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Brennkraftmaschine großer Leistung mit Zylindersternen in Vieleckanordnung
Um bei Brennkraftmaschinen große Leistungen zu erhalten, kann man entweder den Zylindern
große Abmessungen geben oder eine größere Anzahl kleinerer Zylinder verwenden. Letzterer
Weg hat nicht nur den Vorteil, daß das Drehmoment der Maschine gleichmäßiger wird,
man kommt auch ohne Kolbenkühlung aus, da die vom Kolben abzuführende Wärme klein
genug gehalten werden kann. Denn erfahrungsgemäß ist die Leistung eines Zylinders
begrenzt durch die Wärmemenge, die der Kolben ohne Kühlung an die Zylinder abführen
kann. Es ist aber schwierig, die Gesamtleistung aller Zylinder auf eine gemeinsame
Treibwelle zu vereinigen und dabei mit möglichst wenig Kurbeln auszukommen, um die
Betriebsschwierigkeiten mehrfach gekröpfter Kurl:elivellen zu vermeiden und die
Baulänge der Maschine nach Möglichkeit zu verkürzen.
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;ach der Erfindung ist eine Brennkraftinaschine großer Leistung dadurch
geschaffen, daß eine Mehrzahl Zylindersterne, deren Kolben auf einen gemeinsamen
Verbrennungsraum arbeiten, kranzförmig um eine Treibkurbel angeordnet ist, an welche
die inneren Kolben der Zylindersterne angreifen, während die Bewegungen der äußeren
Kolben der Sterne auf die gemeinsame Treibkurbelwelle durch Zwischenglieder übertragen
wird. Jeder Zylinderstern stellt schon eine Einzelmaschine größerer Leistung dar,
die günstig arbeitet, da z. B. drei Zylinder auf einen gemeinsamen Verbrennungsraum
arbeiten. Infolge der Zusammenfassung mehrerer dieser Einzelmaschinen erhält man
eine Gesamtmaschine großer Leistung, deren einzelne Zylinder so kleine Abmessungen
haben können, daß sie ohne Kolbenkühlung einwandfrei arbeiten. Die Herstellung der
Maschine ist dadurch vereinfacht und ihre Betriebssicherheit erhöht. Man kann dabei
die äußeren Kolben der benachbarten Zylinder der Zylindersterne auf zwei zueinander
versetzte Kolben arbeiten lassen, die nebeneinander angeordnet sind.
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Um auch diese beiden Kurbeln miteinander zu vereinigen und dadurch
die Zylindersterne in eine Ebene legen zu können, arbeiten erfindungsgemäß die äußeren
Kolben jedes Zylindersterns auf eine gemeinsame Kurbel mit je einem äußeren Kolben
des benachbarten Zylindersterns zusammen, wobei die Drehrichtung dieser Kurbeln
umgekehrt auf die mittlere Treibkurbelwelle übertragen wird. Die Bewegungsumkehr
ist erforderlich, da natürlich zur Erzielung eines gleichmäßigen Drehmomentes die
Arbeitstakte in den einzelnen Zylindersternen versetzt zueinander erfolgen sollen
und infolge des Angriffs der äußeren Kolben der benachbarten Zylinder der Sterne
an eine gemeinsame Kurbel die Versetzung an diesen Kurbeln fortfällt. Die Bauart
der Maschine ist somit noch weiter vereinfacht und die Baulänge im wesentlichen
auf die Baubreite
eines Zylindersterns beschränkt; insbesondere
eignet sich daher diese Maschine a1"§ Flugzeugmotor.
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Zur weiteren Erhöhung der Leistung lassen sich gut mehrere Maschinen
dieser Bauart nebeneinander in einem gemeinsamen Gehäuse anordnen, wobei die inneren
Kolben und die äußeren Kolben der benachbarten Maschinen je auf gemeinsame, gekröpfte
Kurbelwellen arbeiten und auch die Übertragungsglieder zur Umkehr der Bewegungen
der äußeren Kurbelwellen auf die mittlere Treibkurbelwelle gemeinsam sind. Es werden
dann zwar gekröpfte Kurbelwellen verwendet, diese haben aber im Verhältnis zu der
großen Leistung der Maschine nur wenig Kröpfungen.
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Auf der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Brennkraftmaschine
nach der Erfindung dargestellt.
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Abb. i ist ein Längsschnitt durch die Maschine, Abb.2 ein Querschnitt
nach der Linie A-B der Abb. i und Abb. 3 nach der Linie C-D der Abb. i in größerem
Maßstabe.
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Bei der dargestellten Ausführungsform der Brennkraftmaschine sind
sechs Zylindersterne i, 2, 3, d., 5, 6, die aus je drei Zylindern a, b, c
bestehen,
kranzförmig um eine Kurbelwelle d angeordnet. Die Kolben a1, b1, bzw. cl dieser
Zylinder arbeiten auf einen gemeinsamen Brennraum e. Die Kurbelwelle d ist in Lagern
f eines Gehäuses g gelagert, das mit radialen Öffnungen lt versehen ist, in welche
die Zylindersterne i, 2 . . mit ihren Zylindern a eingesteckt sind. Am äußeren Umfang
werden die Zylindersterne durch Deckel i, h
gehalten.
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Die Pleuelstangen in der inneren Kolben d der Zylindersterne greifen
alle an der mittleren Kurbel n der Kurbelwelle d an, während der äußere
Kolben b1 des einen Zylindersternes, z. B. 6, und der äußere Kolben cl des benachbarten
Zylindersternes i mit ihren Pleuelstangen in auf eine gemeinsame Kurbel o einer
Kurbelwelle p arbeiten, die ebenfalls im Gehäuse g gelagert ist (Abb. 3). Auf dieser
Kurbelwelle p ist ein kleines Zahnrad q befestigt, das mit einem größeren
Zahnrad r kämmt. Dieses Zahnrad steht unter Vermittlung eines kleineren Zahnrades
s mit einem Zahnrad t in Eingriff, welches auf der Kurbelwelle d befestigt ist.
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Die Kolben a1, V, cl jedes Zylindersternes «-erden so gesteuert, daß
sie gegenläufig sind, sich also gleichmäßig nach dem gemeinsamen Verbrennungsraum
e hin und von diesem fortbewegen. Dabei sind zur Erzielung eines gleichmäßigen Drehmoments
die Arbeitstakte in den einzelnen Zylindersternen i, 2 . . . . zueinander versetzt.
Die gegenseitige Versetzung der äußeren sechs Kurbeln o und der mittleren Kurbel
ia ist nun unter Berücksichtigung der Übersetzungsverhältnisse der Zahnräder
q, Y, s, t so gewählt, daß die Kolben a1, b1, cl aller Zylindersterne
sich ordnungsmäßig bewegen. Dabei wird, wie die in Abb. i eingezeichneten Pfeile
erkennen lassen, die Drehrichtung der Kurbeln o umgekehrt auf die Treibkurbelwelle
d übertragen.
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Die sechs Zylindersterne i, 2, .... liegen alle in einer Ebene
(Abb. 2 und 3) und die Leistung aller Zylindersterne ist durch die Zwischenglieder
q, r, s, t auf die Kurbelwelle d vereinigt. Die aus sechs Einzelmaschinen
zusammengesetzte Brennkraftmaschine hat daher eine sehr große Leistung bei einer
kleinen Baulänge, da sich diese im wesentlichen auf die Baubreite eines einzigen
Zylindersternes beschränkt. In Hinblick auf die große Leistung ist auch die Bauart
der Maschine einfach, da man mit nur 7 Kurbeln, nämlich die sechs Kurbeln o und
die mittlere Kurbel n, also sieben Kröpfungen auskommt. Dies ist erst dadurch erreicht,
daß die Bewegungen der Kurbeln o umgekehrt auf die Treibwelle d übertragen werden.
Nur dann arbeiten die Kolben jedes Zylindersternes und die Zylindersterne untereinander
ordnungsmäßig, wenn man die Kolben b1, cl zweier benachbarter Zylindersterne auf
eine gemeinsame Kurbel o arbeiten läßt.
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Dabei ist die Leistung jeder einzelnen Maschine sehr günstig, weil
die drei Kolben dl, b1, cl auf einen gemeinsamen Verbrennungsraum e arbeiten, was
besonders vorteilhaft ist, wenn die Maschinen auch dem Gleichdruckbrennverfahren
(Dieselverfahren) arbeiten. Infolge der starken Unterteilung der Gesamtleistung
der Maschinen auf mehrere thermisch günstig arbeitende Einzelmaschinen ist ermöglicht,
die thermische Beanspruchung der einzelnen Zylinder so klein zu halten, daß man
ohne Kolbenkühlung auskommt. Zugleich ist ein außerordentlich gleichmäßges Drehmoment
der Gesamtmaschine erreicht.
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Die Maschine kann im Viertaktverfahren arbeiten. Zweckmäßig wird das
Zweitaktverfahren verwendet, um an Steuerungsteilen zu sparen.
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Auf der Zeichnung ist zugleich die Ausführungsform der Brennkraftmaschine
dargestellt, bei welcher zwei Maschinen der bisher beschriebenen Art in einem gemeinsamen
Gehäuse g nebeneinander angeordnet sind, um die Leistung zu erhöhen. Man@läßt dann
die inneren Kolben a1 der benachbarten Maschine auf die gleiche Kurbelwelle d arbeiten,
und die äußeren Kolben b1 und cl greifen an Kurbeln o an, die an der gemeinsamen
Kurbelwelle p vorgesehen sind (Abb. 3). Die Zahnräder q, r,
s, t, durch welche
die Bewegungen der äußeren Kurbelwellen p auf die mittlere Kurbelwelle
d
umgekehrt übertragen werden, können für
beide nel;eneinanderliegende
Maschinen gemeinsam sein.
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Die Anzahl der Kröpfungen der Kurl3elwellen p und d erhöht sich allerdings
bei der N; ebeneinanderlegung der Gesamtmaschinen, im Verhältnis zu der großen Leitung
des Aggregats ist aber doch dessen Bauart verhältnismüßig einfach und gedrungen.