[0001] Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine in Modulbauweise.
[0002] Eine solche Brennkraftmaschine in Modulbauweise kann sowohl stationär angeordnet
als auch bei Fahrzeugen, insbesondere bei Schiffen, eingebaut werden.
[0003] Aus der FR-B-1381957 ist bereits eine Brennkraftmaschine in Modulbauweise bekannt,
die einen mit der Welle verbundenen drei Spitzen aufweisenden Nocken hat, gegen den
Rollen drücken, welche auf Achsen gelagert sind, die an den beiden Enden eines Rahmens
befestigt sind, der die angetriebene Welle umfasst. Die beiden Enden des Rahmens gehen
in Stangen über, and deren freien Enden jeweils ein Kolben befestigt ist, dem jeweils
ein Zylinder zugeordnet ist. Die beiden Zylinder sind an einem Zylinderblock befestigt,
in welchem sich der drei Spitzen aufweisende Nocken dreht.
[0004] Nachteilig bei dieser Brennkraftmaschine ist, daß sie eine komplizierte Konstruktion
der Kolbengruppe, ein kompliziertes Einspannen des drei Spitzen aufweisenden Nokkens
zwischen den Rollen, große Abmessungen und ein hohes Gewicht aufweist. Durch die vertikale
Kraftbelastung der Zylinder ergeben sich hohe Reibungsverluste.
[0005] Bei einer anderen bekannten Brennkraftmaschine dieser Bauweise, wie sie in der US-A-3482554
beschrieben ist, ersetzt ein drei Spitzen aufweisender Nocken die Kurbelwelle einer
Brennkraftmaschine mit V-förmig angeordneten Zylindern. Die Kolben sind über Stangen
jeweils mit einer Rolle verbunden, die auf dem Profil des Nockens abrollt. Jede
Rolle wird mittels eines speziellen Mechanismus gegen den Nocken gedrückt.
[0006] Nachteilig bei dieser bekannten Brennkraftmaschine sind die großen Außenabmessungen
sowie der komplizierte Aufbau. Aufgrund der Kräfteverteilung ergibt sich ein hoher
Verschleiß. Im Dauerbetrieb ändern sich außerdem die Betriebsbedingungen beim Andrücken
der Rolle gegen das Nokkenprofil.
[0007] Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Brennkraftmaschine
in Modulbauweise zu schaffen, die bei einfachem Aufbau, geringem Gewicht und kleinen
Abmessungen eine Reduzierung des Abriebs zwischen Kolben und Zylinder und eine Steigerung
des Wirkungsgrades ermöglicht.
[0008] Diese Aufgabe wird durch eine Brennkraftmaschine in Modulbauweise gelöst, welche
einen kreuzförmigen Zylinderblock aufweist, der aus einem oberen Deckel mit Sichtöffnung
(Bullauge) und einem unteren Deckel besteht, in welchem zwei zueinander senkrechte
zylindrische Längsöffnungen und Queröffnungen ausgebildet sind. In der zylindrischen
Längsöffnung zum oberen und unteren Deckel sind jeweils entsprechend eine obere bzw.
eine untere Schale befestigt. An den beiden zum oberen und unteren Deckel koaxialen
Enden sind die Zylinder angebracht, von denen jeder eine Wasserbuchse und einen Zylinderkopf
aufweist. In dem von der oberen und unteren Schale und den Zylindern gebildeten länglichen
zylindrischen Hohlraum ist ein zusammengesetzter Kolben angeordnet. Zwischen den beiden
Stirnseiten des zusammengesetzten Kolbens und dem zugehörigen Zylinder mit Zylinderkopf
ist jeweils eine Verbrennungskammer ausgebildet. In den beiden Enden des zusammengesetzten
Kolbens ist weiterhin jeweils ein sphärisches Gelenk mit einer Selbstspannrolle angebracht.
Zwischen den Selbstspannrollen, den vertikalen Einschnitten des zusammengesetzten
Kolbens und den äußeren Einschnitten der oberen und unteren Schale sowie dem inneren
Hohlraum des Zylinderblocks ist der drei Spitzen aufweisende Nocken angeordnet,
dessen Welle in der zylindrischen Queröffnung gelagert ist.
[0009] Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in Modulbauweise hat den Vorteil, daß sie
in ihrer Bauweise einfach ist, kleine Abmessungen aufweist und ein geringes Gewicht
hat. Die Brennkraftmaschine arbeitet mit hohem Wirkungsgrad, ist betriebssicher und
reparaturfreundlich und läßt die Verbindung einer Vielzahl der Module zu, die ohne
weiteres auswechselbar sind.
[0010] Anhand von Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 Einen Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Selbstspannrolle und
Fig. 3 einen Querschnitt durch die Brennkraftmaschine.
[0011] Die in den Figuren 1 und 3 gezeigte Brennkraftmaschine in Modulbauweise hat einen
kreuzförmigen Zylinderblock 1 mit einem oberen Deckel 2 , der eine Sichtöffnung 3
aufweist, und mit einem unteren Deckel 4 , wodurch eine zylindrische Längsöffnung
5 und eine zylindrische Queröffnung 6 gebildet werden, die zueinander senkrecht sind
und deren Achsen in einer Ebene liegen. An den beiden Seiten des oberen Deckels 2
und des unteren Deckels 4 sind längs der zylindrischen Längsöffnung 5 Zylinder 7 mit
Wasserbuchsen 8 und Zylinderköpfen 9 angebracht. Am oberen Deckel 2 und am unteren
Deckel 4 sind entsprechend eine obere Schale 10 und eine untere Schale 11 befestigt.
Die obere Schale 10 und die untere Schale 11 haben an ihrem einen Ende eine Abstufung
12 , um eine koaxiale Versetzung zu vermeiden. In dem von der oberen Schale 10 , der
unteren Schale 11 und den Zylindern 7 gebildeten zylindrischen Hohlraum 13 ist ein
zusammengesetzter Kolben 14 angeordnet, der aus einem oberen Körper 15 und aus einem
unteren Körper 16 sowie Stirnflächen 17 besteht, wobei auf beiden Seiten Kanäle für
Dichtungssegmente 18 vorgesehen sind. Zwischen den Stirnflächen 17 , den Zylindern
7 und den Zylinderköpfen 9, befinden sich Verbrennungskammern 19 . An dem zusammengesetzten
Kolben 14 sind vertikale Einschnitte 20 und horizontale Einschnitte 21 ausgebildet.
Im oberen Deckel 2 und im unteren Deckel 4 sowie in der oberen Schale 10 und in der
unteren Schale 11 sind äußere Einschnitte 22 vorgesehen. An den beiden Enden des
zusammengesetzten Kolbens 14 befindet sich jeweils ein sphärisches Gelenk 23 , das
eine Achse 24 hat, auf der eine Lagerbuchse 25 sitzt, auf welche wiederum eine Buchse
mit einer sphärischen Außenfläche 26 angeordnet ist. Auf der Buchse mit der sphärischen
Außenfläche 26 sitzt ein rechtes sphärisches Segment 27 und ein linkes sphärisches
Segment 28 , auf welchem jeweils eine Rolle 29 sitzt, die selbstanpassend ist.
[0012] In der zylindrischen Queröffnung 6 ist eine obere Lagerschale 30 und eine untere
Lagerschale 31 vorgesehen, in denen eine Welle 32 für den drei Spitzen aufweisenden
Nocken 33 gelagert ist. Der drei Spitzen aufweisende Nocken 33 ragt außerdem in den
vertikalen Einschnitt 20 , den horizontalen Einschnitt 21 und den äußeren Einschnitt
22 . Der drei Spitzen aufweisende Nocken 33 stellt geometrisch mit den sich selbst-anpassenden
Rollen 29 einen Spannungseingriff.
[0013] Die Ausführungsform einer Brennkraftmaschine ist eine Moduleinheit, die bestimmte
Leistungsdaten hat. Durch Verbinden von einzelnen Moduleinheiten erhält man einen
in Flammen gesetzten Brennkraftmaschinenantrieb der gewünschten Leistung.
[0014] Die Brennkraftmaschine in Modulbauweise arbeitet folgendermaßen:
Der Arbeitstakt wird durch Zündung des Brennstoffgemisches im Zylinder 7 eingeleitet.
Durch den Druck der Verbrennungsgase auf die Stirnfläche 17 verschiebt sich der zusammengesetzte
Kolben 14 entsprechend, wobei er auf der oberen Schale 10 und auf der unteren Schale
11 gleitend gelagert ist. Die sich selbst-anpassende Rolle 29 drückt gegen das Profil
des drei Spitzen aufweisenden Nockens 33 mit einer Kraft, die senkrecht zur abstützenden
Oberfläche gerichtet ist, wodurch ein Drehmoment an der Welle 32 unter Belastung der
oberen Lagerschale 30 und der unteren Lagerschale 31 erzeugt wird. Die Reaktion der
Kraft auf den zusammengesetzten Kolben 14 wird vom Zylinderblock 1 aufgenommen. Bei
der Expansion der Verbrennungsgase auf der einen Seite des zusammengesetzten Kolbens
14 erfolgt gleichzeitig eine Verdichtung der Luft in dem gegenüberliegenden Verbrennungsraum,
so daß also die für die Verdichtung erforderliche Arbeit verlustlos übertragen werden
kann.
[0015] Für eine Umdrehung der Welle 32 des drei Spitzen aufweisenden Nockens 33 ergeben
sich drei Arbeitsprozesse auf beiden Seiten des zusammengesetzten Kolbens 16 , also
insgesamt sechs Arbeitsprozesse.
[0016] Wenn die einzelnen Moduleinheiten zu einer Brennkraftmaschine zusammengesetzt sind,
läßt sich das Drehmoment dieser zusammengesetzten Brennkraftmaschine um so mehr vergleichmäßigen,
je größer die Anzahl der eingesetzten Moduleinheiten ist.
Brennkraftmaschine in Modulbauweise mit einem von zwei Rollen (29) erfassten, drei
Spitzen aufweisenden Nokken (33), dadurch gekennzeichnet , daß ein kreuzförmiger Zylinderblock (1) vorgesehen ist, der aus einem oberen Deckel
(2) mit Sichtöffnung (3) und aus einem unteren Deckel (4) besteht, in denen eine
zylindrische Längsöffnung (5) und eine zylindrische Queröffnung (6) ausgebildet sind,
die zueinander senkrecht angeordnet sind, wobei in der zylindrischen Längsöffnung
(5) entsprechend dem oberen Deckel (2) und dem unteren Deckel (4) eine obere Schale
(10) und eine untere Schale (11) befestigt ist, daß seitlich vom Zylinderblock koaxial
zu seiner Achse und zum oberen Dekkel (2) und zum unteren Deckel (4), Zylinder (7)
mit Wasserbuchsen (8) und Zylinderköpfen (9) vorgesehen sind, daß in dem von der oberen
Schale (10) und der unteren Schale (11) sowie den Zylindern (7) gebildeten zylindrischen
Hohlraum (13) ein zusammengesetzter Kolben (14) angeordnet ist, daß auf beiden Seiten
des zusammengesetzten Kolbens (14) zwischen dessen Stirnflächen (17) und den Zylinderköpfen
(9) Verbrennungskammern (19) asugebildet sind, daß an den beiden Enden des zusammengesetzten
Kolbens (14) sphärische Gelenke (23) mit selbstanpassenden Rollen (29) vorgesehen
sind, daß zwischen den Rollen (29) in vertikalen Einschnitten (29) des zusammengesetzten
Kolbens (14), in äußeren Einschnitten (22) der oberen Schale (10) und der unteren
Schale (11) und in dem Innenhohlraum (13) des Zylinderblocks (1) der drei Spitzen
aufweisenden Nokken (33) angeordnet ist und daß die Welle (32) des drei Spitzen aufweisenden
Nockens (33) in der zylindrischen Queröffnung (6) gelagert ist.