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Brennkraftmaschine mit Zylindern, deren Achsen sich parallel zur Achse
der Maschinenwelle erstrecken Die Erfindung bezieht sich auf Brennkraftmaschinen
mit Zylindern, deren Achsen sich parallel zur Achse der Maschinenwelle erstrecken.
Derartige Brennkraftmaschinen, bei denen die Kolbenkräfte beispielsweise über eine
Taumelscheibe oder über einen Kurvenbahnkörper auf die Maschinenwelle übertragen
werden, zeichnen sich gegenüber Brennkraftmaschinen anderer Bauart durch verhältnismäßig
geringen Raumbedarf und geringes Gewicht aus und sind deshalb u. a. in vorteilhafter
Weise zum Einbau in Fahrzeuge verwendbar.
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Die Erfindung bezweckt nun, die Vorteile, insbesondere die den geringen
Raumbedarf ergebende gedrängte Bauweise solcher Maschinen, auch dann noch beibehalten
zu können, wenn .diese mit einet Spül- bzw. Ladeeinrichtung für die Motorzylinder
ausgestattet werden.
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Bei einer bekannten Brennkraftmaschine der vorliegenden Bauart ist
die Spül- bzw. Ladeeinrichtung als Umlaufverdrängergebläse ausgebildet, das im Raum
zwischen den Motorzylindern untergebracht ist. Der Läufer des Gebläses ist. hierbei
exzentrisch zur Welle der Brennkraftmaschinen angeordnet. Zu seinem Antrieb ist
daher immer ein Getriebe (z. B. Zahnradgetriebe) zwischen dieser Welle und dem Läufer
erforderlich. Dieses Getriebe erteilt dem Gebläseläufer eine Drehzahl, die kleiner
ist als die Drehzahl der Brennkraftmaschinenwelle. Infolgedessen ist es erforderlich,
das Gebläse besonders
groß auszuführen, um -trotz der gegenüber
der Maschinenwellendrehzahl geringeren Drehzahl des Gebläseläufers eine ausreichende
Spülung und Ladung der Motorzylinder zu .erzielen. Bei Verwendung eines solchen
besonders großen Gebläses ist also auch der Raumbedarf der-Brennkraftmaschine selbst
unvorteilhaft groß.
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Nach der Erfindung ist das Umlaufverdrängergebläse so angeordnet,
daß die Drehachse seines Läufers mit der Achse der Maschinenwelle zusammenfällt.
Diese Ausbildung macht es möglich, den Gebläseläufer so auszubilden, daß er die
Maschinenwelle eng umschließt; er bildet dann also zugleich ein Schutzglied für
die Maschinenwelle, indem er z. B. unzulässig hohe Dürchbiegungen derselben verhindert.
Insbesondere wirkt dieser Gebläseläufer versteifend auf die Maschinenwelle, wenn
er mit derselben starr verbunden ist.
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Für den Antrieb des Gebläseläufers nach der Erfindung ist normalerweise
kein besonderes Getriebe erforderlich. Sofern aber ein Getriebe vorgesehen werden
soll, wird es vorteilhaft so ausgebildet, daß die Drehzahl des Gebläseläufers höher
als die der Maschinenwelle ist, so daß die Abmessungen des Gebläses sich noch weiter
verringern. Wird dieses Getriebe als Wechselgetriebe ausgestaltet, so ist es möglich,
die Förderung des Gebläses dem jeweiligen Bedarf anzupassen. Bei Viertaktmotoren,
die nur zeitweise mit Vorverdichtung ihrer Zylinderladung arbeiten sollen, kann
man dieses Getriebe so ausbilden, daß es bei laufendem- Motor- auch einen Stillstand
des Gebläses ermöglicht.
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Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele der Erfindung.
-Bei den Ausführungsbeispielen handelt-es sich um eine Brennkraftmaschine derGegenkolbenbauart,
die nach dem Zweitaktverfahren arbeitet. Die Maschine kann als solche mit Fremdzündung
(Otto-, Hesselmannmotor) oder mit Verdichtungszündung (Dieselmotor) ausgebildet
sein. .
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Es zeigt Abb. i eine Brennkraftmaschine mit zur Maschinenwelle parallelen
Zylindern und mit einem Schiebergebläse im Längsschnitt, Abb. 2 einen Ouerschnitt
nach Linie II-II der Abb. i, Abb. 3 eine Brennkraftmaschine ähnlich derjenigen nach
Abb. i, jedoch mit einem Klappengebläse, im Längsschnitt, Abb. 4 einen ;Querschnitt
nach Linie IV-IV der Abb. 3, Zylinderbüchsen in Ansicht, Abb. 5 einen Querschnitt
nach Linie V-V der Abb. 3, Abb.6 einen Teillängsschnitt einer Brennkraftmaschine
gemäß Abb. i mit- einem Untersetzungsgetriebe für den Antrieb des Gebläseläufers,
Abb.7 einen Teillängsschnitt einer Brennkraftmaschine gemäß Abb. i mit einem Schaltwechselgetriebe
für den Antrieb des Gebläseläufers; Abb. 8 eine Einzelheit der Abb. 7 in vergrößertem
_ Maßstab im Längsschnitt und Abb. 9 einen Querschnitt nach Linie IX-IX der -Abb.
B. In dem Maschinengehäuse i der Bremskraftmaschine sind Zylinderbüchsen 2 angeordnet,
deren Achsen sich parallel zur Achse der Maschinenwelle 3 erstrecken. Bei den vorliegenden
Ausführungsbeispielen sind je vier Zylinderbüchsen 2 vorgesehen. In diesen Zylindern
gleiten gegenläufig bewegte Kolben 4, die über Pleuelstangen 5 mit Taumelscheiben
6 gelenkig verbunden sind. Die Taumelscheiben 6 sind auf mit der Maschinenwelle
3 fest verbundenen Schrägzapfen 7 gelagert. Jede Taumelscheibe 6 trägt einen Zahnkranz
io, der je in einen gleich großen, am Maschinengehäuse i festliegenden Zahnkranz
ii eingreift. Die Maschinenwelle 3 ist in Lagern 8 drehbar gelagert, die in Gehäusedeckeln
9 angeordnet sind, welche das Maschinengehäuse i beidseitig abschließen. Beim Hinundhergang
der Kolben 4 führen die Taumelscheiben 6 die bekannte Taumelbewegung aus, wobei
sie an einer Eigendrehung durch das Ineinandergreifen der Zahnkränze io und ii verhindert
sind, bei -der sie aber die Maschinenwelle 3 in Drehung versetzen.
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Die Zylinderbüchsen 2 sind mit Einlaßöffnungen 12 und Auslaßöffnungen
13 versehen, deren Öffnen und Schließen in bekannter Weise durch die Kolben 4 gesteuert
wird. In den Abb. i und 3 befinden sich die in dem oberhalb der Maschinenwelle 3
angeordneten Zylinder :2 arbeitenden Kolben 4 in der äußeren Totlage, bei welcher
die Einlaßkanäle 12 und die Auslaßkanäle 13 voll geöffnet sind; die in dem unterhalb
der Maschinenwelle 3 angeordneten Zylinder 2 arbeitenden Kolben 4 befinden sich
in ihrer inneren Totlage, also in derVerdichtungsendstellung.Entsprechend befinden
sich die in den links und rechts (Abb. 2) angeordneten Zylindern 2 arbeitenden Kolben
4 in der Mittelstellung, und zwar das eine Kolbenpaar im Ausdehnungshub und das
andere Kolbenpaar im Verdichtungshub.
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Bei der in den Abb. i und 2 dargestellten Brennkraftmaschine ist als
Spül- bzw. Ladeeinrichtung für die Motorzylinder 2 ein Umlaufverdrängergebläse vorgesehen,
dessen Drehachse mit der Achse der Maschinenwelle zusammenfällt. Das Gebläsegehäuse
14 ist zwischen den Motorzylindern 2 angeordnet und liegt außermittig zur Maschinenwelle
3 (Abb. 2). In dem Gebläsegehäuse 14 läuft der mit der Maschinenwelle 3 fest verbundene
Gebläseläufer 15 um. Die Maschinenwelle 3 dient also gleichzeitig als Gebläsewelle
und ist deshalb durch die von einer Querwand 16 des Maschinengehäuses i und einem
Abschlußdeckel 17 gebildeten Gebläse-. stirnwände druckdicht hindurchgeführt.
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Der Gebläseläufer 15 ist mit radialen Führungsschlitzen 18 versehen,
in die Schieber i9 gleitbar eingesetzt sind. Bei der Drehung des Gebläseläufers
15 nehmen die zwischen dem Läufer und dem Gebläsegehäuse liegenden, durch die Schieber
i9 voneinander getrennten, als Förderkammern wirkenden Räume 2o in bekannter Weise
abwechselnd zu und ab und bewirken dadurch das Ansaugen und Verdichten (auf Spül-
bzw.- Ladedruck) des Gasgemisches bzw. der Luft. Das Ansaugen
erfolgt
durch den von außen her in das Gebläsegehäuse 14 führenden, beispielsweise mit einem
Filter 2 i versehenen Kanal 22 und das Ausstoßen durch eine in der Wand des Gebläsegehäuses
vorgesehene Öffnung 23, welche dieses Gehäuse mit einem als Aufnehmer wirkenden
Raum 24 verbindet, der mit den Einlaßöffnungen 12 der Motorzylinder 2 in Verbindung
steht. Sobald nun bei einem Motorzylinder 2 die Einlaßöffnungen 12 durch den entsprechenden
Motorkolben 4 freigegeben werden, wird dieser Zylinder gespült bzw. geladen, worauf
in bekannter Weise der Verdichtungshub, der Zünd- bzw. Einspritzvorgang und der
Ausdehnungshub folgen. Die Verbrennungsgase entweichen durch die Auslaßöffnungen
13 in einen Raum 25 und von diesem durch' einen Stutzen 26 und einen nicht dargestellten
Auspuffkanal ins Freie.
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Bei der beschriebenen Brennkraftinaschine sind Motorzylinder 2 und
Gebläseförderkammern 2o in je gleicher Anzah: vorhanden. Das ergibt, da der Gebläseläufer
i 5 mit der Drehzahl der 'Maschinenwelle 3 umläuft, die :Möglichkeit, daß man die
Entladung einer Förderkammer 2o dem Spül- bzw. Ladevorgang eines bestimmten
:Motorzylinders 2 zeitlich zuordnen kann. Dadurch wird erreicht, daß die Spülung
oder Ladung sich bei allen Motorzylindern in völlig übereinstimmender Weise abspielt.
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Die in den Abb. 3 bis 5 dargestellte Brennkraftmaschine besitzt ein
Umlaufverdrängergebläse, dessen Drehachse ebenfalls mit der Achse der Maschinenwelle
3 zusammenfällt. Hierbei ist .das Gebläsegehäuse 27 gleichmittig, der auf der Maschinenwelle
3 festsitzende Läufer ?8 dagegen außermittig zur Achse der =Maschinenwelle 3 angeordnet.
Die zwischen dem Gehäuse 27 und dem Läufer 28 liegenden Förderräume 32 werden durch
Klappen 31 voneinander getrennt, die im Gehäuse 27 schwingbar gelagert sind und
beispielsweise mittels Federn 30 in ständiger Berührung mit dem Läufer 28
gehalten werden. Die Ein- und Auslaßkanäle für das zu fördernde Mittel sind im Läufer
28 in der Achsrichtung nach entgegengesetzten Seiten, also je zu einemLäuferstirnende
verlaufend, ailg'eordnet. Das vom Gebläse anzusaugende Mittel durchströmt den Filter
33 (Abb. 4), den Kanal 34, die in der GEbläsestirnwand 35 befindliche Öffnung
36 und tritt in den Kanal 37 des Gebläseläufers 28 und von hier aus in die
einzelnen Förderkammern 32 ein, wo die Verdichtung auf Spül- bzw. Ladedruck stattfindet.
Das verdichtete Mittel wird dann von den Förderkammern 32 den Einlaßöffnungen 12
der Motorzylinder 2 zugeleitet und durchströmt auf dem Wege dahin den Kanal 38 des
Gebläseläufers 28, die in der Gebläsestirnwand 39 befindliche Öffnung 4o, den daran
anschließenden Verteilerraum 41 und die die Einlaßöffnungen 12 umgebenden Räume
42.
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Wie aus Abb. 4. ersichtlich, ist das Gebläsegelläuse 27 mit Vorsprüngen
43 versehen, die durch die Unterbringung und Lagerung der Klappen 31 bedingt sind
und sich über das Gebläsegelläitse -in Achsrichtung hinziehen. Bei Anordnung eines
solchen Gebläses erhält man eine besonders gedrungen gebaute Brennkraftmaschine,
wenn man die Motorzylinder 2 so anordnet, dalß sie in die von je zwei benachbarten
Vorsprüngen 43 gebildeten Rinnen eingreifen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 6 ist der Gebläseläufer 1,5'
des beispielsweise gemäß Abb. i und 2 gestalteten Gebläses nicht mit der Maschinenwelle
3 fest verbunden, sondern mittels rohrförmiger Ansätze 4..4 in Lagern 45 der Gebläsestirnwände
.l6 für sich drehbar gelagert. Der Gebläseläufer 15' wird Tiber ein Getriebe, das
im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus Kegelrädern ,47, 48, .I9 besteht, angetrieben,
und zwar treibt das auf der Maschinenwelle 3 fest angeordnete Kegelrad 4.7 über
die Ortsfest gelagerten Zwischenräder 48 das mit dem rolirförmigenAnsatz 44 des
Läufers 15' fest verbundene Kegelrad 49. Der Gel>läseläufer 15' wird somit von der
Maschinenwelle 3 aus mit einer der Übersetzung des Getriebes entsprechenden Drehzahl
angetrieben. Diese Drehzahl kann je nach den vorliegenden Verhältnissen kleiner
oder größer als die Drehzahl der Maschinenwelle sein.
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Ist die Drehzahl des Gebläseläufers 15' kleiner als die Drehzahl der
Maschinenwelle, so wird nian das Gebläse finit einer größeren Anzahl Förderkammern
ausstatten, als wenn die Drehzahlen des Gebläseläufers und der Maschinenwelle gleich
wären, um die Entladevorgänge der einzelnen Förderkammern den Spül- bzw. Ladevorgängen
der einzelnen Motorzylinder zeitlich zuordnen zu können. Handelt es sich beispielsweise
um einen Vierzylindermotor, bei dem der Gebläseläufer mit der 415fachen Drehzahl
der Maschinenwelle umläuft, so wird man ein Gebläse mit fünf Förderkammern anordnen.
Sieht man ein schneller als die -Maschinenwelle umlaufendes Gebläse vor, so kann
man zeitlich übereinstimmende Förderung und Spülung erreichen, indem man die Anzahl
der Förderkammern kleiner als die der Motorzylinder wählt. Es müßte z. B. ein einen
Vierzylindermotor versorgendes Gebläse drei Förderkammern aufweisen, wenn die Gebläseläuferdrehzahl
das 4/3fache der Maschinenw ellendrehzahl betragen würde.
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Zur Erzielung zeitlich einander zugeordneter Förderung und Spülung
ist es also erforderlich, das Gebläse mit einer solchen Anzahl von Förderkammern
zu versehen, daß diese in demselben Verhältnis zur Anzahl der Motorzvlinder steht
wie die Drehzahl der Maschinenwelle zur Drehzahl des Gebläses. Die Anzahl der Förderkammern
muß also sein
, wobei z die Anzahl der Motorzylinder, nhl die Drehzahl der Maschinenwelle und
;i die Drehzahl des Gebläses bedeutet.
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Bei dem in den Abb. 7 bis 9 dargestellten Ausführungsbeispiel kann
der Gebläseläufer 15" des wiederum gemäß Abb. i und 2 gestalteten Gebläses entweder
mit derMaschinenwellendrehzahl oder mit einer von dieser abweichenden, vorzugsweise
höheren Drehzahl umlaufen. Dies wird bewirkt durch Anordnung eines Wechselgetriebes
mit L?berholeinrichtung
und Schaltkupplung. Der Gebläseläufer 15"
ist mittels einer zwischen der Nabe 51 des Kegelrades 5o und der Maschinenwelle
j angeordneten Überholeinrichtung mit der Maschinenwelle 3 kuppelbar. Die Überholeinrichtung,
die in den Abb. 8 und 9 in größerem Maßstab dargestellt ist. ist eine nur in einer
Drehrichtung wirkende selbsttätige Kupplung (sog. Freilaufkupplung), deren Kupplungsglieder
beispielsweise Rollen 52 sein können, die zwischen der zylindrischen Maschinenwelle
3 und den spiralig geformten Gegenflächen 53 angeordnet sind.
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Dias Kegelrad 5o greift in Kegelräder 54 ein, die auf einem auf der
Welle 3 frei drehbar sitzenden Kupplungskörper 58 mit der Reibfläche 59 drehbar
sitzen und die ihrerseits in einen an der Maschinengehäusequerwand 61 festsitzenden
Zanhnkranz 55 eingreifen. Auf der Maschinenwelle 3 sitzt weiterhin drehfest, aber
axial verschiebbar, der zweite Kupplungskörper 57 mit der Reibfläche 6o.
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Die vorstehend beschriebene Einrichtung wirkt wie folgt: Dreht sich
die Maschinenwelle 3 bei geöffneter Kupplung 59, 6o im Pfeilsinne A (Abb. 9), so
wird durch die zwischen dieser Welle und der Nabe 51 mittels der Rollen 5@2 in bekannter
Weise hervorgerufene Klemmwirkung die Nabe 51 und somit auch der Gebläseläufer 15"
mitgenommen, also mit der Maschinenwellendrehzahl angetrieben.
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Wird nun aber die Schaltkupplung 59, 6o mittels des Schalthebels 56
und des Schaltringes 62 eingerückt, und zwar durch Verschieben des Kupplungskörpers
57 nach rechts (Abb. 7), so läuft jetzt de:- vorher stillstehende Kupplungskörper
58 mit der Drehzahl der Maschinenwelle 3 um. Daher rollen die auf ihm angebrachten
Kegelräder 54 auf dem festliegenden Kegelrad 55 ab und erteilen dadurch über das
Kegelrad 5o dem Gebläseläufer 15" eine Drehzahl, die höher als die der Maschinenwelle
3 ist. Dabei wird die vorher durch die Überholeinrichtung bewirkte Kupplung zwischen
dem Gebläseläufer und der Maschinenwelle selbsttätig gelöst-Mit der vorstehend beschriebenen
Einrichtung ist es möglich, die Motorzylinder wahlweise mit Luft bz w. Gemisch von
gleichem Anfangsdruck in normaler oder größerer Menge zur Erzielung normaler oder
erhöhter Leistung zu speisen oder aber sowohl beim normalen wie auch bei einem geringeren
Anfangsdruck der Luft bzw. des Gemisches normale Motorleistung zu erzielen.
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Die Erfindung erschöpft sich nicht in der Anwendung bei Zweitaktbrennkraftmaschinen,
sondern sie ist ebenso für Viertaktbrennkraftmaschinen der hier in Frage kommenden
Bauart mit parallel zur Maschinenwelle angeordneten Zylindern vorteilhaft verwendbar.
Man kann hierbei den Gebläseantrieb z. B. so ausbilden, daß er den normalerweise
nicht umlaufenden Gebläseläufer wahlweise anzutreiben gestattet, etwa durch Anordnung
einer einfachen Schaltkupplung zwischen der Maschinenwelle und dem gegenüber dieser
Welle frei drehbar angeordneten Gebläseläufer.