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Mehrzylindrige Zweitakt-Brennkraftmaschine Die Weiterentwicklung der
bisher bekannten Bauarten von insbesondere schnell laufenden Zweitakt-Brennkraftmaschinen
zu Hochleistungsmotoren ist bis jetzt hauptsächlich daran gescheitert daß es mit
den bekannten Bauformen nicht möglich ist, den Wärmeumsatz zu beherrschen und der
Spülungsschwierigkeiten Herr zu werden, sobald der Zylinderdurchmesser und der Hubraum
je Zylinder eine bestimmte Größe übersteigt. Bei luftgekühlten, schnell laufenden
Zweitakt-Otto-Motoren liegt die obere Hubraumgrenze bereits bei rund 350
ccm je Zylinder.
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Wenn die einzelnen Zylinder mit Kurbelkammerspül- u-nid Ladepumpe
arbeiten und ein Wälzlagertriebwetik verwendet wird, müssen die einzelnen Zylinder
bei der Schaffung von. Mehrzylindermotoren aneinandergereiht werden, was sehr verwickelt
aufgebaute, lange, zusammengesetzte Kurbelwellen und unerwünscht viele Abdichtungen
zwischen den einzelnen Kurbelkammern erfordert. Da die Welle von Zweitakt-Brennkraftmaschinen
nur teilsymmetrisch ist, laufen bestiun=te Formen sehr unruhig. Man hat sich aus
all den vorbeschriebenen Gründen daher bisher praktisch darauf beschränkt, schnell
laufende Fahrzeugzweitaktmotoren oder ortsfeste Schnelläufer mit nur wenigen Zylindern
auszurüsten, also sog. Kleinmotoren herzustellen.
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Die Erfindung beseitigt alle diese Mängel und gestattet die Schaffung
vielzylindriger Hochleistungsmotoren durch die Gestaltung einer Zweitakt-Brennkraftmaschine,
insbesondere
mit der vorteilhaften Kurbelkammerspül- und Ladepurnpe dadurch, daß je zwei nebeneinander
angeordnete, mit eigenen Auslaß-, Spül- und Ladeorganen ausgerüstete selbständige
Arbeitszylinder eine arbeitstechnische Einheit bilden, die beiden Arbeitskolben
der Einheit auf die gleiche Kurbelkröpfung der Welle und auf die gleiche Kurbelkammer
arbeiten und die Arbeitseinheiten in beliebiger Form hintereinander und nebeneinander
bzw. hintereinander und nebeneinander gereiht werden und sämtliche Kurbelwellen
einen gemeinsamen Abtrieb aufweisen.
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Durch die erfindungsgemäße Aufteilung des Hubraumes hH jeder Zylindereinheit
der üblichen Zweitaktbrennkraftmaschine vom Zylinderdurchmesser D und KoILbenhub
S auf die neue Arbeitseinheit mit zwei unabhängig voneinander arbeitenden-Arbeitszylindern
vom Durchmesser d beim Kolbenhub s werden bedeutende wärmetechnische, spülungstechnische
und massenkrafttechnische Vorteile geschaffen und damit die .Schaffung von Vielzylindermotorenerstermöglicht.
Wird dasHubverhältnis S/D = sld = e konstant gehalten; so ist bei einem Zylinderhubraum
TH der bisherigen Einkolben.bauart der Zylinderdurchmesser
und der Kolbenhub
verglichen mit den bezüglichen Abmessungen der erfinduiigsgemäßen Zweikolbenarbeitseinheit.
Da die dritte Wurzel aus 2 den Wert 1,26 hat, arbeitet die erfindungsgemäße Zweizylinderarbeitseinheit
bei gleichem Hubraum mit einem um 25 bis 30 °/o kleineren Kolbendurchmesser und
einem ebensoviel geringeren Kolbenhub als die bekannte Einkolbenbauart, so daß der
Wärmeumsatz und der Spülvorgang beherrscht werden kann und bei gleichen Massenkräften
bedeutend höhere Drehzahlen gefahren werden können, was zusätzlich Leistungssteigerung
ermöglicht.
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Zweitakt-Brennkraftmaschinen mit U-förmigem Zylinder sind an -s-irh
bereits bekannt. Bei diesen Zweita.ktmaschinen arbeiten aber die beiden. Zylinder
nicht voneinander unabhängig, sondern der eine Zylinder weist die Auslaßorgane,
der andere Zylibder die Spül- und Ladeorgane auf, und es strömt das Spül- und Lademittel
von dem einen Zylinder in den anderen Zylinder 'durch den gemeinsamen Verbrennungsraum
hinüber. Im Gegensatz zu dieser unvorteilhaften Bauart sind .beim Erfindungsgegenstand
die beiden Zyl'ind.er der Arbeitseinheit völlig selbständig und gleichartig ausgebildet,
arbeiten unabhängig voneinander und sind mit allen für die Durchführung des Zweitaktes
erforderlichen Steuerorganen ausgerüstet, dagegen. können sie einen gemeinsamen
Verbrennungsrauem aufweisen.
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Mit dem Erfindungsgegenstand können kurzbauende, vielzylindrige Hochleistungsmotoren
mit wenigen Dichtungsstellen für -die Kurbelwelle verwiriklichtwerden, wie beispielsweise
bei der Ausführung nach Fig. 4 und 5 gezeigt ist.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsbeispielen
dargestellt. Es zeigt Fig. i einen. Längsschnitt durch einen zweizylindrigen Kraftradmotor,
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Zylindereinheit von Fig. i nach Linie A-B-C-D,
Fig. 3 denselben Querschnitt wie Fig. 2 bei anderer Anordnung der Auslaß-, Spül-
und Ladekanäle, Fig. 4 einen senkrechten Schnitt nach Linie E-F von Fig. 5,,.
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Fig. 5 einen Horizonta?schnitt nach Linie G-H-J-K voni Fig. 4.
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Die Fig. i bis 3 zeigen schematisch einen luftgekühlten Fahrzeugmotor
nach der Erfindung mit zwei Zylindern, die durch die erfindungsgemäße zweizylindrige
Arbeitseinheit gebildet werden. Es bezeichnen i den Zylinderkörper, 2 den Zylinderkopf,
3 die den beiden Zylindern gemeinsame Kurbelkammer, 4 und 4' die beiden Arbeitskolben,
5 und 5' die beiden Pleueb, 6, 7 und 8 die drei Hubscheiben' der Kurbelwelle und
9 die Zündlichtmaschine. Abweichend von der Darstellung in Fig. i kann der Verbrennungsraum
der beiden Zylinder gemeinsam sein.
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Fig. 2 zeigt eine besonders vorteilhafte Anordnung der Auslag-., Spül-
und Ladekanäle. Jeder Zylinder besitzt einen Auslaßkanal io und zwei zu beiden Seiten
des Auslaßkanals angeordnete, gegen die hintere Zylinderwand gerichtete, flach oder
schräg nach oben einmündende Spülkanäle i i und 12. Beim zweiten Zylinder lauten
die Kennzeichen 10', 11', 12'. Gemeinsam ist beiden Zylindern vorteilhafterweise
der Arnsaugkanal 13 in die Kurbelkammer, doch kann auch jeder Zylinder einen eigenen
Saugkanal aufweisen, Fig. 3 zeigt einen anders aufgebauten Querschnitt mit einem
einzigen Ausla&kanal 14.. Jeder Zylinder weist hier zwei einander gegenüberliegende
Spülkanäle 15 und 16 bzw. 15' und 16' auf. Statt der beiden Pleuel 5 und 5' kann
auch ein einziges, in bekannter Weise gegabeltes Pleuel für die Anlen-'kung der
beiden Kolben 4 und .4' vorgesehen werdien, wobei die Schwungmasse 7 anderweitig
untergebracht werden muß. Sel'bstverständl'ich ist die Erfindung nicht an die Verwendung
der dargestellten Schlitzzylinder gebunden, es können z. B. auch Auslaßventile im
Zylinderkopf vorgesehen werden oder der Zweitakt beliebig verwirklicht werden.
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Die Fig. 4 und 5 zeigen die beispielsweise Gestaltung eines Achtzylindermotors
nach der Erfindung. Die vier Zweizylinderarbeitseinheiten a-a', b-b', c-c', d-d'
sind hintereinander- und nebeneinandergereiht. Jede der beiden Kurbelwellen e und
f hat zwei um i8o° versetzte Kröpfungen. Die den Arbeitszylindern a und, ä gemeinsame
Kurbelkammer ist von -der den Arbeitszylindern b und b' gemeinsamen Kurbelkammer
durch die Wand, g getrennt" und in dieser Wandung ist die Kurbelwellee gelagert.
Ebenso ist es bei der rechten Zylinderseite, wo die Wandung h die Arbeitszyl.indereinheiten
c-c'und d-d' voneinander trennt. Das die vier Kurbelkammern der Einheiten a-a',
b-b', c-c', d-d' enthaltende Kurbelgehäuse i ist vorzugsweise einstückig ausgeführt.
Alle
Zweizyl'inderarheitseinheiten a-ä , 6-b', c-c', d-d' sind gleichartig und
spiegelgleich. JederZylinder besitzt zwei vorzugsweise aufeinander senkrecht stehende
Spülkanäle k und k' und einen Auslaßkanal -sowie einen von der Kolbenunterkante
gesteuerten Saugkanal m. -Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Spül- und Auslaß'kanäle
ist der Vorteil geschaffen, die beiden Arbeitszylinder jeder Einheit durch einen
'beiden Arbeitszylindern gemeinsamen Spülkanal k' zu spülen und zu laden, wie Fig.
5 zeigt. Die vier Saugkanäle m der einander gegenüberliegenden Arbeitseinheiten
a-a' und c-c''münden in einen gemeinsamen Saugstutzen n und das gleiche gilt für
die Arbeitseinheiten b-b' und d-d', deren Saugkanäle in den .gemeinsamen Saugstutzen
o einmünden. iDie beiden Auslaßleitungen p und q befinden sich bei der dargestellten
Ausführung je auf der Außenseite, doch kann ohne Beeinträchtigung des erfinderischen
Gedankens die Anordutrug auch durch Vertausehung der Zylinderreihen so getroffen
werden, daß beide Auslaß-. leitungen zwischen die Zylinderreihen zu liegen kommen
und zweckmäßig in eine einzige Leitung zusammengefaßt werden, während die Saugleitungen
an die Stelle kommen., wo in Fig. 5 die Auslaßleitungen liegen.
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Die beiden Kurbelwellen c und ,f besitzen einen gemeinsamen Abtrieb
r, der durch ein im Gehäuse s gelagertes Getriebehergestellt wird. Kur'belwel'le
f und Abtriebswelle r sind durch Zahnräderpaar t undirmiteinander verbunden, während
die Leistung von der anderen Kurbelwelle e auf die Abtriebswelle r durch eine Rollen-,
Hülsen- oder Zahnkette übertragen wird, damit der Drehsinn der Kurbelwellen
e und f zur , Verbesserung -der Standruhe durch Wegfall freier Seitenkräfte
gegensinnig ausgeführt werden kann.. Auf der Kurbelwelle e sitzt (las Kettenrad
v und auf der Abtriebswelle r das Kettenrast w. An das Getriebegehäuse s schließt
sich bei dem Ausführungsbeispiel das die Kupplung enthaltende Schaltwechselgetriebe
x an, da das Beispiel einen Kraftwagenmotor darstellt. Die Welle 3, leitet die Leistung
an die Räder weiter.
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Die Enden e' und f' der Kuribelwellen e und
f
dienen zum Antrieb der Lichtmaschine, der Kühlwasserpumpe, des Ventilators,
der Brennstoffpumpe im Falle eines Dieselmotors oder zu sonstigen Zwecken. Es können
die Wellenenden auch über das Gehäuse s hinaus zum Antriel) irgendwelcher Aggregate
verlängert werden.
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Die zwischen den Arbeitszylindern befindlichen Spiilkanä le k' können
von außen bearbeitet werden. Die gegenüberliegende Offnung an 'der Zvlinderwand
wird durch den Formdeckel z verschlossen. Es steht aber nichts im Wege auch diesen
Kanal als tatsächlichen Spülkanal auszubilden.
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Die beiden Kurbelwellen e und f sind vollkommen gleichartig ausgebildet
und weisen bei dieser Achtzylindermaschine je zwei um 18o° versetzte Kröpfungen
auf. In der Zeichnung ist die eine Welle geigen die andere um 18o° versetzt eingebaut.
Wenn sich die beiden Kolben der Einheit a-a' in der unteren Totlage befinden. stehen
die beiden Kolben der Einheit c-c' in der oberen Totlage, wie Fig. 4 zeigt. Selbstverständlich
kann der Versetzungwinkel der beiden Kurbelwellen nach Belieben eingestellt werden,
z. B. auf 9o°" um den Dreh@momentverlauf nach Wunsch und Zweck festzulegen.
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Ohne Beeinträchtigung -des erfinderischen Gedankens kann schließlich
äuch die Anordnung so getroffen werden, daß die Wandung des Kurbelgehäuses in Fig.
4 zwischen den Einheiten. a-a' und c-c' und ebenso zwischen den Einheiten b-b' und
d-d' durchbrochen wird, so daß die vier Zylinder a, a', c, c' :bzw.
b, b', d, d' je auf eine gemeinsame Kurbelkammer arbeiten und die zugehörigen
Kurbelwel'lenkröpfungen in die gleiche Richtung zeigen.
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Schließlich -kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß nur die
gegenüberliegenden Zylinder beiden Reihen auf die gleiche Kurbelkammer arbeiten,
also Zylinder a zusammen mit Zylinder c, Zylinder d zusammen mit Zylinder c' usw.
In diesem Fall müssen die Spülkanäle k' eine Trennungswand erhalten und an zwei
verschiedene Kurbelkammern angeschlossen werden. Jede Kurbelwelle e und f erhält
in' diesem Fall am besten vier um 9o° versetzte Kröpfungen und die erforderlichen
Abdichtungsstellen zwischen den vier hintereinanderliegenden Kurbelkammern.
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Der erfinderische Gedanke setzt keine Schlitzzylinder voraus. Es könnenweiter
zusätzliche Spülpumpen vorhanden sein. Es ist gleichgültig, ob das Otto- oder Dieselverfahren
angewandt wird.