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Arbeitskolbengesteuerter Doppelkolben-Verbrennungsmotor Es siind Doppelkolbenr-Verbrennungsmotoren
mit durch die Arbeitskolben selbstgesteuerten Einlaß-und Auslaßschlitzen bekannt,
bei denen bei nur einer Kurbelumdrehung de Vorgänge eines: Viie-rtaktmotors, wie
Ansaugen., Kompressiion, Zünden, Expandieren und Ausschiieben der Verbrennungsprodukte,
ablaufen. Die bekannten Einrichtungen dieser Art verwenden ein Zykloidenkurbelgetriiebe
oder ein normales,Kurbalgetriebe undeinZykloidenkurbelgetriebe.
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Ferner ist es bei Doppelkolbenmotoren mit einer Viertaktarbeitsweise
bei! einer Kurbelwellenurndrehung bekannt, einen Schwinghebelantrieb der Kolben
anzuordnen, jedoch nur unter Verwendung eineis! besonderen Steuerorgans, das sowohl
den. Auspuff als auch d'ais. Ansaugen steuert.
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Das Wesen der Erfindung besteht dem Bekannten gegenüber in der ausschließlichen
Verwendung der Arbeitskolben als Steuerorgane in Verbind'ang mit einem ausschließlich
durch Pleuelstangen, Lenkern und Schwinghebel gebildeten Getriebe zwischen Kurbelwelle
und Arbeitskolben.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenatatid für einen Dreizylindermotor
in eihem Beispiel im. Abb. i im Ouerschnitt dargestellt; Abb. a zeigt ein Geüriebe
ohne Gehäuse und Abb. 3 dessen. Seitenansieht; Abb.4 zeigt die Gestänge und Schwinghebel
schematisch und Abb.5 eiirr Zeit-Weg-Diagramm der Kolbenbewegung; Abb.6. zeigt in
kleinerem Maßstab die Aneinanderreihung von zwei Motoren entsprechend Abb. i in
axialer Richtung; die Abb. 7 und 8 zei!gen einen Schwihghebel in zwei-- Ansichten.
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Das dargestellte Beispiel zeigt einen Motor mit drei Arbeitszylinderbüchsen,
deren Achsen: in eiirrer Ebene liegen und um je 12o° gegeneinander
geneigt
sind. In jeder Zylinderbüchse, die einen. Ansaug- und einen Auspuffschlitz besitzt,
bewegen sich zwei Kolben teils gleichläufig, teils. gegenläufig, von welchen Kolben
der eine den Ansaugschlitz, der andere den Auspuffschlitizsteuert. In der nachstehenden
Beschreibung desi Getriebes sind die ,ixn Gehäuse G gelagerten Drehachsen mit römischen
Ziffern, die sonstigen Gelenke mit arabischen Ziffern und die Pleuelstangen, Lenker
und Schwinghebel mit Buchstaben bezeichnet. Eine einfach gekröpfte Kurbelwelle K,
die im Kurbelwellenlager I des Moto@rengehäus@esi G gelagert isti, betätigt eine
Hauptpleuelstange P, die mit dem Gelenkpunkt 2 an einem Lenker L angreift, der um
das Lager II im Motorengehäuse G drehbar ilst. Die Hauptpleuelstange P trägt einem
Gelenkpunkt 3, an dem die Pleuelstangen P1 und P2 angreifen. Die Pleuelstange P1
greift über den Gelenkpunkt 4 an dem zweiarmigen Schwinghebel S1 an, an dessen Gelenkpunkt
5 die Ko-lbenpleuelistinge P3 angreift, die den Auspuff-Steuer-Arbeiitskolben K1
im Zylinder Z1 bewegt. Der Schwinghebel S1 ist in einem Lager III im Motorengehäuse
G gelagert. Die Pleuel.stang.a P, verbiedet den Gelenkpunkte 3 der HauptpleuelsttangeP
mit dem zwaiermigenSchwinghebel S2, an dessen, Gelenkpunkt 6 siiie angreift. Der
Schwinghebel S, betätigt über den Gelenkpunkt 7 die Ko-lbenpleu@e"ls,tange P4, die
den Saug-Steuer-Arbeitskolben K2 ein Zylinder Z2 bewegt. Die Schwinghebel S1 und
S2 sind hier @beispielsweise koaxial.
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Dasi Getriebe kann so dimensioniert werden, daß die Kolbenbewegung
dem in Abb. 5 dargestellten Zeit-Weg-Diagramm entspricht, wobei die nachstehend
angeführten Maße und Winkel ledigliich beispielsweise Bedeutung besitzen. Die Zesitem,
entsprechend Winkelgraden einer Kurbelumdrehung, sind als Abszis isen, di!e Kolbenwege
zwischen dem Auspuffschliitz A und dem Saugschlitz S als Ordinaten aufgetragen.
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Angenommen ist eine Arbeitszylinderbüchse, bei dar die steuernden
Kannen; des Saug- und des Auspuffschlitzes einen Abstand von 71 mm besitzen.
Etwa r5'° nach dem Punkt o° der Kurbelwellendrehung schließt der AuspuffsteuerarbeiitskolbenKl
dien Auspuffschlitz A ihn Abstand vom 2,5 mm vom Saugsteuerarbeitskolben K2. Beide
Kolben bewegen sich gegen den Saugschlitz S, der vom Saugsiteuerarbeitskolben K,
bei 72° der Kurbeldrehung geöffnet wird, während der den Auspuff steuernde Arbeiluskolben
K1 den Auspuffschlitz bereits. 17 mm überschliiffen und geschlossen, hat. In der
Zek von 72-I5=571 der Kurbeldrehung werden. die einem Kolbenabstand von 2,5 mm entsprechenden
Restgase auf 56 mm Kolbenabstand expandiert, wodurch ein Unterdruck entsteht. Durch
die dabei erfolgende Expansion und damit bewirkte Abkühlung wird eine Innenkühlung
erzielt, die sich unmittelbar auf den im Zylinder haftenden Ölfilm auswirkt. Bei
7-;,il der Kurbelzapfenbewegung tritt das Brenngemisch bzw. nur Luft in den Zylinder
ein, die ebenfalls expandiert. Nachdem der Sauggteuerarbeitskolben K, den Saugschlitz
S ganz frei= gegeben hat, bewegt er sich gegen den Auspuffschlitz A, desgleichen
der Auspuffs:teuerkolben K1, der 4 mm vor dem Auspuffschlitz A wieder umkehrt und:,
ohne den Auspuffschlitz geöffnet zu haben,, sich wieder gegen den bewegt. In der
Stellung des. Auspuffsteuerkolbens K1, 4 mm vor dem Auspuffschllltz A, hat
der Saugsiteuerarbentskolbenn K2 den Saugschlitz S bei i2o° der Kurbeldrehung
überschliffen und schließt ein einem Kolbenabsitand vom. 68 mm entsprechendes Saugvolumen
zwischen deil beiden Arbeitskolben K1 und K2 ein. Diele beeiden Arbeitskolben bewegen
sich nun gegenläufig, bis isiiee bei I$o°' der Kurbeldrehung die Kompressionsstellung
mit dem Abstand von Io mm erreichen. Das enuflammte Gasgemisch expandiert zwischen
den beiden sich auseinanderbewegenden Kolben, von denen der Awspuffsteuerkolben
Kl bei 2.67° der I'.urbeldrehung den Auspuffschliltz blis 375'°` der Kurbeldrehung
freigibt, während der Saugsiteuerkolben K2 seinen äußerstem Punkt im Expansionsitakt
mit 5 mm vor dem Saugschlitz S, ahne diesen zu öffnen, erreicht und sich dann gegen
den Auspuffschlitz im Auspufftakt bewegt, nachdem er mit dem Auspuffstenerkodben
ein Max'imalexpans!ionsvolumen entsprechend 71,5 mm Abstand eingeschlossen hat worauf
beii der Kurbeldrehung von 36o° an ein neuesi Arbeitsis,piel beginnt.
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Wie die Abb.I als Beispiel zeigt, sind um das Kurbelwellenlager I
dreh Arbeitszylinder se angeordnet, daß. die drei Zylinderachsen: ein einer Ebene
normal zur Kurbelwellenlagerachse liegen und ein gleichseitilges Dreieck bilden,
durch dessen Schwerpunkt die Achse des Kurbelwellenlagers I geht. Der so charakterisierte
Dreizylinder-Doppelkolbenmotor betätigt von einer Kurbelwellenkröpfung durch drei
Hauptpleuelstangen .P mihels der Lenker- und Schwinghebelgetriebe in jedem seiner
dreii Zylinder je einen: Auspuffsteuerarbeilttslcolben K1 und einen Saugsteuerarbeiltskodben
K2, welche Arbeitskolben die Auspuffis@chlittttze A bzw. die Saugschliitze S, entsprechend
dem Kolben-Zeit-Weg-Diagramm öffnen und schließen, so daß das Kolbenspiel in ei=nem
Zylinder bei! einer Umdrehung der Kurbelwelle diie Charakteristik eines. Doppelkolbenviertaktmotars
mit einem Innenkühltakt aufweist. Durch die Anordnung der Zylinderachsen desi Vieleckmotoms,
in: einem Dreieck ergibt sich die gegem.-seiitige Phasenverschiebung des Arbeiltsvorganges
in den drei Zylindern; um je r2a° des Kolben-Zeit-Weg-Di'agrammes. Ganz allgemein
besteht die weiter-, Ausbildung der das besondere Getriiebe umfas-senden Erfindung
darin, daß beim Einkurbel-Vieleck-Doppelkolbenmotor mit N Zylindern, von einer Kurbelwellenkröpfung
durch N Hauptpleuelstangen, und N Lenker-Schwinghebel-Geurieben die Kolben der im
N-Eck um die Kurbelwellenachse angeordneten. N Zylinder miit einer Phasienverschiebung
des Arbeitsspieles in, je zwei; benachbarten Zylindern um 36o0;: N angetrieben werden.
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Bei. Ein-Zylihder-Doppelkolbemmoto@ren treiben die beiden. Kolben.
der Zylinderbüchse eine seitlich der Zylinderbüchse angeordnete einfach gekröpfte
Kurbelwelle, deren Achse normal die Zylinderachse
kreuzt, mittels
je einer Hauptpleuelstange und je einem Lenker-Schwinghebel-Getriebe.
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Der Reihenmotor (Abb. 6) ergibt sich aus der sinngemäßen Hintereinanderreihung
von N Doppelkolbeneinzylindern an einer N-fach gekröpften Kurbelwelle.
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Der Erfindungsgegenstand kann als, was.ser- oder luftgekühlter Vergaser-,
Einspriitiz-, Diesel- oder Halbdiese!lmot(o@r auch mit Wassereinspritzung geb,au:b
werden.
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Die Anwendung des eirfindungsgemäßen Getriebes ermöglicht den Bau
einer neuen Motortype, des Viedeckmotors mie zentraler einfach gekröpfter Kurbelwelle.
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Der vorliegende Motiar als. Vieleckmotor mit zentraler Kurbelwelle
ist die geschlossenste Motortype mit geringstem Raumbedarf.
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Da dieser Motor keine Zahnräder aufweist, ist die technisch einfachste
und zuverlässigste Ausführung gegeben, ferner isst sein, mechanischer Wirkungsgrad
günstig, da keine Exzenter mit ihrem bekannt schlechten. Wirkungsgrad verwendet
werden müssen.
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Durch die Anwendung leas, erfindungsgemäßen Getriebes, ist es. möglich,
die Kolben-Zeit-Weg-Linie des Auspuffsteuerkolbens K1 so zu gestalten, daß sii;ch
im Saugtakt ein bedeutend größerer Saughub ergibt, als es bei der Verwendung eines
Zykloidenkurbelgetriebes oder Kurbelgetriebes mit besonderem Aus.- und Einlaßsteuerorgan
möglich ist. Der vergrößerte Saughub in Verbindung mit der verzögerten, Öffnung
des Saugschlitzes gibt eine besonderls ausgiebige Innenkühlung durch Expansilon
der einströmenden Frischgase bzw. Luft.
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Wie die Abb. 7 und 8 zeigen, ist bei den zweiarmigen Schwinghebeln
S1, S2 eiln. Zug- und Druckglied M vorgesehen, das die jeweiligen. Gelenkpunkte
4, 5 bzw. 6, 7 miteinander verbindet, um die Ausbildung von Schwingungsiresionanzen
der Schwinghebelarme zu verhindern.