. Die Ebene der Kurbeln von I bis IV braucht nicht identisch mit der Ebene der Kurbeln von V bis VIII zu sein. In der Regel stehen diese Ebenen im Winkel von 900 zueinander.
Die Kompressorkurbeln von 1 und 2 des ersten Systems sind ebenso wie die Kompressorkurbeln von 3 und 4 des zweiten Systems gegenläufig und in der Mitte der korrespondierenden Arbeitszylinder angeordnet. Diese Kurbeln können so gegeneinander gerichtet werden, dass jene von 1 und 4 gleichgerichtet und unter 180"zu jenen von 2 und 3 stehen. Die Summe der Massenbeschleunigungskräfte des Kompressors wird dann gleich Null und der Massenausgleich der Maschine ein vollkommener, so dass die Anordnung von Gegengewichten entfällt.
Ausser dem günstigen Massenausgleich gewährt die neue Hilfszylinderanordnung den weiteren Vorteil, dass die Einblaseleitung infolge der zentralen Lage des Kompressors sehr kurz wird. Die für jeden Arbeitshub erforderliche Einblaseluft kann daher bei solchen Maschinen, bei denen in der Einblaseleitung kein Druckluftbehälter und kein Kühler eingeschaltet ist, nahezu mit derselben Temperatur, mit der sie den Kompressor verlässt, in die Verbrennungsräume überführt werden. Die Verwendung hoch erhitzter Einspritzluft ermöglicht nämlich auch das Arbeiten mit schwerentzündlichen Betriebsstoffen, die in gewöhnlichen Maschinen nicht einwandfrei verbrannt werden können.