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Viertaktmotor in Boxeranordnung Die Leistung von Brennkraftmaschinen
ist im wesentlichen von der Größe der verbrannten Brennstoffmenge je Zeiteinheit
abhängig. Da für die vollkommene Verbrennung eines bestimmten Brennstoffes eine
ganz bestimmte Luftmenge erforderlich ist, ist auch die Größe der je Zeiteinheit
in die Maschinenzylinder gebrachten Luftmenge für die Leistung eines Verbrennungsmotors
ausschlaggebend. Da die Luftmenge bei normalen Motoren durch die Größe des. Hubvolumens
bestimmt wird, kann eine Leistungssteigerung somit nur dadurch erreicht werden,
daß man entweder durch eine Beschleunigung des Arbeitsprozesses durch Erhöhung der
Drehzahl oder durch Vorverdichtung der erforderlichen Verbrennungsluft öder des
erforderlichen Brennstoff-Luft-Gemisches die je Zeiteinheit verbrennbare Brennstoffmenge
vergrößert. Eine weitere Möglichkeit der Leistungssteigerung ergibt .sich durch
eine kombinierte Anwendung der beiden genannten Maßnahmen.
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Das Vorverdichten der Verbrennungsluft oder des Brennstoff-Luft-Gemisches
kann durch besondere Maschinen, Drehkolben-, Kapsel-, Turbo- und Kolbengebläse,
erfolgen, die entweder vom Motor selbst oder zur Ausnutzung der kinetischen Energie-der
Abgase durch eine Abgasturbine angetrieben werden. Außerdem sind auch Viertaktmotoren
in Boxerbauart bekanntgeworden; bei denen die Kurbelräume zur Vorverdichtung der
Luft oder des Brennstoff-Luft-Gemisches benutzt werden, wobei es grundsätzlich gleichgültig
ist, ob der Motor nach dem Otto- oder Dieselverfahren arbeitet. Da bei einfach wirkenden
Viertaktzylindern zwei Umdrehungen für ein Arbeitsspiel benötigt werden und nur
eine
Kolbenseite für den Arbeitsprozeß verwendet wird, wird bei
den bekannten Bozermäschinen die andere Kolbenseite zur V orverdichtung der Verbrennungsluft
herangezogen. Als Verdichtungsraum dienen dabei die miteinander verbundenen Kurbelräume
von je zwei Zylindern, die mit einer Zündfolge von 36o arbeiten und daher um i 8o-
versetzte Kurbeln aufweisen. Bei jeder Motorumdrehung wird bei den bekannten Brennkraftmaschinen
die im Kurbelraum angesaugte Verbrennungsluft-oder Brennstoff-Luft-Gemischmenge,
die dem doppelten Hubraum eines Zylinders entspricht, einem der beiden Zylinder
abwechselnd zugeführt.
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Hierbei kann das Ansaugen der Luft oder des Brennsioff-Luft-Gemisches
entweder durch ein zwangsläufig betätigtes oder selbsttätig arbeitendes Absperrorgan
oder durch Schlitze in der Zylinderwand erfolgen, die durch die Unterkante eines
oder beider Arbeitskolben gesteuert werden. Als Druckventile des Kurbelkastenverdichters
können entweder die Einlaßventile des Motors Verwendung finden, oder das Überströmen
des Mittels aus dem Kurbelin den Zylinderraum wird durch eigene, zwangsläufig betätigte
Ventile oder durch eine besondere Ausbildung der Kolben gesteuert.
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In vielen Fällen, z. B. bei Kraftwagen-, Kraftrad- und Flugmotoren,
liegen die Betriebsbedingungen unter Voraussetzung normaler Verwendung so, daß nur
verhältnismäßig kurzzeitig, z. B. bei Bergfahrten bzw. beim Start eines Flugzeuges,
eine Leistungssteigerung erwünscht ist, während für die restliche Betriebszeit die
normale Leistung ohne Vorverdichtung vollkommen ausreicht.
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Werden die als Hilfsmaschinen ausgebildeten Verdichter vom Motor angetrieben,
so laufen sie entweder ständig mit und werden nur fallweise, z. B. durch Absperren
der einzelnen Leitungen, außer Wirkung gebracht, oder sie werden stillgesetzt. Die
erste Maßnahme ergibt durch das Leermitlaufenlassen zusätzliche Verluste, die zweite
erfordert den Einbau einer während des Betriebes ein- und ausrückbaren Kupplung.
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Demgegenüber ermöglicht der der Erfindung zugrunde liegende einfach
wirkende Viertaktmotor eine besonders einfache Ein- und Ausschaltung der Vorverdichtung
durch bloße Änderung der Gasführung. Die zusätzlich erforderlichen Teile beschränken
sich auf verhältnismäßig kurze Rohrleitungen und einen einfach ausgeführten Steuerschieber
nach Art eines Vierweghahnes, der fallweise von Hand aus um 9o° verdreht wird.
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In der Zeichnung ist ein der Erfindung entsprechender Motor beispielsweise
dargestellt, und zwar zeigt Abb. i einen Längsschnitt durch einen an sich bekannten
liegenden Zweizylindermotor mit gegenüberliegenden Zylindern und Kurbeln unter i8o-,
bei dem die Ansaugung durch Schlitze erfolgt, ohne Umschalteinrichtung, Abb. z die
gleiche . Maschine mit der erfindungsgemäßen Umschaltvorrichtung im Schema, wobei
zur besseren Verständlichkeit für jeden Zylinder ein eigener Luftfilter, Vergaser
und Steuerschieber gezeichnet ist. Es ist selbstverständlich, daß die Leitungsführung
auch so vorgenommen werden kann, daß diese Teile für alle Zylinder gemeinsam verwendet
werden.
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Abb.3 und q. zeigen die beiden Stellungen eines Steuerschiebers bei
Ein- und Ausschaltung der Vorverdichtung, wenn der Vergaser als Saugvergaser ausgebildet
ist, Abb.5 und 6 die entsprechenden Stellungen für einen Motor mit Druckvergaser.
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Es bezeichnet: In Abb. i Z die beiden Zylinder, 1( die Kolben, 1(i
die Kurbelwelle, deren Wangen zweckmäßigerweise als Schwungscheiben zur Ausfüllung
des Kurbelraumes ausgebildet werden, EV die Einlaß- und AV die Auslaßventile, S
die Ansaugeschlitze und c die beiden Verbindungsleitungen vom Kurbelraum zu den
Einlaßventilen. In den Abb. z bis 6 sind bezeichnet: Mit rr die Leitungen von den
Luftfiltern F zu den Steuerschiebern St, mit b die Leitungen von den Steuerschiebern
St zu den Schlitzen S, mit c, die Verbindungsleitungen vom Kurbelraum zu den Steuerschiebern
St und mit c. die Leitungen von den Steuerschiebern St zu den Einlaßventilen EV.
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Der Motor arbeitet mit eingeschalteter Vorverdichtung (Abb.3 und
5) auf folgende Weise: Beim Auseinandergehen der beiden Kolben entsteht im
Kurbelraum zunächst Unterdruck. Gleichzeitig wird in einem der beiden Zylinderräume
die Luft oder das Brennstoff-Luft-Gemisch verdichtet, im anderen werden die Verbrennungsgase
durch das offene Auslaßventil ausgescboben. Knapp vor Erreichen des äußeren Totpunktes
werden die Schlitze S geöffnet, so daß bei Diesel-und Ottomotoren mit Druckvergaser
die Luft, bei Ottomotoren mit Saugvergaser das Brennstoff-Luft-Gemisch durch die
Leitungen a und b in den Kurbelraum einströmen und den Unterdruck ausgleichen kann.
Ungefähr zur gleichen Zeit wird in dem einen Zylinder gezündet, oder es beginnt
die Einspritzung des Brennstoffes, im anderen schließt das Auspuff- und öffnet das
Einlaßventil. Beim Rückgang der Kolben wird das Gas über die Leitungen e bzw. cl
und c, und das offene Saugventil in den einen Zylinder gedrückt. Da hierbei das
im Kurbelraum
verdrängte Volumen doppelt so groß ist wie jenes,
das im Zylinder freigegeben wird, erfolgt eine kräftige Aufladung, die etwa 40 bis
50% betragen wird. Im weiteren Verlauf des Arbeitsprozesses wiederholt sich der
Vorgang für den anderen Zylinder.
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Werden die Steuerschieber tun 9o° verdreht (Abb. q. und 6), so wird
das Gas über die Leitungena und c2 direkt den Einla.ßventilen zugeführt und die
Vorverdichtung ausgeschältet.
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Der beschriebene Motor wird durch die Möglichkeit der einfachen und
raschen Zu-und Abschaltung der Vorverdichtung wesentlich elastischer. Wird er als
Kraftwagen-oder als Kraftradmotor verwendet, so kann man wegen der zu- und abschaltbaren
Vorverdichtung mit einem Geschwindigkeitswechselgetriebe mit kleinerer Stufenzahl
auskommen bzw. bei einem Getriebe mit gleicher Stufenzahl die Fahreigenschaften
wesentlich verbessern. Dadurch, daß der Motor nicht dauernd mit Vorverdichtung arbeitet,
wird er geschont und die Abnutzung nicht unerheblich herabgesetzt.