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Mehrzylindrige Zweitakt-Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich
auf Zweitakt-Brennkraftmaschinen für flüssige Brennstoffe, welche mit Einspritzung
des Brennstoffs in die Kompressionsräume arbeiten, und verfolgt den Zweck, die Arbeitsgeschwindigkeit
solcher Maschinen zu erhöhen, um sie besonders den Bedürfnissen des Fahrzeugbetriebes
mehr anzupassen, wie dies bisher möglich war. Von dem Gesichtspunkt aus, daß der
Verbrennungsvorgang in den Arbeitsräumen kleiner Einspritzb.rennkraftmaschinen schneller
und vollkommener verläuft als in solchen mit großen Abmessungen des Arbeitszylinders,
hat man vorgeschlagen, für größere Kraftleistungen eine entsprechend große Anzahl
von Arbeitszylindern mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser so.miteinander zu vereinigen,
daß ihre Arbeitskolben gruppenweise durch Querhäupter parallel beweglich verbunden
auf eine Kurbel der Maschinenwelle einwirken. Zu gleichem Endzweck hat man vorgeschlagen,
um Zweitaktbetrieb unter vollkommener Verdrängung der Abgase durch vom Kolben gesteuerte
Zylinderschlitze zu ermöglichen, je zwei Kolben so vereinigter Zylindergruppenpaare
in gemeinsamen Arbeitsräumen gegenläufig zusammenarbeiten zu lassen, wobei die die
gleichlaufenden Kolben vereinigenden Querhäupter jeder Gruppe auf zwei um etwa zso°
gegeneinander versetzte benachbarte Kurbeln der gemeinsamen Triebwelle einwirken.
Bei den bisher bekannten derartigen gegenläufigen Vielfachkolbenmaschinen sind nun
die durch die Querhauptkörper verbundenen Kolbengruppenpaare in mehreren parallelen
Ebenen quer zur Kurbel auf nur einer Seite der Kurbelwelle so angeordnet, daß die
ihre Verbindung mit den gegenläufigen Kurbeln vermittelnden Querhauptkörper durch
die Kolbenkräfte nach zwei senkrecht zueinander stehenden Ebenen in Anspruch genommen
werden. Hierdurch wird die Beanspruchung der Querhauptkörper und deren für den ruhigen
Lauf der Maschine nachteiligen Masse sehr vergrößert. Auch wird dabei ein Teil der
Arbeitszylinder völlig unzugängig von den, andern. eingeschlossen.
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Nach vorliegender Erfindung werden diese Mängel dadurch vermieden,
daß die durch ihre gegenläufigen Kolben mit paarweise gemeinsamem Arbeitsraum verbundenen
Arbeitszylinder.kreuzförmig an vier paarweise gegenüberliegenden Seiten der Kurbelwelle
angeordnet sind, wobei die Verbindung der durch je ein Querhaupt gleichlaufend vereinigter
Kolbengruppen mit der zugehörigen Kurbel durch ein aus Führungsstangen und einem
besonderen O_uerbalken bestehendes Gatter so vermittelt wird, daß die an diese Querbalken
angreifenden Pleuelstangen nur auf Druck beansprucht werden.
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Durch diese Anordnung ist es möglich, unter Anwendung einer an sich
bekannten
seitlichen Achsenversetzung der mit gemeinsamem Arbeitsraum
verbundenen Zylinderpaare die Kolbenkräfte ohne Querbeanspruchungen der Querhäupter
unmittelbar in der Ebene jeder der Kurbeln auf diese zu Übertragen und dabei eine
Gruppe von vier oder sechs gegenläufig verbundenen Zylinderpaaren mit je einer zum
Anbringen der Einspritzarmaturen geeignet freiliegenden Außenseite zu einem selbständig
'geschlossenen Maschinenaggregat zu verbinden, für welches alle Bedingungen zur
Erzielung hoher Arbeitsgeschwindigkeit und Nutzwirkungen erfüllt sind. Ein besonderer
Vorteil ist hierbei, daß die Beschleunigungskräfte der hin und her bewegten Massen
in sehr nahe benachbarten Ebenen vollkommen gegeneinander ausgeglichen werden können.
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Ferner macht dieser geschlossene Gruppenaufbau längs einer Querebene
der Kurbelwelle es möglich, mehrere solcher vollkommen gleich gegliederten Gruppen
mit parallelen Mittelebenen nebeneinander längs einer gerrieinsamen, mit einer entsprechenden
Anzahl von Kurbelpaaren versehenen Kurbelwelle anzuordnen und dadurch die Leistung
der Maschine bei Möglichkeit billiger Massenherstellung der Mehrzahl ihrer Einzelteile
zu vervielfachen.
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Fig. i zeigt in schematisch schaubildlicher Darstellung die Hauptteile
des der Erfindung entsprechenden Bewegungsmechanismus der Maschine.
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Fig. z stellt teils in einem längs der Kurbelwelle geführten senkrechten
Schnitt, teils in Seitenansicht eine aus drei auf je einer besonderen Doppelkurbel
derselben Welle arbeitenden Zylindergruppen zusammengebaute Brennkraftmaschine dar.
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Fig. 3 zeigt einen teilweise in Ansicht dargestellten Schnitt durch
ein auf einem gemeinsamen Kurbelpaar arbeitenden Zylinderaggregat nach einer zur
Kurbelwelle senkrecht stehenden Ebene.
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Längs der Mitte des kastenförmigen Kurbelgehäuses G ruht die Kurbelwelle
W beiderseits je eines Paares der vorzugsweise eng, nebeneinander angeordneten,
unter etwa i$o° versetzten Kurbeln in geeigneten Lagern L. Die an jede dieser Kurbeln
angreifende Pleuelstange steht mit der Mitte eines Querbalkens b in Verbindung,
die parallel zur Kurbelebene zueinander beiderseits des Dewegungsraumes der Kurbeln
gestellt sind und deren Enden mit je einem Paar von Führungsstangen fverbunden sind.
Diese gehen an beiden Seiten des. Bewegungsraumes der Kurbeln vorüber, durch mit
dem Gestell G starr verbundene Leitbüchsen 1, deren freie Enden an je einem Querhaupt
t befestigt sind. Die Führungsstangen 1 verbinden also je- einen Querbalken
b mit einem ihm auf der anderen Seite der Kurbelwelle parallel gegenüberliegenden
Querhaupt zu zwei Gattern, welche um den Bewegungsraum je einer der Kurbeln längs
deren mittleren Drehebene rahmenförmig herumgreifen und durch Pleuelstangen mit
den Kurbeln zu zwei gegenläufigen Kurbeltrieben vereinigt sind. Durch je eine mittlere,
an der Außenseite jedes der Querbalken und der Querhäupter befestigte Führungsstange/
ist diesen Gattern durch an der oberen und unteren Querwand des Gehäuses ('z angebrachte
Leitbüchsen h und L° nochieine weitere Geradführung gegeben.
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Die äußeren Enden der Querhäupter t sind mit je einem von vier Kolben
verbunden, die paarweise einander gegenüberstehend sich in dem gemeinsamen Arbeitsraum
je eines Arbeitszylinders Z gegenläufig bewegen, welche beiden Zylinder mit zu den
Führungsstangen fparallelen Achsen an den gegenüberliegenden Außenseiten des Gehäuses
angebracht sind. je zwei weitere, ebenso ausgebildete Paare von Arbeitszylindern
Z sind an der oberen und unteren Wand des Gehäuses G mit ihren Stirnenden mit zu
den seitlichen Zylindern und den Führungsstangen f parallelen Achsen angebracht.
Von den Kolben K dieser Arbeitszylinder sind die der Kurbelwelle näherliegenden,
durch je eine Zwischenstange mit den unter der gleichen Wellenseite mit ihm liegenden
Querbalken b verbunden. Die außenliegenden, von der Kurbel .entfernteren Kolben
sind mittels eines sie vereinigenden Jochbalkens und zweier Zugstangen mit dem auf
der gleichen Wellenseite mit ihnen liegenden Querhaupt t in starre Verbindung gebracht.
Die zwölf Kolben der sechs. (doppelten) Arbeitszylinder Z sind also hierdurch je
zur Hälfte zu einem durch je eine Kurbel bewegten gemeinsamen Gatter so verbunden,
daß sie sich paarweise zusammen in je einem der Zylinder bewegen.
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Um das Entstehen seitlicher Verbiegungsbeanspruchungen durch die Auswirkung
der Kolben- und Beschleunigungskräfte zu vermeiden, sind die beiden Längenhälften
jedes der Zylinderpaare in der Richtung c%er beiden zugehörigen Kurbeln g um eine
gewisse Strecke gegeneinander versetzt, wie aus Fig, i und a ersichtlich. Der Rest
des Abstandes der Drehmittelebenen der beiden Kurbeln wird vorzugsweise dadurch
ausgeglichen, daß die Kolbenstangen oder sonstigen Befestigungsmittel, welche die
Verbindung zwischen den Kolben und den Querhäuptern t und Querbalken b vermitteln,
in gleicher Richtung aus der Kolbenachsrichtung verschoben sind. Sowohl die durch
die Massenbewegung als auch durch die Kompressions- und Verbrennungskräfte hervorgebrachten
Drücke werden
bei dieser Ausbildung des Kurbelantriebes der Maschine,
abgesehen von den Drehmomenten, fast vollständig im Gehäusekörper zum Ausgleich
gebracht, so daß das, Auftreten erheblicher, nach. außen wirkender Reaktionskräfte
äuch bei sehr schnellem Lauf der Maschine vermieden, wird.
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Nahe den äußerer, Enden des Kolbenhubes 'sind die Wandungen des Zylinders
von Schlitzen durchbrochen, die in an sich bekannter Weise zur Abführung der Verbrenmingsgase
und zum Einführen der frischen Verbrennungsluft dienen. Letztere wird vorzugsweise
durch ein gemäß Fig.2 von der Kurbelwelle W unmittelbar angetriebenes Schleudergebläse
Sp zugeführt. Die Einführung des flüssigen Brennstoffes in die Arbeitsräume der
einzelnen Zylinderpaare wird durch die an den freiliegenden Außenseiten der Längenmitte
jedes. dieser Zylinderpaare angebrachten Einspritzdüsen D bewirkt, die durch eine
gemeinsame Brennstoffpumpe BP
gespeist werden. Die aus den Zylindern abströmenden
Auspuffgase können, wie in derselben Figur angedeutet, gegebenenfalls einer ebenfalls
mit der Kurbelwelle W gekuppelten Abgasturbine AT zwecks weiterer Ausnützung zugeleitet
werden.