DE2504119A1

DE2504119A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE2504119A1
Application number: DE19752504119
Authority: DE
Inventors: Albert Habereder
Original assignee: SCHMITZ ROBERT
Current assignee: SCHMITZ ROBERT
Priority date: 1975-01-31
Filing date: 1975-01-31
Publication date: 1976-08-05

Description

31. 1. 1975 P 121/291 Dr.F/i'¹

Albert Habereder und Kobert Schmitz 8 München 70 und 8O46 Garching

Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylindern mit darin unter Kopplung mit einer rotierenden Kurbelwelle hin- und hergehenden Kolben und nockenwellengesteuerten Einlaß- und Auslaßventilen.

Die bekannten Brennkraftmaschinen dieser Art enthalten in jedem ihrer Zylinder einen einzigen Kolben, der über einen eigenen Kolbenbolzen und eine Pleuelstange mit der Kurbelwelle verbunden ist. Jeder dieser Kolben liefert bei üblichem Viertaktbetrieb nur während eines einzigen 'faktes Antriebskraft für die Eotationsbewegung der Kurbelwelle, so daß im allgemeinen wenigstens vier Zylinder erforderlich sind, um einen gleichförmigen Umlauf der Kurbelwelle zu erreichen. Dies führt wiederum zu einem relativ großen baulichen Aufwand und Platzbedarf sowie erheblichem Gewicht, und außerdem wird auch der zugeführte Brennstoff nur relativ unvollkommen ausgenutzt bzw. in Antriebsleistung umgesetzt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine der eingangs erwähnten Art so auszubilden, daß sie bei verringertem Platzbedarf, Gewicht und baulichem Aufwand eine optimale Brennstoffausnutzung und die Erzielung hoher Antriebsleistungen ermöglicht.

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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kolben mindestens paarweise über einen gemeinsamen Kolbenbolzen starr miteinander verbunden und mit der Kurbelwelle gekoppelt sind und an beiden Stirnseiten geschlossen ausgebildet die zugehörigen Zylinder in je zwei getrennte Brennräume unterteilen, deren jedem ein Einlaßventil und ein Auslaßventil zugeordnet sind, die unter Nockenwellensteuerung· in den vier Brennräumen des jeweiligen Zylinderpaares einen Viertaktbetrieb mit diagonaler Zuordnung von Arbeitshub und Leerhub bewirken.

Eine erfindungsgemäß ausgebildete Brennkraftmaschine zeichnet sich im Vergleich mit einer Brennkraftmaschine bisher üblicher Art mit hin- und hergehenden Kolben bei gleicher Kolbenanzahl durch eine Halbierung der Zylinderanzahl bzw. bei gleicher Zylinderanzahl durch eine Verdopplung der Arbeitstakte bei gleicher Drehzahl aus. Dies ist gleichbedeutend einerseits mit einer Einsparung an Blatzbedarf und Gewicht für den Aufbau und andererseits mit einer gesteigerten Antriebsleistung. Außerdem ergibt, sich dank der dichteren Zündfolge, geringeren Eeibung und Verkleinerung der bewegten Massen eine optimale Energieausbeute bzw. ein geringer Brennstoffbedarf. Darüber hinaus verlangt eine erfindungsgemäß ausgebildete Brennkraftmaschine bei ihrer Herstellung nur einen relativ geringen Fertigungsaufwand, und schließlich zeichnet sie sich auch durch eine große Wartungsfreundlichkeit aus.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind im einzelnen in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

In der Zeichnung ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels veranschaulicht; es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine mit zwei Zylindern und zwei Kolben und

Fig. 2 einen Schnitt durch die Darstellung in Fig. 1 entlang der Schnittlinie II - II in Fig. 1.

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Die dargestellte Brennkraftmaschine besitzt zwei Zylinder *f, die parallel nebeneinander angeordnet und oben wie unten durch je einen gemeinsamen Zylinderkopf 5 abgeschlossen sind. Jeder der beiden Zylinder k enthält einen Kolben 1, und diese beiden Kolben 1 sind über einen gemeinsamen Kolbenbolzen 2 starr zu gemeinsamer und paralleler Hin- und Herbewegung in axialer Richtung in ihren jeweiligen Zylindern h- miteinander verbunden. Mittig zwischen den Kolben 1 greift am Kolbenbolzen 2 eine Pleuelstange 12 an, die ein Koppelglied zu einer für beide Kolben 1 gemeinsamen Kurbelwelle 10 bildet, die durch die Hin- und Herbewegung der Kolben 1 in den Zylindern k in eine .Rotationsbewegung um ihre Achse versetzt itfird.

In ihren einander zugewandten Seitenwänden enthalten die Zylin-. ■ der k je ein axial verlaufendes Langloch für den Durchgang des Kolbenbolzens 2 von einem Kolben 1 zum anderen, und außerdem sind in die Zylinder k Kühlkanäle 9 für den Umlauf von Kühlwasser eingearbeitet. Anstelle dieser Kühlkanäle 9 können aber auch Vorkehrungen für" die Zu- und Abfuhr von Kühlluft vorgesehen werden.

Zwischen den Kolben 1 bzw. den Zylindern k sind außerdem zwei Führungs- und Dichtplatten 3 angeordnet, die ebenfalls vom Kolbenbolzen 2 in Langlöehern durchquert werden und außerdem Schmierbohrungen für die Zufuhr von Schmieröl enthalten.

Die Kolben 1 bestehen vorzugsweise aus Schleuderguß und sind an beiden Stirnseiten durch je einen nach außen gewölbten Kolbenboden abgeschlossen, dessen Wölbung jeweils auf die Wölbung im zugehörigen Zylinderkopf 5 abgestimmt ist. An beiden stirnseitigen Enden tragen die Kolben 1 außerdem Kolbenringe 8.

Die Kolben 1 sind in ihren Zylindern k dicht gleitend geführt und unterteilen die Zylinder k- jeweils in zwei getrennte Brennräume 14, die über in den entsprechenden Zylinderköpfen 5 enthaltene Einlaß- und Auslaßventile unabhängig voneinander mit Brennstoff gespeist bzw. mit Verbrennungsluft versorgt werden. Die dargestellte Brennkraftmaschine kann insoweit sowohl als Ottomotor als auch als Dieselmotor ausgelegt werden.

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Die Zu- und Abfuhr von Verbrennungsluft und Brennstoff zu den einzelnen Brennräumen Ik bzw. aus diesen heraus erfolgt mittels Einlaß- und Auslaßventilen, für die in der Zeichnung zur Vereinfachung der Darstellung jeweils nur die entsprechenden Ventilsitze 11 angedeutet sind, von denen die Zylinderkopfe 5 für jeden der vier Brennräume Ik je einen für ein Einlaßventil und für ein Auslaßventil enthalten. Für jeden der vier Brennraume 1*f ist außerdem je eine zentrale Gewindebohrung 13 dargestellt, in der bei Betrieb als Ottomotor die Zündkerze für den jeweiligen Brennraum 1k Aufnahme findet, während sie bei Auslegung als Dieselmotor einen Durchlaß für die Brennstoffeinführung bilden kann.

Für die Steuerung der einzelnen Einlaß- und Auslaßventile sind jedem der beiden Zylinderkopfe 5 eine eigene Nockenwelle 6 zugeordnet, die jeweils in mit dem zugehörigen Zylinderkopf 5 verbundenen Lagerböcken 7 gelagert und für ihren Antrieb über je einen Ventilantrieb 15 mit der Kurbelwelle 10 gekoppelt sind.

Die Arbeitsweise der dargestellten Brennkraftmaschine entspricht einem Viertaktbetrieb, wobei in der dargestellten Ausführung mit insgesamt vier Brennräumen Ik nach jeweils einer halben Umdrehung der Kurbelwelle 10 in einem der vier Brennräume Ik die Zündung des Brennstoffs und damit ein Arbeitstakt erfolgt. Dabei besteht zwischen den beiden Zylindern k eine diagonale Zuordnung von Arbeitshub und Leerhub, indem beispielsweise bei gemeinsamer Abwärtsbewegung der beiden Kolben 1 in Fig. 1 in der Brennkammer A der Ansaugtakt, in der Brennkammer B der Verdichtungstakt, in der Brennkammer C der Arbeitstakt - mit Brennstoffzündung bzw. Brennstoffeinspritzung und in der Brennkammer D der Auspufftakt stattfindet, während bei der anschließenden gemeinsamen Aufwärtsbewegung beider Kolben 1 in der Brennkammer A der Verdichtungstakt, in der Brennkammer B der Arbeitstakt, in der Brennkammer C der Auspufftakt und in der Brennkammer D der Ansaugtakt abläuft. Während der nächsten Abwärtsbewegung der Kolben 1 in den Zylindern *f kommt es dann in der Brennkammer A zum Arbeitstakt, in der Brennkammer B zum Auspufftakt, in der Brennkammer C zum Ansaugtakt und in der Brennkammer D zum Verdichtungstakt.

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Die nächstfolgende Aufwärtsbewegung der beiden Kolben 1 bringt dann für die Brennkammer A den Auspufftakt, für die Brennkammer B den Ansaugtakt, für die Brennkammer C den Verdichtungstakt und für die Brennkammer D den Arbeitstakt. Im Zuge dieses vollen Betriebszyklus führt also bei jeder Aufwärts- oder Abwärtsbewegung der beiden Kolben 1 einer davon einen Arbeitshub aus, während der jeweils andere einen Leerhub, macht.

Bei Vergrößerung der dargestellten Brennkraftmaschine um-jeweils zwei weitere Zylinder, die der gemeinsamen Kurbelwelle in Reihenbauart - vorzugsweise unter Verbindung aller Kolben durch einen gemeinsamen Kolbenbolzen - in V-Bauart, in Sternbauart oder auch nach Art eines Boxermotors zugeordnet werden können, bleibt die oben geschilderte Taktfolge für jeweils die zu einem nebeneinander angeordneten Zylinderpaar gehörigen Kolben erhalten, so daß die Anzahl der Arbeitstakte je Umdrehung der Kurbelwelle bei insgesamt vier Zylindern den Verhältnissen bei einem herkömmlichen Achtzylindermotor und bei insgesamt sechs Zylindern den Verhältnissen bei einem herkömmlichen Zwölfzylindermotor entspricht. Diese Verdopplung der effektiven Zylinderanzahl bleibt auch bei noch weiterer Vermehrung der Zylinderpaare gewahrt und stellt den entscheidenden Vorteil der beschriebenen Bauweise für eine Brennkraftmaschine dar.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

.; 1 .' Brennkraftmaschine mit mindestens zwei Zylindern mit darin unter Kopplung mit einer rotierenden Kurbelwelle hin- und hergehenden Kolben und nockenwellengesteuerten Einlaß- und Auslaßventilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (1) mindestens paarweise über einen gemeinsamen Kolbenbolzen (2) starr miteinander verbunden und mit der Kurbelwelle (10) gekoppelt sind und an beiden Stirnseiten geschlossen ausgebildet die zugehörigen Zylinder (^f) in je zwei getrennte Brennräume (1^·) unterteilen, deren jedem ein Einlaß- und ein Auslaßventil zugeordnet sind, die unter Nockenwellensteuerung in den vier Brennräumen (A bis D) des jeweiligen Zylinderpaares einen Viertaktbetrieb mit diagonaler Zuordnung von Arbeitshub und Leerhub bewirken.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (1) als beidseitig geschlossene und vom Kolbenbolzen (2) jeweils mittig durchsetzte Hohlkörper ausgebildet sind.

3» Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylinder (k) jedes Zylinderpaares in ihren einander zugewandten Seitenwänden je ein axial verlaufendes Langloch für den Durchgang des ihre Kolben (1) miteinander verbindenden Kolbenbolzens (2) aufweisen.

4» Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3i dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von Zylinderpaaren in Eeihen-, V-, Stern- oder Boxerbauart einer gemeinsamen Kurbelwelle zugeordnet ist.

5· Brennkraftmaschine nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß bei Nebeneinanderanordnung mehrerer Zylinderpaare in Eeihenbauart die Kolben zumindest jeweils zweier benachbarter Zylinderpaare über einen gemeinsamen Kolbenbolzen mit der Kurbelwelle gekoppelt sind.

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