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Zweitakt-Brennkraftmaschine mit V-Anordnung der Zylinder und mit Umkehrspülung
Die Erfindung betrifft eine Zweitakt Brennkraftmaschine mit V-Anordnung derArbeitszylinder
und mit Umkehrspülung, bei der die Spülkanäle zu beiden Seiten rieben den Auslaßkanälen
liegen und die Spülluft auf die den Auslaßkanälen gegenüberliegende Zylinderwand
richten.
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Bei den bisher bekannten Zylinderanordnungen von Zweitakt-V-@lotoren
mit der beschriebenen Umkehrspülung verläuft die Mittelebene der Spülströmung der
aus den zu beiden Seiten der Auslaßkaii:ile angeordneten Spülkanälen. in den Zylinder
einströmenden Luft und der in die Auslaßkanäle abstr@:nienden -Abgase senkrecht
zur Kurbelwellen--ich, ;c, cl. 1i. die Mittelebene der Spülströmung bildet finit
der hurlulwellenachse einen Winkel von go Grad. Die Spülluft muß bei dieser Zylinderanordnung
den beiden Zylinderreihen zum Teil zwischen den Zylindern zugeführt werden, da die
Spülkanäle benachbarter Zylinderseiten von dem Raum zwischen den Zylindern ausgehen.
Dies bedingt, daß zwischen den Zylindern jeder Reihe genügend Platz für die Spülluftzuleitung
vorhanden sein muß. Hierdurch baut die Maschine entsprechend länger.
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Bekannt ist auch eine Zweitakt- Brennkraftinaschine mit Umkehrspülung,
die vier hintereins ander angeordnete Zylindersterne besitzt. Jede Zvlinderreilie
dieser Brennkraftmaschine hat zwei Zylinderpaare, von denen ein Zylinderpaar mit
den Spül- und Auslaßkanä len nach der einen Stirnseite
und das andere
Zylinderpaar mit den Spül- und Auslaßkanälen nach der anderen Stirnseite
des Motors gerichtet ist.
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Vorgeschlagen ist auch bereits, bei einer Zweitakt-Brennkraftmaschine
mit Querspülung die Verbindungskanäle zwischen den Spül- und Auspuffschlitzen und
den Spül- und Auspuffleitungen in eine Ebene zu legen, welche die Zylindermittelebene
unter einem spitzen Winkel schneidet, so daß die Spülung irn spitzen Winkel zur
-Motorachse erfolgt.
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Die Erfindung bezweckt, eine kurze, leichte und billige Maschine zu
erhalten, die insbesondere als Antriebsmaschine für Fahrzeuge gut geeignet ist.
Ferner wird eine strömungsmäßig günstige Umlenkung der Abgase beim Eintritt in die
Abgas iammelleitungangestrebt; dieAbgasleitungen sollen nur wenige Krümmer aufweisen
und dadurch einfach gestaltet sein.
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Die Erfindung besteht darin, daß die mit Umkehrspülung arbeitende
Brennkraftmaschine zwei Reihen von je zwei Arbeitszylindern in V-Form besitzt. Der
V-Winkel zwischen den beiden Zylinderreihen beträgt 9o Grad. Die Arbeitszylinder
sind bei dieser -'Maschine so angeordnet, daß die Mittelebene der Spülströmung der
aus den zu beiden Seiten der Auslaßkanäle angeordneten Spülkanälen in den Zylinder
einströmenden Luft und der in die Auslaßkanäle abströmenden Abgase zur Kurbelwellenachse
einen anderen Winkel als 9o Grad bilden. Hierbei sind die den Auslaßkanälen gegenüberliegenden,
von Schlitzen freien Wände der beiden Arbeitszylinder einer Reihe einander zugekehrt
und liegen dicht beieinander.
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Zwischen der Mittelebene der Spülströmung und der Kurbelwellenachse
sind verschiedene Winkel möglich, die entsprechend den Einbaubedingungen des Motors
eine günstige Verlegung der Abgasleitung zulassen. In einem Grenzfall können die
Mittelebenen der Spülströmung sämtlicher Zylinder einer Zylinderreihe zusammenfallen
und die Kurbelwellenachse in sich aufnehmen. In diesem Grenzfall ist der Winkel
zwischen der Mittelebene der Spülströmung und der Kurbelwellenachse auf Null verringert.
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Eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen der Erfindung besitzt einen
engen Zylinderabstand. Diese Maschine weist außerdem eine gute Strömungsführung
der Luft und der Abgase auf. Die Zuführung der Luft zu den beiden Schlitzgruppen
der einzelnen Zylinder ist gleich gut, so daß die Spülung in der Symmetrieebene
des Zylinders verläuft. Vorteilhaft ist auch die spiegelbildliche Anordnung der
rechten und der linken Zylinderreihe zur Längsmittelebene der Brerinkraftmaschine
sowie die spiegelbildliche Anordnung der beiden Zylinder jeder Reihe. Die einzelnen
Zylinder bzw. der rechte und der linke Zylinderblock sind gegeneinander auswechselbar.
Die voneinander weg gerichteten Auslaßkanäle jeder Zylinderreihe sind gut zugänglich.
Dies ist für die Reinigung dieser Kanäle vorteilhaft. Bei beiden Zylinderreihen
lastet der Normaldruck des Kolbens nur auf den kühleren und weniger hohen Spülkanälen
und nicht auf den heißen Auslaßkanälen.
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Die Auslaßkanäle liegen außerdem nicht in der Bewegungsebene der Pleuelstangen,
so daß kein Spritzöl der Pleuelstangen auf die Zylinderwandseite mit den Auslaßkanälen
auftrifft. Ölverhtste werden hierdurch vermieden Lind außerdem die Gefahr des Zuwachsens
der Auslaßkanäle.
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Einige Anordnungen der Zylinder gemäß der Erfindung werden an Hand
der :Abbildungen von A@ierzylinder-V-Motoren gezeigt und beschrieben. In den Abbildungen
sind die in der -Mittelebene der Spülströmung liegenden Auslaßrichtungen durch Pfeile
bezeichnet. Es zeigt Abb. i einen Querschnitt de: V-Motors senkrecht zur Kurbelwellenachse
durch die Arbeitszylinder und das Kurbelgehäuse.
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Abb. 2 einen Schnitt in der Ebene der Spül, und Auslaßkanäle
durch die linke Zylinderreihe des Motors nach Abb. i, der nach der rechten Zylinderreihe
entsprechend der Linie 1I-1 so fortgesetzt ist, daß der übrige Motor und die rechte
Zylinderreihe von oben gesehen dargestellt ist: außerdem zeigt die Abb. 2 neben
der Ausführung einer vorderen und einer hinteren Abgasleitung in gestrichelter Darstellung
die Anordnung von je einer Abgasleitung für die rechte und für die linke Zvlinclerreilie
des Motors, :Al>b. 3 einen gleichen Schnitt wie Abb. 2, jedoch sind gegenüber der
Ausführung nach Abb.2 die Zylinder um 45 Grad nach der Längsmittelebene des Motors
zu gedreht, Abb. 4 einen gleichen Schnitt wie Abb. 2, jedoch sind gegenüber der
Ausführung nach Abb. 2 die Zylinder um 45 Grad von der Längsmittelebene des -Motors
weg nach außen gedreht.
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In den Abb. i bis 4 sind i und 2 die Arbeitszylinder der linken und
3 und 4 die der rechten Zylinderreihe, 5 das Motorgehäuse. 6 die Kurbelwelle und
7 das Kurbelwellenschwungrad mit Kupplungsflansch. 8 und 9 ist je ein Arbeitskolben
der linken und der rechten Zylinderreihe. io ist ein linker, halb in das Motorgehäuse
eingesetzter Zylinder, i i sind die in den Zylindern befindlichen Einlaßschlitze
und 12 die zugehörigen Auslaßschlitze. 13 ist ein zwischen den Zylinderreihen im
Motorgehäuse unter-gebrachter Spülluftaufnehmer, auf dem die Einspritzpumpe 14 mit
ihrem Regler angeordnet ist.
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In Abb. 2 sind 15 die einander zugekehrten, von Spülkanälen freien
Zylinderwände. 16 und 17 sind die vordere und die hintere Abgassammelleitung, während
18 und ig die gestrichelt eingezeichneten. links und rechts angeordneten Abgassammelleitungen
für eine andere, ebenfalls mögliche Ausführungsform sind.
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In Abb. 3 ist 2o die zwischen den Zylinderreiben angeordnete Abgassammelleitung,
mitder die Auslaßleitungen aller Zylinder verbunden sind.
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In Abb.4 ist 21 die linke und 22 die rechte gassammelleitung.
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In den Abb.2 bis 4 ist die Kurbelwellenachse eingetragen und mit A-ß
bezeichnet.
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Eine besonders gute Ausführungsform ergibt
sich, wenn
die Zylinder der Maschine so angeordnet werden, daß die Auslaßkanäle der Zylinder
jeder der beiden Zylinderreihen parallel zur Kurbelwelle liegen und voneinander
weg gerichtet sind (vgl. Abb. =). Die den Auslaßkanälen gegenüberliegenden, voii
Spülkanälen freien Zylinderwände zweier benachbarter Zylinder können dann dicht
beieinanderliegen. hierbei besteht selbst bei Spülkanälen, die sich über einen großen
Teil des Zylindertuntanges verteilen, kein Linffuß der Spülkanäle auf den Zylinderabstand.
Es müssen jedoch zur Zusainineilführung der Abgase jeder Zylinderreihe im 1# all
der seitlichen -\bführung rechtwinklige Kriiinnler und im Fall der liingsseitigen
Abführung zwei iäo-Grad- und zwei .15-Grad-Krümmer in der Abgasleitung angeordnet
werden. Bei dieser Ausführungsform fallen die Mittelebenen der Spül-
,Strömung
sä nitlicher Zylinder einer Zylinderreihe zusammen und nehmen die Kurbelwellenachse
in sich auf.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ergeben sich für die Breinikraftmaschine
außer den bereits eingangs erläuterten Vorteilen noch folgende vort ilhafteil Wirkungen:
111 der Bewegungsebene der Pleuelstangen ist das Kolbenspiel am größten und damit
auch die Rufheizung des Kolbenmantels bzw. des Feuersteges über dein obersten Dichtring
bei der Verbrennung. Der Kopien liegt bei der Maschine nach der Erfindung wahrend
der Verbrennung und während der Verdiclitling an den kühlen Wandteilen an, also
)licht all der Zylinderwand mit den Auslaßkanälen. Die bei der Verbrennung aufgeheizte
Kolbensteuerkante wird ini unteren Totpunkt durch die Spülluft gut gekühlt. Die
durch den Vorauslaß erwärmte Kolbenkante fällt nicht mit den Stellen der größten
Erwärmung zusammen, die sich durch das Kolbenspiel und die Verbrennung ergeben.
Infolgedessen ist eine gleichmäßigere Erwärmung des Kolbenumfanges und daher eine
geringere thermische Beanspruchung des Kolbens erzielt und eine höhere Zylinderleistung
erzielbar.
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Die Kolben des neuen Motors laufen außerdem bei dein normal bedingten
Kolbenspiel ruhiger, weil sie durch den Spüldruck an den Spülkanälen und an der
den Auslaßkanälen gegenüberliegenden Zylinderwand nach den Enden jeder Zylinderreihe
zu gedrückt werden. Dadurch wird erreicht, daß die Kolben beim Druckwechsel von
der rechten nach der linken :\nlageseite an den Wänden mit den Auslaßl:atiiileii
entlang bewegt werden, d. 1i. daß sie eine kleine Kreisbewegung ausführen, wodurch
der Anlagewechsel ohne Stoß und Schlag, d. h. unhörbar vor sich gellt. Diese Seitenkräfte
auf den Kolben infolge des Spüldruckes betragen bei einem Kolben \o)' too
111111 I-Iuli und Durchmesser titid bei 0,3 atü Spüldruck ungef'ihr
t 5 bis ?o kg. Eitle solche Seitenkraft genügt, um den halben auch bei hoher Drehzahl
beitli Druckwechsel an der Z_ylindei-watid entlangzuführen.
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Durch die Kreisbewegung des Kolbens kommen die Kolbenrin<@e in
eine st'irkei-e Drehbewegung und werden dadurch in den -Nuten weniger leicht fest.
1?in gleichmäßigeres Einlaufen der Kolbenringe ist dadurch gegeben.
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Um eine einfachere Zusammenführung der Abgase zu erreichen, können
alleZylinder mit denAuslaßkanälen gegenüber der erstgenannten Ausführung um etwa
45 Grad nach der Längsmittelebene der Maschine zu gedreht werden (vgl. 1b1. 3) und
die Auslaßleitungen aller Zylinder unmittelbar mit einem zwischen den beiden Zylinderreihen
angeordneten Abgassaininler verbunden sein oder im Fall einer zwischen den Zylinderreihen
angeordneten Einspritzpumpe für jede Zylinderreihe eine Abgasieitung zwischen Einspritzpumpe
und Zylinderreihe angeordnet werden, die hinter der Einspritzpumpe zusammen mit
der zweiten Abgasleitung in einen gemeinsamen Abgassammler einmündet. Auch diese
Ausführung läßt ohne Beeinflussung des Zylinderabstandes eine Verteilung der Spülkanäle
auf einen großen Teil des Zylinderumfanges zu.
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Für den Fall der Zweckmäßigkeit einer Anordnung der Abgassammelleitung
entlang den Außenseiten der Zylinderreihen ist es möglich, daß gegenüber der erstgenannten
Ausführung alle A@S-laßkaniile um etwa .15 Grad von der Längsmittelebene der Maschine
weg gedreht sind (vgl. Abb. 4), so daß die Auslaßleitungen der Zylinder jeder Zylinderreibe
mit einer außen entlang der Zylinderreihe angeordneten Abgassammelleitung verbunden
werden können. Gegenüber der erstgenannten Ausführung erfordert diese Anordnung
an den Anschlußstutzen der Abgasleitungen nur Krümmungen voll hcchstens
135 Grad.
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Während bei der üblichen Motorausführung mit V-Anordnung der Zylinder
und Umkehrspülung die Mittelebene der Spülströmung in einer senkrecht zur Kurbelwellenachse
liegenden Ebene liegt, sind in den Abbildungen einige V-Motoren dargestellt, bei
denen die Mittelebenen der Spülströmungen in bestimmten anderen Winkeln zur üblichen
Ausführung liegen. Die Erfindung bezieht sich jedoch nicht nur auf die dargestellten
Zylinderanordnungen, sondern auf alle Anordnungen, bei denen die :N-littelebene
der Spülströmung einen anderen Winkel mit der Kurbetwellenachse bildet als bei der
bisher üblichen Ausführung.