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Mehrzylinderzweitaktbrennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern
Die bauliche Anordnung von mehreren Zylindern einer Brennkraftmaschine in V-Form
hat bekanntlich den großen Vorteil der kurzen gedrungenen Form und insbesondere
der nur halben Anzahl von Kurbelkröpfungen. Deshalb wird heute die V-Form vielfach
vorzugsweise auch bei Flugmotoren verwendet. Die Vorteile dieser Bauart nun auch
auf einfache billige Zweitaktfahrzeugmotoren auszudehnen, war bisher nur teilweise
möglich, und es ist Aufgabe der Erfindung, die V-Form-Bauart auch auf Zweitaktbrennkraftmaschinen
mit Kurbelkarnmeraufladung auszudehnen. Zweitaktbrennkraftmaschinen mit in V-Form
angeordneten Zylindern sind bekannt, jedoch besitzen diese Maschinen besondere Spül-
und Ladepumpen, die meist am hinteren Wellenende, also mit besonderen Kurbeln angetrieben
werden. Dies ist zwangsläufig erforderlich, wenn beispielsweise nur vier Zylinder,
je zwei in V-Form, Verwendung finden. Der Zündabstand beträgt dann in diesem Fall
9o°, und unter diesem Winkel müssen die Zylinder des Zündabstandes wegen zueinander
stehen.
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Es sind zwar Maschinen bekannt, bei welchen V-förmig angeordnete Zylinder
von einer Kurbelkammer aus geladen werden; diese Anordnung hat aber den Nachteil,
daß der Spüldruck in der Kurbelkammer für den zuletzt zur Spülung kommenden Zylinder
zu schwach wird. Die Erfindung ermöglicht nun, die Vorteile der V-Form-Bauart fast
uneingeschränkt auszunutzen, indem sie durch geeignete Wahl von Zylinderzahl und
Neigungswinkel die einfache Kurbelkamrnerspülung bei gleichem Spüldruck beibehält.
Lediglich eine kleine Zusatzpumpe, die in der an sich bekannten Weise mit nur geringem
Hub arbeitet, ermöglicht die Anwendung der Kurbelkammerspülung für jeweils vier
Zylinder. Zwei Zylinder werden trotz ihrer Versetzung zueinander steuerlich einwandfrei
von einer einzigen Kurbelkammer ausgespült. Die Pumpen laden nicht auf, sondern
halten lediglich Vakuum und Druck gleichmäßig. In der Zeichnung ist eine solche
Mehrzylinderzweitaktbrennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern schematisch
dargestellt, und zwar zeigt: Abb. i den Zylinder 2 in Stellung im unteren Totpunkt,
Abb. 2 den Zylinder 2 am Ende der Spülung, Abb.3 den Zylinder in gleicher Stellung
mit Pumpe, Abb. 4 einen Längsschnitt der Maschine, Abb. 5 den Zylinder i bei Öffnungsbeginn
der Spülschlitze, Abb. 6 den Zylinder 2 bei Öffnungsbeginn der Spülschlitze, Abb.7
die Kolbenstellungen im unteren Totpunkt der Pumpe, Abb.8 die Kolbenstellungen im
oberen Totpunkt der Pumpe.
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Die Winkel, in welchen die Zylinder zueinander stehen müssen, betragen
45°. Ausschlaggebend für diesen Winkel ist die Anzahl
der Zylinder,
welche wiederum vom Zündabstand beeinflußt wird. Werden beispielsweise im ganzen
acht Zylinder, also zwei Reihen zu je vier Zylindern, angeordnet, so beträgt der
Zündabstand bezogen auf den-Kurbelkreis '8° - 45°. In diesem Winkel von d5° müssen
die Zylinderreihen zueinander stehen, um den gleichen Zündabstand zu bekommen, wie
dies bei Anordnung der Zylinder in nur einer Reihe üblich ist. Der hier beschriebene
Motor wird vorzugsweise als Achtzylinder ausgeführt. Die sich bei der a.5° Versetzung
ergebende Verschiebung der Steuerdiagramme in bezug auf Spülen und Laden der Zylinder
von nur einer Kurbelkammer aus wird an Hand der Abb. i und 2 wie folgt erläutert:
Im Zylinder 2 befindet sich der Kolben 3 entsprechend dem Kurbelzapfen d. und Pleuelstange
5 genau im unteren Totpunkt. Der Spülschlitz 6 ist demgemäß voll aufgedeckt, und
die Spülung bzw. Ladung des Zylinders zur Hälfte erfolgt. Nachdem nun die Pleuelstange
7 des Kolbens 8 an ein und demselben Hubzapfen angreift, befindet sich der Kolben
8 bereits 45° nach unterem Totpunkt, also nahe am Ende seiner Spülung und Ladung,
wenn die Drehrichtung der Welle im Sinne des Uhrzeigers erfolgt. Wenn nun die Ladung
der beiden Zylinder von der Kurbelkammer aus erfolgen soll, ergibt sich gemäß Abb.
2, daß die Ladung des Zylinders 2 nur unvollkommen werden muß, weil der Kolben 8
während der restlichen Spülzeit des Zylinders 2 einen beträchtlichen Weg nach oben
gemacht hat, wodurch der noch vorhandene Spüldruck in der Kurbelkammer völlig aufgehoben
wird, ja sogar in Unterdruck übergeht. Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Einrichtung
zu schaffen, welche diesen Übelstand behebt, ohne dabei die Maschine in ihrer beabsichtigten
vorteilhaften Bauart zu beeinträchtigen. Gemäß Abb. 3 wird zu diesem Zwecke eine
durch einen Exzenter 9 angetriebene Pumpe io von kurzem Hub verwendet. Derartige
zusätzliche Pumpen sind z. B. bei Rennmotoren an sich bekannt, aber ihr Zweck und
ihre Abmessungen sind andere, denn sie dienen als Auf- bzw. Überladepumpen und vergrößern
dadurch den Brennstoffverbrauch erheblich. Hier handelt es sich um eine Pumpe, die
lediglich die Volumenschwankungen in der Kurbelkammer ausgleicht und deshalb auch
als Ausgleichspumpe bezeichnet wird.
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Die Abb. 3 zeigt die Maschine in der gleichen Kolbenstellung wie in
Abb. 2, also Spülende des Zylinders 2. Die Ausgleichpumpe io arbeitet nun so, daß
sie etwa das doppelte Volumen -nach der Kurbelkammer hin verdrängt, als der Kolben
8 bei seiner Aufwärtsbewegung absaugt. Dadurch wird der Spüldruck in der Kurbelkammer
auf das nötige Maß gehalten, und die Spülung des Zylinders 2 erfolgt ganz normal.
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Damit die Saug- und Druckarbeit der Ausgleichpumpe entsprechend wirkt,
eilt der Kolben der Ausgleichpumpe der Hauptkurbel um etwa 6o° voraus. In Abb. 5
ist der Spülbeginn des Zylinders i und in Abb. 6 der Spülbeginn des Zylinders 2
dargestellt. Die Vorauseilung der Pumpenkurbel oder des Exzenters ist mit 6o° gezeichnet.
Man sieht in Abb. 6 deutlich, wie mit dem Beginn der Spülung des Zylinders :2 die
nun beginnende größte Kolbenbeschleunigung des Ausgieichpumpenkolbens einzusetzen
beginnt. Die Abb. 7 und 8 zeigen noch die Kolbenstellungen der Arbeitskolben, wenn
der Kolben der Ausgleichpumpe sich im unteren (Abb. 7 ) und im oberen Totpunkt (Abb.8)
befindet.
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Um den Aufbau für die Achtzylindermaschine einfach zu gestalten, arbeiten
die Ausgleichpumpen auf beiden Kolbenseiten; es steht also die äußere Pumpenseite
i i mit der nächstfolgenden Kurbelkammer in Verbindung. Somit sind im ganzen nur
zwei Ausgleichpumpen für die Achtzylindermaschine erforderlich. In Abb. 4 ist diese
Anordnung deutlich ersichtlich, die Pfeile zeigen die Verbindung der inneren und
äußeren Kolbenseite der Pumpe mit den Kurbelkammern.
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Zur weiteren Verfeinerung der Steuerdiagramme sieht die Erfindung
noch ein Mittel vor, und zwar die Verwendung verschiedener Spülquerschnitte. Zylinder
i beginnt mit der Aufdeckung des Spülschlitzes 12 zuerst, also zu einem Zeitpunkt,
bei welchem der Spüldruck am stärksten ist. Dem Zylinder 2 dagegen steht ein etwas
geringerer Druck zur Verfügung. Im Zusammenhang mit der Ausgleichpumpe erhält der
Zylinder 2 einen über dem Normalmaß liegenden großen Spülschlitzquerschnitt, Zylinder
i einen unter dem Normalmaß liegenden kleineren Spülschlitzquerschnitt. Die Länge
der Schlitze bleibt bei allen Zylindern gleich, es ändert sich jeweils nur die Höhe
der Schlitze, so daß die Steuerdiagramme hierdurch verschieden sind. Bezüglich des
Gaseinlasses sei erwähnt, daß derselbe durch Schlitzsteuerung des Zylinders i übernommen
werden kann oder auch durch die an sich bekannte Membran. Die sich auch hier ergebenden
Verschiebungen des Steuerdiagramms gleicht die Pumpe ebenfalls aus. Es ist ohne
weiteres klar, daß mit der Erfindung eine Zweitaktbauart geschaffen ist, die für
den Fahrzeugbetrieb die Herstellung einer Sechs- oder Achtzylindermaschine auf billigem
Wege ermöglicht.
Mit einer nur vierfach gekröpften Welle, lediglich
unter Zuschaltung zweier kleiner Exzenter, kann eine achtzylindrige Zweitaktbrennkraftmaschine
nach der bekannt billigen Kurbelkammeraufladung gebaut werden.