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Doppelkolbenmotor

gemeinsamer Brennraum mit je einem Kolben für Einlass- und Auslasssteuerung

Der Doppelkolbenmotor ist eine Bauart des Zweitakt-[1] Ottomotors[2] mit Gleichstromspülung.[3] Bei ihm teilen sich zwei neben- oder voreinander liegende Zylinder mit leicht versetzt oder gleichlaufenden Arbeitskolben einen gemeinsamen Brennraum. Doppelkolbenmotoren wurden von 1913 bis 1970 überwiegend in Motorrädern verwendet, aber auch in kleinen Flugzeugen.

Puch Doppelkolbenmotor
Animation eines Doppel­kolben­motors nach Arnold Zoller

Technik und Anwendung

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Beim Doppelkolbenmotor steuert ein Kolben den Auslassvorgang, der andere den Einlass am Überströmkanal.[4] Das frische Gas strömt durch die Einlassschlitze im ersten Zylinder hoch, dann durch den Brennraum in den zweiten Zylinder hinunter in Richtung auf die Auslassschlitze.

Man unterscheidet beim Doppelkolbenmotor verschiedene Bauarten:

  • Zwei Kurbelwellen mit Kolben und Zylindern stehen nebeneinander (Lucas, 1905)
  • Die Zylinder stehen hintereinander in Reihe, die Kolben laufen parallel, die Kolbenaugen des Gabelpleuels stehen in einer Flucht, (Triumph)[5][6] oder das einzelne Pleuel trägt einen langen Kolbenbolzen mit beiden Kolben (Garelli)[7]
  • Die Zylinder stehen (von der Schwungradseite aus gesehen) nebeneinander, das Pleuel ist gegabelt, ein „Gabelende“ hat ein Langloch für den Kolbenbolzen (Puch)[8][9] oder die „Zinken“ des Gabelpleueln sind elastisch (Trojan).[10] Die Kolben laufen leicht phasenverschoben, der Auslass schließt vor dem Einlass („unsymmetrisches Steuerdiagramm“). Der Kolbenbolzen im Langloch kann rechteckigen Querschnitt haben, weswegen manche Autoren von einem „Gleitstück“ sprechen. Kein gegabeltes Pleuel hat der Motor der Puch 350 GS. In diesem Motor hat jeder Kolben ein eigenes Pleuel; die Hubzapfen sind um etwa 20° Kurbelwinkel gegeneinander versetzt.[11]
  • Haupt- und Nebenpleuel (Anlenkpleuel) nach dem Patent von Arnold Zoller.[12] Die Zylinder stehen nebeneinander, die Kolben laufen phasenverschoben.
  • Die Konstruktion eines Doppelkolbenmotors mit 10°-V-Stellung der beiden Zylinder hat der Berliner Paul Schauer 1932 vorgestellt; die Zylinderachsen schneiden sich weit unterhalb der Kurbelwelle wie bei den modernen sogenannten VR-Motoren; der Durchmesser des Einlasskolbens ist wesentlich größer als der des Auslasskolbens.[13][14]

Bei Gleichstromspülung ist der Frischgasverlust geringer (höherer „Fanggrad“) als bei der Querstrom- und der Umkehrspülung. Bei unsymmetrischen Steuerdiagramm kann der Motor aufgeladen werden. Der den Auslass steuernde Kolben und der Teil der Zylinderwand zwischen den beiden Zylindern sind schwer zu kühlen.

Trotz der zwei Zylinder und Kolben wird der Doppelkolbenmotor, im Einklang mit DIN 1940, zu den Einzylindermotoren gezählt.[9] Das zu den Kolben hin gegabelte Pleuel ist nicht mit dem Gabelpleuel in V-Motoren mit nicht versetzten Zylindern zu verwechseln, das an der Kurbelwelle gegabelt ist.

Kraftfahrzeuge mit Doppelkolbenmotoren

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Motorräder

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  • Alberto Garelli (1913–1926)
  • Puch; von Giovanni Marcellino entwickelt, die Kolben laufen phasenverschoben (1923–1970)
  • Baier; System Zoller (1927–1929)
  • DKW (mit Kolbenladepumpe); System Zoller (1933–)
  • Triumph; die Kolben laufen nebeneinander (1939/1946–1957)
  • Manet; System Zoller (1947–1951)[15][16]

Pkw

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LKW

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  • Framo Motor U 500,[18] geht zurück auf Konstrukteur Petersen von DKW. Verwendet 1943–1951 im Typ Framo V 501.

Galerie

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  •  
    Valveless US-Patent US952706A (1909)
  •  
    Animation eines Doppel­kolben­motors nach Ralph Lucas
  •  
    Funktionsprinzip des Doppelkolbenmotors (circa 1919)
  •  
    Doppelkolbenmotor - Patentzeichnung von Arnold Zoller (1931)

Literatur

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  • Richard van Basshuysen, Fred Schäfer: Handbuch Verbrennungsmotor Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 3. Auflage. Friedrich Vieweg & Sohn Verlag/GWV Fachverlage, Wiesbaden 2005, ISBN 3-528-23933-6.
  • Peter Gerigk, Detlev Bruhn, Dietmar Danner: Kraftfahrzeugtechnik. 3. Auflage. Westermann Schulbuchverlag, Braunschweig 2000, ISBN 3-14-221500-X.
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Commons: Doppelkolbenmotor – Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Einzelnachweise und Anmerkungen

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  1. ↑ August Horch baute 1899 für seinen ersten Wagen einen Motor „mit zwei Kolben in einem 'Doppelzylinder', aber nicht in Gestalt der Doppelkolben-Zweitakter, sondern als Viertakter mit einem automatischen Einlassventil in einem Zylinder - und dem nockengesteuerten Aulassventil im anderen!“. Helmut Hütten: Motoren. 4. Auflage. Motorbuch Verlag, Stuttgart 1978, ISBN 3-87943-326-7, S. 288.
  2. ↑ Stefan Zima, Reinhold Ficht: Sogar Dieselmotoren gab es in dieser Ausführung. In: Ungewöhnliche Motoren. 3. Auflage. Vogel, Würzburg 2010, ISBN 978-3-8343-3140-3, S. 111.
  3. ↑ Nicht alle Zweitakt-Doppelkolbenmotoren haben Gleichstromspülung. „Die Kombination von Schnürle-Spülung und Doppelkolbenbauweise und einem zusätzlichen Spülgebläse (in Kolbenbauart: Ladepumpe) war die Grundlage für die außerordentlichen Erfolge der DKW-Rennmotoren“. Stefan Zima, Reinhold Ficht: Ungewöhnliche Motoren. Vogel, Würzburg, 3. Auflage 2010, ISBN 978-3-8343-3140-3, S. 116.
  4. ↑ Stefan Knittel: Motorrad Lexikon. BLV Verlag Zürich, 1981, ISBN 3-405-12226-0, S. 48.
  5. ↑ Patent DE737146C: Luftgekühlter Doppelkolbenmotor mit U-förmigem Zylinder. Angemeldet am 4. November 1937, veröffentlicht am 7. Juli 1943, Anmelder: Triumpf Werke Nürnberg AG, Erfinder: Otto Reitz.‌
  6. ↑ motor-lit-berlin.de Triumph (abgerufen am 11. Mai 2013)
  7. ↑ Patent GB191416761A: Improvements in or relating to Internal Combustion Engines. Angemeldet am 14. Juli 1914, veröffentlicht am 3. Juni 1915, Erfinder: Adalberto Garelli.‌
  8. ↑ Patent AT98567B: Zweizylindrige Zweitaktverbrennungskraftmaschine. Angemeldet am 17. Februar 1923, veröffentlicht am 25. November 1924, Anmelder: Puchwerke AG.‌
  9. ↑ a b oldtimer-markt.de Doppelkolbenmotor (abgerufen am 11. Mai 2013)
  10. ↑ https://onedrive.live.com/?authkey=%21zpTLXeYaKqs%24&cid=8D67F626CE0D4FA0&id=8D67F626CE0D4FA0%21165&parId=8D67F626CE0D4FA0%21156&o=OneUp Schnittbild des Trojan-Motors
  11. ↑ Christian Bartsch (Hrsg.): Ein Jahrhundert Motorradtechnik. VDI Verlag, Düsseldorf 1987, ISBN 3-18-400757-X, S. 142.
  12. ↑ Patent US2014678A: Internal combustion engine. Angemeldet am 19. Oktober 1932, veröffentlicht am 17. September 1935, Erfinder: Arnold Zoller.‌
  13. ↑ Paul Schauer: Zweitaktmotor ohne Spülverluste. In: ATZ 1932, S. 15.
  14. ↑ Eine Querschnitssskizze dieses Motors findet man im Übersichtsartikel E. M.-T.: Triebwerke für Zweitaktmotoren mit Gleichstromspülung. In: Schweizerische Bauzeitung. 123./124. Jahrgang 1944, Nr. 17, S. 218–219, doi:10.5169/seals-54038.
  15. ↑ gtue-oldtimerservice.de (Memento des Originals vom 4. Januar 2016 im Internet Archive)  Info: Der Archivlink wurde automatisch eingesetzt und noch nicht geprüft. Bitte prüfe Original- und Archivlink gemäß Anleitung und entferne dann diesen Hinweis.@1@2Vorlage:Webachiv/IABot/www.gtue-oldtimerservice.de MANET (abgerufen am 4. Januar 2016)
  16. ↑ motomagazin.cz (abgerufen am 4. Januar 2016)
  17. ↑ Arnold Zoller entwickelte 1934 einen 6-Zylinder-Zweitakt-Doppelkolbenmotor für den Rennwagen, der von den Röhr-Werken gebaut wurde. → roehrauto.de (Memento vom 29. April 2013 im Webarchiv archive.today) (abgerufen am 11. April 2013)
  18. ↑ Carl-Hans Morgenstern: Der Zweizylinder-Zweitaktmotor U 500 der Framo-Werke. unveröffentlichtes Manuskript, 1996, Peter Kirchberg
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