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Verbrennungskraftmaschine. Die Erfindung- bezieht sich auf VerbrennungskraftInaschinen,
deren- Zylinderzahl sechs, acht, zwölf und- mehr, mit Hilfszylindern (Kompressoren
u. dgl.), -Verbrennungskraftmaschinen, deren Zylinder- bzw. Kurbelzahl ein gerades
Vielfaches -von zwei oder drei ist, bei welchen durch besondere Anordnung der Hilfszylinder
ein Ausgleich der Massenwirkungen in der ganzen Maschine erzielt-wird. Bei den bekannten
vier-, Sechs-oder mehrkurbeligen Kraftmaschinen wird der Massenausgleiclh des resultierenden
Massenmomentes sämtlicher Arbeitszylinder durch .ein entgegengesetzt gerichtetes
Kraftmoment der Hilfspumpen bewirkt. Damitdas Bewegungsgestänge der I-Tilfspumpen
nicht so groß ist, wie jenes der Arbeitzylinder; werden die Hilfspumpenzylinder
weit auseinandergerückt und für diesen Zweck die Arbeitszylinder zwischen den Hilfspumpenzy-_
lindern angeordnet. Das Auseinanderrücken der Hilfspumpenzylinder ist jedoch bei
Diesel- u. dgl. Einspritzmotoren mit Selbstzündung mit Nachteilen verbunden. Für
Motoreng dieser Art ist es vielfach erforderlich, die Einblaseluft mit möglichst
hoher Kompressionstemperatur unmittelbar und daher ohne Luftsammelbehälter in die
Arbeitszylinder ' einzuführen. Dies wird aber umso besser erreicht, je geringer
der Abstand zwischen deri Arbeits- und Kompressorzylindern ist. - Wird nun. bei
den bekannten Anordnungen der Abstand der Hilfszylinder von den Arbeitszylindern
verringert, also die Hilfszylinder näher zusammengerückt, so müssen zur Erreichung
des Massenausgleiches die Gestängemassen der Hilfszylinder und die Kurbelradien
vergrößert bzw. große Hilfszylinder angewendet werden. Für die bekannten Anordnungen
eist es demnach vorteilhafter, die Hilfszylinder möglichst weit auseinander zu legen,
besonders aber dann, wenn dieselben klein bemessen werden sollen.
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Gemäß der Erfindung werden die Übelstände der bekannten Anordnungen
vermieden und die Anwendung klein bemessener Hilfszylinder, wie Kompresspren, und
deren Anordnung in-der Mitte dadurch ermöglicht, daß sowohl die Kurbeln der Arbeitszylinder
als auch die Kurbeln der in der Mitte zwischen den Arbeitszylindern angebrachten
Hilfszylinder (Kompressoren o. dgl.) symmetrisch zur Kurbelwellenmitte angeordnet
sind, ünd däß die Zylinderzahl und Kurbelversetzung der Hilfszylinder der Zylinderzahl
und Kurbelversetzung der Arbeitszylinder einer Kurbelwellenhälfte entspricht. Diese
Anordnung ermöglicht sowohl denAbstand zwischen den Zylindermitten der Hilfspumpen
als auch das Gewicht ihrer Triebwerkteile auf das geringste Maß zu beschränken und
die Pumpen-* zylinder klein zu bemessen. Die Hilfszylinderkurbeln
können
mit den Arbeitszylinder- . kurbeln gleicli-gerichtet sein oder einen beliebigen
Winkel bilden. So liegen -z,:B. bei Sechszylindermaschinen je drei Arbeitszylinder
rechts und links von zwei bzw. drei' Hilfszvlindern und die Winkelversetzung sowohl
der Arbeitszvlinder als auch -der Hilfszylinderkurbeln beträgt bei ener Sechszylinderinaschine
i2o' und bei einer Achtzylinderniaschine i8o' ` Die Rechnung ergibt, daß bei der
Anordnung gemäß "der Erfindung die gesamten Massenkräfte sowohl der Arbeitszylinder
als auch der Hilfszylinder sich ausgleichen, itnd zwar nicht nur die Beschleunigungskräfte
der hin und her gehenden Teile, sondern auch die Zentrifugalkräfte der umlaufenden
Teile. Was die Massenmomente betrifft; so sind bei den Arbeitszylindern infolge
-der symmetrischen Kurbelanordnung keine freien Momente vorhanden; bei den Hilfszylindern
dagegen kommt für die Bildung von Momenten nur der Abstand der Zylindermitten voneinander
in Betracht. Die Wirkung dieser Momente ist jedoch nur unbedeutend, da sowohl der
Abstand der Pumpenzylinder als auch das Gewicht ihrer Triebwerksteile kleine Werte
erhalten können. Man kann die Wirkung solcher Momente leicht ganz aufheben durch
Gegengewichte, z. B: an den Hilfszylinderkurbeln oder durch Zusatzgewichte an den
Arbeitskolben usf.
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Wenn zwei oder mehr Gruppen von vier und sechs Arbeitszylindern zu
einem gemein-' sauren Aggregat vereinigt werden, welches aus einer Reihe oder mehreren
Reihen von nebeneinanderliegenden Arbeitszylindern besteht, so finden die Hilfszylinder
'entweder in der Mitte der- zugehörigen Arbeitszylindergruppe oder in der gemeinsamen
Maschinenmitte Platz. Der Massenausgleich erfolgt in dein Sinne, daß jede Gruppe
selbständig ausbalanciert wird, oder die gleichgerichteten Arbeitskurbeln werden
nicht symmetrisch zum Mittelpunkte der betreffenden Gruppe, sondern so nebeneinander
angeordnet, daß sie mit den Kurbeln der nächsten Gruppe symmetrisch gerichtet sind
und zwei Gruppen einen gemeinsamen. Ausgleich besitzen. Im allgemeinen wird aber
jede Gruppe für sich ausgeglichen. Die korrespondierenden Arbeitskurbelpaare der
vereinigten Gruppen können zwar in einem beliebigen Winkel zueihander stehen, werden
aber gewöhnlich, um eine gleichmäßige Aufeinanderfolge der Zündungen zu erhalten,
so eingestellt, da:ß sie einen Winkel miteinander bilden, welcher bei Achtzylinderaggregaten
i8o', bei Zwölfzylinderaggregaten 6o', bei Vierundzwanzigzylinderaggregaten 30'
. . . beträgt.
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Die zu jeder Zylindergruppe gehörigen Hilfszylinderkurbeln sind entweder
um i8o' oder uni i2o' gegeneinander versetzt und können, gleichviel ob sie in getrennten
Gruppen oder direkt nebeneinander liegen, so miteinander in Beziehung gebracht werden,
daß je vier oder sechs Hilfszylinderkurbeln in ähnlicher Weise wie die Arbeitskurbeln
eine Gruppe bilden. Die Massenwirkungen des Hilfszylinders gleicheil sich dann ebenso
wie die Massenwirkungen des Motors vollkommen aus, und zwar ohne Zuhilfenahme eines
Gegengewichtes.
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Die neue Hilfszylinderanordnung -gestattet clas Arbeiten mit allen
vorkommenden Umlaufszahlen. Die freien Massenmomente des Hilfszylinders bei Sechszylindermasehinen
vermögen inn so weniger einen schädlichen Einfluß auszuüben, als die Angriffspunkte
dieser Momente symmetrisch zur Maschinenmitte- und in unmittelbarer Nähe. derselben
liegen. Der Ausgleich entspricht dahef allen Anforderungen und ist frei von Resonanzerscheimingen
und Erschüttefungen.
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In den Zeichnungen sind vier Ausführungs= formen der Erfindung als
Beispiele dargestellt, und zwar zeigt Fig. z eine Sechszylinderinaschine, Fig. 2
eine . Achtzylindermaschine mit dem Hilfszylinder in der -gemeinsamen Maschinenmitte,
- und Fig. 3 eine Zwölfzylindermaschine mit den Hilfszylindern in der zugehörigen
Gruppenmitte. In den Fig. q., 5 und 6 sind die Kurbelsteltungen für jede Maschine
ersichtlich.
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Die Arbeiszylinder sind mit I, II, III, IV, V, VI bis KII, die Hilfszylinder
mit i, 2, 3_ bis 6 bezeichnet. Die den einzelnen Zylindern entsprechenden Kurbeln
tragen dieselbe Bezeichnung.
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Bei der Sechszylindermaschine der Fig. i sind die äußeren Arbeitskurbeln
Lund VI in gleichem Abstand zur Maschinenmitte -und gleichgerichtet -angeordnet,
ebenso die mittleren Kurbeln II und V und die inneren Kurbeln IIIund IV. Wie aus
Fig. g. ersichtlich ist, stehen diese drei Kubelpaare unter 12o' zueinander, so
daß die Summe ihrer. Winkel 36o° ergibt. Die Hilfszylinder liegen in der Mitte der
Maschine und die Kurbeln i; 2 und 3 verlaufen ebenfalls unter i2o' züeina.nder.
Die Massenkräfte sind sowohl bei den Arbeitszylindern als auch bei den Hilfszylindern
vollkommen ausgeglichen, ebenso ist die Summe der Massenmomente der Motortrieb-.
werksteile gleich Null. Den an den Kurbeln i und 3 angreifenden Massenmomenten der
Hilfszylinder wirken die Gegengewichte g und io entgegen.
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In Fig. 2, welche eineAchtzylindermaschine darstellt, werden sämtliche
Hilfszylinder in der gerneinsainen Maschinenmitte vereinigt. Die Kurbelrichtung
ist in Fig. 5 angegeben.
Die vier Kurbeln i, 2, 3 und 4 derHilfszylinder
stehen wie bei < der Vierzylinderinaschine. Von den Arbeitskurbeln sind je vier
gleichkerichtet, nämlich I, II, VII, VIII und III, IV, V, VI, und- zwar sind I und
II links und VII und VIII rechts und III und IV links und V und VI rechts von der
Maschinenmitte angeordnet. Da die beiden Gruppen der gleichgerichteten Kurbeln gegenläufig
sind und von der Maschinenmitte gleichwett entfernt liegen, so werden die Massenkräfte
aller Triebwerksteile vollkommen ausbalanciert und innerhalb der Maschine aufgehoben.
Die Verbrennungen erfolgen gleichmäßig aufeinander, jedoch zünden je zwei Arbeitszylinder
gleichzeitig.
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Die Zwölf zylindermaschine nach. Fig. 3 besteht aus zwei vereinigten
Gruppen von Sechszylindermaschinen, die sich von der Ma-.schine' der Fig. i nicht
unterscheiden. Die. einander entsprechenden Arbeitskurbeln I und VII, II und VIII,
-III und IX der beiden Gruppen werden, wie auch aus Fig.6 hervorgeht, um 6o° so
gegeneinander . versetzt, daß die Verbrennungen in gleichen Zeitabständen erfolgen.
Die Kurbeln i und 6, 2 und 5, 3 und 4 der Hilfszylinder sind gleichgerichtet und
bilden paarweise gleiche Winkel von i2o°. Da sie spinnetrisch zur geineinsamen Maschinenmitte
und davon Bleichweit .entfernt liegen, so heben sich. die Massemnomente der Hilfszylinder
ohne. Zuhilfenahme eines Gegengewichtes auf.
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Die Erfindung :erstreckt sich naturgemäß auch auf solche Mehrzylindexmaschinen,
welche durch Aneinanderreihung von einer oder. mehreren V ierzylindermaschinen mit
.einer.oder mehreren Sechszylindermaschinen entstehen. Solche Maschinen können durch
Aneinanderreihen von Gruppen oder durch Anordnungen von mehr als einer Zylinderreihe
gebildet werden. Die Hilfszylinder liegen entweder in der Mitte der betreffenden
Gruppe oder in der Mitte der gesamten Maschine. Die Erfindung erstreckt sich auf
Maschinen, bei denen Kompressorzylinder oder beliebige Hilfspumpenzylinder verwendet
werden, und letztere zum Massenausgleich benutzt werden, oder wenn die Kolben der
Hilfszylinder an Stelle der Kurbeln durch Exzenter, unrunde Scheiben oder andere
geeignete Hilfsmittel betätigt werden.