DE4443707A1 - Schwingungsarme Dreizylinder-Reihen-Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine schwingungsarme Dreizylinder-Reihen- Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei bekannten Brennkraftmaschinen dieser Bauart sind die den einzelnen Kolben bzw. Zylindern zugeordneten Kurbelkröpfungen um 120° Kurbelwinkel gegeneinander versetzt, wodurch eine nachtei­ lige Laufunruhe der Maschine hervorgerufen wird. Die Kompensa­ tion dieser Laufunruhe macht kompliziert aufgebaute Massenkraft­ ausgleichsanordnungen erforderlich (siehe z. B. DE-PS 32 31 988, F16F 15/26).

Diesbezüglich günstiger verhalten sich Vierzylinder-Reihen- Brennkraftmaschinen, deren Kurbelkröpfungen in einer gemeinsamen Ebene liegen, und zwar in solcher Ausrichtung, daß die den beiden äußeren Zylindern zugeordneten Kurbelkröpfungen mit den den beiden inneren Zylindern zugeordneten Kurbelkröpfungen einen Kurbelwinkel von 180° einschließen (siehe z. B. US-PS 1 588 720). Zwar ist auch hier ein Massenausgleich zweiter Ordnung erforderlich, jedoch kann dieser erheblich einfacher aufgebaut sein.

Vierzylinder-Reihen-Brennkraftmaschinen haben jedoch gegenüber Dreizylinder-Maschinen den für einen Einbau in ein kleines Kraftfahrzeug häufig gravierenden Nachteil eines wesentlich größeren Platzbedarfs in Längsrichtung der Maschine. Unabhängig davon, ob die Maschine quer oder längs in den Motorraum eines Fahrzeugs eingebaut werden soll, besteht schon im Hinblick auf die Unterbringung von Nebenaggregaten und die Gewinnung eines freien Deformationswegs stets die Notwendigkeit, insbesondere die Längsabmessungen der Maschine klein zu halten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße, demgemäß mit drei Zylindern auskommende Brennkraftmaschine zu schaffen, deren Laufkultur trotz der gewählten Zylinderzahl der­ jenigen einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine der beschriebenen Art gleichkommt.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbil­ dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Bei der Erfindung wird also schlagwortartig durch eine gegenüber üblichen Dreizylinder-Maschinen um den Faktor 2 vergrößerte Aus­ legung des mittleren Zylinders bezüglich der bewegten Massen und der Gasdruckverhältnisse eine Angleichung an eine Vierzylinder- Maschine geschaffen, jedoch ohne Inkaufnahme der relativ großen axialen Länge derselben.

Zwar beschreibt die FR-PS 693 316 eine Maschine mit drei neben­ einander laufenden Hubkolben, von denen der mittleren den dop­ pelten Durchmesser wie die beiden äußeren hat, jedoch handelt es sich bei den beiden äußeren Zylindern um Entspannungszylinder, die mit dem inneren Zylinder in Strömungsverbindung stehen. Dem­ gemäß greifen alle drei Kolben an derselben Kurbelkröpfung an.

Gerade beim Einsatz in kleinen und demgemäß massearmen Kraft­ fahrzeugen, für den eine Dreizylinder-Maschine prädestiniert ist, ist die Schwingungsarmut der Maschine von besonderer Bedeu­ tung. Dabei ist weiterhin in vorteilhafter Weise die Verwendung von Pendellagerungen für die Maschine, wie sie für Vierzylinder- Maschinen im Einsatz ist, möglich.

Als weiterer Vorteil der Erfindung ist die Vergrößerung des Hub­ volumens gegenüber demjenigen einer gleich großen Vierzylinder- Maschine infolge der Vergrößerung des Durchmessers des Kolbens im mittleren Zylinder anzuführen. Dadurch wird es möglich, auch in kleinen Fahrzeugen relativ großvolumige Maschinen unterzu­ bringen, was von besonderer Bedeutung bei Magermaschinen ist; diese sind sparsam im Kraftstoffverbrauch, ermöglichen in vielen Fällen sogar den Verzicht auf Abgaskatalysatoren mit elek­ trischer Vorheizung, verlangen aber zur Sicherstellung ihrer Funktion relativ große Hubvolumina.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an­ hand der Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 perspektivisch die hier interessierenden wesentlichen Teile einer Dreizylinder- Viertakt-Brennkraftmaschine wiedergibt, während die Fig. 2 und 3 Horizontalschnitte für zwei verschiedene Ausführungsformen sind.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so ist bei 1 der Umriß einer als Antriebsmaschine für ein Kraftfahrzeug vorgesehenen Brenn­ kraftmaschine angedeutet. Sie weist zwei äußere und einen da­ zwischen liegenden mittleren Zylinder auf, in denen Kolben 2, 3 und 4 laufen, die über Pleuel 5, 6 und 7 auf die allgemein mit 8 bezeichnete Kurbelwelle arbeiten. Zum Angriff der Pleuel 5, 6 und 7 weist diese drei in einer gemeinsamen Ebene liegende Kurbelkröpfungen 9, 10 und 11 auf, von denen die dem im mittle­ ren Zylinder laufenden Kolben 4 zugeordnete Kurbelkröpfung 11 in entgegengesetzter Richtung wie die beiden anderen Kurbelkröp­ fungen 9 und 10 weist. Es liegt also ein Versatz um 180° Kurbel­ winkel vor.

Wie aus Fig. 1 deutlich ersichtlich, ist der mittlere Kolben 4 doppelt so groß wie jeder der beiden - gleich großen - äußeren Kolben 2 und 3, und zwar sowohl was seine nach oben weisende, dem Zylinderdruck ausgesetzte Fläche als auch was die durch ihn bedingten bewegten Massen anbelangt. Darunter ist nicht nur die Masse des Kolbens 4 selbst zu verstehen, sondern auch die Masse seines Pleuels 7, d. h. der Massenvergleich bezieht sich auf die gesamten, dem mittleren Zylinder zugeordneten bewegten Massen mit der Summe der entsprechenden bewegten Massen, die den beiden äußeren Zylindern zugeordnet sind. Besonders deutlich läßt Fig. 2 die unterschiedlichen Größenverhältnisse bei den Kolben erken­ nen. Aus dieser Figur ist auch besonders deutlich die in Achs­ richtung gedrängte Bauweise der Brennkraftmaschine erkennbar.

Diesbezüglich noch günstiger verhält sich die in Fig. 3 darge­ stellte Maschine. Mit 30 ist wiederum der Umriß der Maschine be­ zeichnet, die beiden äußeren Kolben tragen die Bezugszeichen 31 und 32, der doppelt so große mittlere Kolben das Bezugszeichen 33. Die Gestaltung der Kurbelwelle 34 ist praktisch dieselbe wie in dem Beispiel nach Fig. 2, wobei jedoch berücksichtigt wird, daß der mittlere Zylinder und damit der mittlere Kolben 33 etwas gegen die Kurbelwellen-Längsachse 35 quer versetzt ist. Man hat hier also eine geringe Abweichung vom echten Reihenprinzip in Richtung V-Bauweise.

Zwar ergibt sich bei dieser Lösung eine etwas größere Maschinen­ breite, jedoch kann zumindest eine der dadurch neben den äußeren Kolben 31 und 32 entstehenden Aussparungen - hier die Aussparung 36 neben dem Kolben 32 - zur Unterbringung eines Nebenaggregats 37, wie einer Öl- oder Wasserpumpe oder einer Lichtmaschine, ausgenutzt werden. Als primärer Vorteil dieser Ausgestaltung der Erfindung ist die weitere Verringerung der axialen Abmessung gegenüber einer Vierzylinder-Brennkraftmaschine mit derselben Laufruhe zu sehen.

Verständlicherweise können für Dreizylinder-Maschinen bekannte zusätzliche Maßnahmen zum weiteren Massenausgleich zweiter Ord­ nung vorgesehen sein.

Claims (4)

1. Schwingungsarme Dreizylinder-Reihen-Brennkraftmaschine mit über individuelle Pleuel auf individuelle Kröpfungen einer Kurbelwelle arbeitenden Kolben in den Zylindern, dadurch ge­ kennzeichnet, daß alle Kurbelkröpfungen (9, 10, 11) zumindest annähernd in einer gemeinsamen Ebene liegen, jedoch die dem mittleren Zylinder zugeordnete Kurbelkröpfung (11) um 180° gegenüber den den beiden äußeren Zylindern zugeordneten Kurbelkröpfungen (9, 10) versetzt ist, und daß die dem Zy­ linderdruck ausgesetzte Fläche des Kolbens (4) im mittleren Zylinder zumindest gleich der Summe der entsprechenden Kolbenflächen in den äußeren Zylindern und die durch ihn bedingten bewegten Massen gleich der Summe der entsprechenden Größen der beiden Kolben (2, 3) in den äußeren Zylinder ge­ wählt sind.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Zylinder in einer gemeinsamen Längsebene der Maschine liegen.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mittlere Zylinder gegenüber einer die beiden äußeren Zylinder enthaltenden Längsebene (35) der Maschine seitlich versetzt angeordnet ist.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in einem durch den Versatz (36) entstandenen Freiraum neben zumindest einem der äußeren Zylinder zumindest ein Nebenaggregat (37) untergebracht ist.