Die Erfindung bezieht sich auf einen Split-Motor für
Kraftfahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Dabei werden Antriebs-Brennkraftmaschinen wie Otto-, Diesel-
und Wankel-Maschinen für den Antrieb von Kraftfahrzeugen aller
Art, und das insbesondere von Landfahrzeugen wie Straßenfahrzeugen,
Schienenfahrzeugen usw., Wasserfahrzeugen und Luftfahrzeugen
eingesetzt. Die Erfindung bezieht sich inbesondere auf Brennkraftmaschinen
für den Antrieb von Straßenfahrzeugen, die zur
wirksamen Reduzierung der schädlichen Abgas-Emissionen in
zwei Teil-Brennkraftmaschinen, eine Primär-Brennkraftmaschine
und eine Sekundär-Brennkraftmaschine, unterteilt (ge-splitet) sind.
Beide Teil-Brennkraftmaschinen sind vollständig ausgestattete
Maschinen und können selbständig funktionieren und Leistung abgeben,
und die Primär-Brennkraftmaschine ist beim Fahrbetrieb
des Kraftfahrzeuges ständig im Betrieb, wie die bisherigen Kraftfahrzeug-
Maschinen, - während die Sekundär-Brennkraftmaschine
nur für die Beschleunigungsfahrt oder Schnellfahrt automatisch
gestartet und zum Fahrzeugantrieb hinzugeschaltet wird. Bei
Langsamfahrt wird die Sekundär-Brennkraftmaschine vom Antrieb
des Kraftfahrzeuges wieder automatisch abgeschaltet und gänzlich
gestoppt. Auf diese Weise wird die Menge der ausgestoßenen
Abgase und somit die Menge der schädlichen Abgas-Emissionen
auf Straßenkreuzungen in der Stadt und bei Auto-Schlangenfahrten
in der Stadt und auf Autobahnen im Verhältnis der Hubvolumina
der beiden Teil-Brennkraftmaschinen gesenkt und Kraftstoff gespart,
und ein wirksamer Beitrag zur Reinhaltung der Luft
geleistet.
Die vorliegende Erfindung geht vom Stand der Technik aus, der
gegeben ist durch die nachfolgenden Veröffentlichungen:
DE 31 08 158 A1; DE 33 05 704 A1; DE 31 33 892 A1;
DE 30 21 835 A1; DE/WO 31 52 545 A1; DE 32 12 790 A1;
DE 31 32 368 A1; DE 32 08 795 A1; DE 30 25 517 A1;
DOS 24 55 667; DE-OS 28 28 298.
Bei diesen Veröffentlichungen kann man zwei Gruppen unterscheiden:
- 1. Brennkraftmaschinen, die eine einteilige Kurbelwelle haben,
und bei denen nur einzelne Zylinder durch z. B. Sperrung
der Kraftstoffzufuhr abgeschaltet werden, wobei aber die
ganze Maschine ununterbrochen weiter läuft;
- 2. Brennkraftmaschinen, die mehrere separate Kurbelwellen
haben, und bei Abschaltung einiger Zylinder auch die dazugehörigen
Kubelwellen angehalten werden.
Die unter 1 genannten Maschinen sind durch zahlreiche Patentanmeldungen
repräsentiert, werden hier aber nur durch die zwei
erstgenannten Veröffentlichungen vertreten. Diese Maschinen sind
weniger vorteilhaft: Wenn nämlich eine Mehrzylinder-Maschine mit
allen eingeschalteten Zylindern im Leerlauf arbeitet, erzeugen
alle Zylinder zusammen gerade so viel Leistung, daß die innere
Reibung überwunden wird und die Maschine in Bewegung bleibt.
Dafür wird eine bestimmte Menge Kraftstoff verbraucht, aus der
eine bestimmte Menge Abgase entstehen. - Wenn man dagegen die
Hälfte der Zylinder, durch Sperrung der Kraftstoffzufuhr zu diesen
Zylindern, abschaltet, müssen die verbleibend arbeitenden
Zylinder mehr Leistung aufbringen, und zwar um den gleichen Betrag
mehr, wie der Fehlbetrag der abgeschalteten Zylinder ausmacht,
um auch wieder die innere Reibung in der ganzen Maschine
zu überwinden und sie in Bewegung zu halten. So muß der bei den
abgeschalteten Zylindern eingesparte Kraftstoff den verbleibend
arbeitenden Zylindern zugesetzt werden, was im Resultat keine
Kraftstoff-Einsparung bringt: und die erzeugte Abgas-Menge und
die Menge der schädlichen Emissionen auch nicht reduziert wird:
Durchgeführte praktische Versuche haben dies bestätigt.
Deshalb sind nur die unter Punkt 2 genannten Maschinen für eine
Reduzierung der schädlichen Emissionen und für eine Senkung
des Kraftstoff-Verbrauches brauchbar.
Selbst das als "ideales" Abgas angesehene CO₂ ist für Mensch
und Tier zum Atmen ungeeignet. Und wenn auf einer Straßenkreuzung
in der Stadt große Mengen des (auch durch die Katalysatoren
erzeugten) CO₂ ausgeblasen werden, legt sich wegen der
doppelten Luftschwere dieses Gases und bei Windstille eine erstickende
Wolke auf die Straßenkreuzung, die allen Sauerstoff
nach oben verdrängt: So kann auch das "gute" CO₂ eine unerträgliche
Umwelt-Belastung ergeben, was zeigt, daß zur wirksamen
Reduzierung der schädlichen Abgas-Emissionen nicht nur die Zusammensetzung
der Auto-Abgase, sondern auch die erzeugte Abgas-
Menge von eminenter Bedeutung ist. Und diese Abgas-Menge kann
man nur durch Unterteilung der Motoren senken.
Die Idee, Verbrennungsmotoren mit mehreren Maschinensätzen zu
verwenden, ist bekannt.
Bei Wasserfahrzeugen ist es seit langem Usus, mehrere Brennkraftmaschinen
auf eine Propellerwelle zu schalten.
In der Luftfahrt gab es schon 1940 ein 4motoriges Flugzeug
(Heinkel 177), bei dem jeweils zwei nebeneinander liegend
Daimler-Benz Motoren (DB 601) über ein Sammellager auf große
Luftschrauben geschaltet waren. Dabei konnte man mit Hilfe
individueller Klauen-Kupplungen jeden Motor zuschalten oder abschalten.
Im Fahrzeugbau gab es im zweiten Weltkrieg einen schweren
(USA)-Panzer, bei dem zwei nebeneinander liegenden 6-Zylinder
Zweitakt-Dieselmotoren mittels eines Sammelgetriebes auf die
Abtriebswelle geschaltet waren.
Außerdem gab es einen leichten (UdSSR)-Panzer, bei dem zwei
hintereinander liegenden und im Fahrzeug an der linken Seite
angeordnete 6-Zylinder Benzinmotoren auf das hinten liegende
Getriebe geschaltet waren.
Die angeführten Veröffentlichungen werden wie folgt kommentiert:
DE 31 33 892 A1, schlägt für das Zusammenkuppeln der beiden
Kurbelwellen der Leistungseinheiten eine elektromagnetische
Kupplung vor. Das ist unvorteilhaft, weil aus der Dynamik der
Hubkolbenmaschinen bekannt ist, daß bei Mehrzylinder-Maschinen
die Kurbeln der einzelnen Zylinder nach bestimmten Regeln zueinander
versetzt sein müssen, um einen schwingungsarmen Lauf der
Gesamtmaschine zu erzielen. Das kann eine einfache elektromagnetische
Kupplung nicht sicherstellen.
Die gleiche Kritik muß man auch an den Gegenständen gemäß
DE 32 12 790 A1 und DE 31 32 368 A1 üben, die außerdem noch
ein umständliches Herumleiten des Abtriebes um den ganzen Motorblock
vorschlagen, was ein großes totes Gewicht ergibt; und was
offensichtlich wegen dem Fehlen einer kompakten Kupplung, die
zwischen den Kurbelwellen Platz hätte, entstanden ist. Außerdem
ist die Nutzung der Umleitwelle als Nockenwelle unrealistisch,
weil gegenwärtig die Nockenwelle fast ausschließlich im Zylinderkopf
liegt.
DE 30 21 835 A1, versucht die o. a. Forderung der Dynamik von
Mehrzylinder-Maschinen zu berücksichtigen, und schlägt vor, -
allerdings nur für Boxer-Motoren - das Zusammenkuppeln der
beiden Kurbelwellen nach jeweils einer ganzzahligen Zahl von
Kurbelwellenumdrehungen vorzunehmen. - Das aber ist, wie gesagt,
die Forderung der Dynamik und hierbei die Aufgabenstellung
für die Kupplung. Es fehlen dagegen konkrete technische Lösungen
und Angaben, wie die Kupplung im Detail auszusehen hat, um zuverlässig
und über eine lange Lebensdauer zu funktionieren.
DE/WO 31 52 545 A1 versucht diese Aufgabe zu lösen und
schlägt ein umständliches elektronisches System vor, das die
Kurbelstellungen erfaßt und mittels eine über Schleifkontakte
elektromagnetisch betätigten Stiftes die Kurbelwellen verbindet.
Diese Kupplungsart dürfte beim Zuschalten unerträgliche Stöße
im Antriebssystem erzeugen und nur von begrenzter Lebensdauer
sein. Außerdem verursacht ein solcher exzentrisch zur Drehachse
liegender Stift eine Desaxierung der beiden zusammengekuppelten
Wellen.
DE 30 25 517 A1 schlägt einen Drehschwingungs-Dämpfer vor.
Ein Drehschwingungs-Dämpfer an zwei Wellen mit Schwungmassen
ist auch eine Forderung der Dynamik der Verbrennungskraftmaschine,
seit langem bekannt, und erforderlich, damit das Zweiwellen-
System schwingungsarm läuft.
DE 32 08 795 A1 schlägt für die Verbindung der beiden Kurbelwellen
eine Reibkupplung vor, die auf den Punkt genau kuppeln,
und diesen Punkt auch halten soll. Es bestehen erhebliche Zweifel,
ob das technisch möglich ist; weil eine Reibkupplung punktgenau
nicht kuppeln kann und im zusammengekuppelten Zustand
fast immer einen kleinen Schlupf aufweist.
DE-OS 24 55 667 betrifft die freien Kräfte des Kurbeltriebes,
und wird im weiteren Verlauf der Beschreibung erwähnt.
DE-OS 28 28 298 betrifft einen Split-Motor gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Dabei soll die Teilkurbelwelle
mit einer schaltbaren, als Reibkupplung ausgebildeten Trennkupplung
winkelgerecht und zündfolgerichtig zugeschaltet werden.
Genaue Angaben, wie dieses Ziel erreicht wird, sind dieser
Anmeldung nicht zu entnehmen. Allgemein ist mit einer Reibkupplung
eine winkelgerechte und zündfolgerichtige Zusammenkupplung
kaum zu bewerkstelligen, weil, wie o. a., eine Reibkupplung
nicht winkelgerecht kuppeln kann und nach dem Kupplungsvorgang
ein Nachrutschen stattfindet, das wegen variierender
Ölfeuchten der Kupplungsbeläge auch noch verschieden groß sein
kann. Dies würde die Laufruhe beeinträchtigen, wie bei dynamisch
nicht ausgeglichenen Motoren. Schließlich fehlt der
vorderen Teilkurbelwelle ein eigenes Teil-Schwungrad. Dies
ist folgenschwer, weil es eine sehr ungünstige Drehkraft-Kurve
dieser Teilkurbelwelle mit stark plus/minus pulsierenden Drehmomenten
ergeben würde. Dadurch müsste die Trennkupplung
schätzungsweise 10mal so groß sein wie die Abtriebskupplung
des Gesamtmotors! Eine so große Kupplung kann im Motorgehäuse
sicherlich nicht untergebracht werden und ist in der Zeichnung
auch nicht dargestellt. Somit dürfte dieser Vorschlag insgesamt
unrealistisch sein.
- Die ungünstigen Ausführungen hinsichtlich des Schwungrades
gelten entsprechend auch für viele andere Veröffentlichungen,
die keine Teil-Schwungräder an den Teil-Kurbelwellen vorsehen -.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
ausgehend von dem o. g. Split-Motor ein praktikables, robustes,
preisgünstiges und bis in die Details ausgearbeitetes System
eines Split-Motors für Kraftfahrzeuge zu schaffen, das als
primäres Ziel die multiplikative Reduzierung der schädlichen
Abgas-Emissionen, in Zusammenwirkung mit allen bekannten
Emissionsminderern, hat.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Kennzeichenteils des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte
Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der beigelegten
Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt:
- * einen 2+2=4-Zylinder Split-Motor mit zweiteiligem Maschinen-
Block in Seitenansicht und mit teilweise aufgeschnittener
Block-Seitenwand;
- * die Schmieröl-Kreisläufe der beiden Teil-Brennkraftmaschinen
und den elektromagnetisch betätigten Drucköl-Schalter für
die halbautomatische Kupplung zwischen den beiden Teil-
Kurbelwellen;
- * die Fahrpedal-Gruppe mit den dazugehörigen Elektro-
Schaltern und Leitungen.
Der Split-Motor ist in Wartestellung vor einer Verkehrsampel
gezeigt, mit Leerlauf der Primär-Brennkraftmaschine, dem Drucköl-
Schalter in Position "Aus" und gestoppter Sekundär-Brennkraftmaschine.
Beim Druck auf das Fahrpedal springt die
Sekundär-Brennkraftmaschine an und wird an die Primär-
Brennkraftmaschine angekuppelt.
Fig. 2 zeigt den Querschnitt durch den Split-Motor gemäß
Schnittlinie A-A der Fig. 1, mit einem Rollenkettentrieb für
die oben liegende Nockenwelle, die unten liegende Schmieröl-
Pumpe und die seitlich liegende gegenläufige (Split-) Ausgleichswelle
erster Ordnung. Außerdem wird eine neuartige Motor-
Querwelle für die Hilfsgeräte-Antriebe dargestellt.
Fig. 3 zeigt den Verlauf der Drosselklappen-Öffnungen bzw. die
Ergiebigkeit der Benzin- oder Diesel-Einspritzanlagen beider Teil-
Brennkraftmaschinen, relativ zum Pedalweg.
Fig. 4 zeigt die Kinematik des Seilzuges am Drosselklappen-
Hebel oder am Hebel der Benzin- oder Diesel-Einspritzanlage der
Primär-Brennkraftmaschine.
Fig. 5 zeigt die Kinematik des Seilzuges am Drosselklappen-
Hebel oder am Hebel der Benzin- oder Diesel-Einspritzanlage der
Sekundär-Brennkraftmaschine.
Fig. 6 zeigt den halben Querschnitt durch die halbautomatische
Kupplung zwischen den Teil-Kurbelwellen der Primär- und der
Sekundär-Brennkraftmaschine, deren Sperrklinken nach jeder vollen
Relativumdrehung beider Teil-Kurbelwellen einrasten. Der Reibkupplungs-
Teil ist in gelöster Position gezeichnet.
Fig. 7 zeigt den Schnitt durch die Sperrklinken-Kupplung gemäß
Schnittlinie B-B der Fig. 6 und Fig. 14, mit Darstellung nur
einer der zwei um 180° versetzt angeordneten Sperrklinken.
Fig. 8 zeigt, als Ansicht "C" der Fig. 7, den abgewickelten
Umfang des Sperrades, mit beiden axial spurenversetzten Sperrklinken
und mit einseitigen Vollstegen in den Zahnlücken des Sperrades,
wodurch jede Sperrklinke nur in ihre eigene Zahnlücke
einrasten kann.
Fig. 9 bis Fig. 13 zeigen die Funktion der halbautomatischen
Kupplung zwischen den beiden Teil-Kurbelwellen, mit Hinzuschaltung
und Abschaltung der Sekundär-Brennkraftmaschine und mit automatischer
Synchronisierung der Kurbel-Stellungen beider Teil-Kurbelwellen.
Fig. 14 zeigt, als Alternative zu Fig. 6, den halben Querschnitt
durch die halbautomatische Kupplung zwischen den Teil-Kurbelwellen
der Primär- und der Sekundär-Brennkraftmaschine, deren Sperrklinken
nach zwei vollen Relativumdrehungen beider Teil-Kurbelwellen einrasten.
Der Reibkupplungs-Teil ist in gelöster Position gezeichnet.
Fig. 15 zeigt die Draufsicht auf eine geöffnete Kraftfahrzeug-Motorenraum-
Haube mit Längseinbau des erfindungsgemäßen Split-
Motors für einen Hinterrad-Antrieb.
Fig. 16 zeigt die Draufsicht auf eine geöffnete Kraftfahrzeug-Motorenraum-
Haube mit Quereinbau des erfindungsgemäßen Split-
Motors für einen Vorderrad-Antrieb.
Fig. 17 bis Fig. 21 zeigt eine Split-Motoren-Familie mit Reihen-
und V-Motoren, wobei Fig. 17F, mit der Bezeichnung 2+2=4,
dem Split-Motor nach Fig. 1 entspricht. Die Zahlen bedeuten:
erste Zahl=Anzahl der Zylinder der Primär-Brennkraftmaschine;
zweite Zahl=Anzahl der Zylinder der Sekundär-Brennkraftmaschine;
dritte Zahl=Anzahl der Zylinder des gesamten Split-Motors.
Fig. 22 zeigt ein Diagramm mit den Verläufen freier Kräfte der
hin und her gehenden Triebwerks-Massen einer 2-Zylinder-Maschine
und Kurbel-Gruppe, deren zwei Kurbeln zueinander mit 90° versetzt
sind, und den Ausgleich dieser freien Kräfte durch die in Fig. 25
und in Fig. 26 gezeigten Gegenmassen. Die römischen Zahlen
kennzeichnen die Zylinder, während der Buchstabe "R" den Verlauf
der resultierenden Kräfte aus beiden Zylindern oder Kurbeln
wiedergibt. Die Kurve "Q" zeigt den Verlauf der Ausgleichskräfte
durch Gegenmassen, an der Kurbel-Gruppe und an einer gegenläufigen
Ausgleichswelle erster Ordnung, die den vollen Ausgleich
ergeben.
Fig. 23 zeigt ein Übersichts-Diagramm zum Ausgleich der freien
Kräfte zweiter Ordnung innerhalb einer Kurbel-Gruppe durch Gegenmassen,
die mit Kurbelwellen-Umdrehung umlaufen. Die Kurve "S"
zeigt den Verlauf der freien Kräfte bei variierenden Versatzwinkeln
der beiden Kurbeln innerhalb der Kurbel-Gruppe, wobei die Null-
Linie bei 90° Kurbel-Versatz geschnitten wird. Die Kurve "T" zeigt
die veränderliche Größe der erforderlichen Gegenmassen. Der volle
Ausgleich der freien Kräfte zweiter Ordnung wird nur erreicht,
wenn die zwei Kurbeln einer Kurbel-Gruppe mit 90° zueinander
versetzt sind, und die Gegenmasse - es ist nur die halbe Gegenmasse,
die zweite Hälfte rotiert mit der Ausgleichswelle erster
Ordnung - zu den Kurbeln mit 135° versetzt sind (veranschaulicht
in Diagramm-Mitte). Dieser Anordnung entspricht die Fig. 22.
Fig. 24 zeigt das Berechnungs-Schema, mit dessen Hilfe die
veränderte Zündfolge nach Trennung und wiederholter Zusammenkupplung
der beiden Teil-Kurbelwellen mit einer vollen Relativ-
Umdrehung bestimmt wird. Fig. 24X ist der Ausgangszustand.
Fig. 24Y und Fig. 24Z ist der Zustand nach einer vollen
Relativ-Umdrehung. Die römischen Zahlen bezeichnen die einzelnen
Zylinder der Brennkraftmaschine, wobei diese Zahlenart gewählt
wurde, um eine Verwechslung mit den arabischen Teile-
Zahlen zu vermeiden. Die senkrecht übereinander stehenden Winkel-
Zahlen geben die Umdrehungen der Kurbelwelle an. In der
Fig. 24Y sind die Zylinder III und IV um 360° verdreht
(verschoben) dargestellt, was schließlich die veränderte Zündfolge
gemäß Fig. 24Z ergibt.
Fig. 25 zeigt in perspektivischer Darstellung die Kurbelwelle
und die gegenläufige Split-Ausgleichswelle erster Ordnung eines
schwingungsarmen 2+2=4-Zylinder Split-Motors, wobei bei den
Zweizylinder-Teil-Kurbelwellen der Primär- und der Sekundär-
Brennkraftmaschine die zwei Kurbeln zueinander jeweils mit 90°
versetzt sind. Die beiden Teil-Kurbelwellen sind im zusammengekuppelten
und synchronisierten Zustand gezeigt, und die dargestellten
Gegenmassen ergeben den vollen Ausgleich der freien
Kräfte und der freien Kippmomente aus hin und her gehenden
Triebwerks-Massen erster und zweiter Ordnung des Gesamt-Motors.
Gegenmassen zum Ausgleich der freien Kräfte und freien
Kippmomente aus umlaufenden Triebwerks-Massen sind nicht gezeigt,
um die Deutlichkeit der Darstellung nicht zu beeinträchtigen.
Der Ausgleich dieser freien Kräfte und Kippmomente erfolgt in
bekannter Weise, durch zusätzliche umlaufende Gegenmassen an
den Teil-Kurbelwellen. Die römischen Zahlen bezeichnen wieder
die einzelnen Zylinder des Split-Motors. Die Winkelgrad-Angaben
zwischen den römischen Zahlen in der ersten Zeile sind die
Zündabstände der einzelnen Zylinder eines Ausgangszustandes
mit zusammengekuppelten Teil-Kurbelwellen, und die römischen
Zahlen und Winkelgrad-Angaben in der zweiten Zeile zeigen die
veränderte Zündfolge und deren Zündabstände nach Abschaltung
der Sekundär-Brennkraftmaschine und ihrer wiederholten Zuschaltung
und Zusammenkupplung mit der Primär-Brennkraftmaschine,
nach einer vollen Relativ-Umdrehung zwischen den beiden
Teil-Kurbelwellen des Split-Motors.
Fig. 26 zeigt in perspektivischer Darstellung die Kurbelwelle
und die gegenläufige Split-Ausgleichswelle erster Ordnung eines
schwingungsarmen 2+4-Zylinder Split-Motors, wobei, wie
in Fig. 25, bei der Zweizylinder-Teil-Kurbelwelle der Primär-
Brennkraftmaschine die zwei Kurbeln zueinander mit 90° versetzt
sind, - dagegen bei der Vierzylinder-Teil-Kurbelwelle der Sekundär-
Brennkraftmaschine zwei Zweizylinder-Kurbel-Gruppen zur Anwendung
kommen, und in jeder Kurbel-Gruppe die zwei Kurbeln zueinander
mit 90° versetzt sind, während die zwei Kurbel-Gruppen
zueinander mit 120° versetzt sind. Die beiden Teil-Kurbelwellen
sind im zusammengekuppelten und synchronisierten Zustand gezeigt,
und die dargestellten Gegenmassen ergeben den vollen
Ausgleich der freien Kräfte und der freien Kippmomente aus hin
und her gehenden Triebwerks-Massen erster und zweiter Ordnung
des Gesamt-Motors. Übliche Gegenmassen zum Ausgleich der freien
Kräfte und freien Kippmomente aus umlaufenden Triebwerks-Massen
sind nicht gezeigt, um die Deutlichkeit der Darstellung nicht zu
beeinträchtigen.
Fig. 27 zeigt eine Teil-Kurbelwelle mit einer für die Erfindung
typischen Kurbel-Gruppe und eine Teil-Ausgleichswelle,
bei denen für den Ausgleich der freien Kräfte aus hin und her
gehenden Triebwerks-Massen innerhalb der Kurbel-Gruppe die
paarweise zusammenwirkenden Gegenmassen an der Kurbel-Gruppe
und an der Teil-Ausgleichswelle, das ist 91 und 101; oder 92
und 102, gleichgerichtet sind, wenn die beiden Kolben der Kurbel-
Gruppe (die in der Darstellung hintereinander liegen) von ihren
oberen (wie gezeigt) oder unteren Totpunkt-Lagen gleichweit,
d. i. je 45° Kurbelwellen-Umdrehung, entfernt sind. Jedes zusammenwirkende
Gegenmassen-Paar: 91 und 101; oder 92 und
102, rotiert nebeneinander in einer gemeinsamen Ebene, die in
der Darstellung die Zeichnungs-Ebene ist.
Für den Ausgleich der freien Rest-Kippmomente erster Ordnung
aus hin und her gehenden Triebwerks-Massen innerhalb der Kurbel-
Gruppe dienen die paarweise zusammenwirkenden zusätzlichen
Gegenmassen an der Kurbelwelle und an der Teil-Ausgleichswelle,
das ist 110 und 112, sowie 111 und 113, die in Längsrichtung
der Wellen und zueinander 180° versetzt sind, bei gleicher
Kolbenlage wie zuvor horizontal liegen, einen Versatzwinkel
von 90° zu den übrigen Gegenmassen, und einen Versatzwinkel
von 135° zu den benachbarten Kurbeln der Kurbelwelle aufweisen.
Diese Anordnung ist auch in Fig. 25 und in Fig. 26 gezeigt.
Fig. 28 zeigt das Kühl-System des Split-Motors, wobei die
ausgezogenen Pfeile den Wasserfluß beim Anwärm-Vorgang der
Sekundär-Brennkraftmaschine durch die Primär-Brennkraftmaschine
veranschaulichen.
In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Zahlen gleiche Teile.
Es bedeuten:
1 Primär-Brennkraftmaschine;
2 Sekundär-Brennkraftmaschine;
3 Teil-Kurbelwelle der Primär-Brennkraftmaschine 1;
4 Teil-Kurbelwelle der Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
5 Schwungrad der Primär-Brennkraftmaschine;
6 Schwungrad der Sekundär-Brennkraftmaschine;
7 Zahnkranz am Schwungrad 5 für einen herkömmlichen
Elektro-Starter;
8 Herkömmliche Fahr-Kupplung oder alternativ herkömmliches
automatisches Getriebe;
9 Teil-Nockenwelle der Primär-Brennkraftmaschine, ausgelegt
für eine mäßige Fahrgeschwindigkeit und eine niedrige
Leerlauf-Drehzahl;
10 Teil-Nockenwelle der Sekundär-Brennkraftmaschine, optimiert
für die Schnellfahrt;
11 Rollenketten-Trieb der Primär-Brennkraftmaschine 1, zwischen
der Motor-Querwelle 23 und dem vorderen Kurbelwellen-
Hauptlager 106 liegend;
12 Rollenketten-Trieb der Sekundär-Brennkraftmaschine 2, zwischen
dem hinteren Kurbelwellen-Hauptlager 103 und der
halbautomatischen Kupplung 50 liegend;
13 Ölpumpe der Primär-Brennkraftmaschine 1;
14 Ölpumpe der Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
15 Ölfilter der Primär-Brennkraftmaschine 1;
16 Ölfilter der Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
17 Schmieröl-Versorgung der Primär-Brennkraftmaschine 1;
18 Schmieröl-Versorgung der Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
19 Zündverteiler für 1;
20 Zündverteiler für 2;
21 Wasserpumpe für 1 (in Fig. 2 Antriebs-Riemenscheibe für
diese Wasserpumpe);
22 Wasserpumpe für 2;
23 Motor-Querwelle für den Antrieb der Fahrzeug-Hilfsgeräte;
24 Schraubenräder-Paar für den Antrieb der Querwelle;
25 Drucköl-Schalter, elektromagnetisch betätigt;
26 Drucköl-Schalter-Position für Auto-Stopp vor Verkehrs-
Ampeln und für Auto-Schlangenfahrten, mit nur laufender
Primär-Brennkraftmaschine;
27 Drucköl-Schalter-Position für Schnellfahrt, mit laufender
und hinzugeschalteter Sekundär-Brennkraftmaschine;
28 Fahrpedal;
29 Einstellbarer Abstand für das Starten und Hinzuschalten, bzw.
für das Abtrennen und Stoppen der Sekundär-Brennkraftmaschine;
30 Einstellschraube für Abstand 29;
31 Stromzuführung vom herkömmlichen Zündschalter;
32 Stomzuführung zur Zündung der Sekundär-Brennkraftmaschine;
33 Stromzuführung zur Zündung der Primär-Brennkraftmaschine;
34 Schlepp-Kontakt-Geber für das Starten und Hinzuschalten,
bzw. Abtrennen und Stoppen der Sekundär-Brennkraftmaschine.
Durch den hier ein- oder ausgeschalteten Stromfluß wird der
Drucköl-Schalter 25 und die Zündung 32 der Sekundär-Brennkraftmaschine
ein- oder ausgeschaltet;
35 Verzögerungsventil für das Lösen der halbautomatischen Kupplung
50, bei Getriebegang-Wechsel;
36 Schalter am Armaturenbrett zum dauerhaften Abschalten der
Sekundär-Brennkraftmaschine;
37 Schalterposition für Auto-Schlangenfahrten, mit nur laufender
Primär-Brennkraftmaschine. Auch der Start der Primär-
Brennkraftmaschine mittels des herkömmlichen Elektro-Starters
erfolgt mit dieser Schalterposition;
38 Schalterposition für Normalfahrt mit Stopp- und Restart-Funktion
vor Verkehrs-Ampeln und für Schnellfahrt, mit periodisch
hinzu- und abgeschalteter Sekundär-Brennkraftmaschine;
39 Seilzug vom Fahrpedal zum Vergaser oder zur Benzin- oder
Dieselöleinspritzanlage der Primär-Brennkraftmaschine;
40 Seilzug vom Fahrpedal zum Vergaser oder zur Benzin- oder
Dieselöleinspritzanlage der Sekundär-Brennkraftmaschine;
41 Wellenbiegekupplungen mit Gummischeiben oder Kreuzgelenke
an beiden Enden der Motor-Querwelle 23;
42 Verlängerungs-Wellenstücke, verlängern beiderseitig die
Motor-Querwelle 23;
43 Riemen-Scheiben für den Antrieb der Hilfsgeräte 46;
44 Stützlager in Elastomer-Polstern. Polsterfassungen zweiteilig,
zum Einlegen der Treibriemen;
45 Beschlag für Stützlager 44;
46 Kraftfahrzeug-Hilfsgeräte, wie: Lichtmaschine, Klimakompressor,
Lenkhilfepumpe usw., karosseriefest montiert und angetrieben
durch die Motor-Querwelle 23;
47 Hydraulischer Rollenketten-Spanner mit mechanischer Rücklaufsperre,
separat für Rollenketten-Triebe 11 und 12;
48 Zylinderrollen-Wälzlagerungen der Reibscheibe 51/52;
49 Drosselklappen-Öffnung und/oder Ergiebigkeit der Benzin-
oder Dieselöl-Einspritzung;
50 Halbautomatische Kupplung zwischen der Teil-Kurbelwelle 3
der Primär-Brennkraftmaschine 1 und der Teil-Kurbelwelle 4
der Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
51 Reibscheibe, gehärtet, der halbautomatischen Kupplung nach
Fig. 6, die zugleich Sperrad mit zwei diametral gegenüberliegenden
Zahnlücken für zwei Sperrklinken 60 ist;
52 Reibscheibe, gehärtet, der alternativen halbautomatischen
Kupplung nach Fig. 14, die zugleich Sperrad mit zwei diametral
gegenüberliegenden Zahnlücken für zwei Sperrklinken 60
und Träger der Satelliten-Zahnräder 73 ist;
53 Großer Reibring mit dicht liegenden konzentrischen Rillen
und mit in Abständen liegenden radialen Rillen an der Reibfläche,
der auf seiner Peripherie und auf der zur Reibfläche
entgegengesetzter Seite einen Ringvorsatz mit innerer Hohlkegelfläche
hat, und der z. B. aus einer Kupfer-Legierung
gefertigt ist;
54 Kleiner Reibring mit dicht liegenden konzentrischen Rillen
und mit in Abständen liegenden radialen Rillen an der Reibfläche,
der z. B. aus einer Kupfer-Legierung gefertigt ist;
55 Zylinderköpfe, scheibenförmig;
56 Betätigungs-Kolben, durch Drucköl beaufschlagt, und mit keilförmigen
Ausschnitten, die dem Ringvorsatz des Reibringes 53
entsprechen;
57 Rückstell-Federn der Kolben 56;
58 Drucköl-Zuführungsleitungen, gebohrt in der Teil-Kurbelwelle 4;
59 Rückstell-Wellenfeder des großen Reibringes 53;
60 Sperrklinken, zwei Stück gegenüberliegend;
61 Gegengewichte der Sperrklinken 60;
62 Drehzapfen für die Sperrklinken 60, am Zylinderkörper 55;
63 Rückstell-Federn der Sperrklinken 60;
64 Abheb-Hebel für Sperrklinken 60, mit federndem Zahn;
65 Wippe und Welle zur Betätigung des Hebels 64;
66 Zylinder und druckölbetätigter Kolben der Wippe 65;
67 Rückstell-Feder der Wippe 65;
68 Vollsteg einer Zahnlücke des Sperrades 51/52;
69 Vollsteg der zweiten Zahnlücke des Sperrades 51/52;
70 Axialer Spuren-Versatz der beiden Sperrklinken 60;
71 Drehschwingungs-Dämpfer, z. B. aus Fluor-Elastomer, zwischen
der Teil-Kurbelwelle 3 der Primär-Brennkraftmaschine 1 und
der Teil-Kurbelwelle 4 der Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
72 Mehrere radial angeordnete Zylinder;
73 Satelliten-Zahnräder, mindestens zwei Stück und am Umfang
gleichmäßig verteilt;
74 Sonnenzahnrad des Planeten-Getriebes, drehfest mit der
Teil-Kurbelwelle 4 verbunden;
75 Äußeres Hohl-Zahnrad des Planeten-Getriebes, mit Hilfe des
Drehschwingungs-Dämpfers 71 mit der Teil-Kurbelwelle 3
drehfest verbunden;
76 Drucköl-Leitung zur halbautomatischen Kupplung 50;
77 Verzögerungsschalter für die Zündungs-Unterbrechung der
Sekundär-Brennkraftmaschine bei Getriebegang-Wechsel;
78 Trennflansch-Ebene des gemeinsamen Maschinen-Blocks, im
Teilungsbereich der beiden Teil-Brennkraftmaschinen. Durch
die Trennung des Blocks wird die Montage vereinfacht und
die Reparatur durch Austausch der Primär- oder der Sekundär
Brennkraftmaschine als ganze Module erleichtert;
79 Abtriebswelle zum Getriebe des Kraftfahrzeuges;
80 Zwei-Ventil-Thermostat herkömmlicher Bauart, in der oberen
Ablaufleitung der Primär-Brennkraftmaschine 1;
81 Bypass-Leitung des Thermostates 80;
82 Fahrzeug-Innenheizung;
83 Zwei-Ventil-Thermostat in der unteren Zulaufleitung der
Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
84 Rückfluß-Verhinderungs-Ventil, elektromagnetisch betätigt
und elektrisch verbunden mit der Zündung 32 der Sekundär-
Brennkraftmaschine 2;
85 Fahrzeug-Kühler;
86 Lüfter;
87 Entlüftungsgefäß des Kühlsystems;
88 Alternative Verbindungsleitung, eines für beide Teil-Brennkraftmaschinen
gemeinsamen Schmieröl-Systems;
89 Kühlwasser-Mantel der Primär-Brennkraftmaschine 1;
90 Kühlwasser-Mantel der Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
91 Gegenmassen der Teil-Kurbelwelle 3 der Primär-Brennkraftmaschine
1, zum Ausgleich einer Hälfte der freien Kräfte aus
hin und her gehenden Triebwerks-Massen (in der Beschreibung
auch als "übrige Gegenmassen" bezeichnet);
92 Gegenmassen der Teil-Kurbelwelle 4 der Sekundär-Brennkraftmaschine
2, zum Ausgleich einer Hälfte der freien Kräfte aus
hin und her gehenden Triebwerks-Massen (in der Beschreibung
auch als "übrige Gegenmassen" bezeichnet);
93 Teil-Ausgleichswelle erster Ordnung der Primär-Brennkraftmaschine
1, die mit gleicher Drehzahl, aber entgegengesetzt
zur Kurbelwelle läuft;
94 Teil-Ausgleichswelle erster Ordnung der Sekundär-Brennkraftmaschine
2, die mit gleicher Drehzahl, aber entgegengesetzt
zur Kurbelwelle läuft;
93 und 94 zusammen: Split-Ausgleichswelle;
95 Antriebsritzel der Teil-Ausgleichswelle 93;
96 Antriebsritzel der Teil-Ausgleichswelle 94;
97 Ketten-Mulde;
98 Leerlaufeinstellung;
101 Gegenmasse der Teil-Ausgleichswelle 93 der Primär-Brennkraftmaschine
1, zum Ausgleich der zweiten Hälfte der freien
Kräfte aus hin und her gehenden Triebwerks-Massen (in der
Beschreibung auch als "übrige Gegenmassen" bezeichnet);
102 Gegenmasse der Teil-Ausgleichswelle 94 der Sekundär-Brennkraftmaschine
2, zum Ausgleich der zweiten Hälfte der freien
Kräfte aus hin und her gehenden Triebwerks-Massen (in der
Beschreibung auch als "übrige Gegenmassen" bezeichnet);
Bei arbeitenden und synchronisierten Primär- und Sekundär-
Brennkraftmaschinen laufen die Teil-Ausgleichswellen 93 und
94 auch zueinander synchron, wobei die Gegenmassen 101 und
102 mit 180° bzw. 120° zueinander ständig versetzt sind;
103 Hinteres Kurbelwellen-Hauptlager der Sekundär-Brennkraftmaschine 2;
104 Gegenmassen der Teil-Kurbelwelle 4 der Sekundär-Brennkraftmaschine
2, zum Ausgleich einer Hälfte der freien Kräfte aus
hin und her gehenden Triebwerks-Massen (in der Beschreibung
auch als "übrige Gegenmassen" bezeichnet);
105 Gegenmasse der Teil-Ausgleichswelle 94 der Sekundär-Brennkraftmaschine
2, zum Ausgleich der zweiten Hälfte der freien
Kräfte aus hin und her gehenden Triebwerks-Massen (in der
Beschreibung auch als "übrige Gegenmassen" bezeichnet);
104 und 105 nur für den 2+4=6-Zylinder Split-Motor nach Fig. 26;
106 Vorderes Kurbelwellen-Hauptlager der Primär-Brennkraftmaschine;
107 Kolben;
108 Weg des Fahrpedals 28;
110 und 112 Zwei zusätzliche Gegenmassen an den Teil-Kurbelwellen
3 und 4, die nur eine Kurbel-Gruppe aufweisen,
Fig. 25; Fig. 26 und Fig. 27, 180° zueinander versetzt,
90° zu den übrigen Gegenmassen 91 bzw. 92 versetzt,
135° zu den benachbarten Kurbeln versetzt und an den
äußeren Kurbel-Endwangen befestigt, die zum Ausgleich der
freien Rest-Kippmomente erster Ordnung aus hin und her
gehenden Triebwerks-Massen innerhalb der Kurbel-Gruppen
dienen;
111 und 113 Zwei zusätzliche Gegenmassen an den Teil-Ausgleichswellen
93 und 94, für Teil-Kurbelwellen, die nur eine Kurbel-
Gruppe aufweisen, Fig. 25; Fig. 26 und Fig. 27 180° zueinander
versetzt, 90° zu den übrigen Gegenmassen 101 bzw.
102 versetzt, und an den Enden der Teil-Ausgleichswelle befestigt,
die, zusammen mit 110 und 112, zum Ausgleich der
freien Rest-Kippmomente erster Ordnung aus hin und her
gehenden Triebwerks-Massen innerhalb der Kurbel-Gruppen
dienen;
114 und 116 Zwei zusätzliche Gegenmassen an der Teil-Kurbelwelle
4, die zwei um 120° zueinander versetzte Kurbel-
Gruppen aufweist, Fig. 6, 180° zueinander versetzt, 30° zu
den übrigen Gegenmassen 92 und 104 versetzt, 165° zu den
benachbarten Kurbeln versetzt und an den äußeren Kurbel-
Endwangen befestigt, die zum Ausgleich der freien Rest-Kippmomente
erster Ordnung aus hin und her gehenden Triebwerks-
Massen innerhalb der beiden Kurbel-Gruppen dienen;
115 und 117 Zwei zusätzliche Gegenmassen an der Teil-Ausgleichswelle
94 in Fig. 26, für Teil-Kurbelwellen, die zwei um 120°
zueinander versetzte Kurbel-Gruppen aufweisen, 180° zueinander
versetzt, 30° zu den übrigen Gegenmassen 102 und 105 versetzt,
und an den Enden der Teil-Ausgleichswelle befestigt, die zusammen
mit 114 und 116 zum Ausgleich der freien Rest-Kippmomente
erster Ordnung aus hin und her gehenden Triebwerks-
Massen innerhalb der Kurbel-Gruppen dienen.
Detaillierte Zeichnungs-Beschreibung
und Funktion des Split-Motors
Ein mit dem erfindungsgemäßen Split-Motor ausgestattetes Fahrzeug
wird so gefahren, wie jedes herkömmliche Kraftfahrzeug.
Der einzige Unterschied besteht in einem Schalter 36 am Armaturenbrett,
der zwei Schaltpositionen hat:
Position 38, für die Normalfahrt mit Stopp- und Restart-Funktion,
bei der die Primär-Brennkraftmaschine 1 ständig arbeitet und
die Sekundär-Brennkraftmaschine 2 für jede Beschleunigungs-
und Schnellfahrt automatisch gestartet und als Booster-Maschine
zum Antrieb des Fahrzeuges hinzugeschaltet wird; - dagegen
für jede Langsamfahrt vom Antrieb automatisch wieder abgetrennt
und gänzlich gestoppt wird. Dies geschieht auch beim Stopp
vor jeder Verkehrsampel und beim Schubbetrieb;
Position 37, für Auto-Schlangenfahrten, bei der die Primär-Brennkraftmaschine
1 arbeitet und die Sekundär-Brennkraftmaschine 2
gänzlich abgeschaltet ist.
Das automatische Starten, Hinzuschalten zum Antrieb, Abschalten
und Stoppen der Sekundär-Brennkraftmaschine wird ohne besonderes
Zutun des Fahrers vom Fahrpedal 28 gesteuert, das über einen
Schlepp-Kontakt-Geber 34, mit Ein/Aus-Funktion, den Drucköl-
Schalter 25 für die halbautomatische Kupplung 50 und die Zündung 32
der Sekundär-Brennkraftmaschine 2 ein- und ausschaltet. Der Schlepp-
Kontakt-Geber 34 ist in seiner Position relativ zum Pedalweg einstellbar,
29 und 30, wodurch der Start-Punkt und Stopp-Punkt der
Sekundär-Brennkraftmaschine verändert werden kann. Der Drucköl-
Schalter 25 wird durch das Schmieröl-System der Primär-Brennkraftmaschine
1 gespeist. Auf diese Weise wird erreicht, daß auch
bei gestoppter Sekundär-Brennkraftmaschine und nicht arbeitender
Ölpumpe 14 dieser Maschine der Drucköl-Schalter 25 und die halbautomatische
Kupplung 50 mit Drucköl versorgt wird. Der Drucköl-
Schalter und insbesondere sein hydraulischer Teil ist im Motor-Block,
z. B. in der Block-Querwand des hinteren Kurbelwellen-Hauptlagers 103
der Sekundär-Brennkraftmaschine untergebracht, Fig. 6 und Fig. 14,
während der elektromagnetische Teil des Drucköl-Schalters außerhalb
des Motor-Blockes liegt.
Beim Startvorgang der Sekundär-Brennkraftmaschine 2 gibt der Drucköl-
Schalter 25 einen Druckölstrom frei, der über die Leitung 76
zum hinteren Kurbelwellen-Hauptlager der stehenden Sekundär-Brennkraftmaschine,
und weiter durch Kurbelwellen-Bohrungen 58 in die
halbautomatische Kupplung 50 gelangt.
Alternativ können die beiden Schmieröl-Systeme der Primär-Brennkraftmaschine
1 und der Sekundär-Brennkraftmaschine 2 durch eine
Verbindungsleitung 88 zu einem gemeinsamen Schmieröl-System zusammengeschlossen
werden. Dann entfällt die Ölpumpe 14 und das
Ölfilter 16 der Sekundär-Brennkraftmaschine.
Die Betätigung der Fahr-Kupplung 8 und des Hand-Schaltgetriebes
bzw. die Bedienung eines automatischen Getriebes wird wie bei herkömmlichen
Kraftfahrzeugen durchgeführt. Bei Fahrtbeginn wird der
Split-Motor wie üblich mit dem Zündschlüssel und durch einen herkömmlichen
Elektro-Startermotor angeworfen, wobei der Schalter 36
in Position 37 steht und nur die Primär-Brennkraftmaschine 1 durchgedreht
und gestartet wird; was eine wesentlich kleinere elektrische
Leistung erfordert als gegenwärtig.
Die dynamischen Eigenschaften einer Mehrzylinder-Hubkolben-Brennkraftmaschine
erfordern es, daß die einzelnen Kurbeln der Kurbelwelle
bestimmte Versatzwinkel haben, um die freien Kräfte und die
freien Kipp-Momente der Gesamtmaschine auszugleichen. - Das aber
geht teilweise oder gänzlich verloren, wenn man eine Mehrzylindermaschinen-
Kurbelwelle in zwei Teil-Kurbelwellen unterteilt und die
Teil-Kurbelwellen mittels einer einfachen Reibkupplung wieder beliebig
zusammenkuppelt.
Will man die ursprünglichen Vorteile hinsichtlich der freien Kräfte
und der freien Kipp-Momente wieder voll nutzen, müssen die beiden
Teil-Kurbelwellen so zusammengekuppelt werden, daß ihre Kurbeln
auch wieder die Versatzwinkel der ursprünglichen Gesamtkurbelwelle
aufweisen. Das bedeutet, daß die Zusammenkupplung nur nach jeder
vollen Relativumdrehung der beiden Teil-Kurbelwellen erfolgen darf;
- was bei einer 4-Takt-Maschine dennoch die Zündfolge verändert.
Soll auch die ursprüngliche Zündfolge erhalten bleiben,
muß die Zusammenkupplung nach zwei vollen Relativumdrehungen der
beiden Teil-Kurbelwellen erfolgen.
Dafür ist die Synchronisierung der Kurbel-Stellungen der beiden
Teil-Kurbelwellen 3 und 4 durch die halbautomatische Kupplung 50,
die zwischen den beiden Teil-Kurbelwellen liegt und sie periodisch verbindet,
erforderlich.
Die halbautomatische Kupplung 50, Fig. 6 bis Fig. 14 besteht aus:
- - einer Reibkupplungh 51/52; 53; 54;
- - einer Sperrklinken-Kupplung 51/52; 60, nur mit einer Einrastposition
der Sperrklinken je volle Relativ-Umdrehung der Teil-Kurbelwellen 3; 4;
alternativ dazu
- - einer Sperrklinken-Kupplung mit zusätzlichem Planeten-Getriebe 73; 74;
75, mit nur einer Einrastposition der Sperrklinken je zwei volle Relativ-
Umdrehungen der Teil-Kurbelwellen 3; 4; und
- - einem Drehschwingungs-Dämpfer 71.
Die halbautomatische Kupplung 50 hat folgende Funktionen:
- a) Start-Durchdrehen der Sekundär-Brennkraftmaschine 2, wobei die
Primär-Brennkraftmaschine 1 als Starter-Motor dient und die Reibkupplung
einen stoßfreien Durchdreh-Vorgang ermöglicht.
- b) Automatische Synchronisierung der Kurbel-Stellungen der beiden Teil-
Kurbelwellen 3 und 4 und ihre Zusammenkupplung zu einer dynamisch
optimal wirkenden Gesamt-Kurbelwelle. Das wird erfindungsgemäß auf
diese Weise gelöst, daß die gesamte Kupplung 50 eine Zweirichtungs-
Funktion hat, die beide relativen Drehrichtungen zwischen den Teil-
Kurbelwellen nutzt: die eine relative Drehrichtung für den Startvorgang
der Sekundär-Brennkraftmaschine 2, die zweite, und zur ersten umgekehrte,
relative Drehrichtung für den automatischen Synchronisierungs-
Vorgang der Teil-Kurbelwellen. Dafür ist insbesondere die Reibkupplung
so bemessen, daß sie nur für die Übertragung des Anwurf-Drehmomentes
der zu startenden Sekundär-Brennkraftmaschine 2 ausreicht, - dagegen
für die Übertragung des Leistungs-Drehmomentes der arbeitenden
Sekundär-Brennkraftmaschine unterdimensioniert ist. Dadurch rutscht
die geschlossene Reibkupplung nach dem Anspringen der Sekundär-
Brennkraftmaschine langsam durch (slipt), - jetzt aber mit der zweiten,
d. i. mit umgekehrter Relativ-Drehrichtung der beiden Teil-Kurbelwellen
als beim Startvorgang (!), was so lange andauert, bis die Sperrklinken
60 der Sperrklinken-Kupplung in ihre Zahnlücken in der Reibscheibe
51/52 einrasten und die Übertragung des Leistungs-Drehmomentes der
arbeitenden Sekundär-Brennkraftmaschine übernehmen.
Dies beendet den automatischen Synchronisierungs-Vorgang.
- c) Abtrennung der Sekundär-Brennkraftmaschine 2 von der Primär-
Brennkraftmaschine 1, wenn die Leistung der Sekundär-
Brennkraftmaschine nicht mehr benötigt wird, z. B. bei einem
Zwischenaufenthalt vor einer Verkehrs-Ampel, bei einer Auto-
Schlangenfahrt oder bei Schubbetrieb.
Das Zusammenkuppeln und Trennen der beiden Teil-Kurbelwellen und
der Synchronisierungs-Vorgang sind in den Fig. 9 bis 13 mit vektoriell
dargestellten Bewegungsgrößen veranschaulicht. Die linken Zeichnungs-
Seiten zeigen die Reibkupplung mit Zweirichtungs-Funktion in gelöster
und in geschlossener Position und insbesondere in Fig. 10 und Fig. 11,
durch jeweils zwei kleine Vektoren dargestellt, die relativen Zweirichtungs-
Gleitbewegungen zwischen der Reibscheibe 51/52 und den
Reibringen (nur 53 gezeigt). Die rechten Zeichnungs-Seiten zeigen die
Sperrklinken-Kupplung mit einer Sperrklinke und einem Sektor des
Sperrades mit Zahnlücke.
Fig. 9 zeigt den Ausgangs-Zustand:
Die Reibkupplung 51/52; 53 ist gelöst. Die Sperrklinke 60 ist angehoben.
Nur die Primär-Brennkraftmaschine 1 läuft.
Um die Sekundär-Brennkraftmaschine in Gang zu setzen und sie an
die Primär-Brennkraftmaschine anzukuppeln, wird Drucköl in die
Kupplungs-Zylinder 72 und 66 (hier nicht gezeigt) geleitet.
Das bewirkt den folgenden Ablauf:
Fig. 10. Die Reibkupplung 51/52; 53 schließt und startet die Sekundär-
Brennkraftmaschine 2. Die Sperrklinke 60 wird abgesenkt, rastet
aber noch nicht ein, weil die Drehgeschwindigkeit der Sekundär-
Brennkraftmaschine 2 anfangs kleiner ist als die Drehgeschwindigkeit
der Primär-Brennkraftmaschine 1.
Fig. 11. Die Sekundär-Brennkraftmaschine 2 erhöht ihre Leistung und
Drehzahl gegenüber der Primär-Brennkraftmaschine 1, die Reibkupplung
51/52; 53 rutscht durch (slipt), - jetzt aber mit umgekehrter relativer
Gleit-Richtung als beim Startvorgang -, und die Sperrklinke 60 nähert
sich ihrer Einrast-Position. Das ist der automatische Synchronisierungs-
Vorgang beider Teil-Kurbelwellen 3 und 4.
Fig. 12. Die Sperrklinke 60 hat eingerastet: die Primär-Brennkraftmaschine
1 und die Sekundär-Brennkraftmaschine 2 laufen gleich schnell.
Das beendet den automatischen Synchronisierungs-Vorgang.
Um die Sekundär-Brennkraftmaschine 2 wieder abzukuppeln und zu
stoppen, wird, durch Ausschalten des Drucköl-Schalters 25, der
Öldruck in den Kupplungs-Zylindern 72 und 66 abgesenkt und das
Öl in die Ölwanne der Brennkraftmaschine zurückgeführt. Gleichzeitig
wird die Zündung und/oder die Kraftstoff-Einspritzung der
Sekundär-Brennkraftmaschine unterbrochen. Das bewirkt den folgenden
Ablauf:
Fig. 13. Die Reibkupplung 53; 51/52 wird gelöst. Die Sekundär-
Brennkraftmaschine 2 bleibt in der Drehzahl zurück, wodurch sich
die Sperrklinken 60 lösen. Und damit die Sperrklinken im gelösten
Kupplungs-Zustand nicht andauernd über die Zahnlücken auf und ab
springen, werden sie angehoben.
Danach läuft die Primär-Brennkraftmaschine 1 allein weiter.
Die Reibkupplung ist gemäß Fig. 6 eine ölbenetzte Scheibenkupplung
mit einer mittig liegenden Reibscheibe 51/52 und zwei außen liegenden
Reibringen 53 und 54. Der große Reibring 53 wird axial an die Reibscheibe
angepreßt, wodurch sich die Reibscheibe in der Zylinderrollen-
Wälzlagerung 48 axial verrschiebt und dadurch auch mit dem
nicht verschiebbaren kleinen Reibring 54 in Kontakt kommt. Die
Anpressung des großen Reibringes 53 erfolgt durch mehrere radial
im Zylinderkörper 55 angeordnete Betätigungs-Kolben 56, die durch
die Keilwirkung zwischen den Kolben-Ausschnitten und der Hohlkegelfläche
des Ringvorsatzes des Reibringes den Reibring axial
verschieben. Dabei bewegen sich die durch Drucköl beaufschlagten
Betätigungs-Kolben radial nach außen. Der Zylinderkörper 55 und
die Reibringe 53 und 54 sind mit der Teil-Kurbelwelle 4 der Sekundär-
Brennkraftmaschine 2 verbunden, und die Reibscheibe 51/52 wird
von der Teil-Kurbelwelle 3 der Primär-Brennkraftmaschine 1 über
den Drehschwingungs-Dämpfer 71 angetrieben.
In der Sperrklinken-Kupplung (s. Fig. 7) dient der Anhebe-Hebel
64, der über eine kurze Welle und die Wippe 65 mit dem Kolben 66 und
Rückstellfeder 67 verbunden ist, zum Anheben der Sperrklinke(n) 60,
Fig. 13 und Fig. 7. Die Feder 67 ist so stark, daß sie die Rückstellfeder
63 der Sperrklinke überwindet und die Sperrklinke dauernd anhebt.
Wird aber Drucköl in die Kupplungs-Zylinder geleitet, gelangt das
Drucköl durch eine Verbindungsbohrung im Zylinderkörper 55 auch
unter den Kolben 66, der die Feder 67 überwindet, und die Sperrklinke(n)
60 wird (werden) auf das Sperrad 51/52 abgesenkt.
Die beiden diametral gegenüberliegenden Sperrklinken 60 dürfen nur
jeweils in ihre eigene Zahnlücke am Sperrad 51/52 einrasten, wenn
die Bedingung erfüllt werden soll, daß die Sperrklinken-Kupplung
nur eine Einrastposition der Sperrklinken je volle Relativ-Umdrehung
der beiden Teil-Kurbelwellen hat. Das wird erfindungsgemäß dadurch
erreicht, daß die beiden Sperrklinken auf zueinander axial versetzten
Spuren 70 laufen und die Zahnlücken im Sperrad abwechselndseitige
seitliche Vollstege 68 und 69, Fig. 8, aufweisen, so daß die Sperrklinken
in die falschen Zahnlücken (nach einer halben Umdrehung)
nicht einrasten können, weil sie über die seitlichen Vollstege rübergleiten.
Die bisher beschriebene halbautomatische Kupplung 50 bezog sich
hauptsächlich auf die einfachere Kupplungs-Konstruktion nach Fig. 6,
die nach jeder vollen Relativ-Umdrehung der beiden Teil-Kurbelwellen
3 und 4 einrastet.
Soll die halbautomatische Kupplung dagegen - zur Erhaltung auch der
ursprünglichen Zündfolge - erst nach zwei vollen Relativ-Umdrehungen
der beiden Teil-Kurbelwellen einrasten, ist die Konstruktion nach
Fig. 14 erforderlich, die zusätzlich zur einfacheren Kupplungs-
Konstruktion noch ein Planeten-Getriebe 73; 74; 75 mit einem Übersetzungs-
Verhältnis 1 : 2 aufweist. Hierbei ist die Reibscheibe 52
der Reibkupplung gleichzeitig Träger der Satelliten-Zahnräder 73,
das Sonnen-Zahnrad 74 des Planeten-Getriebes ist am Ende der Teil-
Kurbelwelle 4 drehfest befestigt, und das äußere Hohl-Zahnrad 75
ist mit Hilfe des Drehschwingungs-Dämpfers 71 mit der Teil-Kurbelwelle
3 drehfest verbunden.
Die Funktion dieser halbautomatischen Kupplung beruht darauf, daß
bei loser Reibkupplung und gestoppter Sekundär-Brennkraftmaschine 2,
die arbeitende Primär-Brennkraftmaschine 1 den Satelliten-Träger 73
mit halber Drehzahl antreibt; also bei einer vollen Umdrehung der
Teil-Kurbelwelle 3, der Satelliten-Träger nur eine halbe Umdrehung
macht. Da aber der Satelliten-Träger 52 gleichzeitig auch Sperrad
für die Sperrklinken 60 ist und die Sperrklinken nur nach einer
vollen Relativ-Umdrehung zwischen Sperrad und Teil-Kurbelwelle 4
einrasten, muß die Teil-Kurbelwelle 3 hierfür zwei volle Umdrehungen
machen.
Die halbautomatische Kupplung nach Fig. 14 mit Planeten-Getriebe
ist aufwendiger und hat eine größere Baulänge als die einfachere
Kupplungs-Konstruktion nach Fig. 6. Deshalb suchten die Erfinder
nach Möglichkeiten, die einfachere Kupplungs-Konstruktion immer
zu verwenden, auch wenn das einige Veränderungen am Motor bedeuten
würde.
Um diese Möglichkeiten abzuklären, wurde eine Studie durchgeführt,
die auch noch das Ziel verfolgte, eine grundsätzliche kleine Triebwerks-
Einheit für Split-Motoren zu schaffen, die z. B. passend für
die Primär-Brennkraftmaschine wäre.
Die Ergebnisse der Studie zeigen die Fig. 22 und Fig. 23, und
die grundsätzliche kleine Triebwerks-Einheit hat zwei Zylinder.
Wenn man, gemäß Fig. 22, die zwei Kurbeln der herausgefundenen
2-Zylinder-Ausführung mit 90° zueinander versetzt und sie mit diesem
festen Versetzungswinkel betreibt, entsteht aus den zwei Massen-
Kräfte-Kurven "I" und "II" der beiden Zylinder (nur aus hin und
her gehenden Triebwerks-Massen) die resultierende Kräfte Kurve "R"
erster Ordnung, die einer Sinus-Kurve weitgehend gleicht. Dieser
Kräfte-Verlauf macht es möglich, die resultierenden Kräfte durch
zwei gegenläufig umlaufende Gegenmassen - eine Gegenmasse an der
Kurbel-Welle, jeweils mit 135° zu den beiden Kurbeln versetzt, die
zweite Gegenmasse an einer Ausgleichswelle erster Ordnung - zu
kompensieren, die eine entgegenwirkende Sinus-Kräfte-Kurve "Q"
liefern; und wodurch die freien Kräfte aus hin und her gehenden
Triebwerks-Massen fast gänzlich ausgeglichen werden (die Ungenauigkeit
beträgt: +/-1,1% für λ=1/4; und +/-1,6% für λ=1/3,5;
und sie entsteht vor allem durch die Massenkräfte vierter Ordnung).
Die erforderlichen Gegenmassen-Größen ergeben sich aus den zu
erzeugenden Gegenkräfte-Größen erster Ordnung, die an der Kurbel-Welle
als auch an der Ausgleichs-Welle jeweils 0,7081 mh · r × ω²; betragen;
wobei für die zu erzeugenden Gegenkräfte-Größen auch ein Kräfte-Bereich
von +/-1,0 mh · r · ω²; mitbeansprucht wird, weil Gegenkräfte, die
innerhalb dieses Bereiches liegen, auch schon vorteilhafte Ergebnisse
im Sinne der Erfindung liefern. Das analoge gilt für die
angeführten zwei Versatz-Winkel von 90° zwischen den zwei Kurbeln
und 135° zwischen der Gegenmasse an der Kurbel-Welle und den
beiden Kurbeln, die Optimalwerte darstellen, Fig. 23. Für die
Patentansprüche werden auch hier Versatzwinkel-Bereiche mitbeansprucht:
für die Kurbeln untereinander +/-60° beiderseitig
des Optimalwertes, das ist von 30° bis 150° Kurbelversatz; und
für die Gegenmassen relativ zu den Kurbeln und größenordnungsmäßig
übereinstimmend +/-30° beiderseitig des Optimalwertes, das
ist von 105° bis 165° Gegenmassen-Versatz (in Fig. 23 durch
Schräg-Schraffur verdeutlicht).
Dieses Prinzip wurde für einen erfindungsgemäßen 2+2=4-Zylinder
Split-Motor verwendet, der eine geteilte Kurbel-Welle und eine gegenläufige
Split-Ausgleichswelle erster Ordnung nach Fig. 25 enthält.
Dieser Split-Motor ist so laufruhig wie ein herkömmlicher 6-Zylinder
Motor, oder wie ein herkömmlicher 4-Zylinder Motor mit zwei
Ausgleichswellen zweiter Ordnung, z. B. nach DOS 24 55 667 (Ausführungsbeispiel:
Porsche 944); - verwendet aber nur eine einzige
Ausgleichswelle erster Ordnung, was wesentlich preisgünstiger ist.
Im erfindungsgemäßen 4-Zylinder Split-Motor bilden sowohl die zwei
Kurbeln der Teil-Kurbelwelle 3 der Primär-Brennkraftmaschine 1
als auch die zwei Kurbeln der Teil-Kurbelwelle 4 der Sekundär-
Brennkraftmaschine 2, analog zu Fig. 22 und Fig. 23, jeweils
Kurbel-Gruppen, von denen jede Gruppe aus zwei zueinander mit
90° versetzten Kurbeln besteht. Die in Fig. 25 dargestellten Gegenmassen,
91 und 92 an den Teil-Kurbelwellen, jeweils 135° zu den
Kurbeln versetzt, und die Gegenmassen 101 und 102 an der Split-
Ausgleichswelle, 180° zueinander versetzt, ergeben den Ausgleich
der freien Kräfte und der freien Kippmomente aus hin und her gehenden
Triebwerks-Massen, wenn gemäß Fig. 27 innerhalb jeder Kurbel-
Gruppe die jeweils paarweise zusammenwirkenden Gegenmassen
an der Kurbel-Gruppe und an der dazugehörigen Teil-Ausgleichswelle,
das ist 91 und 101; oder 92 und 102, gleichgerichtet sind, und wenn
die beiden Kolben der jeweiligen Kurbel-Gruppe von ihren oberen
oder unteren Totpunkt-Lagen gleichweit, d. i. je 45° Kurbelwellen-
Umdrehung, entfernt sind; während jedes zusammenwirkende Gegenmassen-
Paar, 91 und 101; oder 92 und 102, in einer gemeinsamen
Ebene (die in Fig. 27 die Zeichnungs-Ebene ist) nebeneinander rotiert.
Der dazugehörige Kurbelstern der Gesamt-Kurbelwelle hat die
Kreuzform, Fig. 25, und die Kurbel-Reihenfolge ist: I-90°-II-90°-
IV-90°-III-90°- . . . Die innerhalb jeder Kurbel-Gruppe mit 90°
versetzten Kurbeln liefern auch noch einen weiteren Vorteil, nämlich
eine Drehkraft-Kurve mit nur kleinen wechselnden Massen-Drehkräften,
so daß nur die wechselnden Drehkräfte aus Gasdruck übrig
bleiben. Außerdem können die Auspuff-Kanäle zweier benachbarter
Zylinder, die zu einer Kurbel-Gruppe gehören, bereits am Zylinderkopf-
Ausgang zusammengefaßt und die Auspuffgase ohne Leistungsverlust
jeweils mit einem gemeinsamen Auspuffrohr abgeleitet werden.
Dadurch entfallen die schweren gußeisernen Auspuff-Kollektoren,
was Gewicht spart.
Dieser 4-Zylinder Split-Motor ist besonders für die Verwendung
der einfacheren und kürzeren Ausführung der halbautomatischen
Kupplung 50 nach Fig. 6 konstruiert. Seine Zündabstände sind etwas
ungleichmäßig und betragen: 270°-180°-90°-180°-; und nach Trennung
und wiederholter Zusammenkupplung der beiden Teil-Kurbelwellen
mit einer vollen Relativ-Umdrehung: 180°-270°-180°-90°-; was zündabstandsmäßig
das gleiche ist (die gleichen Zünd- bzw. Arbeitsspiel-
Abstände wurden seinerzeit von Dampfmaschinen und insbesondere von
Dampflokomotiven übernommen, wo sie für ein gesichertes Anfahren
unerläßlich waren). Zur Berechnung der Zündabstände und der
zweierlei Zündfolge dient das Rechnungs-Schema nach Fig. 24.
Die entstehenden Zündabstands-Unterschiede betragen beim Leerlauf
mit 600 U/Min.+/-1/40 Sek., und bei Vollast mit 6000 U/Min.
nur noch +/-1/400 Sek., was bei diesen hohen Drehzahlen untergeht
und nicht wahrgenommen wird. - Weit bedeutender, wegen
der hohen Drehzahlen, ist dagegen der Massen-Ausgleich, der bei
diesem Motor sehr gut ist, und der einen geräuscharmen Lauf ergeben
dürfte. Die etwas ungleichen Zündabstände können sogar
von Vorteil sein, weil sie im drehelastischen Antriebssystem
des Kraftfahrzeuges der Entstehung von Drehschwingungs-Resonanzen
entgegenwirken.
Die 4-Zylinder Motoren-Ausführung mit kreuzförmigem Kurbel-Stern
nach Fig. 25 wird auch für laufruhige Nicht-Split-Motoren bereitgestellt.
Dafür werden die zwei Teil-Kurbelwellen 3 und 4, und die
zwei Teil-Ausgleichswellen 93 und 94, in den in Fig. 25 gezeigten
relativen Lagen und ohne der halbautomatischen Kupplung 50, permanent
zu einer einteiligen Kurbelwelle und zu einer einteiligen Ausgleichswelle
erster Ordnung zusammengefügt.
Diese 4-Zylinder Maschine kann auch wieder in größere Split-Motoren
als laufruhige Teil-Brennkraftmaschine eingebracht werden, wie z. B.
in die Split-Motoren 4+4=8 nach Fig. 19K; 4+6=10 nach Fig. 20N
usw., und das wieder mit Anwendung der halbautomatischen Kupplung
50 zwischen der Primär-Brennkraftmaschine und der Sekundär-
Brennkraftmaschine nach den vorhergehenden Ausführungen in der
Beschreibung.
Das gleiche Prinzip, der in jeder Kurbel-Gruppe mit 90° zueinander
versetzten zwei Kurbeln und des Ausgleichs der freien Kräfte und
der freien Kippmomente aus hin und her gehenden Triebwerks-
Massen mit Hilfe einer gegenläufigen Ausgleichswelle erster Ordung,
kann man auch für größere laufruhige Split-Motoren verwenden, die
besonders für den Gebrauch der einfacheren und kürzeren Ausführung
der halbautomatischen Kupplung 50 nach Fig. 6 geeignet sind.
Das zeigt für einen 2+4=6-Zylinder Split-Motor die Fig. 26.
Diese 6-Zylinder Ausführung ist besonders preisgünstig, weil sie
aus einer gegenwärtigen Produktions-4-Zylinder-Maschine als
Sekundär-Brennkraftmaschine und einer hinzugefügten 2-Zylinder
Primär-Brennkraftmaschine zusammengestellt werden kann. Bei der
4-Zylinder-Maschine wird die Kurbelwelle nach dem oben angeführten
2-Zylinder 90°-Kurbelversetzungs-Prinzip in jeder Kurbel-Gruppe,
die aber zwei zueinander mit 120° versetzte Kurbel-Gruppen umfaßt,
modifiziert. Die hinzugefügte 2-Zylinder Primär-Brennkraftmaschine
erhält eine Teil-Kurbelwelle mit einer solchen Kurbel-Gruppe (wie
zuvor der 2+2=4-Zylinder Split-Motor).
Nach der Zusammenkupplung der beiden Teil-Kurbelwellen 3 und 4
und Synchronisierung ihrer Kurbelstellungen laufen die dann zusammen
drei 90°-Kurbel-Versetzungs-Gruppen mit gegenseitigen
Versatzwinkeln von 120° um. Ebenfalls mit gegenseitigen Versatzwinkeln
von 120° laufen auch die Gegenmassen 101; 102 und 105 der
Split-Ausgleichswellen 93 und 94 erster Ordnung um. Hierbei sind
gemäß Fig. 27 innerhalb jeder Kurbel-Gruppe die jeweils paarweise
zusammenwirkenden Gegenmassen an der Kurbel-Gruppe und an der
dazugehörigen Teil-Ausgleichswelle, das ist: 91 und 101; oder 92 und
102; oder 104 und 105; gleichgerichtet, wenn die beiden Kolben der
jeweiligen Kurbel-Gruppe von ihren oberen oder unteren Totpunkt-
Lagen gleichweit, d. i. je 45° Kurbelwellen-Umdrehung, entfernt sind;
während jedes zusammenwirkende Gegenmassen-Paar: 91 und 101; oder
92 und 102; oder 104 und 105; in einer gemeinsamen Ebene, die in
Fig. 27 die Zeichnungs-Ebene ist, nebeneinander rotiert. Den dazugehörigen
Kurbelstern der Gesamt-Kurbelwelle zeigt Fig. 26, und
die Kurbel-Reihenfolge ist: I-90°-II-30°-III-90°-IV-30°-V-
90°-VI-30°- . . . Fig. 26 zeigt auch die Zündabstände und die
zweierlei Zündfolge. Auch bei diesem Split-Motor kann man ohne Verluste
die Auspuffkanäle zweier benachbarter Zylinder, die zu einer
Kurbel-Gruppe gehören, schon beim Zylinderkopf-Ausgang zusammenfassen,
wodurch schwere gußeiserne Auspuff-Kollektoren entfallen.
Die bisher beschriebenen Gegenmassen: 91; 92; 101; 104 und 105;
- auch als "übrige Gegenmassen" bezeichnet -, gleichen zwar die
freien Kräfte erster und zweiter Ordnung, die freien Kipp-Momente
zweiter Ordnung und zum großen Teil auch die freien Kipp-Momente
erster Ordnung aus hin und her gehenden Triebwerks-Massen des
Gesamtmotors aus. - Sie reichen aber nicht aus, um die Kipp-
Momente erster Ordnung des Teil-Motors und des Gesamt-Motors
gänzlich auszugleichen, weil diese Gegenmassen in Ebenen rotieren,
die jeweils zwischen zwei Kurbeln und somit neben den Kurbeln
einer Kurbel-Gruppe liegen, was Rest-Kippmomente ergibt.
Um auch diese Rest-Kippmomente erster Ordnung auszugleichen,
werden zusätzliche Gegenmassen: 110; 112; 114 und 116; an den
vorderen und hinteren Enden der Teil-Kurbelwellen 3 und 4,
Fig. 25; Fig. 26 und Fig. 27, und zusätzliche Gegenmassen:
111; 113; 115 und 117; an den vorderen und hinteren Enden der
Teil-Ausgleichswellen 93 und 94, Fig. 25; Fig. 26 und Fig. 27
angebracht. Jede Teil-Kurbelwelle und jede Teil-Ausgleichswelle
erhält zwei zusätzliche Gegenmassen, die zueinander 180° versetzt
sind; und die außerdem an jeder Teil-Kurbelwelle und an der
mit ihr zusammenwirkenden Teil-Ausgleichswelle so gerichtet sind,
daß wenn die zusätzlichen Gegenmassen an den vorderen Enden
der Teil-Kurbelwelle und der Teil-Ausgleichswelle parallel nach
unten weisen, die zusätzlichen Gegenmassen an den hinteren Enden
derselben Teil-Kurbelwelle und derselben Teil-Ausgleichswelle
parallel nach oben weisen.
Die Versatzwinkel der zusätzlichen Gegenmassen zu den übrigen
Gegenmassen an den Teil-Kurbelwellen und an den Teil-Ausgleichswellen
und die Massen-Größen der zusätzlichen Gegenmassen werden
unter Berücksichtigung einer Ausgleichswelle erster Ordnung
für jede Teil-Brennkraftmaschine gesondert berechnet.
Das ergibt die folgenden Werte:
- a) für die Primär-Brennkraftmaschine 1 und für die Sekundär-
Brennkraftmaschine mit jeweils nur einer Kurbel-Gruppe an
der Kurbelwelle, nach Fig. 25; Fig. 26 und Fig. 27,
Versatzwinkel der zusätzlichen Gegenmassen zu den übrigen
Gegenmassen von jeweils 90°, bei gleichzeitigen Versatzwinkeln
der zusätzlichen Gegenmassen zu den benachbarten
Kurbeln der Kurbelwelle von jeweils 135°, wobei die zusätzlichen
Gegenmassen ein Gegen-Kippmoment erster Ordnung
von 0,3535 mh · r ·ω² · a; an jeder Teil-Kurbelwelle und an
jeder Teil-Ausgleichswelle erzeugen;
- b) für die Sekundär-Brennkraftmaschine 2 mit zwei um 120° versetzten
Kurbel-Gruppen an der Kurbelwelle, Fig. 26, Versatzwinkel
der zusätzlichen Gegenmassen zu den übrigen Gegenmassen
von jeweils 30°, bei gleichzeitigen Versatzwinkeln
der zusätzlichen Gegenmassen zu den benachbarten Kurbeln
der Kurbelwelle von jeweils 165°, wobei die zusätzlichen
Gegenmassen ein Gegen-Kippmoment erster Ordnung von
0,3535 mh · r · ω² · a; an der Teil-Kurbelwelle und an der Teil-
Ausgleichswelle erzeugen;
- c) für den 4-Zylinder Motor nach Anspruch 9, mit zwei um 180°
versetzten Kurbel-Gruppen nach der Kurbelwelle, Versatzwinkel
der zusätzlichen Gegenmassen zu den übrigen Gegenmassen
von jeweils 90°, bei gleichzeitigen Versatzwinkeln, der zusätzlichen
Gegenmassen zu den benachbarten Kurbeln der
Kurbelwelle von jeweils 135°, wobei die zusätzlichen Gegenmassen
ein Gegen-Kippmoment erster Ordnung von
0,707 mh · r · ω² · a; an der Kurbelwelle und an der Ausgleichswelle
erzeugen.
Für die angeführten Versatzwinkel der zusätzlichen Gegenmassen
zu den übrigen Gegenmassen werden Versatzwinkel-Bereiche von
+/-30°, und für die Massen-Größen der zusätzlichen Gegenmassen
bzw. für die angeführten Größen der erzeugten Gegen-Klippmomente
erster Ordnung werden Gegen-Kippmoment-Größenbereiche von
+/-1,0 mh · r · ω² · a; mitbeansprucht, weil auch die angrenzenden
Bereiche der angeführten Versatzwinkel und Gegenmassen-Größen
schon vorteilhafte Ergebnisse im Sinne der Erfindung liefern.
Außerdem wird eine erfindungsgemäße doppelte Ausgleichs-Funktion
der Teil-Ausgleichswellen, jede für sich und beide Teil-Ausgleichswellen
zusammen, beansprucht. Die doppelte Ausgleichs-Funktion
betrifft den Ausgleich der freien Kippmomente, was durch die zusätzlichen
Gegenmassen-Paare an den Enden der Teil-Ausgleichswellen,
und den Ausgleich der freien Kräfte, was durch die übrigen
Gegenmassen im mittleren Bereich der Teil-Ausgleichswellen erfolgt.
Die doppelte Ausgleichs-Funktion wird dadurch ermöglicht, daß die
zusätzlichen Gegenmassen und die übrigen Gegenmassen in Längsrichtung
der Teil-Ausgleichswellen und drehwinkelig zueinander versetzt
sind.
Was den Ausgleich der freien Kipp-Momente im allgemeinen betrifft,
bleiben nur bei arbeitender Primär-Brennkraftmaschine unausgeglichen:
- - Nickmomente erster Ordnung um die Kurbelwellen-Drehachse,
hervorgerufen durch die exzentrische Lage der Teil-Ausgleichswelle;
- - Kippmomente zweiter Ordnung um die Motor-Querachse.
Beide Kippmoment-Arten sind weniger bedeutend und sie erzeugen
auch nur kleine Schwingungen des Motorblocks, weil:
- - die Masse der hin und her gehenden Triebwerksteile der
Primär-Brennkraftmaschine im Verhältnis zur Masse des Gesamt-
Motors klein ist, und
- - die Primär-Brennkraftmaschine als Einzel-Maschine arbeitend,
überwiegend nur mit mäßigen Drehzahlen läuft; z. B. in einer
sich langsam fortbewegenden Autobahn-Auto-Schlange. -
Demgegenüber läuft der erfindungsgemäße Split-Motor mit hohen Drehzahlen
meistens nur als Gesamtmotor; und dann sind die freien Kräfte
und die freien Kippmomente erster und zweiter Ordnung ausgeglichen.
Auf der Basis des erfindungsgemäßen Split-Motor-Prinzips kann eine
ganze Motoren-Familie gebildet werden, die aus Reihen-Motoren nach
Fig. 17E und Fig. 17F; Fig. 18H; Fig. 19K; Fig. 20N usw., aus
V-Motoren nach Fig. 17G; Fig. 18J; Fig. 19L und Fig. 19M; Fig. 20P;
Fig. 21 usw., und aus noch anderen Motorenformen besteht. Dabei
umfaßt die Primär-Brennkraftmaschine bei kleinen Einheiten einen
einzigen Zylinder, Fig. 17E; bei mittleren Einheiten zwei Zylinder,
Fig. 17F; Fig. 17G; Fig. 18H; Fig. 18J und Fig. 19M, und bei
größeren Einheiten zwei und mehr Zylinder. Die Zwei-Zylinder-
Ausführung dürfte bei Straßenfahrzeugen, insbesondere in warmen
Ländern, Vorteile bieten, weil die Primär-Brennkraftmaschine fast
alle Fahrzeug-Hilfsgeräte 46 antreibt, was mit Klima-Kompressor
10 KW. und mehr ausmachen kann. In der Split-Motoren-Familie werden
einzelne Ausführungs-Formen bei kleinen Einheiten durch Spliten
herkömmlicher Motoren, und größere Einheiten durch Zusammensetzen
von herkömmlichen Motoren gebildet, und das mit und ohne Veränderung
der ursprünglichen Zündfolge und der Zündstäbe, und mit
und ohne Hinzufügung von Ausgleichswellen. Die kleinste Einheit
eines Split-Motors umfaßt zwei Zylinder, davon je ein Zylinder in
jeder Teil-Brennkraftmaschine, - während bei großen Split-Motor-
Einheiten die Zylinderzahl unbegrenzt ist. So ist die in Fig. 21 gezeigte
Einheit 6 V+6 V=12 V nicht die größte Ausführungs-Form, sondern
es können z. B. auch noch Split-Motoren 6 V+12 V=18 V usw.,
z. B. für Lokomotiv-Antriebe, Schiffs-Antriebe und andere Antriebe,
und auch noch größere Einheiten zusammengesetzt werden. Auch
können split-motor-spezifische Kombinationen neu geschaffen werden,
z. B. nach Fig. 20N oder Fig. 20P.
Bei V-Split-Motoren, bei denen zwei in V-Form angeordneter Zylinder-
Bänke eine gemeinsame Kurbelwelle antreiben, beträgt der
V-Winkel zwischen den Zylinder-Bänken 90°. Auch für diese Split-
Motoren kann man die einfachere und kürzere Ausführungsform der
halbautomatischen Kupplung 50 nach Fig. 6 verwenden; und auch für
diese Split-Motoren wird, insbesondere für die Primär-Brennkraftmaschine,
eine grundsätzliche kleine Triebwerks-Einheit gebildet, die
aus einem V-Zylinder-Paar besteht, das jeweils in zwei sich gegenüberliegende
Zylinder in einer und der anderen Zylinder-Bank umfaßt.
Die beiden Pleuel des V-Zylinder-Paares haben eine gemeinsame
Kurbelwellen-Kurbel und einen gemeinsamen Kurbel-Hub-Zapfen, auf
dem sie gelagert sind. Die freien Kräfte und freien Kippmomente
erster Ordnung aus hin und her gehenden Triebwerks-Massen des
V-Zylinder-Paares werden durch umlaufende Kurbelwellen-Gegenmassen
innerhalb des V-Zylinder-Paares ausgeglichen, weshalb eine Ausgleichswelle
erster Ordnung bei V-Split-Motoren nicht erforderlich
ist.
Der kleinste V-Split-Motor ist ein 2 V+2 V=4 V-Zylinder Split-Motor
nach Fig. 17G, bei dem die Primär-Brennkraftmaschine und die
Sekundär-Brennkraftmaschine je ein V-Zylinder-Paar umfaßt. Bei
dieser Maschine sind die Kurbelwellen-Kurbeln der beiden V-Zylinder-
Paare, nach der Zusammenkupplung und Synchronisierung der beiden
Teil-Kurbelwellen, zueinander 90° versetzt, mit welchem relativen
und ständigen Versatzwinkel die zwei Kurbeln in der Gesamt-Kurbelwelle
umlaufen.
Ein größerer V-Split-Motor ist ein 2 V+4 V=6 V-Zylinder Split-
Motor nach Fig. 18J, bei dem die Primär-Brennkraftmaschine ein
V-Zylinder-Paar, und die Sekundär-Brennkraftmaschine zwei V-Zylinder-
Paare umfaßt. Die Kurbelwellen-Kurbeln der drei V-Zylinder-
Paare sind nach der Zusammenkupplung und Synchronisierung der
beiden Teil-Kurbelwellen zueinander 120° versetzt, mit welchen relativen
und ständigen Versatzwinkeln die drei Kurbeln in der Gesamt-
Kurbelwelle umlaufen.
Die beiden oben beschriebenen V-Split-Motoren weisen aber unausgeglichene
Kippmomente zweiter Ordnung in der horizontalen Ebene
auf, wofür weiche Motoren-Lagerungen vorteilhaft sein dürften.
- In dieser Hinsicht sind die Reihen-Split-Motoren gleicher Zylinderzahl
mit Split-Ausgleichswellen erster Ordnung im Vorteil, weil
sie sowohl die Kippmomente erster als auch zweiter Ordnung ausgleichen.
Erst die 8-Zylinder V-Split-Motoren, 2 V+6 V=8 V nach Fig. 19M
und 4 V+4 V=8 V nach Fig. 19L, sind beim Gesamtmotor-Betrieb
hinsichtlich der freien Kräfte und der freien Kippmomente aus hin
und her gehenden Triebwerks-Massen erster und zweiter Ordnung
ausgeglichen, indem die vier Kurbeln der Gesamt-Kurbelwelle, nach
Zusammenkupplung und Synchronisierung der beiden Teil-Kurbelwellen,
einen kreuzförmigen Kurbelstern bilden. Dabei sind die einzelnen
Kurbeln zueinander 90° versetzt, und die erste Kurbel zur
vierten Kurbel, als auch die zweite Kurbel zur dritten Kurbel jeweils
180° versetzt. Bei der Primär-Brennkraftmaschine des
4 V+4 V=8 V-Zylinder Split-Motors sind die zwei Kurbeln 90° zueinander
versetzt. Das ergibt, wie auch bei der Primär-Brennkraftmaschine
des 2 V+6 V=8 V-Zylinder Split-Motors - und bei nur arbeitender
Primär-Brennkraftmaschine - unausgeglichene freie Kräfte
bzw. freie Kippmomente zweiter Ordnung. Aber, da bei nur arbeitender
Primär-Brennkraftmaschine die Drehzahlen meistens klein,
und auch die hin und her gehenden Massen der Primär-Brennkraftmaschine
relativ zur Masse des Gesamt-Motors klein sind, wirken
sich die unausgeglichenen Kräfte und Kippmomente zweiter Ordnung
nicht besonders aus.
Für den V-Winkel von 90° zwischen den Zylinder-Bänken wird ein
V-Winkel-Bereich von +/-90°, das ist von 0° V-Winkel bis 180°
V-Winkel mitbeansprucht, weil auch diese V-Winkel vorteilhafte Ergebnisse
im Sinne der Erfindung liefern. Das gleiche gilt für die
Versatz-Winkel zwischen den Kurbelwellen-Kurbeln, für die ebenfalls
Versatzwinkel-Bereiche von +/-90° mitbeansprucht werden; und auch
für die gemeinsamen Kurbel-Hub-Zapfen eines V-Zylinder-Paares.
Der gemeinsame Kurbel-Hub-Zapfen eines V-Zylinder-Paares wird
geteilt ausgeführt, und die dann zwei Hub-Zapfen auf zwei getrennten
Kurbelwellen-Kurbeln ange 13646 00070 552 001000280000000200012000285911353500040 0002003522988 00004 13527ordnet. Auch für diese getrennten Hub-
Zapfen und Kurbeln wird ein Versatzwinkel-Bereich von +/-90°,
das ist von +90° bis -90° mitbeansprucht.
Schließlich sei angeführt, daß die freien Kräfte und die freien
Kipp-Momente aus umlaufenden Triebwerks-Massen der V-Split-
Motoren, durch weitere umlaufende Gegenmassen an den Teil-Kurbelwellen
ausgeglichen werden.
In das Kraftfahrzeug kann der erfindungsgemäße Split-Motor in Längsrichtung,
Fig. 15, mit z. B. Hinterradantrieb, oder in Querrichtung,
Fig. 16, mit z. B. Vorderradantrieb, eingebaut werden. Beim Längseinbau
liegt die Fahrkupplung 8 und das Getriebe bzw. das automatische
Getriebe, wie herkömmlich, hinter dem Split-Motor. Beim
Quereinbau liegt das Getriebe bzw. das automatische Getriebe, je
nach Länge des Split-Motors und Breite des Kraftfahrzeuges, entweder
neben, oder hinter dem Split-Motor.
Die Teil-Nockenwellen, die Zylinder-Ansaugkanäle und die Zylinder-
Brennräume der Primär- und der Sekundär-Brennkraftmaschine sind
unterschiedlich konstruiert. Hierbei ist die Teil-Nockenwelle 9 oder
sind die Teil-Nockenwellen der Primär-Brennkraftmaschine 1 für eine
mittlere Fahrgeschwindigkeit und für eine niedrige Leerlaufdrehzahl
ausgelegt, und haben z. B. kleine Steuerzeiten-Überschneidungen;
und ist die Teil-Nockenwelle 10 oder sind die Teil-Nockenwellen
der Sekundär-Brennkraftmaschine 2 für eine hohe Fahrgeschwindigkeit
optimiert, und weisen z. B. große Steuerzeiten-Überschneidungen
auf. Durch unterschiedliche Gestaltung der Teil-Nockenwellen
erhält der Split-Motor mit einfachen Mitteln die Eigenschaften
einer Brennkraftmaschine mit veränderlichen Steuerzeiten, ohne den
dafür sonst erforderlichen komplizierten und teuren Verstell-Mechanismus
zu benötigen. Sodann sind die Zylinder-Ansaugkanäle der
Primär-Brennkraftmaschine als Drall-Kanäle ausgeführt, die schon
bei kleiner Maschinen-Drehzahl im Brennraum einen erhöhten Drall
und Turbulenz erzeugen, wodurch die Verbrennung magerer Luft-
Kraftstoff-Gemische begünstigt wird; - während die Zylinder-Ansaugkanäle
der Sekundär-Brennkraftmaschine, zur Begünstigung einer
hohen Leistung bei hohen Drehzahlen, Nicht-Drall-Kanäle sind.
Ferner weisen die Brennräume und die Kolben der Primär-Brennkraftmaschine
bevorzugt Quetschbereiche auf, die schon bei kleinen
Maschinen-Drehzahlen eine erhöhte Turbulenz erzeugen; - während
die Brennräume der Sekundär-Brennkraftmaschine bevorzugt ohne
Quetschbereiche ausgeführt sind.
Auch sind für die Teil-Brennkraftmaschinen des Split-Motors unterschiedliche
Zahlen von Ladungswechsel-Ventilen je Brennkraftmaschinen-
Zylinder vorgesehen. So erhält z. B. die Primär-Brennkraftmaschine
je Zylinder zwei Ventile, während die Sekundär-Brennkraftmaschine
z. B. je Zylinder mit drei oder vier Ventilen ausgerüstet
wird. Dadurch wird insbesondere der höheren Leistung bei
hoher Drehzahl der Sekundär-Brennkraftmaschine Rechnung getragen.
Aber auch die Primär-Brennkraftmaschine kann je Zylinder mit mehr
als zwei Ventilen bestückt sein.
Schließlich erhalten die beiden Teil-Brennkraftmaschinen unterschiedliche
Zündverstell-Kurven, die bei der Sekundär-Brennkraftmaschine
größere Vorzündungswinkel als bei der Primär-Brennkraftmaschine
ergeben.
Die Rollenketten-Triebe 11 und 12, der Primär- und der Sekundär-
Brennkraftmaschine Fig. 1; Fig. 2; Fig. 6 und Fig. 14, sind im
Teilungsbereich der beiden Teil-Brennkraftmaschinen 1 und 2, und
insbesondere auf beiden Seiten und nahe an der halbautomatischen
Kupplung 50 angeordnet. Die Kettentriebe erhalten in den Zylinder-
Köpfen der Teil-Brennkraftmaschinen Untersetzungs-Getriebe, die
aus Zahnrädern oder aus weiteren Rollenketten-Trieben bestehen,
die die Teil-Nockenwellen 9 und 10 antreiben. Die Rollenketten-Triebe
11 und 12 können die Teil-Nockenwellen 9 und 10 aber auch direkt
und ohne Untersetzungs-Getriebe antreiben, was größere Kettenritzel
auf den Teil-Nockenwellen ergibt.
Bei den Rollenketten-Trieben 11 und 12 umschlingen jeweils die geschlossenen
Kettenschleifen mit ihren Außenseiten die antreibenden
Kurbelwellen-Ritzel, und die Zähne der Kurbelwellen-Ritzel greifen
in die Außenseiten der Kettenschleifen ein; - während die geschlossenen
Kettenschleifen mit ihren Innenseiten die Ritzel der angetriebenen
Motoren-Hilfswellen umschlingen und die Zähne der Ritzel
der angetriebenen Motoren-Hilfswellen in die Innenseiten der
Kettenschleifen eingreifen. Auf diese Weise kann jeder Rollenketten-
Trieb, der nur in einer Ebene liegt, gleichzeitig die über der
Kurbelwelle liegende Teil-Nockenwelle 9; 10, oder die Teil-Nockenwellen,
die unter der Kurbelwelle liegende Ölpumpe 13, 14
und auch noch die neben der Kurbelwelle liegende, und zur Kurbelwelle
gegenläufige, Teil-Ausgleichswelle 93; 94, Fig. 2, antreiben.
Die Kettenritzel der Ölpumpen 13; 14 sind in Ketten-Mulden 97
placiert, deren Oberkanten bis über das Ölniveau in der Motor-
Ölwanne reichen. Die Ketten-Mulden hindern die Rollenketten daran,
Luftblasen in das Ölbad hineinzuziehen; damit die Luftblasen nicht
durch das Öl-Ansaugsieb in die Drucköl-Systeme der Brennkraftmaschinen
gelangen.
Die Kraftfahrzeug-Hilfsgeräte 46, wie Lichtmaschine, Lenkhilfepumpe,
Klimakompressor usw. werden von der Primär-Brennkraftmaschine 1
über eine besondere Motor-Querwelle 23 angetrieben, die mit Hilfe
eines Schraubenräder-Paares 24 mit der Teil-Kurbelwelle 3 verbunden
ist. Die Motor-Querwelle tritt beiderseitig aus den Motorblock-
Seitenwänden aus, ist in den Block-Seitenwänden gelagert, steht
aus den Lagerstellen nur kurz heraus, und ist mittels Wellen-
Biegekupplungen oder Kreuzgelenken 41 und Verlängerungs-Wellenstücken
42 nach außen bis zu den Karosserie-Wänden verlängert,
wo Treibriemen-Scheiben 21; 43, direkt an der Motor-Querwelle
oder an den Verlängerungs-Wellenstücken 42, Fig. 2; Fig. 15 und
Fig. 16, für den Antrieb der Hilfsgeräte angeordnet sind. Die Verlängerungs-
Wellenstücke sind in Stützlagern 44, die in Elastomer-
Polstern eingebettet sind, abgestützt, damit sie für die Motorblock-
Bewegungen nachgiebig sind. Die Polster-Fassungen sind außerdem
zweiteilig ausgeführt, um das Einlegen der Treibriemen zu den
Hilfsgeräten zu erleichtern. Bei Längseinbau des Split-Motors in das
Fahrzeug, Fig. 15, sind die Stützlager mit Hilfe von Beschlägen 45
entweder am Vorderachs-Querträger oder an den Karosserie-Seitenwänden
befestigt. Bei Quereinbau des Split-Motors in das Fahrzeug,
Fig. 16, sind die Stützlager an den Karosserie-Querwänden oder
an Auslegern des Motor-Blockes befestigt.
Die Hilfsgeräte 46 des Kraftfahrzeuges sind in beiden Einbaufällen
des Split-Motors karosseriefest montiert, was einfache Zuleitungen
(Kabel und Schläuche) zur den Hilfsgeräten möglich macht und Gewichtsersparnisse
durch Wegfall der bisher üblichen und schweren
Geräte-Befestigungen am schwingenden Motorblock ergibt. Beim
Split-Motor-Längseinbau, Fig. 15, sind die Hilfsgeräte an den Fahrzeug-
Seitenwänden, und beim Split-Motor-Quereinbau, Fig. 16, überwiegend
an der hinteren Fahrzeug-Querwand befestigt.
Das Kühlsystem des Split-Motors Fig. 28 ist auch ein Split-Kühlsystem
und sieht für die Primär-Brennkraftmaschine 1 und die
Sekundär-Brennkraftmaschine 2 separate Kühlwasser-Mäntel 89 und 90
für die Maschinen-Zylinder, separate Wasserpumpen 21 und 22, und
separate 2-Ventil-Thermostaten 80 und 83 vor. Mit diesen Geräten
ist das Kühlsystem so geschaltet, daß nach dem Start der Primär-
Brennkraftmaschine sich zuerst diese Maschine mit dem Kühlwasser-
Mantel 89 über eine auf herkömmliche Weise thermostatisch 80 geregelte
Bypass-Leitung 81 schnell anwärmt. Danach wird der Warmwasser-
Strom der Primär-Brennkraftmaschine 1 in den Kühlwasser-
Mantel 90 der nicht arbeitenden Sekundär-Brennkraftmaschine 2 und
in die Fahrzeug-Innenheizung 82 geleitet, um auch die Sekundär-
Brennkraftmaschine schnell anzuwärmen. Diese zweite Anwärm-
Vorgang wird durch den Thermostaten 83 geregelt, der die Durchströmung
des Kühlwasser-Mantels 90 von oben nach unten, Pfeil "a"
in Fig. 28, bewirkt und unterbricht, sobald die nicht arbeitende
Sekundär-Brennkraftmaschine 2 betriebswarm ist. An der Saugleitung
der Wasserpumpe 22 der Sekundär-Brennkraftmaschine 2 ist ein
elektromagnetisch betätigtes Rückfluß-Verhinderungs-Ventil 84 angeordnet,
das nach dem Unterbrechen des Wasserstromes durch den
Thermostaten 83 eine Überhitzung der Primär-Brennkraftmaschine,
und auch der Sekundär-Brennkraftmaschine, auf dem Rückflußweg
über die stehende Wasserpumpe 22 der Sekundär-Brennkraftmaschine
verhindert. Der oben beschriebene Anwärm- und Warmhalte-Vorgang
wird so lang aufrecht erhalten, wie die Sekundär-Brennkraftmaschine
nicht arbeitet, damit sie jederzeit betriebswarm und einsatzbereit ist.
Wenn der Thermostat 83 die Durchströmung des Kühlwasser-Mantels
90 unterbricht, gibt er gleichzeitig mit seinem zweiten Ventil
den Kühlwasser-Weg über den Fahrzeug-Kühler 85 frei.
Das elektromagnetisch betätigte Rückfluß-Verhinderungs-Ventil 84 ist
mit der Zündstrom-Versorgung 32 der Sekundär-Brennkraftmaschine 2
verbunden, wodurch die Kühlwasser-Saugleitung geöffnet wird, sobald
die Sekundär-Brennkraftmaschine anspringt. Danach durchströmt das
Kühlwasser den Kühlwasser-Mantel 90 der Sekundär-Brennkraftmaschine
von unten nach oben, Pfeil "b" in Fig. 28.
Darüber hinaus bildet die Saugleitung der Wasserpumpe 22 zusammen
mit dem 2-Ventil-Thermostat 83 eine eigene Anwärm-Bypass-Leitung
für die Sekundär-Brennkraftmaschine 2, die automatisch in Funktion
tritt, wenn die noch nicht warme Sekundär-Brennkraftmaschine gestartet
wird (beim s. g. "Kavalierstart").
Das Gehäuse für den Thermostat 83 ist an der unteren Seitenwand
des Kühlwasser-Mantels 90 der Sekundär-Brennkraftmaschine 2 angebracht,
und das thermisch reagierende (z. B. Wachs-)Thermostat-
Element ragt in das Innere des Kühlwasser-Mantels hinein.
Der erfindungsgemäße Split-Motor ist für Hubkolben-Brennkraftmaschinen
geeignet, die nach dem Otto-Verfahren oder nach dem Diesel-
Verfahren arbeiten. Dabei wird der als Viertakt-Brennkraftmaschine
und als Zweitakt-Brennkraftmaschine bereitgestellt. Für Zweitakt-
Hubkolben-Brennkraftmaschinen finden die gleichen Kombinationen von
Primär- und Sekundär-Brennkraftmaschinen, Fig. 17E bis Fig. 21,
und auch die gleichen geteilten Kurbelwellen und Split-Ausgleichswellen,
Fig. 25; Fig. 26 und Fig. 27, wie bei Viertakt-Hubkolben-
Brennkraftmaschinen Anwendung, wodurch auch der Ausgleich der
freien Kräfte und der freien Kippmomente gänzlich dem Ausgleich
der Viertakt-Hubkolben-Brennkraftmaschine entspricht.
Für Zweitakt-Brennkraftmaschinen wird nur die einfachere halbautomatische
Kupplung 50 nach Fig. 6 verwendet, die nach jeder Relativumdrehung
der beiden Teil-Kurbelwellen 3 und 4, die Teil-Kurbelwellen
zusammenkuppelt und ihre relativen Kurbelstellungen synchronisiert.
Der erfindungsgemäße Split-Motor kann aber auch als Wankel-Kreiskolben-
Brennkraftmaschine Anwendung finden, wobei die Primär-
Brennkraftmaschine und die Sekundär-Brennkraftmaschine mindestens
je einen Kreiskolben mit Gehäuse-Einheit umfassen.
Schließlich kann der Split-Motor auch in Mix-Bauweise hergestellt
werden, d. h. aus einer Otto-Teil-Brennkraftmaschine und einer
Diesel-Teil-Brennkraftmaschine bestehen, oder aus einer Hubkolben-Teil-
Brennkraftmaschine und einer Kreiskolben-Teil-Brennkraftmaschine
zusammengebaut sein.
Der erfindungsgemäße Split-Motor kann mit allen bekannten Motorenbau-
Varianten, wie z. B. 4-Ventilern, Turbo-Aufladung, Einspritzanlagen
usw., als auch mit allen bekannten Emissionsschutz-
Systemen einschließlich der Katalysatoren kombiniert werden. Bei
diesen Kombinationen wird durch das Split-Motor-Verfahren die
ausgestoßene Abgasmenge und damit die Menge der von den bekannten
Schutz-Systemen noch übrig gebliebenen schädlichen Emissionen
auf Straßenkreuzungen in der Stadt und bei Autobahn-Schlangenfahrten
noch einmal auf etwa die Hälfte reduziert. Das ergibt
eine multiplikative Verminderung der schädlichen Emissionen und
spart zusätzlich Kraftstoff.
So kann der Split-Motor einen wesentlichen Beitrag zur Reinhaltung
der Luft in den Städten, zur Bekämpfung des Waldsterbens
und zur Senkung des Kraftstoff-Verbrauches liefern.