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Zwei gegenläufig rotierende Kurbelwellen können in einem Motor für den Ausgleich von Drehmomentpulsationen eingesetzt werden. Ein Motor mit zwei gegenläufig rotierenden Kurbelwellen kann beispielsweise eine starre Kopplung zwischen den Kurbelwellen aufweisen, so dass der Beschleunigung einer Kurbelwelle durch Beschleunigung der anderen Kurbelwelle in entgegengesetzter Drehrichtung entgegengewirkt wird. Entsprechend kann das auf eine Antriebsstrang-Tragstruktur (z. B. Motorlagerungen) einwirkende Reaktionsdrehmoment vermindert werden und dementsprechend können die in der Fahrgastzelle des Fahrzeugs gefühlten Geräusch- und Schwingungswerte reduziert werden.
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Ein Beispiel eines Gegenlauf-Doppelkurbelwellenmotors wird von Berger et al. im
US-Patent 7533639 gegeben. In diesem Beispiel werden vertikal ausgerichtete und mit jeder Kurbelwelle gekoppelte Zylinder paarweise angeordnet und parallel ausgerichtet. Die beiden gegenläufig rotierenden Kurbelwellen gleichen wechselseitig die Schwingungsmoment-Reaktion der jeweils anderen auf die Antriebsstrang-Tragstruktur aus, wodurch ein vermindertes Schwingungsniveau erreicht und dadurch die "Durchzugsgrenze" abgesenkt, also eine niedrigere realisierbare Motordrehzahl ermöglicht wird, bei der ein mit dem Motor gekoppelter Drehmomentwandler gesperrt bleiben kann, ehe Geräusch-, Schwingungs-, Rauheitspegel (NVH-Pegel) die Entsperrung des Drehmomentwandlers bewirken. Die abgesenkte Durchzugsgrenze sorgt für größere Effizienz und Kraftstoffeinsparung, da der Drehmomentwandler, anders als ein Drehmomentwandler mit Kopplung an einen Einkurbelwellenmotor, bei kleineren Motordrehzahlen gesperrt bleiben kann. Die reduzierte Vibration des Antriebsstrangs kann auch einen größeren Durchzugsbetrieb ermöglichen, bei dem einige Motorzylinder nicht zünden.
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Die Erfinder der vorliegenden Erfindung haben bei diesem Ansatz jedoch potentielle Probleme festgestellt. Da die senkrecht ausgerichteten Zylinder eines Vierzylindermotors paarweise und parallel angeordnet sind, verursachen auf die Hubkolben einwirkende Trägheitskräfte beispielsweise eine inhärente Unwucht-Schwingung, die Ausgleichswellen notwendig macht, die der Schwingung entgegenwirken, um den Motor mechanisch auszuwuchten. Der Einbau zusätzlicher Ausgleichswellen in den Motor erhöht Kosten, Gewicht, Trägheit und Reibung des Motors. Die senkrechte Ausrichtung der Zylinder führt außerdem dazu, dass der Motor höher ist, was in Bezug auf Motormontage und Fahrzeugdesign gegebenenfalls unerwünscht ist, und erhöht den Motorschwerpunkt, was die Standfestigkeit und Kontrolle eines Fahrzeugs, in dem der Motor eingebaut ist, beeinträchtigen kann.
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Zumindest einige der obigen Probleme lassen sich durch einen Motor beheben, der Folgendes beinhaltet: eine erste Kurbelwelle, eine zweite Kurbelwelle, die mit der ersten Kurbelwelle so gekoppelt ist, dass die erste Kurbelwelle und die zweite Kurbelwelle horizontal koplanar sind, einen ersten Kolben, der so betreibbar ist, dass er sich über Kopplung mit der ersten Kurbelwelle in einem ersten horizontalen Zylinder hin und her bewegt, und einen zweiten Kolben, der so betreibbar ist, dass er sich über Kopplung mit der zweiten Kurbelwelle in einem zweiten horizontalen Zylinder, der horizontal kollinear und entgegengesetzt zum ersten Zylinder ist, hin und her bewegt.
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Durch Ausrichtung der Zylinder auf jede der beiden gegenläufig rotierenden Kurbelwellen derart, dass sie einander horizontal kollinear gegenüberliegen, können sich die Kolben unwuchtfrei hin und her bewegen, so dass keine Ausgleichswellen notwendig sind, um den Motor mechanisch unwuchtfrei zu halten. Auf diese Weise kann der Gegenlauf-Doppelkurbelwellenmotor ohne die mit Ausgleichswellen verbundenen Kosten-, Massen-, Trägheits- und Reibungsnachteile mechanisch ausgewuchtet werden. Durch die horizontale Ausrichtung der Zylinder kann außerdem der Schwerpunkt des Motors tiefer gelegt werden, wodurch eine größere Stabilität als bei einem Motor mit vertikal ausgerichteten Zylindern erreicht wird.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die obige Zusammenfassung dazu gedacht ist, in vereinfachter Form eine Auswahl von Konzepten einzuführen, die in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung näher beschrieben werden. Es sollen damit keine zentralen oder wesentlichen Merkmale des beanspruchten Gegenstands herausgearbeitet werden, dessen Umfang sich aus den Ansprüchen bestimmt, die auf die detaillierte Beschreibung folgen. Außerdem ist der beanspruchte Gegenstand nicht allein auf Realisierungen zur Lösung der oben oder in irgendeinem anderen Teil dieser Offenlegung angemerkten Nachteile beschränkt.
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Der Gegenstand der vorliegenden Offenlegung wird durch Lektüre der folgenden detaillierten Beschreibung nichtbeschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen verständlicher:
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1 ist eine schematische Darstellung eines Fahrzeugs, das einen beschreibungsgemäßen Motor beinhaltet.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Vierzylindermotors, der zwei Kurbelwellen beinhaltet, die horizontal koplanar sind.
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3 zeigt eine Ausführungsform eines Vierzylindermotors, der zwei Kurbelwellen beinhaltet, die vertikal koplanar sind.
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4 zeigt eine Ausführungsform eines Achtzylindermotors gemäß vorliegender Beschreibung.
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5 zeigt eine Ausführungsform eines Stößelstangenventiltriebs, der mit einem beschreibungsgemäßen Motor realisiert werden kann.
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6 zeigt eine andere Ausführungsform eines Stößelstangenventiltriebs, der mit einem beschreibungsgemäßen Motor realisiert werden kann.
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7 zeigt eine Ausführungsform einer Einlass- und Auslassanordnung, die mit einem beschreibungsgemäßen Motor realisiert werden kann.
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8 zeigt eine andere Ausführungsform eines Ventiltriebs, der mit einem beschreibungsgemäßen Motor realisiert werden kann.
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9 zeigt eine andere Ausführungsform eines Ventiltriebs, der mit einem beschreibungsgemäßen Motor realisiert werden kann.
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Die vorliegende Anmeldung beschreibt verschiedene Ausführungsformen eines Gegenlauf-Doppelkurbelwellenmotors, der horizontal und entgegengesetzt ausgerichtete Zylinder in einer Anordnung beinhaltet, die sich als "Boxermotor"-Konfiguration bezeichnen ließe. Das "Boxer"-Konzept kann Module von zwei Zylindern beinhalten, die auf entgegengesetzten Seiten eines Motors in angenähert linearer Ausrichtung zueinander angeordnet sind. Die Kolbenbewegungen in diesen entgegengesetzten Zylindern können "spiegelbildlich" zueinander sein, so dass die Beschleunigungskräfte der beiden Kolben gleich und gegenläufig sind und dadurch einander aufheben. Wird dieses Kolbenpaar mit einer einzigen Kurbelwelle gekoppelt, können die entsprechenden Pleuelstangen einhundertachtzig Grad entgegengesetzt zueinander gekoppelt werden, wodurch eine wirkliche Kollinearität der beiden Zylinder nicht möglich ist. Die Breite der Pleuelstangen und die Dicke der die beiden Kurbelzapfen verbindenden Kurbelwange machen es notwendig, dass ein Zylinder weiter voraus eingebaut wird als der andere Zylinder. Die auf die Hubkolben einwirkenden Beschleunigungskräfte heben einander zwar noch immer auf, aber durch den axialen Versatz kann ein unausgeglichenes Drehmoment entstehen. Wenn Mehrzylindermotoren aus mehreren Boxer-Modulen aufgebaut werden, ist eine Verbesserung der Wuchteigenschaften des Motors möglich, indem die Module so ausgerichtet und aufeinander abgestimmt werden, dass ihre inhärenten Unwuchten einander entgegenwirken, wie hier näher erörtert.
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Der Gegenlauf-Doppelkurbelwellen-Boxermotor kann in ein Fahrzeug wie in 1 dargestellt eingebaut werden. Eine Ausführungsform des Motors, die vier Zylinder und horizontal koplanare Kurbelwellen beinhaltet, ist in 2 dargestellt. Eine Ausführungsform des Motors, die vier Zylinder und vertikal koplanare Kurbelwellen beinhaltet, ist in 3 dargestellt. Eine Ausführungsform des Motors, die acht Zylinder und vertikal koplanare Kurbelwellen beinhaltet, ist in 4 dargestellt. Verschiedene Ausführungsformen von Ventiltrieben, die sich mit einer Motorkonfiguration realisieren lassen, bei der die Kurbelwellen vertikal koplanar sind (z. B. Motor gemäß 3 und 4), sind in den 5–6 und 8–9 dargestellt. Beispielhafte Ansaug- und Auspuffwege, die sich in einen Zylinderkopf für vier Zylinder einbauen lassen, zeigt 7. In einem Beispiel kann ein solcher Zylinderkopf auf jeder gegenüberliegenden Bank des in 4 illustrierten Achtzylindermotors realisiert werden. Der Gegenstand der vorliegenden Beschreibung wird nunmehr beispielhaft und anhand verschiedener illustrierter Ausführungsformen beschrieben. Komponenten, die in zwei oder mehreren Ausführungsbeispielen im Wesentlichen identisch sind, sind entsprechend bezeichnet und werden mit so wenig Wiederholung wie möglich beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass Komponenten, die in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Beschreibung koordiniert bezeichnet werden, sich wenigstens zum Teil voneinander unterscheiden können. Wie weiter zu erkennen ist, handelt es sich bei den Zeichnungen in dieser Beschreibung um schematische Darstellungen. Die Ansichten der illustrierten Ausführungsformen sind allgemein nicht maßstabsgerecht; Aspektverhältnisse, Merkmalgröße und Anzahl von Merkmalen können absichtlich verzerrt dargestellt sein, um ausgewählte Merkmale oder Beziehungen zu verdeutlichen.
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1 ist die schematische Darstellung eines Fahrzeugs 100, das einen Antriebsstrang 102 beinhaltet, der die von einem Gegenlauf-Doppelkurbelwellenmotor 104 erzeugte Kraft auf die Straße überträgt, um das Fahrzeug 100 anzutreiben. Der Motor 104 beinhaltet insbesondere Zylinder, die horizontal zu den gegenläufigen Doppelkurbelwellen ausgerichtet sind, um den Motor mechanisch auszuwuchten, ohne dass Ausgleichswellen notwendig sind. Das vom Motor 104 ausgegebene Drehmoment wird auf ein Getriebe 108 und weiter über Komponenten des Antriebsstrangs 102 übertragen, um das Fahrzeug 100 anzutreiben. In einigen Ausführungsformen ist der Motor 104 mit einem Drehmomentwandler 106 gekoppelt. In der Fahrzeuginstallation kann der Motor 104 trägheitsbedingte Reaktionsdrehmomente an einer Antriebsstrang-Tragstruktur des Fahrzeugs 100 intern ausgleichen, auf der der Motor 104 montiert sein kann, um in einer Fahrgastzelle des Fahrzeugs 100 gefühlte Geräusche und Vibrationen wesentlich zu reduzieren. Das ausgeglichene Reaktionsdrehmoment ermöglicht die Sperrung des Drehmomentwandlers 106 bei niedrigeren Motordrehzahlen als bei einer Motorkonfiguration mit einer einzelnen Kurbelwelle und gestattet außerdem die Deaktivierung einiger Zylinder im Teillast- oder Nulllast-Betrieb. Dadurch arbeitet der Motor mit höherem Wirkungsgrad bei erhöhter Kraftstoffwirtschaftlichkeit.
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Es wird darauf hingewiesen, dass das Fahrzeug 100 jede geeignete Form einschließlich der eines Straßenfahrzeugs, Geländefahrzeugs, Wasserfahrzeugs, Luftfahrzeugs usw. haben kann, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Beschreibung abgewichen wird. Der Antriebsstrang 102 wird als Hinterradantriebskonfiguration dargestellt, doch kann im Fahrzeug 100 jede geeignete Antriebskonfiguration realisiert werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Beschreibung abzuweichen. Darüber hinaus ist festzustellen, dass das Fahrzeug 100 nicht zwangsläufig ein herkömmliches "Fahrzeug" sein muss. In einigen Ausführungsformen kann der Motor 104 in einer geeigneten motorbetriebenen Maschine enthalten sein, die für die Vibration des Motors empfindlich ist.
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2 zeigt eine Ausführungsform eines Gegenlauf-Doppelkurbelwellenmotors 200, in dem die Kurbelwellen horizontal koplanar sind. Der Motor 200 beinhaltet eine erste Kurbelwelle 202 und eine zweite Kurbelwelle 204. Die zweite Kurbelwelle 204 ist mit der ersten Kurbelwelle 202 so wirkungsgekoppelt, dass sich die erste Kurbelwelle 202 und die zweite Kurbelwelle 204 im Motor 200 horizontal koplanar in einer Konfiguration befinden, die sich als "nebeneinander" bezeichnen ließe. Insbesondere ist eine Mittellinie der ersten Kurbelwelle 202 horizontal koplanar mit einer Mittellinie der zweiten Kurbelwelle 204. Hierbei ist festzustellen, dass die in 2 dargestellten Mittellinien horizontal zum Motor 200 (oder zu einem Zylinderblock des Motors 200) ausgerichtet sind.
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Ein erster Kolben 206 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der ersten Kurbelwelle 202 in einem ersten horizontalen Zylinder 208 hin und her bewegt. Der erste Kolben 206 ist über eine erste Pleuelstange 210 an die erste Kurbelwelle 202 gekoppelt. Ein zweiter Kolben 224 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der zweiten Kurbelwelle 204 in einem zweiten horizontalen Zylinder 226 hin und her bewegt. Der zweite Kolben 224 ist über eine zweite Pleuelstange 228 an die zweite Kurbelwelle 204 gekoppelt. Die beiden Kurbelwellen sind rotationsgekoppelt, so dass die Verbrennung in jedem der beiden horizontalen Zylinder eine gleichgroße Hubbewegung beider Kolben in gegenläufigen Richtungen und eine gleichgroße Drehbewegung beider Kurbelwellen in gegenläufigen Drehrichtungen bewirkt, die der Torsionsreaktion der jeweils anderen an einem Zylinderblock des Motors 200 entgegengesetzt sind. Eine Mittellinie des ersten horizontalen Zylinders 208 ist horizontal kollinear zu einer Mittellinie des zweiten horizontalen Zylinders 226. Der erste horizontale Zylinder 208 ist horizontal zur ersten Kurbelwelle 202 ausgerichtet. Der zweite horizontale Zylinder 226 ist horizontal zur zweiten Kurbelwelle 204 in einer horizontalen Richtung ausgerichtet, die der horizontalen Richtung des ersten horizontalen Zylinders 208 entgegengesetzt ist. Eine Mittellinie des ersten und zweiten Zylinders kann parallel zu einer Ebene der ersten und zweiten Kurbelwelle sein. Der erste horizontale Zylinder 208 und der zweite horizontale Zylinder 226 können außerdem horizontal zu einem Zylinderblock des Motors 200 ausgerichtet sein.
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Der Kurbelzapfen für den ersten Kolben 206 ist auf der ersten Kurbelwelle 202 in Rotationslage so positioniert, dass sich der erste Kolben 206 im ersten horizontalen Zylinder 208 am oberen Totpunkt befindet, wenn sich der zweite Kolben 224 im zweiten horizontalen Zylinder 226 am oberen Totpunkt befindet. Dementsprechend wird eine von der Hubbewegung des ersten Kolbens 206 erzeugte Kraft durch eine von der Hubbewegung des zweiten Kolbens 224 erzeugte Kraft ausgeglichen.
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Ein dritter Kolben 212 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der ersten Kurbelwelle 202 in einem dritten horizontalen Zylinder 214 hin und her bewegt. Der dritte Kolben 212 ist über eine dritte Pleuelstange 216 an die erste Kurbelwelle 202 gekoppelt. Ein vierter Kolben 230 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der zweiten Kurbelwelle 204 in einem vierten horizontalen Zylinder 232 hin und her bewegt. Der vierte Kolben 230 ist über eine vierte Pleuelstange 234 an die zweite Kurbelwelle 204 gekoppelt. Eine Mittellinie des dritten horizontalen Zylinders 214 ist horizontal kollinear zu einer Mittellinie des vierten horizontalen Zylinders 232. Der dritte horizontale Zylinder 214 ist horizontal zur ersten Kurbelwelle 202 ausgerichtet. Der vierte horizontale Zylinder 232 ist horizontal zur zweiten Kurbelwelle 204 in einer horizontalen Richtung ausgerichtet, die der horizontalen Richtung des dritten horizontalen Zylinders 214 entgegengesetzt ist. Der dritte horizontale Zylinder 214 und der vierte horizontale Zylinder 232 können außerdem horizontal zu einem Zylinderblock des Motors 200 ausgerichtet sein. Dementsprechend wird eine von der Hubbewegung des dritten Kolbens 212 erzeugte Kraft durch eine von der Hubbewegung des vierten Kolbens 230 erzeugte Kraft ausgeglichen.
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Der Kurbelzapfen für den dritten Kolben 212 ist auf der ersten Kurbelwelle 202 in Rotationslage so positioniert, dass sich der dritte Kolben 212 im dritten horizontalen Zylinder 214 am oberen Totpunkt befindet, wenn sich der vierte Kolben 230 im vierten horizontalen Zylinder 232 am oberen Totpunkt befindet. Dementsprechend wird eine von der Hubbewegung des dritten Kolbens 212 erzeugte Kraft durch eine von der Hubbewegung des vierten Kolbens 230 erzeugte Kraft ausgeglichen. Beide Kurbelwellen tragen eine gleiche Rotationsträgheit zur mechanischen Auswuchtung des Motors 200 und erzeugen gleiche, aber entgegengesetzte Reaktionsdrehmomente an der Antriebsstrang-Tragstruktur.
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In einigen Ausführungsformen kann die Zündreihenfolge der Zylinder/Kolben im Motor 200 so eingestellt sein, dass jeder Zylinder/Kolben zu einem anderen Zeitpunkt zündet, vorzugsweise mit gleichem Kurbelwellen-Drehintervall zwischen den Zündimpulsen. Durch Einstellung der Zündreihenfolge auf einen unterschiedlichen Zeitpunkt je Zylinder kann eine Doppelzündung vermieden werden. Eine Doppelzündung kann die Torsionsschwingung in den Kurbelwellen wesentlich verdoppeln, was zu Schwankungen in der Drehmomentausgabe des Motors führen kann. Durch die Einzelzündung der Zylinder kann also die Drehmomentausgabe des Motors gegenüber Motorkonfigurationen mit doppelt gezündeten Zylindern ausgeglichen werden.
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Die erste Kurbelwelle 202 beinhaltet ein erstes Schrägstirnrad 218, das am ersten Ende der ersten Kurbelwelle 202 positioniert ist, und ein zweites Schrägstirnrad 220, das am zweiten Ende der ersten Kurbelwelle 202 positioniert ist. Das erste Schrägstirnrad 218 und das zweite Schrägstirnrad 220 können einen Stirnradsatz ausbilden, der in der ersten Drehrichtung rotierbar ist. Das erste Schrägstirnrad 218 und das zweite Schrägstirnrad 220 beinhalten Zähne, die in gleicher Richtung gewinkelt sind, so dass das erste Schrägstirnrad 218 und das zweite Schrägstirnrad 220 die gleiche Steigungsrichtung aufweisen.
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Die zweite Kurbelwelle 204 beinhaltet ein drittes Schrägstirnrad 236, das am ersten Ende der zweiten Kurbelwelle 204 positioniert ist, und ein viertes Schrägstirnrad 238, das am zweiten Ende der zweiten Kurbelwelle 204 positioniert ist. Das dritte Schrägstirnrad 236 und das vierte Schrägstirnrad 238 können einen Stirnradsatz ausbilden, der in der zweiten Drehrichtung rotierbar ist. Das dritte Schrägstirnrad 236 und das vierte Schrägstirnrad 238 beinhalten Zähne, die in gleicher Richtung gewinkelt sind, so dass das dritte Schrägstirnrad 236 und das zweite Schrägstirnrad 238 die gleiche Steigungsrichtung aufweisen.
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Die Zähne des ersten Schrägstirnrads 218 und die Zähne des dritten Schrägstirnrads 236 können mit entgegengesetzten Winkeln so angeordnet sein, dass die Zähne ineinander greifen und dadurch das erste Schrägstirnrad 218 und das dritte Schrägstirnrad 236 wirksam koppeln. Ebenso können die Zähne des zweiten Schrägstirnrads 220 und die Zähne des vierten Schrägstirnrads 238 mit entgegengesetzten Winkeln so angeordnet sein, dass die Zähne ineinander greifen und dadurch das zweite Schrägstirnrad 220 und das vierte Schrägstirnrad 238 wirksam koppeln. Bei Montage des Motors können die Kurbelwellen drehelastisch verspannt werden, so dass über beide Zahnradpaare eine nominelle Torsionsvorspannung bestehen kann. Die Torsionsvorspannung kann ein Getriebeklappern zwischen den beiden Kurbelwellen sowie ein Spiel zwischen den beiden Kurbelwellen verhindern. Ferner kann die Torsionsvorspannung größer sein als die Torsion, die während eines Zündimpulses auf eine Kurbelwelle übertragen würde. Dementsprechend kann die durch einen Zündimpuls erzeugte Torsion nicht größer sein als die Torsionsvorspannung zwischen dem Schrägstirnradpaar, und zwischen den beiden Kurbelwellen kann kein Verdrehspiel auftreten.
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Da die Schrägstirnräder an den entgegengesetzten Enden der jeweiligen Kurbelwelle das Drehmoment in gegenläufige Richtungen übertragen, kann außerdem die resultierende Axialkraft zwischen der jeweiligen Kurbelwelle und einem Zylinderblock des Motors 200 gegenüber einer Konfiguration gesenkt werden, die keine Schrägstirnräder mit gleicher Steigungsrichtung an jedem Ende einer Kurbelwelle beinhaltet. In der Konfiguration des Motors 200 stimmen die vorwärts und rückwärts rotierenden Drehträgheiten der beiden Kurbelwellen überein und sind die Drehbeschleunigungen der beiden Kurbelwellen gleich groß, aber gegenläufig, so dass das einzige am Zylinderblock wirkende Reaktionsdrehmoment von einer äußeren Quelle stammen würde, wie etwa von der Abtriebswelle des Antriebsstrangs oder von Zusatzausrüstungen wie dem Ventiltrieb des Motors. In einem Beispiel entspricht ein Trägheitsmoment der ersten Kurbelwelle zusammen mit einem ersten Mechanismus, der fest mit der ersten Kurbelwelle gekoppelt ist und sich so in der gleichen Richtung wie die erste Kurbelwelle dreht, einem Trägheitsmoment der zweiten Kurbelwelle zusammen mit einem zweiten Mechanismus, der fest mit der zweiten Kurbelwelle gekoppelt ist und sich so in der gleichen Richtung wie die zweite Kurbelwelle dreht. Da das Drehmoment von einer Kurbelwelle auf die andere übertragen wird, können die schrägverzahnten Radsätze gleich große, aber entgegengesetzte axiale Schubkräfte an beiden Kurbelwellen erzeugen. Entsprechend beinhaltet die erste Kurbelwelle 202 Lager zur Axialdrucksteuerung 222 und beinhaltet die zweite Kurbelwelle 204 Lager zur Axialdrucksteuerung 240.
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In einigen Ausführungsformen können die Mittellinie der ersten Kurbelwelle 202, die Mittellinie der zweiten Kurbelwelle 204, die Mittellinie des ersten horizontalen Zylinders 208, die Mittellinie des zweiten horizontalen Zylinders 226, die Mittellinie des dritten horizontalen Zylinders 214 und die Mittellinie des vierten horizontalen Zylinders 232 horizontal koplanar sein. In einigen Ausführungsformen können die Mittellinie des ersten horizontalen Zylinders 208, die Mittellinie des zweiten horizontalen Zylinders 226, die Mittellinie des dritten horizontalen Zylinders 214 und die Mittellinie des vierten horizontalen Zylinders 232 zur Mittellinie der ersten Kurbelwelle 202 und zur Mittellinie der zweiten Kurbelwelle 204 versetzt sein. Beispielsweise können die Mittellinie des ersten horizontalen Zylinders 208, die Mittellinie des zweiten horizontalen Zylinders 226, die Mittellinie des dritten horizontalen Zylinders 214 und die Mittellinie des vierten horizontalen Zylinders 232 oberhalb oder unterhalb der Mittellinie der ersten Kurbelwelle 202 und der Mittellinie der zweiten Kurbelwelle 204 positioniert sein. In einem Beispiel liegen eine Mittellinie der ersten Kurbelwelle 202 und eine Mittellinie der zweiten Kurbelwelle 204 koplanar in einer ersten Ebene und liegen eine Mittellinie des ersten Zylinders 208 und eine Mittellinie des zweiten Zylinders 226 koplanar in einer zweiten Ebene, die parallel und versetzt zur ersten Ebene ist. Durch Anordnung der Zylinder in Versatz zu den Kurbelwellen lassen sich Seitenkraft und Reibung senken, die beim Expansionshub am Kolben anliegen.
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Die erste Kurbelwelle 202 und zweite Kurbelwelle 204 beinhalten Gegengewichte (nicht dargestellt) zur Kompensation der Zentrifugalkraft, die auf die Kurbelzapfen und auf den rotierenden Abschnitt der Pleuelstangen wirkt. Es ist anzumerken, dass der in 2 dargestellte Motor 200 zwei Paare kollinearer Zylinder beinhaltet, wobei jedes kollineare Zylinderpaar Kolben enthält, die "spiegelbildlich" zueinander arbeiten, also gleichgroße, aber entgegengesetzte und einander aufhebende Trägheitskräfte in der Hubbewegung erzeugen, so dass im Wesentlichen keine Nettoreaktion an der Antriebsstrang-Tragstruktur (Motorlagerungen) besteht. Andere Konfigurationen dieses Konzepts könnten nur ein kollineares Zylinderpaar für einen Zweizylindermotor oder eventuell drei oder mehr kollineare Zylinderpaare für sechs oder mehr Zylinder aufweisen, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Offenlegung abgewichen wird. Darüber hinaus können ein oder mehr Zylinder unter bestimmten Betriebsbedingungen deaktiviert werden. Beispielsweise können ein oder mehrere der Zylinder bei Teillastbetrieb deaktiviert werden, um den Motorwirkungsgrad zu verbessern. Der Zylinderdeaktivierung sind in einigen Motoren möglicherweise wegen Geräusch- und Schwingungsentwicklung infolge von an den Motorlagerungen anliegenden Reaktionskräften Grenzen gesetzt, und so kann ein Gegenlauf-Doppelkurbelwellenmotor in der Lage sein, Zylinder öfter zu deaktivieren und/oder Zylinder in ungleichen Zündintervallen zu deaktivieren.
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Im Gegensatz zum Motor 200 beinhalten einige "Boxer"-Motoren, die mit einer einzelnen Kurbelwelle arbeiten, Paare von Zylindern, die parallel zueinander ausgerichtet, aber auf entgegengesetzten Seiten der Kurbelwelle angeordnet sind, mit Kolben, die phasengetaktet, aber in entgegengesetzten Richtungen zueinander alternieren. In einer solchen Konfiguration ist es unmöglich, zwei entgegengesetzte Kurbelzapfen auf der Länge einer einzelnen Kurbelwelle an der gleichen axialen Position anzuordnen. Stattdessen können die beiden gegenläufigen Zylinder-Kolben-Anordnungen auf der Länge einer einzelnen Kurbelwelle an unterschiedlichen Stellen installiert werden. Die beiden Kurbelzapfen werden rotationsbezogen in einem Abstand von einhundertachtzig Grad zueinander ausgerichtet, so dass sie Kolbenhubbewegungen erzeugen, die in Größenordnung und Phasenwinkel gleich groß, aber in der Richtung entgegengesetzt sind, abgesehen von ihrem Versatz in der Drehachse der Kurbelwelle. Die Größenordnung des Zylinderversatzes muss mindestens gleich der Summe aus der Länge eines Pleuellagers plus der Dicke der Kurbelwange der die beiden Kurbelzapfen verbindenden Kurbelwelle sein. Die auf das Kolbenpaar einwirkenden Kräfte aus der Hubbewegung heben einander auf, aber jene durch die Größe des Zylinderversatzes multiplizierten Kräfte erzeugen Giermomente erster und zweiter Ordnung, die auf den Zylinderblock des Motors wirken. Bei dieser Einkurbelwellen-Zweizylinder-Boxermotorkonfiguration legt auch eine Beschleunigung oder Verlangsamung der Kurbelwellenrotation ein Rotationsmoment am Zylinderblock des Motors an.
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3 zeigt eine Ausführungsform eines Gegenlauf-Doppelkurbelwellenmotors 300, bei dem die Kurbelwellen vertikal koplanar sind. Die Komponenten des Motors 300, die mit den Komponenten des Motors 200 im Wesentlichen übereinstimmen können, sind auf gleiche oder ähnliche Weise kenntlich gemacht und werden nicht weiter beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass Komponenten, die in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gleich gekennzeichnet sind, sich wenigstens zum Teil voneinander unterscheiden können.
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Der Motor 300 beinhaltet eine erste Kurbelwelle 302 und eine zweite Kurbelwelle 304. Die zweite Kurbelwelle 304 ist mit der ersten Kurbelwelle 302 so wirkungsgekoppelt, dass sich die erste Kurbelwelle 302 und die zweite Kurbelwelle 304 im Motor 300 vertikal koplanar in einer Konfiguration befinden, die sich als "über/unter" bezeichnen ließe. Insbesondere ist eine Mittellinie der ersten Kurbelwelle 302 vertikal koplanar mit einer Mittellinie der zweiten Kurbelwelle 304. Hier wird darauf hingewiesen, dass bei jeder der in 3 dargestellten Ebenen eine lange Seite vertikal zum Motor 300 (oder zu einem Zylinderblock des Motors 300) ausgerichtet ist.
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Ein erster Kolben 306 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der ersten Kurbelwelle 302 in einem ersten horizontalen Zylinder 308 hin und her bewegt. Der erste Kolben 306 ist über eine erste Pleuelstange 310 an die erste Kurbelwelle 302 gekoppelt. Ein zweiter Kolben 312 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der ersten Kurbelwelle 302 in einem zweiten horizontalen Zylinder 314 hin und her bewegt. Der zweite Kolben 312 ist über eine zweite Pleuelstange 316 an die erste Kurbelwelle 302 gekoppelt. Eine Mittellinie des ersten horizontalen Zylinders 308 ist parallel, aber axial versetzt zu einer Mittellinie des zweiten horizontalen Zylinders 314 angeordnet. Der erste horizontale Zylinder 308 ist horizontal zur ersten Kurbelwelle 302 ausgerichtet. Der zweite horizontale Zylinder 314 ist horizontal zur ersten Kurbelwelle 302 in der zur Ausrichtung des ersten horizontalen Zylinders 308 entgegengesetzten horizontalen Richtung ausgerichtet. Der erste horizontale Zylinder 308 und der zweite horizontale Zylinder 314 können außerdem horizontal zu einem Zylinderblock des Motors 300 ausgerichtet sein. Diese Kombination aus erstem und zweitem Zylinder 308 und 314 mit erstem und zweitem Kolben 306 und 312 sowie erster und zweiter Pleuelstange 310 und 316 erzeugt Giermomente erster und zweiter Ordnung am Zylinderblock sowie Rotationsreaktionen entsprechend den Rotationsbeschleunigungen der ersten Kurbelwelle 302.
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Ein dritter Kolben 324 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der zweiten Kurbelwelle 304 in einem dritten horizontalen Zylinder 326 hin und her bewegt. Der dritte Kolben 324 ist über eine dritte Pleuelstange 328 an die zweite Kurbelwelle 304 gekoppelt. Ein vierter Kolben 330 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der zweiten Kurbelwelle 304 in einem vierten horizontalen Zylinder 332 hin und her bewegt. Der vierte Kolben 330 ist über eine vierte Pleuelstange 334 an die zweite Kurbelwelle 304 gekoppelt. Eine Mittellinie des dritten horizontalen Zylinders 326 ist parallel zu und horizontal koplanar mit einer Mittellinie des vierten horizontalen Zylinders 332. Der dritte horizontale Zylinder 326 ist horizontal zur zweiten Kurbelwelle 304 ausgerichtet. Der vierte horizontale Zylinder 332 ist horizontal zur zweiten Kurbelwelle 304 in der zur Ausrichtung des dritten horizontalen Zylinders 326 entgegengesetzten horizontalen Richtung ausgerichtet. Der dritte horizontale Zylinder 326 und der vierte horizontale Zylinder 332 können außerdem horizontal zu einem Zylinderblock des Motors 300 ausgerichtet sein.
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Der erste horizontale Zylinder 308 und der zweite horizontale Zylinder 314, die an die erste Kurbelwelle 302 gekoppelt sind, bilden ein oberes Zweizylinder-Boxermodul des Motors 300, und der dritte horizontale Zylinder 326 und der vierte horizontale Zylinder 332, die an die zweite Kurbelwelle 304 gekoppelt sind, bilden ein unteres Zweizylinder-Boxermodul des Motors 300. In der illustrierten Ausführungsform umfassen der erste und dritte Zylinder 308 und 326 die linke Bank, die in voreilender Position zur rechten Bank angeordnet ist, die aus dem zweiten und vierten Zylinder 314 und 332 besteht. Es wird darauf hingewiesen, dass sich die rechte Bank in voreilender Position zur linken Bank auf den Kurbelwellen befinden kann, ohne dass dadurch vom Umfang der vorliegenden Beschreibung abgewichen wird.
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Der Kurbelzapfen für den ersten Kolben 306 ist auf der ersten Kurbelwelle 302 in Rotationslage so positioniert, dass sich der erste Kolben 306 im ersten horizontalen Zylinder 308 am oberen Totpunkt befindet, wenn sich der zweite Kolben 312 im zweiten horizontalen Zylinder 314 ebenfalls am oberen Totpunkt befindet. Der erste Kolben 306 wird also so phasengetaktet, dass seine Hubbewegung der Hubbewegung des zweiten Kolbens 312 entspricht, aber in entgegengesetzter Richtung. Der Kurbelzapfen für den dritten Kolben 324 ist auf der zweiten Kurbelwelle 304 in Rotationslage so positioniert, dass sich der dritte Kolben 324 im dritten horizontalen Zylinder 326 am unteren Totpunkt befindet, wenn sich der vierte Kolben 330 im vierten horizontalen Zylinder 332 am unteren Totpunkt befindet. Der dritte Kolben 312 wird also so phasengetaktet, dass seine Hubbewegung der Hubbewegung des vierten Kolbens 330 entspricht, aber in entgegengesetzter Richtung. Dementsprechend heben durch die Hubbewegung des ersten und zweiten Kolbens 306 und 312 erzeugte Kräfte einander auf, während die von der Hubbewegung des dritten und vierten Kolbens 324 und 330 erzeugten Kräfte einander aufheben.
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Die zweite Kurbelwelle 304 kann mit der ersten Kurbelwelle 302 so gekoppelt sein, dass die erste Kurbelwelle 302 und die zweite Kurbelwelle 304 koplanar sein können und sich die zweite Kurbelwelle 304 gegenläufig zur ersten Kurbelwelle 302 dreht. Beide Kurbelwellen tragen eine gleich große Rotationsträgheit, so dass die Winkelbeschleunigung und Winkelverlangsamung des Doppelkurbelwellensystems keine Netto-Winkelbeschleunigung des Zylinderblocks um die Achsen der Kurbelwellen erzeugt. Wenn beispielsweise eine rechtsläufige Beschleunigung einer Kurbelwelle zu einer linksläufigen Reaktion am Zylinderblock führt, wird eine gleich große linksläufige Beschleunigung der anderen Kurbelwelle eine ausgleichende rechtsläufige Reaktion am Zylinderblock ausüben, so dass im Ergebnis kein Nettodrehmoment auf den Zylinderblock einwirkt, ausgenommen äußere Wirkungen wie ein Drehmoment, das über eine Abtriebswelle auf die Fahrzeugachse übertragen wird, oder Unwucht einer Nebenausrüstung wie des Motorventiltriebs. Das vom oberen Zweizylinder-Boxermodul erzeugte Giermoment erster Ordnung wird so phasengetaktet, dass es das vom unteren Zweizylinder-Boxermodul erzeugte Giermoment ausgleicht. Die vom oberen sowie unteren Zweizylinder-Boxermodul erzeugten Giermomente werden jedoch so phasengetaktet, dass sie einander addieren. Der in 3 dargestellte Vierzylindermotor weist trägheitsausgleichende Eigenschaften auf, die denen eines Einkurbelwellen-Vierzylinder-Boxermotors sehr ähnlich sind, besitzt aber den Vorteil, dass er keine Trägheitsrollschwingung um die Vibrationsachsen der Kurbelwellen als Reaktion auf die Torsionsbeschleunigungen der Kurbelwellen erzeugt.
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In einigen Ausführungsformen kann die Zündreihenfolge der Zylinder im Motor 300 so eingestellt sein, dass jeder Zylinder zu einem anderen Zeitpunkt zündet. Durch Einstellung der Zündreihenfolge auf einen unterschiedlichen Zeitpunkt je Zylinder kann eine Doppelzündung vermieden werden. Eine Doppelzündung kann die Torsionsschwingung in den Kurbelwellen wesentlich verdoppeln, was zu Schwankungen in der Drehmomentausgabe des Motors führen kann. Durch Einzelzündung der Zylinder, speziell mit gleichmäßigen Zündintervallen, kann also die Drehmomentausgabe des Motors gegenüber Motorkonfigurationen mit doppelt gezündeten Zylindern ausgeglichen werden.
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In einigen Ausführungsformen können eine Mittellinie des ersten Zylinders 308 und eine Mittellinie des vierten Zylinders 332 parallel zueinander und senkrecht zu einer Ebene sein, die eine Mittellinie der ersten Kurbelwelle 302 und eine Mittellinie der zweiten Kurbelwelle 304 beinhaltet. Ebenso können eine Mittellinie des zweiten Zylinders 314 und eine Mittellinie des dritten Zylinders 326 parallel zueinander und senkrecht zu der Ebene sein, die die Mittellinie der ersten Kurbelwelle 302 und die Mittellinie der zweiten Kurbelwelle 304 beinhaltet.
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In einigen Ausführungsformen können eine Mittellinie der ersten Kurbelwelle 302 und eine Mittellinie des ersten Zylinders 308 koplanar in einer ersten Ebene liegen, können eine Mittellinie der zweiten Kurbelwelle 304 und eine Mittellinie des vierten Zylinders 332 koplanar in einer zweiten Ebene liegen und kann die erste Ebene parallel zur zweiten Ebene sein. Ebenso können eine Mittellinie der ersten Kurbelwelle 302 und eine Mittellinie des zweiten Zylinders 314 koplanar in einer ersten Ebene liegen, können eine Mittellinie der zweiten Kurbelwelle 304 und eine Mittellinie des dritten Zylinders 326 koplanar in einer zweiten Ebene liegen und kann die erste Ebene parallel zur zweiten Ebene sein.
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In einigen Ausführungsformen können eine Mittellinie des ersten Zylinders 308 und eine Mittellinie des zweiten Zylinders 314 versetzt zu einer Mittellinie der ersten Kurbelwelle 302 angeordnet sein, ohne diese zu schneiden. Ebenso können eine Mittellinie des dritten Zylinders 326 und eine Mittellinie des vierten Zylinders 330 versetzt zu einer Mittellinie der zweiten Kurbelwelle 304 angeordnet sein, ohne diese zu schneiden.
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In einigen Ausführungsformen können eine Mittellinie des ersten Zylinders 308 und eine Mittellinie des dritten Zylinders 326 parallel zueinander sein und koplanar in einer ersten Ebene liegen. Ebenso können eine Mittellinie des zweiten Zylinders 314 und eine Mittellinie des vierten Zylinders 332 parallel zueinander sein und koplanar in einer zweiten Ebene liegen, die parallel zur ersten Ebene ist.
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Außerdem können die erste Ebene und zweite Ebene senkrecht zu einer dritten Ebene sein, die eine Mittellinie der ersten Kurbelwelle 302 und eine Mittellinie der zweiten Kurbelwelle 304 beinhaltet.
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4 zeigt eine Ausführungsform eines achtzylindrigen Gegenlauf-Doppelkurbelwellenmotors 400, bei dem die Kurbelwellen vertikal koplanar sind. Die Komponenten des Motors 400, die mit den Komponenten des Motors 300 im Wesentlichen übereinstimmen, werden auf gleiche oder ähnliche Weise kenntlich gemacht und nicht weiter beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass Komponenten, die in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gleich gekennzeichnet sind, sich wenigstens zum Teil voneinander unterscheiden können.
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Ein erster Kolben 406 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit einer ersten Kurbelwelle 402 in einem ersten horizontalen Zylinder 408 hin und her bewegt. Der erste Kolben 406 ist über eine erste Pleuelstange 410 an die erste Kurbelwelle 402 gekoppelt. Ein zweiter Kolben 412 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der ersten Kurbelwelle 402 in einem zweiten horizontalen Zylinder 414 hin und her bewegt. Der zweite Kolben 412 ist über eine zweite Pleuelstange 416 an die erste Kurbelwelle 402 gekoppelt. Eine Mittellinie des ersten horizontalen Zylinders 408 ist horizontal koplanar und parallel zu einer Mittellinie des zweiten horizontalen Zylinders 414. Der erste horizontale Zylinder 408 ist horizontal zur ersten Kurbelwelle 402 ausgerichtet. Der zweite horizontale Zylinder 414 ist horizontal zur ersten Kurbelwelle 402 in der zur Ausrichtung des ersten horizontalen Zylinders 408 entgegengesetzten horizontalen Richtung ausgerichtet. Der erste horizontale Zylinder 408 und der zweite horizontale Zylinder 414 können außerdem horizontal zu einem Zylinderblock des Motors 400 ausgerichtet sein. Die Kombination des jeweils mit der ersten Kurbelwelle 402 gekoppelten ersten und zweiten Zylinders 408 und 414 umfasst ein oberes vorderes Zweizylinder-Boxermodul mit inhärenten Giermomenten erster Ordnung und zweiter Ordnung sowie Rollschwingung um die Rotationsachse der Kurbelwelle als Reaktion auf die Torsionsbeschleunigungen der Kurbelwelle. Ein dritter Kolben 440 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der ersten Kurbelwelle 402 in einem dritten horizontalen Zylinder 442 hin und her bewegt. Der dritte Kolben 440 ist über eine dritte Pleuelstange 444 an die erste Kurbelwelle 402 gekoppelt. Ein vierter Kolben 452 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der ersten Kurbelwelle 402 in einem vierten horizontalen Zylinder 454 hin und her bewegt. Der vierte Kolben 452 ist über eine vierte Pleuelstange 456 an die erste Kurbelwelle 402 gekoppelt. Eine Mittellinie des dritten horizontalen Zylinders 442 ist horizontal koplanar mit einer Mittellinie des vierten horizontalen Zylinders 454. Der dritte horizontale Zylinder 442 ist horizontal zur ersten Kurbelwelle 402 ausgerichtet. Der vierte horizontale Zylinder 454 ist horizontal zur ersten Kurbelwelle 402 in der zur Ausrichtung des dritten horizontalen Zylinders 442 entgegengesetzten horizontalen Richtung ausgerichtet. Der dritte horizontale Zylinder 442 und der vierte horizontale Zylinder 454 können außerdem horizontal zu einem Zylinderblock des Motors 400 ausgerichtet sein. Diese Kombination des jeweils mit der ersten Kurbelwelle 402 gekoppelten dritten und vierten Zylinders 442 und 454 umfasst ein oberes hinteres Zweizylinder-Boxermodul mit inhärenten Giermomenten erster und zweiter Ordnung sowie Rollschwingung um die Rotationsachse der Kurbelwelle als Reaktion auf die Torsionsbeschleunigungen der Kurbelwelle.
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Die Kombination der ersten, zweiten, dritten und vierten Zylinder 408, 414, 442 und 454, die sämtlich mit der ersten Kurbelwelle 402 gekoppelt und in Rotationslage so phasengetaktet sind, dass der erste Kolben 406 und der zweite Kolben 412 den oberen Totpunkt zum gleichen Zeitpunkt erreichen, zu dem sich der dritte Kolben 440 und der vierte Kolben 454 im unteren Totpunkt befinden, umfasst einen oberen Vierzylinder-Boxermotor. In dieser Konfiguration ist das obere vordere Zweizylinder-Boxermodul gegenüber dem oberen hinteren Zweizylinder-Boxermodul um einhundertachtzig Grad Kurbelwellendrehung phasenverschoben. Mit dieser Phasendifferenz von einhundertachtzig Grad zwischen dem oberen vorderen und dem oberen hinteren Zweizylinder-Boxermodul gleichen die Giermomente erster Ordnung einander aus, während die Giermomente zweiter Ordnung und die Torsionsschwingungen der Kurbelwelle sich addieren. Dieser obere Vierzylinder-Boxermotor arbeitet mit gleichmäßigen Zündintervallen zwischen den Zylindern.
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Ein fünfter Kolben 424 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der zweiten Kurbelwelle 404 in einem fünften horizontalen Zylinder 426 hin und her bewegt. Der fünfte Kolben 424 ist über eine fünfte Pleuelstange 428 an die zweite Kurbelwelle 404 gekoppelt. Ein sechster Kolben 430 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der zweiten Kurbelwelle 404 in einem sechsten horizontalen Zylinder 432 hin und her bewegt. Der sechste Kolben 430 ist über eine sechste Pleuelstange 434 an die zweite Kurbelwelle 404 gekoppelt. Eine Mittellinie des fünften horizontalen Zylinders 426 ist horizontal koplanar mit einer Mittellinie des sechsten horizontalen Zylinders 432. Der fünfte horizontale Zylinder 426 ist horizontal zur zweiten Kurbelwelle 404 ausgerichtet. Der sechste horizontale Zylinder 432 ist horizontal zur zweiten Kurbelwelle 404 in der zur Ausrichtung des fünften horizontalen Zylinders 426 entgegengesetzten horizontalen Richtung ausgerichtet. Der fünfte horizontale Zylinder 426 und der sechste horizontale Zylinder 432 können außerdem horizontal zu einem Zylinderblock des Motors 400 ausgerichtet sein. Diese Kombination des jeweils an die zweite Kurbelwelle 404 gekoppelten fünften und sechsten Zylinders 426 und 432 umfasst ein unteres vorderes Zweizylinder-Boxermodul mit den gleichen inhärenten Unwuchteigenschaften wie die anderen Zweizylinder-Boxermodule.
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Ein siebter Kolben 446 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der zweiten Kurbelwelle 404 in einem siebten horizontalen Zylinder 448 hin und her bewegt. Der siebte Kolben 446 ist über eine siebte Pleuelstange 450 an die zweite Kurbelwelle 404 gekoppelt. Ein achter Kolben 458 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der zweiten Kurbelwelle 404 in einem achten horizontalen Zylinder 460 hin und her bewegt. Der achte Kolben 458 ist über eine achte Pleuelstange 462 an die zweite Kurbelwelle 404 gekoppelt. Eine Mittellinie des siebten horizontalen Zylinders 448 ist horizontal koplanar mit einer Mittellinie des achten horizontalen Zylinders 460. Der siebte horizontale Zylinder 448 ist horizontal zur zweiten Kurbelwelle 404 ausgerichtet. Der achte horizontale Zylinder 460 ist horizontal zur zweiten Kurbelwelle 404 in der zur Ausrichtung des siebten horizontalen Zylinders 448 entgegengesetzten horizontalen Richtung ausgerichtet. Der siebte horizontale Zylinder 448 und der achte horizontale Zylinder 460 können außerdem horizontal zu einem Zylinderblock des Motors 400 ausgerichtet sein. Diese Kombination des jeweils an die zweite Kurbelwelle 404 gekoppelten siebten und achten Zylinders 448 und 460 umfasst ein unteres hinteres Zweizylinder-Boxermodul mit den gleichen inhärenten Unwuchteigenschaften wie die anderen Zweizylinder-Boxermodule.
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Die Kombination der fünften, sechsten, siebten und achten Zylinder, die sämtlich an die gleiche zweite Kurbelwelle 404 gekoppelt sind, mit den Bewegungen der fünften, sechsten, siebten und achten Kolben, die so phasengetaktet sind, dass sie den fünften und sechsten Kolben 424 und 430 auf neunzig Grad vor bzw. nach dem oberen Totpunkt stellen, während sich der siebte und achte Kolben 446 und 458 neunzig Grad vor bzw. nach dem oberen Totpunkt befinden, umfasst einen unteren Vierzylinder-Boxermotor.
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Dies ist die gleiche Konfiguration, die beim Aufbau der oberen vier Zylinder dieses achtzylindrigen Motors verwendet wurde. Mit der Phasendifferenz von einhundertachtzig Grad Kurbelwellendrehung zwischen dem unteren vorderen Zweizylinder-Boxermodul und dem unteren hinteren Zweizylinder-Boxermodul gleichen die Giermomente erster Ordnung einander aus, während die Giermomente zweiter Ordnung und Torsionsschwingungen der Kurbelwelle dieser unteren Zweizylinder-Boxermodule sich addieren.
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Durch die Kombination dieses unteren Vierzylinder-Boxermotors mit dem oberen Vierzylinder-Boxermotor bei Einbau in den gleichen Zylinderblock mit geeigneter Rotationsphasentaktung der ersten Kurbelwelle 402 zur zweiten Kurbelwelle 404 wird bewirkt, dass die vom oberen und unteren Vierzylinder-Boxermotor erzeugten inhärenten Giermomente zweiter Ordnung einander aufheben, während sich die Torsionsschwingungen der Kurbelwellen addieren. Mit der geeigneten Phasentaktung der Kurbelwellenrotationen wechseln die Zündimpulse der ersten Kurbelwelle 402 und die Zündimpulse der zweiten Kurbelwelle 404 einander ab, wodurch gleichmäßige Zündintervalle im Gesamtmotor 400 erreicht werden. Durch Einstellung der Zündreihenfolge auf einen unterschiedlichen Zeitpunkt je Kolben kann eine Doppelzündung vermieden werden. Da der Betrag der Rotationsträgheit bei beiden Kurbelwellen gleich groß ist und die Torsionsschwingung bei beiden Kurbelwellen gleiche Größenordnungen und gleiche Phasenwinkel aufweist, aber in gegenläufiger Drehrichtung, ist die auf den Zylinderblock einwirkende trägheitsbedingte Netto-Torsionsschwingung in Summe null.
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Der erste, dritte, fünfte und siebte horizontale Zylinder 408, 442, 426 und 448 bilden eine linke Bank des Motors 400, und der zweite, vierte, sechste und achte horizontale Zylinder 414, 454, 432 und 460 bilden eine rechte Bank des Motors 400. In der illustrierten Ausführungsform befindet sich die linke Bank in voreilender Position zur rechten Bank. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass sich die rechte Bank in voreilender Position zur linken Bank auf den Kurbelwellen befinden kann, ohne dass dadurch vom Umfang der vorliegenden Beschreibung abgewichen wird.
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Die Kurbelzapfen für den ersten Kolben 406, den zweiten Kolben 412, den dritten Kolben 440 und den vierten Kolben 452 sind auf der ersten Kurbelwelle 402 in Rotationslage so positioniert, dass sich der erste Kolben 406 im ersten horizontalen Zylinder 408 am oberen Totpunkt und der zweite Kolben 412 im zweiten horizontalen Zylinder 414 am oberen Totpunkt befinden, wenn sich der dritte Kolben 440 im dritten horizontalen Zylinder 442 am unteren Totpunkt und der vierte Kolben 452 im vierten horizontalen Zylinder 454 am unteren Totpunkt befinden. Der erste Kolben 406 und der zweite Kolben 412 sind also gegenüber dem dritten Kolben 440 und dem vierten Kolben 452 um einhundertachtzig Grad phasenverschoben.
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Die Kurbelzapfen für den fünften, sechsten, siebten und achten Kolben 424, 430, 446, 458 sind in Rotationslage auf der zweiten Kurbelwelle 404 in solch einer Konfiguration positioniert, dass die Kurbelzapfen für den ersten, zweiten, dritten und vierten Kolben 406, 412, 440, 452 auf der ersten Kurbelwelle 402 positioniert sind. Insbesondere sind die Kurbelzapfen für den fünften Kolben 424, den sechsten Kolben 430, den siebten Kolben 446 und den achten Kolben 458 auf der zweiten Kurbelwelle 404 in Rotationslage so positioniert, dass sich der fünfte Kolben 424 im fünften horizontalen Zylinder 426 am oberen Totpunkt und der sechste Kolben 430 im sechsten horizontalen Zylinder 432 am oberen Totpunkt befinden, wenn sich der siebte Kolben 446 im siebten horizontalen Zylinder 448 am unteren Totpunkt und der achte Kolben 458 im achten horizontalen Zylinder 460 am unteren Totpunkt befinden. Der fünfte Kolben 424 und der sechste Kolben 430 sind also gegenüber dem siebten Kolben 446 und dem achten Kolben 458 um einhundertachtzig Grad phasenverschoben.
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Darüber hinaus weist die zweite Kurbelwelle 404 einen Dreh- bzw. Phasenwinkel von neunzig Grad zur ersten Kurbelwelle 402 auf. Sind der erste, zweite, dritte und vierte Kolben am oberen bzw. unteren Totpunkt, befinden sich dementsprechend der fünfte, sechste, siebte und achte Kolben in der Mitte der Zylinder. Dabei ist anzumerken, dass die zweite Kurbelwelle 404 zur ersten Kurbelwelle 402 einen Drehwinkel von neunzig Grad in positiver oder in negativer Richtung aufweisen kann, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Beschreibung abgewichen wird. Eine solche Anordnung gibt dem Achtzylindermotor 400 ein vollkommenes dynamisches Gleichgewicht sowie jeder Kurbelwelle gleichmäßige Zündintervalle und reduziert damit die Torsionsvorspannung, die zwischen den beiden Kurbelwellen benötigt wird, um Abrückung oder Spiel zwischen Zahnradpaaren zu vermeiden.
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Die Kurbelzapfen für den dritten Kolben 440 und den vierten Kolben 452 sind auf der ersten Kurbelwelle 402 in Rotationslage so angeordnet, dass der dritte Kolben 440 und der vierte Kolben 452 um einen Winkel von einhundertachtzig Grad gegenüber dem ersten Kolben 406 bzw. dem zweiten Kolben 412 auf der ersten Kurbelwelle 402 verschoben sind. Der dritte Kolben 440 und der vierte Kolben 452 eilen also dem ersten Kolben 406 bzw. dem zweiten Kolben 412 um einhundertachtzig Grad voraus bzw. nach. Die Kurbelzapfen für den siebten Kolben 446 und den achten Kolben 458 sind auf der zweiten Kurbelwelle 404 in Rotationslage so angeordnet, dass der siebte Kolben 446 und der achte Kolben 458 um einen Winkel von einhundertachtzig Grad gegenüber dem fünften Kolben 424 bzw. dem sechsten Kolben 430 auf der zweiten Kurbelwelle 404 verschoben sind. Der siebte Kolben 446 und der achte Kolben 458 eilen also dem fünften Kolben 424 bzw. dem sechsten Kolben 430 um einhundertachtzig Grad voraus bzw. nach.
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In einigen Ausführungsformen können die Mittellinien des ersten, zweiten, dritten und vierten Zylinders koplanar miteinander und mit einer Mittellinie der ersten Kurbelwelle in einer ersten Ebene liegen. Die Mittellinien des fünften, sechsten, siebten und achten Zylinders können koplanar miteinander und mit einer Mittellinie der zweiten Kurbelwelle in einer zweiten Ebene liegen, die parallel zur ersten Ebene ist. Ferner können die Mittellinien der ersten und zweiten Kurbelwelle koplanar in einer dritten Ebene liegen, die senkrecht zu der ersten und zweiten Ebene ist.
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In einigen Ausführungsformen können die Mittellinien des ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten und achten Zylinders parallel zueinander und senkrecht zu einer Ebene sein, die eine Mittellinie der ersten Kurbelwelle und eine Mittellinie der zweiten Kurbelwelle beinhaltet. Darüber hinaus können die Mittellinien des ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften, sechsten, siebten und achten Zylinders versetzt zu den Mittellinien der ersten und zweiten Kurbelwelle angeordnet sein, ohne diese zu schneiden.
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5 zeigt eine Ausführungsform eines Stößelstangenventiltriebs 500, der mit einem beschreibungsgemäßen Motor realisiert werden kann. Der Ventiltrieb 500 kann beispielsweise mit den Motoren 200, 300, 400 oder einer anderen geeigneten Motorkonfiguration realisiert werden. Speziell kann der Ventiltrieb 500 in einem Motor realisiert werden, der eine erste Kurbelwelle 502 beinhaltet, die vertikal koplanar mit einer zweiten Kurbelwelle 504 ist.
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Ein erster Kolben 506 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der ersten Kurbelwelle 502 in einem ersten horizontalen Zylinder 508 hin und her bewegt. Der erste horizontale Zylinder 508 kann Saugluft aus einem Ansaugsammelrohr 510 aufnehmen und kann Verbrennungsgase über ein Auspuffsammelrohr 512 ausstoßen. Das Ansaugsammelrohr 510 kann mit dem ersten horizontalen Zylinder 508 über ein Einlassventil 514 selektiv in Verbindung stehen, und das Auspuffsammelrohr 512 kann mit dem ersten horizontalen Zylinder 508 über ein Auslassventil 520 selektiv in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann der erste horizontale Zylinder 508 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile beinhalten.
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Die Steuerung des Einlassventils 514 kann durch Nockenbetätigung über eine erste Nockenwelle 518 erfolgen, die oberhalb des ersten horizontalen Zylinders 508 und oberhalb der ersten Kurbelwelle 502 angeordnet ist. Die Rotation der ersten Nockenwelle 518 betätigt insbesondere eine Stößelstange 516, die zur Betätigung des Einlassventils 514 über einen Kipphebel mit dem Einlassventil 514 gekoppelt ist. Die Steuerung des Auslassventils 520 kann durch Nockenbetätigung über eine zweite Nockenwelle 524 erfolgen, die oberhalb des ersten horizontalen Zylinders 508 und oberhalb der ersten Kurbelwelle 502 und unterhalb der ersten Nockenwelle 518 angeordnet ist. Die Rotation der zweiten Nockenwelle 524 betätigt insbesondere eine Stößelstange 522, die zur Betätigung des Auslassventils 520 über einen Kipphebel mit dem Auslassventil 520 gekoppelt ist. Ein zweiter Kolben 526 ist so betreibbar, dass er sich über Kopplung mit der zweiten Kurbelwelle 504 in einem zweiten horizontalen Zylinder 528 hin und her bewegt. Der zweite horizontale Zylinder 528 kann Saugluft aus einem Ansaugsammelrohr 530 aufnehmen und kann Verbrennungsgase über ein Auspuffsammelrohr 512 ausstoßen. Aufgrund der vertikal koplanaren Anordnung des ersten horizontalen Zylinders 508 und des zweiten horizontalen Zylinders 528 kann das Auspuffsammelrohr von den horizontalen Zylindern gemeinsam genutzt werden und kann horizontal zwischen den horizontalen Zylindern ausgerichtet sein. Das Ansaugsammelrohr 530 kann mit dem zweiten horizontalen Zylinder 528 über ein Einlassventil 532 selektiv in Verbindung stehen und das Auspuffsammelrohr 512 kann mit dem zweiten horizontalen Zylinder 528 über ein Auslassventil 538 selektiv in Verbindung stehen. In einigen Ausführungsformen kann der zweite horizontale Zylinder 528 zwei oder mehr Einlassventile und/oder zwei oder mehr Auslassventile beinhalten.
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Die Steuerung des Einlassventils 532 kann durch Nockenbetätigung über eine dritte Nockenwelle 536 erfolgen, die unterhalb des zweiten horizontalen Zylinders 528 und unterhalb der zweiten Kurbelwelle 504 angeordnet ist. Die Rotation der dritten Nockenwelle 536 betätigt insbesondere eine Stößelstange 534, die zur Betätigung des Einlassventils 532 über einen Kipphebel mit dem Einlassventil 532 gekoppelt ist. Die Steuerung des Auslassventils 538 kann durch Nockenbetätigung über eine vierte Nockenwelle 542 erfolgen, die unterhalb des zweiten horizontalen Zylinders 528 und unterhalb der zweiten Kurbelwelle 504 und oberhalb der dritten Nockenwelle 536 angeordnet ist. Die Rotation der vierten Nockenwelle 542 betätigt insbesondere eine Stößelstange 540, die zur Betätigung des Auslassventils 538 über einen Kipphebel mit dem Auslassventil 538 gekoppelt ist. Durch Anordnung der Nockenwellen oberhalb und unterhalb der Kurbelwellen und Ventilbetätigung über Stößelstangen kann das Motorpaket kompakter gestaltet werden als bei Motoren mit horizontalen Zylindern, bei denen sich die Nockenwelle im Zylinderkopf befindet.
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Es ist zu beachten, dass die Kurbelwellen in vereinfachter Form mit Geradverzahnung dargestellt sind, doch es sei darauf hingewiesen, dass die Kurbelwellen Schrägstirnräder beinhalten können, die mit einer Schrägverzahnung wie oben beschrieben ineinander greifen. Ferner ist anzumerken, dass die Kipphebel für die Einlass- und Auslassventile getrennt angeordnet sind, aber dass jeder Kipphebel mit Kipphebeln anderer Einlass- und Auslassventile eine gemeinsame Tragstruktur nutzen kann. Wenn beispielsweise jeder Zylinder zwei Einlassventile beinhaltet, können sich die Kipphebel der beiden Einlassventile auf der gleichen Tragstruktur (z. B. einer gemeinsamen Stützstange) befinden.
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6 zeigt eine andere Ausführungsform eines Stößelstangenventiltriebs 600, der mit einem beschreibungsgemäßen Motor realisiert werden kann. Die Komponenten des Ventiltriebs 600, die mit den Komponenten des Ventiltriebs 500 im Wesentlichen übereinstimmen, werden auf gleiche oder ähnliche Weise kenntlich gemacht und nicht weiter beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass Komponenten, die in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gleich gekennzeichnet sind, sich wenigstens zum Teil voneinander unterscheiden können. Die Ausrichtung der Stößelstangen im Ventiltrieb 600 ist gegenüber der Ausrichtung der Stößelstangen im Ventiltrieb 500 so geändert, dass die Kipphebel für die Einlass- und Auslassventile jedes Zylinders in Flucht ausgerichtet sind. Diese gefluchtete Ausrichtung kann die Nutzung einer gemeinsamen Tragstruktur durch die Kipphebel der Einlass- und Auslassventile im Ventiltrieb 600 erleichtern. Wenn beispielsweise jeder Zylinder zwei Einlassventile und zwei Auslassventile beinhaltet, können die Kipphebel der beiden Einlassventile und der beiden Auslassventile von der gleichen Tragstruktur (z. B. einer gemeinsamen Stützstange) getragen werden.
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7 zeigt eine Ausführungsform einer Einlass- und Auslassanordnung 700, die mit einem beschreibungsgemäßen Motor realisiert werden kann. Die Einlass- und Auslassanordnung 700 kann beispielsweise in jeder Bank des Motors 400 realisiert werden. Die Einlass- und Auslassanordnung 700 kann ferner mit den Ventiltrieben 500 und 600 realisiert werden. Es wird darauf hingewiesen, dass die Einlass- und Auslassanordnung 700 mit jedem geeigneten Motor realisiert werden kann, der in Bänken angeordnete horizontal ausgerichtete Zylinder beinhaltet. Obwohl die Einlass- und Auslassanordnung 700 vier Zylinder beinhaltet, versteht sich jedoch, dass die Einlass- und Auslassanordnung auch für mehr oder weniger Zylinder angepasst werden kann. Die Anordnung kann beispielsweise für eine Sechszylinderbank in einem Zwölfzylindermotor angepasst werden.
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Für eine Zweizylinderbank in einem Vierzylindermotor wie der Motor 300 kann es wünschenswert sein, dass jede Zylinderbank mit nur einem Ansaugsammelrohr entweder an der Vorder- oder Hinterseite des Zylinderkopfs verbunden ist, mit einem Auspuffsammelrohr an der gegenüberliegenden Seite. Ein einziges Ansaugsammelrohr pro Bank hat den Vorteil einer geringeren Anzahl von Teilen und einer leichteren Montage.
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Die Anordnung 700 beinhaltet einen ersten Zylinder 702, einen zweiten Zylinder 704, einen dritten Zylinder 706 und einen vierten Zylinder 708. Der erste Zylinder 702 beinhaltet zwei Einlassventile, die über ein Ansaugsammelrohr 710 mit Ansaugluft versorgt werden. Der zweite Zylinder 704 beinhaltet zwei Einlassventile, die über ein Ansaugsammelrohr 712 mit Ansaugluft versorgt werden. Der dritte Zylinder 706 beinhaltet zwei Einlassventile, die über ein Ansaugsammelrohr 714 mit Ansaugluft versorgt werden. Der vierte Zylinder 708 beinhaltet zwei Einlassventile, die über ein Ansaugsammelrohr 716 mit Ansaugluft versorgt werden. In einigen Ausführungsformen kann jedes Ansaugsammelrohr einen separaten Lufteinlass für die Aufnahme von Ansaugluft beinhalten. In einigen Ausführungsformen können sich die Ansaugsammelrohre 710 und 712 vereinigen und einen oberhalb des ersten und zweiten Zylinders 702 und 704 positionierten Lufteinlass zur Aufnahme von Ansaugluft bilden und können sich die Ansaugsammelrohre 714 und 716 vereinigen und einen unterhalb des dritten und vierten Zylinders 706 und 708 positionierten Lufteinlass zur Aufnahme von Ansaugluft bilden. In einigen Ausführungsformen können sich die Ansaugsammelrohre 710, 712, 714 und 716 zu einem gemeinsam genutzten Lufteinlass zur Aufnahme von Ansaugluft vereinigen.
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Der erste Zylinder 702 und der dritte Zylinder 706 können vertikal koplanar sein, und der zweite Zylinder 706 und der vierte Zylinder 708 können vertikal koplanar sein. Der erste Zylinder 702 und der zweite Zylinder 704 können vertikal abständig zum dritten Zylinder 706 und vierten Zylinder 708 angeordnet sein, um die Zahnradsätze der vertikal koplanaren Kurbelwellen aufzunehmen. Der vertikale Abstand bietet ausreichend Platz für ein Auspuffsammelrohr 718 zur gemeinsamen Nutzung durch den ersten, zweiten, dritten und vierten Zylinder. Das gemeinsame Auspuffsammelrohr 718 ist wesentlich unterhalb des ersten und zweiten Zylinders 702 und 704 und oberhalb des dritten und vierten Zylinders 706 und 708 positioniert. Es wird darauf hingewiesen, dass die Einlass- und Auslassanordnung lediglich ein Beispiel ist und andere Ausgestaltungen realisiert werden können, ohne vom Umfang der vorliegenden Beschreibung abzuweichen. 8 zeigt eine andere Ausführungsform eines Ventiltriebs 800, der mit einem Motor realisiert werden kann, der zwei Ventile pro Zylinder beinhaltet.
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Komponenten des Ventiltriebs 800, die mit den Komponenten des Ventiltriebs 500 im Wesentlichen übereinstimmen, werden auf gleiche oder ähnliche Weise kenntlich gemacht und nicht weiter beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass Komponenten, die in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung gleich gekennzeichnet sind, sich wenigstens zum Teil voneinander unterscheiden können.
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Die oberen Zylinder in der Zylinderbank beinhalten jeweils eine Einlassöffnung, die Ansaugluft aus dem Ansaugsammelrohr 810 aufnimmt, und eine Auslassöffnung, die Verbrennungsgase zum Auspuffsammelrohr 812 ausstößt. Das Ansaugsammelrohr 810 und das Auspuffsammelrohr 812 können nebeneinander an den oberen Zylindern der Zylinderbank angeordnet sein. Das Ansaugsammelrohr 810 und das Auspuffsammelrohr 812 können also von den oberen Zylindern gemeinsam genutzt werden. Das Ansaugsammelrohr 810 kann mit dem ersten horizontalen Zylinder 808 über ein Einlassventil 814 selektiv in Verbindung stehen, und das Auspuffsammelrohr 812 kann mit dem ersten horizontalen Zylinder 808 über ein Auslassventil 816 selektiv in Verbindung stehen. Die Steuerung des Einlassventils 814 kann durch Nockenbetätigung über eine erste Nockenwelle 818 erfolgen, die unterhalb des ersten horizontalen Zylinders 808 und oberhalb der zweiten Kurbelwelle 804 angeordnet ist. Die Rotation der ersten Nockenwelle 818 betätigt insbesondere einen Stößel 820, der zur Betätigung des Einlassventils 814 über einen Kipphebel mit dem Einlassventil 814 gekoppelt ist. Die Steuerung des Auslassventils 816 kann ebenfalls durch Nockenbetätigung über die erste Nockenwelle 818 erfolgen.
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Die unteren Zylinder in der Zylinderbank beinhalten jeweils eine Einlassöffnung, die Ansaugluft aus dem Ansaugsammelrohr 826 aufnimmt, und eine Auslassöffnung, die Verbrennungsgase an das Auspuffsammelrohr 828 ausstößt. Das Ansaugsammelrohr 826 und das Auspuffsammelrohr 828 können nebeneinander an den unteren Zylindern der Zylinderbank angeordnet sein. Das Ansaugsammelrohr 826 und das Auspuffsammelrohr 828 können also von den unteren Zylindern gemeinsam genutzt werden. Das Ansaugsammelrohr 826 kann mit dem zweiten horizontalen Zylinder 824 über ein Einlassventil 830 selektiv in Verbindung stehen, und das Auspuffsammelrohr 828 kann mit dem zweiten horizontalen Zylinder 824 über ein Auslassventil 832 selektiv in Verbindung stehen. Die Steuerung des Einlassventils 830 kann durch Nockenbetätigung über eine zweite Nockenwelle 834 erfolgen, die oberhalb des zweiten horizontalen Zylinders 824 und unterhalb der ersten Kurbelwelle 802 angeordnet ist. Die Rotation der zweiten Nockenwelle 834 betätigt insbesondere einen Stößel 836, der zur Betätigung des Einlassventils 830 über einen Kipphebel mit dem Einlassventil 830 gekoppelt ist. Die Steuerung des Auslassventils 832 kann ebenfalls durch Nockenbetätigung über die zweite Nockenwelle 834 erfolgen. Es ist festzustellen, dass die erste Nockenwelle und die zweite Nockenwelle so betreibbar sein können, dass sie Ventile für einen oder mehr Zylinder der Motorbank betätigen.
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Alternativ dazu können auf einer Zweizylinder-Motorbank die Einlassöffnungen Einlassluft von der Vorderseite des Zylinderkopfs aufnehmen, während die Auslassöffnungen die Auspuffgase zur Rückseite des Zylinderkopfs führen. Dadurch wäre es möglich, an der Vorderseite der Zylinderbank ein Ansaugsammelrohr vorzusehen, das sowohl Zylinder 806 als auch Zylinder 822 mit Einlassluft versorgt, während ein Auspuffsammelrohr die Auspuffgase sowohl von Zylinder 806 als auch von Zylinder 822 sammeln würde.
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9 zeigt eine andere Ausführungsform eines Ventiltriebs 900, der mit einem Motor realisiert werden kann, der zwei Ventile pro Zylinder beinhaltet. Die Komponenten des Ventiltriebs 900, die mit den Komponenten des Ventiltriebs 800 im Wesentlichen übereinstimmen, werden auf gleiche oder ähnliche Weise kenntlich gemacht und nicht weiter beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, dass Komponenten, die in verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Beschreibung gleich oder ähnlich gekennzeichnet sind, sich wenigstens zum Teil voneinander unterscheiden können.
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Wie bei Ventiltrieb 800 teilen sich im Ventiltrieb 900 die oberen Zylinder ein Ansaugsammelrohr 910 und die unteren Zylinder ein Ansaugsammelrohr 926. In Ventiltrieb 900 teilen sich jedoch sowohl die oberen Zylinder als auch die unteren Zylinder das gleiche Auspuffsammelrohr 912. Das Ansaugsammelrohr 910 kann oberhalb der oberen Zylinder angeordnet sein, und das Auspuffsammelrohr 912 kann wesentlich unterhalb der oberen Zylinder der Zylinderbank angeordnet sein. Das Ansaugsammelrohr 910 kann mit dem ersten horizontalen Zylinder 908 über ein Einlassventil 914 selektiv in Verbindung stehen, und das Auspuffsammelrohr 912 kann mit dem ersten horizontalen Zylinder 908 über ein Auslassventil 916 selektiv in Verbindung stehen. Die Steuerung des Einlassventils 914 kann durch Nockenbetätigung über eine erste Nockenwelle 920 erfolgen, die unterhalb des ersten horizontalen Zylinders 908 und oberhalb der zweiten Kurbelwelle 904 angeordnet ist. Die Rotation der ersten Nockenwelle 920 betätigt insbesondere eine Stößelstange 918, die zur Betätigung des Einlassventils 914 über einen Kipphebel mit dem Einlassventil 914 gekoppelt ist. Die Steuerung des Auslassventils 916 kann ebenfalls durch Nockenbetätigung über die erste Nockenwelle 920 erfolgen.
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Das Ansaugsammelrohr 926 kann unterhalb der unteren Zylinder angeordnet sein und das Auspuffsammelrohr 912 kann wesentlich oberhalb der unteren Zylinder der Zylinderbank angeordnet sein. Das Ansaugsammelrohr 926 kann mit dem zweiten horizontalen Zylinder 924 über ein Einlassventil 928 selektiv in Verbindung stehen und das Auspuffsammelrohr 912 kann mit dem zweiten horizontalen Zylinder 924 über ein Auslassventil 930 selektiv in Verbindung stehen. Die Steuerung des Einlassventils 928 kann durch Nockenbetätigung über eine zweite Nockenwelle 934 erfolgen, die oberhalb des zweiten horizontalen Zylinders 924 und unterhalb der ersten Kurbelwelle 902 angeordnet ist. Die Rotation der zweiten Nockenwelle 934 betätigt insbesondere eine Stößelstange 932, die zur Betätigung des Einlassventils 928 über einen Kipphebel mit dem Einlassventil 928 gekoppelt ist. Die Steuerung des Auslassventils 930 kann ebenfalls durch Nockenbetätigung über die zweite Nockenwelle 934 erfolgen. Es ist festzustellen, dass die erste Nockenwelle und die zweite Nockenwelle so betreibbar sein können, dass sie Ventile für einen oder mehr Zylinder der Motorbank betätigen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die Begriffe "horizontal" und "vertikal" sowie andere hier enthaltene Richtungsbeschreibungen bezogen auf die Kurbelwellen des Motors zu verstehen sind und sich nicht notwendigerweise auf die Schwerkraft beziehen, da der Motor in einem Fahrzeug in verschiedenen Ausrichtungen bezogen auf den Boden angeordnet sein kann.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die in dieser Offenlegung enthaltenen Figuren schematische Darstellungen und die Ansichten der illustrierten Ausführungsformen allgemein nicht maßstabsgerecht sind; Aspektverhältnisse, Merkmalgröße und Anzahl von Merkmalen können absichtlich verzerrt dargestellt sein, um ausgewählte Merkmale oder Beziehungen zu verdeutlichen.
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Es wird darauf hingewiesen, dass die hier offengelegten Konfigurationen Beispielcharakter tragen und dass diese speziellen Ausführungsformen nicht in einschränkendem Sinne zu betrachten sind, da zahlreiche Variationen möglich sind. Beispielsweise kann die oben beschriebene Technologie auf eine geeignete gerade Anzahl entgegengesetzt angeordneter Zylinder einschließlich 2, 4, 6, 8, 10, 12 usw. angewendet werden. Ferner ist davon auszugehen, dass die hier beschriebenen Artikel, Systeme und Verfahren Beispielcharakter tragen und dass diese speziellen Ausführungsformen bzw. Ausführungsbeispiele nicht in einschränkendem Sinne zu betrachten sind, da zahlreiche Variationen mit erfasst sind. Dementsprechend schließt die vorliegende Offenlegung alle neuen und nicht naheliegenden Kombinationen und Unterkombinationen der verschiedenen hier offengelegten Systeme und Methoden sowie alle deren Äquivalente mit ein.
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Die folgenden Ansprüche weisen auf bestimmte Kombinationen und Unterkombinationen besonders hin, die als neu und nicht naheliegend betrachtet werden. Diese Ansprüche können sich auf "ein" Element oder "ein erstes" Element oder dessen Äquivalent beziehen. Solche Ansprüche sind so zu verstehen, dass sie die Einbeziehung eines oder mehrerer solcher Elemente mit einschließen und dass zwei oder mehr Elemente weder gefordert noch ausgeschlossen sind. Andere Kombinationen und Unterkombinationen der offengelegten Merkmale, Funktionen, Elemente und/oder Eigenschaften können durch Änderung der vorliegenden Ansprüche oder durch Vorlegen neuer Ansprüche in dieser oder einer verwandten Anmeldung beansprucht werden. Auch solche Ansprüche werden als inbegriffen im Gegenstand der vorliegenden Offenlegung betrachtet, unabhängig davon, ob sie gegenüber den ursprünglichen Ansprüchen im Umfang erweitert, eingeengt, geändert oder nicht geändert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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