DE19927770A1 - Mehrzylinderbrennkraftmaschine - Google Patents
MehrzylinderbrennkraftmaschineInfo
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- F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
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Abstract
Mehrzylinderbrennkraftmaschine mit einer ersten Zylindereinheit 11 mit einem Kolben 3, der auf zwei Pleuelstangen 7 und diese jeweils auf eine Kurbel 8 wirken, wobei die Kurbeln an Abtriebsrädern 9 angelenkt sind, welche miteinander drehsynchronisiert sind, und wobei dieser ersten Zylindereinheit 11 auf der der Kurbel 8 abgewandten Seite eine zweite Zylindereinheit 12 gleicher Bauweise zugeordnet ist, mit ebenfalls zwei Kurbeln 8 und zwei Abtriebsrädern 9.
Description
Die Erfindung geht aus von einer
Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach der Gattung des
Hauptanspruchs. Derartige Mehrzylinderbrennkraftmaschinen
sind mehrfach bekannt, wobei es in erster Linie darum geht, den
Wirkungsgrad des Motors dadurch zu verbessern, daß beim
Explosionshub die Kräfteübertragung auf die Kurbeln möglichst
in einem Bereich und dadurch optimal erfolgt, indem der Winkel
zwischen Kolbenachse und Pleuelstange möglichst gering ist,
während der Saughub aufgrund der Bewegungslage der
Pleuelstange zu der Zylinderachse bei also einem großen Winkel
einen langsameren Ansog des Motors ermöglicht, wodurch auch
ohne Aufladung eine günstige Füllung des Brennraums
ermöglicht wird. In zweiter Linie bietet diese Konstruktion mit
zwei Pleuelstangen pro Kolben bzw. Zylindereinheit und mit zwei
Kurbeln einen ruhigeren Lauf der Maschine an, auch durch den
besseren Massenausgleich von Kurbelwelle und Pleuelstange.
Diese Verbesserung des Wirkungsgrads führt zu einem
günstigeren Kraftstoffverbrauch und einem besseren
Drehmoment im Vergleich zu Brennkraftmaschinen mit nur
einer Kolbenstange, allerdings auf Kosten eines zusätzlichen
Aufwandes bei der Herstellung, nämlich der zweiten
Pleuelstange und der zweiten Kurbel, die für den Abtrieb mit
der ersten synchronisiert werden muß.
Bei einer bekannten Brennkraftmaschine (DE-OS 31 29 028) sind
die Vorteile von zwei Pleuelstangen pro Kolben und zwei
miteinander synchronisierten gegenläufigen Kurbelwellen
beschrieben. Zwar können mit solchen Motoren Unwuchten, die
quer zur Kolbenachse verlaufen vollständig ausgeglichen werden
- nicht aber in Richtung Achse verlaufende Unwuchten. Dies
führt zu Schwingungen, die sich naturgemäß auf das Fahrzeug
übertragen, unabhängig davon, ob es sich um ein
Straßenfahrzeug, ein Wasser- oder Luftfahrzeug handelt.
Es ist ein anderer Motor bekannt (EP-PS 0 187 930), bei dem
vier Zylinder symmetrisch zueinander und boxerartig
angeordnet sind und mit ihren Pleuelstangen auf eine
Kurbelwelle wirken, wobei durch diese Anordnung ein Ausgleich
der Schwingungen angestrebt ist. Da jedoch nur eine Kurbelwelle
und pro Zylinder nur eine Pleuelstange vorgesehen ist, wirkt
sich dieses als Unwucht aus, auch deshalb, weil die Arbeitshübe
immer mit einem außerhalb der Zylinderachse liegenden und
entsprechend der Drehbewegung der Kurbelwelle sich in der
Winkellage ändernden Kraftlinie erfolgt, was sich in
entsprechenden Betriebsschwingungen des Motors äußert.
Bei wieder einer anderen bekannten Brennkraftmaschine der
gattungsgemäßen Art (JP 6114431) wirken die Pleuelstangen
und damit quasi die Kurbeln bei einem Boxermotor auf zwei
zwischen den Zylindereinheiten angeordneten Zahnrädern, die
ineinanderkämmen. Abgesehen davon, daß während des
Betriebs, jedenfalls in der Darstellung der Schrift, die Kurbeln
der einander abgewandten Zylindereinheiten, die an einem
Zahnrad angreifen, in Konflikt miteinander kommen würden,
sind die beim Drehen gegebenen Massen Beschleunigungen der
Kurbel nicht ausgeglichen, obwohl sie in Bezug auf die Zahnräder
symmetrisch angelenkt sind, da beim Rotieren nur in den
Extremlagen, nämlich bei Kolbenhubbeginn und -ende ein
Massenausgleich stattfinden kann, so daß auch hier, je nach
Drehzahl, entsprechende Betriebsschwingungen des Motors
vorhanden sind.
Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit den
kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat
demgegenüber den Vorteil, daß die Brennkraftmaschine nahezu
schwingungsfrei arbeitet. Darüber hinaus ist durch die
Kombination von zwei Zylindereinheiten mit jeweils pro
Zylindereinheit zwei Abtriebsrädern bei der Übertragung des
Linearhubes auf die Drehbewegung ein besonders günstiges
Drehmoment und ein äußerst günstiger Kraftstoffverbrauch
erzielbar. Besonders die Einsparungen beim Kraftstoffverbrauch
amortisieren sehr schnell die zusätzlichen Kosten für das zweite
Abtriebsrad sowie sonstige notwendige Zusatzteile in der
Abtriebseinheit.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die
Abtriebseinheit mit ineinanderkämmenden Zahnrädern
ausgestattet, welche mit den Kurbeln verbunden sind. Statt
Zahnrädern könnten natürlich auch Ketten-, Riemen- oder
sonstige -triebe dienen, wobei dann in manchen
Ausgestaltungen allerdings gewisse Vorteile für die
Pleuelstangenpaare in bezug auf spiegelsymmetrische
Kraftübertragung verloren gingen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
weisen die Abtriebsräder den gleichen Durchmesser auf und
sind symmetrisch zueinander mit parallelen Drehachsen
angeordnet.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
greifen die Antriebsräder jeweils unmittelbar ineinander bzw
jedes Abtriebsrad greift in zwei der anderen Abtriebsräder.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltunge der Erfindung
sind mehrere solch eine erste, zweite oder zusätzliche
Zylindereinheit aufweisende, eine Arbeitsebene bildende
Einheiten reihenartig zu einem Reihenmotor kombinierbar,
wobei sie eine gemeinsame Abtriebswelle aufweisen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
sind die Zylindereinheiten boxerartig mit parallelen Achsen
zueinander angeordnet. Hierdurch kann ein Boxerreihenmotor
entstehen mit äußerst günstigem Drehmoment und
weitgehender Freiheit von Schwingungen oder Vibrationen.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
sind zusätzliche dritte oder mehr Zylindereinheiten in einer
Arbeitsebene, die sternförmig zueinander angeordnet sind,
vorhanden. Maßgebend für die Laufruhe sind jeweils zwei
Abtriebräder pro Zylindereinheit.
Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
ist der Kolben scheibenförmig ausgebildet, mit einem Minimum
an Führungsflächen zur Wand des Motorzylinders hin. Die
seitlichen Führungskräfte können minimiert werden, da die
resultierende Kraftlinie der beiden Pleuelstangen in die Achse
des Kolbens fällt, wodurch Querkräfte und Kippkräfte des
Kolbens entfallen. Bei Normalmotoren besteht ein nicht
unerheblicher energiefressender Gleitbahndruck. Die Masse, und
damit die Dicke des Kolbens, kann bei der Erfindung durch die
für die Kühlung gemachten Vorgaben bestimmt werden. So kann
nach einer diesbezüglichen Ausgestaltung der Erfindung der
Kolben auch aus Keramik odgl. bestehen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung
und den Ansprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist als
erfindungsgemäßer Boxermotor stark vereinfacht und im Schnitt
in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben.
In der sehr vereinfacht dargestellten Zeichnung ist ein
Boxermotor im Längsschnitt dargestellt, mit einem Gehäuse 1
und zwei einander abgewandten Motorzylindern 2, in denen
jeweils ein Kolben 3 arbeitet, und wobei die Brennräume 4
durch Zylinderköpfe 5 verschlossen sind, in denen die
Motorventile 6 gelagert sind.
Erfindungsgemäß werden von jedem Kolben 3 zwei
Pleuelstangen 7 angelenkt, die auf der dem Kolben 3
abgewandten Seite jeweils als Kurbel 8 wirken, so daß
entsprechend der vier Pleuelstangen auch vier Kurbel
vorhanden sind, mit jeweils zueinander entgegengesetzter
Drehrichtung. Diese Kurbeln greifen an Zahnrädern 9 an, von
denen jeweils benachbarte Zahnräder 9 ineinander kämmen.
Erfindungsgemäß wirken somit eine aus Motorzylinder 2, Kolben
3, Brennraum 4 und Zylinderkopf 5 bzw. Motorventil 6 wirkende
erste Zylindereinheit 11 einerseits und eine entsprechend
ausgestattete, aber um 180° gewendete, zweite Zylindereinheit
12 über jeweils zwei Pleuelstangen 7 auf jene vier Kurbelwellen,
welche mit dem Gehäuse 1, den Zahnrädern 9 und einer nicht
dargestellten Abtriebswelle eine Abtriebseinheit 13 bilden.
Aufgrund des gut erkennbaren Massen- und
Querkräfteausgleichs arbeitet dieser Motor nahezu
schwingungsfrei. Aufgrund eines guten mechanischen
Wirkungsgrads ist auch der Kraftstoffverbrauch äußerst gering.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und
der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln
als auch in beliebiger Kombination miteinander
erfindungswesentlich sein.
1
Gehäuse
2
Motorzylinder
3
Kolben
4
Brennraum
5
Zylinderkopf
6
Motorventil
7
Pleuelstangen
8
Kurbel
9
Zahnräder
10
11
erste Zylindereinheit
12
zweite Zylindereinheit
13
Arbeitseinheit
Claims (10)
1. Mehrzylinderbrennkraftmaschine,
- 1. mit pro Zylindereinheit (11, 12) einem Kolben (3), einem Motorzylinder (2) und einem durch diese begrenzten Brennraum (4),
- 2. mit je Zylindereinheit (11, 12) jeweils zwei an dem Kolben derselben (3) angelenkten Pleuelstangen (7), welche jeweils auf eine Kurbel einer Abtriebseinheit (13) wirken und welche wiederum jeweils mit einem Abtriebsrad (9) der Abtriebseinheit (13) kraftschlüssig verbunden sind,
- 3. mit einer Drehsynchronisation zwischen den Abtriebsrädern (9) innerhalb der Abtriebseinheit (13),
- 4. mit einer auf der einer ersten Zylindereinheit (11) abgewandten Seite der Abtriebseinheit (13) vorhandenen zweiten entsprechenden Zylindereinheit (12), deren zwei Kurbeln und
- 5. mit einer auf der einer ersten Zylindereinheit (11) abgewandten Seite der Abtriebseinheit (13) vorhandenen zweiten entsprechenden Zylindereinheit (12), deren zwei Kurbeln mit jeweils einem Abtriebsrad (9) der Abtriebseinheit (13) kraftschlüssig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet,
- 6. daß jede Kurbel- bzw. Pleuelstange (7) mit nur einem Abtriebsrad (9) verbunden ist,
- 7. daß mindestens vier Abtriebsräder (9) vorhanden sind und
- 8. daß diese Abtriebsräder (9) die untereinander synchronisiert sind.
2. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abtriebsräder (9)
ineinanderkämmende Zahnräder (9) sind, welche mit den
Kurbeln verbunden sind.
3. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Abtriebsräder (9) den
gleichen Druchmesser aufweisen und symmetrisch
zueinander mit parallelen Drehachsen angeordnet sind.
4. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abtriebsräder (9) jeweils
unmittelbar ineinandergreifen bzw. jedes Abtriebsrad in
zwei der anderen Abtriebsräder (9) greift.
5. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
mehrere solch eine erste, zweite oder zusätzliche
Zylindereinheit (11, 12) aufweisende, eine Arbeitsebene
bildende Einheiten reihenartig zu einem Reihenmotor
kombinierbar sind und eine gemeinsame Abtriebswelle
aufweisen.
6. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zylindereinheiten (11, 12) boxerartig mit parallelen oder
ineinanderfallenden Achsen der Zylindereinheiten
zueinander angeordnet sind.
7. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach einem der
Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche
dritte oder mehr Zylindereinheiten in einer Arbeitsebene
vorhanden sind, die sternförmig zueinander angeordnet sind
und jeweils zwei Abtriebsräder pro Zylindereinheit
aufweisen.
8. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
die Zündung von der einen Zylindereinheit (12) gegenüber
der anderen Zylindereinheit (11) in einer Arbeitsebene
zeitlich versetzt erfolgt.
9. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach einem der
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Kolben (3) scheibenförmig ausgebildet ist, mit einem
Minimum an Führungsflächen zur Wand des Motorzylinders
(2) hin.
10. Mehrzylinderbrennkraftmaschine nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Kolben (3) aus Keramik oder
entsprechendem Material besteht.
Priority Applications (1)
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DE19927770A DE19927770A1 (de) | 1998-06-17 | 1999-06-17 | Mehrzylinderbrennkraftmaschine |
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DE19927770A DE19927770A1 (de) | 1998-06-17 | 1999-06-17 | Mehrzylinderbrennkraftmaschine |
Publications (1)
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- 1999-06-17 WO PCT/DE1999/001775 patent/WO1999066182A1/de active Search and Examination
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- 1999-06-17 AU AU53695/99A patent/AU5369599A/en not_active Withdrawn
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Also Published As
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