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Verbrennungskraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf die bekannte
Bauart einer Verbrennungskraftmas.chine mit zwei in einem Abstand parallel nebeneiriarider
angeordneten Zylindern mit je einem Verbrennungsraum an jedem Ende und je einem
Doppelkolben und einem Getriebe, das die beiden Doppelkolben miteinander und mit
einem Abtriebsorgan derart verbindet, daß sie eine vorausbestimmte gegenseitige-
Bewegung ausführen und die hin und her :gehenden Kalben bewegengen, in eine Umlaufbewegung
des Abtriebsorgans umsetzen.
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Gemäß .der Erfindung weist das Getriebe zwei zwangsläufig miteinander
verbundene Zahnräder auf, die ihren Umlaufantrieb von den Kolben durch zwei Kurbelstangen
erhalten von denen jede ein Zahnrad mit dem zugehörigen Kolben verbindet. Das eine
Zahnrad steht in; Verbindung mit dem Abtriebsorgan.
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Eine Besonderheit besteht ",dabei noch darin, daß das genannte Getriebe
im Zyliriderzwischenräum liegt und in einem herausnehmbaren Rahmeis untergebracht
ist.
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Die Erfindung erstreckt sich ferner auf verschiedene Einzelheiten,
z. B. hinsichtlich der Breniirstoffzufuhr, der Zündung, der Abführung der Auspuffgase
und der Schmierung.
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Die Zeichnungen veranschaulichen -die Erfindung beispielsweise an
einer Zweitaktmaschine.
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Fig: z ist eine äußere Draufsicht .der ganzen Maschine;
Fig.
i A ist ein. Schnitt durch einen: Zylinder mit einem Doppelkolben; Fig. 2 ist eine
Seitenansicht zu Fig. i ; Fig. 3 ist eine Endansicht zu Fig. i ; Fig.4 .ist ein
waagerechter Schnitt durch die Maschine nach der Linie 4-4 der Fig.. 2; Fig. 5 ist
eine Seitenansicht der Tragvorrichtung für das. Getriebe; Fig. 5 A ist ein Schnitt
nach der Linie 5A-5-4 der Fig. 5 ; Fig.6 und 7 zeigen. Schnitte im wesentlichen
nach den Linien 6-6 der Fig. i und 7-7 der Fig. 4. In Fig. i bis ¢ sind -die beidem
nebeneinanderliegenden Doppelzylinder mit A und B bezeichnet. Vorzugsweise
besitzt jeder Zylinder einen Innenmantel aus Eisen, Stahl oder gleichwertigem Werkstoff
und einen Außenmantel aus Aluminium oder einem gleichwertigen Leichtmetall bzw.
einer gleichwertigen Leichtmetallegierung. Die beiden Mäntel bestehen einfach aus.
ineinandergeschobenen Rohren, die aus fertigungstechnischen Gründen j e aus. zwei
Teilen so vereinigt sein können, .daß die Stoßfugen gegeneinander versetzt sind,
so daß eine Überlappung (F.ig. 4) entsteht.
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Der Zylinder A enthält einen Doppelkolben 6 und der Zylinder B einen
Doppelkolben 7. Vorzugsweise besteht jeder Kolben aus einem Abschnitt einer vollen
Aluminiumstange, der dicht, aber gleitfähig mit genügendem freien Bewegungsraum:
in den Zylinder paßt. Die Enden eines. jeden: Zylinders sind gemäß der Darstellung
in Fig. 4 .gestaltet. Zusätzlich zu den schrägen: Endflächen 8 an beiden Enden eines
jeden Kolbens sind die Teile, mit denen diese schrägen Flächen. in die Umfangsflächen
der Kolben übergehen, mit Winkelkanälen 9 versehen, .die als Hilfsauslässe wirken.
Diese Kanäle treten zu geeigneten Zeiten .in Verbindung .mit je einem der Auslaß-schlitze
io im Mantel eines jeden Zylinders. Die Enden des Zylinders. sind durch Deckel 12
verschlossen, die durch außenliegende durchgehende Zugbolzen 13 gegen die -Zylinderenden
angezogen werden. An den Enden der Zylinder sind ferner gegossene oder gepreßte
gewölbte Zylinderköpfe 14, 14 befestigt, die auf die Platten 12 aufgeschraubt sind
und auf diese Weise die nebeneinander angeordneten Zylinder in fester gegenseitiger
Lage halten.
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Zwischen den Zylindern befindet sich ein' Tragkörper 15 (Fig. 5 und,
5A), der durch Schrauben 16 (Fig. 4), die durch die Zylinderköpfe 14 gehen, festgelegt
ist. Der Körper 15 bildet die Tragvorrichtung für das Getriebe, das 'die beiden.
Kolben miteinander verbindet und deren Bewegung auf eine geeignete Abtriebsvorrichtung
überträgt. Eine den Motor tragende Grundplatte G kann mit der unteren Kante des
Tragkörpers 15 fest verbunden sein.
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Gemäß Fig. 4 besitzt der Kolben 7 einen Gelenkstift 17, der mit ihm
fest verbunden .ist und auf' seinem dem Kurbelende gegenüberliegenden äußeren Ende
ein Kugellager D (Fig. 7) trägt. Der Tragkörper 15 weist auf einer Seite eine Höhlung
37 zur Aufnahme eines Zahnrades 18 mit vorzugsweise schraubenförmigen Zähnen auf.
Ein Lag@rzapfen 38 für dieses Zahnrad besteht aus einem Stück mit dem. Körper 15.
Zur Verbindung dieses Zahnrades mit dem Gelenkstift 17 dient eine Kurbelstange i9
(Fig. 7). Vorzugsweise erfolgt die Verbindung mit dem Kurbelzapfen 2o des. Zahnrades
18 durch ein Kugellager oder ein anderes, von gleitender Reibung- freies Lager.
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In einer Aushöhlung 37' des Tragkörpers 15 ist im wesentlichen in
derselben Weise, wie eben beschrieben, ein dem Zahnrad 18 entsprechendes zweites
Zahnrad 21 auf einem Zapfen 38' gelagert. Dieses Zahnrad steht mit dem. Zahnrad
18 im Eingriff und ist mit dem Kolben 6 durch Teile verbunden, die ähnlich den Teilen
sind, die -den Kolben 7 mit dem Zahnrad 18 verbinden, nämlich durch einen am Kolben
befestigten Stift 17' und eine Kurbelstange r9'. Die- beiden Zahnräder 18 und 21
sind zwar auf entgegengesetzten Seiten .des Tragkörpers 15 gelagert, liegen aber
.im wesentlichen in gleicher Ebene, und die Kurbelzapfen 17 und 17' sind um 9o°
gegeneinander versetzt, so daß, wenn z: B. die Kurbelstange i9 sich in senkrechter
Lage befindet, die Kurbelstange i9' die waagerechte Lage einnimnit. Hieraus folgt,
daß die durch .die beiden Kolben auf ein A.btriebsrad übertragenen Kraftimpulse
nur um 9o° auseinanderliegen bzw. daß, wenn der eine Kolben sich in der Totlage
befindet, der andere Kolben durch die Hubmitte .geht.
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Aus Fig.4 ist ersichtlich, daß die entgegengesetzten- Enden des Kolbens-6
mit den entgegen- -gesetzten Enden des. Zylinders A, in .denen er sich bewegt, derart
zusammenarbeiten, daß zwischen jedem Zylinderende und -dem anliegenden Kolbenende
ein Arbeitsraum vorhanden ist. Dasselbe gilt bezüglich des Kolbens 7 im Verhältnis
zum Zylinder B, Es liegt also gewissermaßen eine Vierzylindermaschine vor. Diese
vier Zylinder bzw. Arbeitsräume sind in Fig. 4 mit -i, z, 3, 4 in kreisförmigen
Umrahmungen bezeichnet.
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Die übrigen .für die Arbeit der Maschine als Vierzylindermaschine
notwendigen zusätzlichen Einrichtungen können mit den Zylindern in jeder geeigneten
Weise verbunden sein. Gemäß, der Darstellung in Fig.2 und 7 ist reit jedem. Einlaßstutzen
22' an jedem Zylinderkopf ein Vergaser 22 verbunden, .der von jeder üblichen Ausführung
sein kann. Der Zylinderkopf dient gleichzeitig als Einlaßverteiler. Ferner sind
in jedem- Zylinderdeckel 12 mehrere, beispielsweise vier, selbsttätige federbelastete
Einlaßventile 24 zür Steuerung des Einlasses des Brennstoffgemisches in die Zylinderräume
i bis 4 vorgesehen.
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In Fig. 4 sind weiterhin Zündkerzen 25 für jeden dieser vier Zylinderräume
dargestellt. Eine Zündvorrichtung jeder beliebigen Art kann. vorhanden sein, z.
B. ein Zündmagnet oder .ein. Kontaktgeber 26 (Fig. i), der vom Zahnrad 21 aus durch
Vermittlung eines weiteren Zahnrades 27- (Fig. 2) angetrieben wird, das- sich doppelt
'so schnell dreht: wie das Zahnradei. Schließlich kann, wie dargestellt, ein weiteres.
Zahnrad 28 (Fig: 2), das 'mit
dem Zahnrad 18 im Eingriff steht und.
von ihm. aus angetrieben, wird, als Abtriebsrad oder zum Antrieb eines Gebläses
oder zu beiden Zwecken dienen. Seine Welle trägt eine doppelte Keilriemenscheibe
30 oder irgendein anderes Mittel, um die Kraft in der beschriebenen Weise zu übertragen.
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Mit dem Motor sind im Anschluß an jeden Auslaßkanal Venturirohre 31
zu dem nachstehend beschriebenen Zweck verbunden.
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Aus obigem .ist ersichtlich, daß jeder Kolben bei jeder Umdrehung
der Zahnräder 18, 2i zwei Hübe ausführt, nämlich einen Vorwärts- und einen Rückwärtshub.
In Fig. 4 hat das mit der Verbrennungskammer i zusammenarbeitende Ende des Kolbens
6 gerade einen Arbeitshub nach rechts und sein mit dem Arbeitsraum :2 zusammenwirkendes
anderes Ende seinen Kompressionshub unmittelbar vor der Zündung vollendet. Die Zündvorrichtung
kann, zeitlich so auf die Bewegungen der Kolben abgestimmt sein, daß iii den vier
Arbeitsräumen die Zündung in der Reihenfolge i, 4, z, 3 erfolgt.
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Da es sich um eine Zweitaktmaschine handelt, die nicht das übliche
Kurbelgehäuse aufweist, wird der Auspuff aus jedem. Zylinder einzeln und selbsttätig
gesteuert. Nimmt man an, daß das linke Ende des Zylinders 6 in. Fig. 4 gerade seinen
Arbeitshub ausführt und der Auspuffkanal 9 in Verbindung mit dem Auspuffkanal io
gelangt, während der Kolben, sich noch nach rechts bewegt, so geht zunächst ein
begrenzter Teil der Auspuffgase durch die Kanäle 9 und io in das, Venturirohr 3i.
Dieser Auspuff wird j edoch nach kurzer Zeit dadurch unterbrochen, daß der Teil
d dies Kolbens an der Auspufföffnung io vorbeigeht. Nach diesem Vorbeigang tritt
der Auspuffkanal io, voll mit dem Arbeitsraum in Verbindung, so daß die Auspuffgase
nunmehr unter schneller Expansion austreten können. Die Öffnung io wird zweckmäßig
etwas näher am rückwärtigen Hubende angeordnet, als. es gewöhnlich der Fall ist,
so daß der Auspuff in einem ungewöhnlich frühen Zeitpunkt des Arbeitshubes beginnt:
Die beiden erwähnten Abgänge der Auspuffgase durch den Kanal io erzeugen bei ihrem.
Durchgang-durch das Venturirohr hinter sich ein Teilvakuum, und dieses Vakuum entwickelt
sich weiter, während die Gase durch das Venturirohr entweichen und während' der
Kolben: sich bereits in umgekehrter Richtung, d. h. nach links bewegt. Ein endgültiges
Entleeren von Rückstandsgasen aus dem Zylinder findet statt, wenn der Kanal 9 auf
dem Rückhube am Kanal io vorbeigeht; es erfolgt jedoch hauptsächlich durch Wirkung
der bereits im Auspuffrohr 31 erzeugten Saugspannung. Dieselbe Saugspannung genügt
zum Öffnen des Einlaßventils 24 im. Kopfteil des Zylinderraumes i und gestattet
einen Zufluß von Brennstoffgemisch in diesen Raum. Einen Augenblick später wird
bei der weiteren Rückbewegung des Kolbens der Auslaßkanal io geschlossen, und das
Einlaßventil schließt sich nun selbsttätig,. so daß. die Verdichtung der neuen Brennstoffgemischladung
stattfinidet, bevor der Kolben seine Totstellung erreicht. Ungefähr zur selben Zeit
wird die verdichtete Ladung gezündet, so daß der Kolben einen weiteren Arbeitshub
auszuführen beginnt.
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Dieselben Vorgänge spielen sich in. jedem der anderen Zylinder bzw.
Verbrennungsräume ab, so daß, sich bei arbeitender Maschine bei jedem Umlauf der
Zahnräder 18, z1 vier Arbeitsimpulse ergeben.
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Da der Zeitraum, in dem jeder Zylinder eine neue Brennstoffladung
aufnehmen kann, außerordentlich kurz ist, kann die Leistung der Maschine stark erhöht
werden durch Verbindung eines Gebläses oder irgendeiner anderen einfachen flberladevorrichtung
mit dem Einlaß eines jeden Vergasers 2z. Jedoch kann die Maschine ohne solche zusätzliche
Ausstattung betrieben werden unter der Voraussetzung, daß man den Öffnungszeitpunkt
des Auspuffkanals io, wie oben beschrieben, genügend vorverlegt, um die vakuumerzeugenden
Eigenschaften von Venturiausflußrohren auszunutzen.
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Die Schmierung -der Lager für die Zahnräder und. Kurbelgelenke kann
von Hand oder auf irgendeine passende Weise erfolgen. Jeder Zylinder ist mit einer
mittleren Umfangsnut versehen, der Schmiermittel aus einem Zuführungsrohr oder aus
einer Schmierbüchse O (Fig. i und i A) zugeführt werden kann, die in der Mitte eines
jeden Zylinders eingeschraubt sein kann. Es bedarf nur einer sehr langsamen Ölzufuhr
für diesen Zweck, weil der Kolben in Öl schwimmt, daß durch den von beiden Seiten
wirkenden Druck zusammengehalten wird.
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Die in der Zeichnung .dargestellte besondere Maschinenbauart besitzt
vier Arbeitsräume oder Zylinder, liefert aber; ebenso wie die gewöhnliche achtzylindrige
Viertaktmaschine, in zwei Umdrehun:gen acht Explosionen.
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Jedoch ist im. Vergleich mit der gewöhnlichen Achtzylindermaschine
dlie neue Maschine außerordentlich einfach, denn es werden ihr gegenüber die Kurbelwelle
mit ihren sämtlichen Lagern., das Kurbelgehäuse, der Ölsumpf, die Steuerwelle mit
ihren Rädern und Lagern; die Schubstangen, Schwingen, das Schwungrad, die Wasserpumpe,
der Was,serkühlmantel, Luftkühlrippen und andere Teile gespart. Infolge dieser Einsparung
von Teilen, durch die auch die Herstellungskosten entsprechend gesenkt werden, in
Verbindung. mit der Leichtbauweise kann die Leistung der Maschine je Kilogramm Gewicht
außerordentlich hoch gehalten werden. Zu erwähnen ist roch, daß bei der neuen Maschine
infolge des Schwebezustandes der Kolben und der entgegengesetzt wirkenden Drücke
keine Kolbenringe notwendig sind.
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Für die gewöhnliche Arbeit der Maschine ist keine Kühlvorrichtung
erforderlich, .da sich eine erhebliche innere Kühlung auf natürlichem Wege ergibt.
Hierfür ist in hohem Maße die Tatsache entscheidend, daß Außenluft in die Zylinder
während eines größeren Teils der Zeit aufgenommen wird, als bei Maschinen der üblichen
Ausführung. Ferner wirkt dabei der schnelle Vakuumauspuff und' der frühe Beginn
des Auspuffes nennenswert mit. Auch die vollen Kolben helfen in dieser Hinsicht
mit.
Die Maschine kann in jeder Umlaufrichtung und mit jedem. für
Explosionsmaschinen geeigneten Brennstoff arbeiten. Die Erfindung kann .auch bei
anderen Maschinenbauarten, z. B. bei Dieselmaschinen, angewendet werden, in denen
man mit Brennstoffeinspritzung bei 'höherer Verdichtung und ohne Zündkerzen arbeitet.
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Im vorstehenden wurde eine bevorzugte Ausführung des. Erfindungsgegenstandes,
beschrieben; jedoch kann die Anwendung der Erfindung in, vielfacher Ausführung bei
anderen Maschinenformen erfolgen. Beispielsweise kann die Anzahl der verwendeten
Zylinder in weiten Grenzen verändert werden, ohne dabei die Vorteile der neuen Merkmale
aufzugeben. Selbstverständlich ergeben sich, wenn auch ein einzelner Maschinenzylinder
wie eine Zweizylindermaschine arbeitet, bessere Ausgleichswirkungen mit mehr Zylindern.
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Die Herstellung der Maschine in der .dargestellten flachen Form mit
einem oder mehreren Zylinderpaaren. wird bevorzugt.