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Brennkraftmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Brennkraftmaschine
mit sternförmig angeordneten, gegenläufig arbeitenden Kolben sowie mit gemeinsamen
Kraftübertragungsgliedern sowohl für die äußeren als auch- die inneren Kolben, bei
der das gemeinsame Kraftübertragungsglied für die äußeren Kolben in deren Bereich
verlegt ist.
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Bei bekannten Brennkraftmaschinen, bei denen auch das äußere Kraftübertragungsglied
in den Bereich der äußeren Kolben gerückt ist, sind die Kraftübertragungsglieder,
also auch das äußere, als Kurvenbahn ausgebildet, so daß der Hub der äußeren Kolben
von der Kurvenbahn bestimmt wird. Der große Nachteil dieser Anordnung besteht darin,
daß die in der Kurvenbahn laufenden Rollen der äußeren Kolben bei einer Umdrehung
der Maschine auf dem ganzen Umfang der Kurvenbahn abrollen müssen. Die Drehzahl
der Rollen ist dabei ein Vielfaches der Motordrehzahl. Sie steht im umgekehrten
Verhältnis zum Durchmesser der Rollen und Kurvenbahn. Die zwischen den Rollen und
der Kurvenbahn einerseits und der Rolle und dem zugehörigen Zapfen anderseits entstehende
Reibung ist infolgedessen außerordentlich groß.
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Bei anderen bekannten Brennkraftmaschinen mit gegenläufig arbeitenden
Kolben sowie mit gemeinsamen Kraftübertragungsgliedern sowohl für die äußeren als
auch die inneren Kolben ist das gemeinsame Kraftübertragungsglied für die äußeren
Kolben in der Nähe
der inneren Kolben angedeutet. Dadurch ergibt
sich die Notwendigkeit der Verwendung unverhältnismäßig langer Einzelübertragungsglieder
in Form von langen Pleuelstangen, da jeder einzelne äußere Kolben auf diese Weise,
mit dem entfernt liegenden gemeinsamen, Kraftübertragungsglied verbunden sein muß:
Die erwähnten Nachteile beider bekannten Maschinen sind nach der Erfindung dadurch
vermieden, daß als gemeinsames Kraftühertragungsglied für die äußeren Kolben ein
in deren Bereich verlegter Ring dient, der relativ zti dein Zylinderblock eine Wälzbewegung
ohne gegenseitige Verdrehung ausführt. Dadurch ist einmal erreicht, daß das äußere
Kraftübertragungsglied keine Drehbewegung tim den Zylinderstern, sondern nur eine
geringe Pendelbewebung ausführt und somit keine zusätzliche Rollenreibung erzeugt
wird und weiter lange Einzelübertragungsglieder für die äußeren Kolben ganz vermieden
oder ganz wesentlich verkürzt werden können. Durch Einsparung von Ventilen, Hebeln,
Gestän` en und anderen Bauteilen gestaltet sich überdies der neue Maschinensatz
in seinem Aufbau sehr einfach. so daß dadurch auch die Zahl der Fehlerquellen erheblich
herab--esetzt ist.
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Bei der Erfindung läßt die Verlegung des gemeinsamen Kraftül)ertragungsgliedes
für die äußeren Kolben in die Nähe dieser Kolben und seine Ausbildung als geschlossener
Ring die Möglichkeit zu, diesen Ring als Teil eines in Verbindung mit der Maschine
verwendeten Verdichters zti benutzen. Demgemäß bildet nach der Erfindung das ringförmige
Kraftübertragungsglied für die äußeren Kolben zusammen finit dem Zylindergehäuse
der Brennkraftmaschine den Verdichter. Auf diese Weise ist die Gegenkolbenmaschine
finit einem Drehkolbenverdichter zti einem organischen Ganzen zusammengefügt. Dabei
kann das Brennkraftmaschinengehäuse ortsfest oder- umlaufend angeordnet sein.
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Zweckmäßig ist der Kraftübertragungsring für clie äußeren Kolben an
einem außermittig zur Zvlindermittenachse gelagerten Gehäuse angeordn et. tvährend
die inneren Koll@en kraftschlüssig mit der außermittig zur Kolbenmitten- und Gehäuseachse
gelagerten Welle gelenkig verbunden sind, wobei der Verdichterratim zwischen dem
äußeren Ring und dem #Iaschinengehäuse durch Querlamellen in eine entsprechende
Anzahl von Arbeitsräumen unterteilt ist.
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In den Zeichnungen sind beispielsweise Ausführungen der Brennkraftmaschine
schematisch dargestellt, und zwar zeigt: Fig. i den Längsschnitt durch eine Maschine
mit ortsfestem, die Arbeitseinheitenenthaltendem Körper, Fig. 2 einen Querschnitt
A-B nach Fig. i, Fig.3 den Längsschnitt durch eine Brennkraftmaschine mit umlaufendem,
die Arbeitseinheiten tragendem Körper, umlaufendem Geiäuse und umlaufender Steuerwelle,
:.."Fig. 4 einen Querschnitt C-D nach Fig. 3. ":-* Die in den Fig. t und 2 gezeigte
Ausführungsart der Brennkraftmaschine nach der Erfindung besteht im wesentlichen
aus drei Grundelementen, nämlich dem die Arbeitseinheiten enthaltenden Körper i,
dem ihn umgebenden Gehäuse 2 und der im vorliegenden Fall gekröpften Welle 3. Die
Achse Y des Gehäuses 2 ist außermittig zur Achse X des Körpers i und die Achse Z
der Welle 3 wiederum außermittig zu den Achsen X und Y gelegt.
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Bei den dargestellten Ausführungsbeispielen enthält der Körper i vier
Arbeitseinheiten 44, 4b, .4c und 4d. Diese Arbeitseinheiten werden von an sich bekannten
Gegenkolbenmaschinen gebildet, deren Mitten sternförmig in der Achse X des Körpers
i zusammentreffen. Die Gegenkolbenmaschinen sind untereinander um je 9o° versetzt.
Es liegt aber im Bereich der Erfindung, auch mehr oder weniger Arbeitseinheiten
in dein Körper i vorzusehen, deren Winkelabstände zweckmäßig gleich zu wählen sind.
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Die nach außen wirkenden Kolben 54, Sb, 5` und 5d der Gegenkolbenmaschinen
sind durch Pleuelstangen 64, 6b, 6c und 6d gelenkig mit dem Gehäuse 2 verbunden.
Die nach innen wirkenden Arbeitskolben 7Q, 7b, 7c und 7d der einzelnen
Arbeitseinheiten stehen gleichfalls über Pleuelstangen 8a, 8b, 8c und 8d mit der
gekröpften Welle 3 gelenkig in Verbindung..
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In die einzelnen Verbrennungsräume der Gegenkolbenmaschinen, die vorzugsweise
nach dem Einspritzverfahren arbeiten. münden in an sich bekannter Weise Brennstoffeinspritzdüsen
9, die über Leitungen i o mit einer an sich bekannten Brennstoffpumpe i i in Verbindung
stehen.
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Zwischen den einzelnen Arbeitseinheiten sind in dem Gehäuse i längs
verschiebliche Lamellen i 2u, i 2b, i 2c und 12,1 angeordnet, die ähnlich den Pleuelstangen
6R, 64, 6,' und öd
ebenfalls gelenkig mit dem Gehäuse 2 verbunden sind. Von
je zwei solcher Lamellen wird einArbeitsraum eingeschlossen, und zwar begrenzen
die Lamellen i 2a und 12b den Arbeitsraum 13b, die Lamellen 12c und 12d den Arbeitsraum
1Y und die Lamellen ;12d
und 124 den Arbeitsraum 13d.
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Wie den Fig. i und 2 entnommen werden kann, ist der Körper i hohl
ausgebildet, und zwar befindet sich an seinem Umfang ein zusammenhängender Hohlraum
14, der im vorliegenden Fall als Luftspeicher dient, und eih innerer, ebenfalls
zusammenhängender Hohlraum 15, der für die Aufnahme eines
hindurchströmenden
Kühlmittels, vorzugsweise Wasser, gedacht ist, das insbesondere die Wärmemengen
der Arbeitseinheiten abzuführen hat.
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Der Körper i besitzt in Abhängigkeit von der Anzahl der Arbeitsräume
13a, 13b, i3c und 13d im vorliegenden Fall vier Steuerschlitze 16a, 16b, i 6c und
i01, die nach den Arbeitsräumen 13a, 13 b, 13a und 13d hin offen sind. Im
Bereich dieser Steuerschlitze besitzt die Stirnwand des Gehäuses 2 eine entsprechende
Anzahl mit der Außenluft in Verbindung stehender öffniulgen 17a, 17b, 17-' und i?d.
Die den Arbeitsräumen 13a, 13b, 13c und 13" zugekehrte Innenfläche
der Stirnwand des Gehäuses 2 besitzt weiterhin vier Steuerschlitze 18a, 18b, i8c
und 18d. Im Bereich dieser Schlitze befinden sich in der ihnen zugekehrten Stirnwand
des Körpers i Bohrungen 19a, igb, igc und iod, die in den als Luftspeicher
dienenden Hohlraum 14 des Körpers i münden.
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Von dem Hohlraum 14 führen an sich bekannte Spülschlitze 2o in die
Verbrennungsräume der einzelnen Gegenkolbenmaschinen, und außerdem münden Auspufföffnungen
2 i durch den Körper i ins Freie.
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Wie aus der Fig. i hervorgeht, ist bei dem dort gezeigten Ausführungsbeispiel
der Körper i über entsprechende Verbindungsstücke 22 ortsfest mit einem beliebigen
feststehenden Körper verbunden.
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In der Fig. 3 ist eine andere Ausführungsart der Brennkraftmaschine
nach der Erfindung dargestellt, und zwar bezeichnet dort 23 den die einzelnen Arbeitseinheiten
enthaltenden Körper, welcher in Lagern 24 und 25 läuft, die an ortsfesten Körpern
26 und 27 angeordnet sind. Das den Körper 23 einschließende Gehäuse 28 ist ebenfalls
in Lagern 29 und 3o gelagert, die von den ortsfesten Körpern 26 und 27 getragen
sind.
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Als Kupplungsmittel für die nach innen wirkenden Kolben der einzelnen
Arbeitseinheiten dient hier eine Steuerwelle 31, die einerseits drehbar in dem ortsfesten
Körper 26 und anderseits gleichfalls drehbar im Körper 23 gelagert ist.
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An die eine Stirnseite des Körpers 23 setzt eine Welle 32 an, die
durch den ortsfesten Körper 27 geführt ist _und zur Abnahme der Kraft dient.
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Auch bei dieser Ausführung sind in dem Körper 23 radial verschiebliche
Lamellen vorgesehen, die gelenkig mit dem Gehäuse 28 verbunden sind und damit die
Bauelemente 23 und 28 zwangsläufig miteinander kuppeln. Die nach außen wirkenden
Arbeitskolben der einzelnen Gegenkolbenmaschinen stehen indessen hier nicht in kraftschlüssiger
Verbindung mit dem Gehäuse 28, sondern liegen lediglich über Rollen oder ähnliche
Maschinenelemente an der Innenfläche des Gehäuses 28 an, während die nach
innen wirkenden Kolben der einzelnen Arbeitseinheiten mit ihrer Steuerwelle 31 durch
Zugfedern 33 verbunden sind und ,im übrigen ebenfalls durch Rollen auf dem Umfang
der Steuerwelle gleiten.
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Durch eine Leitung 34 wird dem Körper 23 das bereits erwähnte Kühlmittel
zugeführt, welches durch die Leitung 35 wieder austritt. Die Brennstoffzufuhr erfolgt
durch diel Leitung 36.
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Um die Kühlwirkung am Gehäusemantel sowohl bei der Ausführung nach
den Fig. i und 2 als auch nach 3 und 4 zu erhöhen, kann man die Oberfläche des Gehäuses
2 bzw. 23 mit Kühlrippen ausstatten.
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Die Wirkungsweise der in den Fig. i und 2 dargestellten Brennkraftmaschine
ist folgende: Von der Brennstoffpumpe i i wird über die Leitung io und die Einspritzdüsen
9 den Verbrennungsräumen der Gegenkolbenmaschinen 4a, 4b, 4` und 4,1 nacheinander
Brennstoff zugeführt. Nach erfolgter Verbrennung .werden in der bekannten Weise
die Kolben der Gegenkolbenmaschinen auseinandergetrieben, wobei die nach außen wirkenden
Kolben das Gehäuse? in eine exzentrisch pendelnde Bewegung zu dem ortsfesten Körper
i setzen. Damit führt das Gehäuse 2 re:ativ dieselbe Bewegung zum Körper i aus wie
der Drehkolben eines Drehlzolbenverdichters, d. h. die einzelnen Arbeitsräume 13a,
13b, 13c und 13d werden nacheinander zunächst vergrö3ert und alsdann verkleinert,
wodurch eine Verdichtung der darin befinddchen Luft eintritt.
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In der gezeigten Betriebsstellung nach Fig. 2 deckt sich der Steuerschlitz
i 6c mit der Bohrung 17c, und Luft kann von außen in den Arbeitsraum i 3c gelangen.
Auch der Schlitz 16b und die Öffnung 17b verbinden noch den Arbeitsraum 13b mit
der Außenluft, während sich die Öffnung 17a zum Schlitz 161 bereits relativ so weit
verschoben hat, daß sich beide nicht mehr überdecken. Damit beginnt in dem Arbeitsraum
13a die Verdichtung der darin befindlichen Luft, welche in dem Raum i3d noch weiter
vorgeschritten ist.
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Die bis zum Enddruck im Arbeitsraum 13,1 verdichtete Luft tritt nun
über den bereits zum Teil mit der Öffnung ioa zur Deckung gekommenen Schlitz iSa
in den Hohlraum 14 des Körpers ein.
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Die Kolben jeder Gegenkolbenmaschine, welche sich ihrer äußeren Totpunktlage
nähern,-geben einerseits die Spülschlitze 2o im Körper i und die Auspuffschlitze
21 frei. Dadurch kann die in dem Hohlraum i4 befindliche gespannte Luft in den Verbrennungsraum
eintreten und die Verbrennungsgase in der bekannten Weise durch den Auspuff ins
Freie
drücken. Das Spiel würde sich nun in der bereits geschilderten Weise wiederholen.
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Die nach innen wirkenden Kolben 7a, 7b, 7c und 7d der einzelnen
Gegenkolbenmaschinen wirken bei der dargestellten Ausführungsart auf die gekröpfte
Welle 3 und setzen diese in eine durch den Pfeil angegebene Drehung. Die Welle 3
würde hier als Abtrieb für die erzeugte Kraft dienen.
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Bei der in Fig.3 und 4 veranschaulichten Ausführung wird durch die
einzelnen Gegenkolbenmaschinen der Körper 23 in Drehung versetzt, indem einerseits
die nach innen wirkenden Kolben von der Welle 31 gesteuert sind, während die nach
außen wirkenden Kolben in der beschriebenen Weise das Gehäuse 28 bewegen, welches
hier aber zufolge der zwangsläufigen Kupplung über die Lamellen mit dem Körper 23
umläuft; auch die Steuerwelle 31 befindet sich hier in einer ständigen Drehung.
Die Winkelgeschwindigkeiten aller drei Bauelemente 23, 28 und 31 sind indessen die
gleichen. Die Abnahme der erzeugten Kraft erfolgt bei dieser Ausführung von der
mit dem Körper 23 vereinigten Welle 32.