EP0213230B1 - Brennkraftmaschine in Modulbauweise - Google Patents

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EP0213230B1
EP0213230B1 EP85111035A EP85111035A EP0213230B1 EP 0213230 B1 EP0213230 B1 EP 0213230B1 EP 85111035 A EP85111035 A EP 85111035A EP 85111035 A EP85111035 A EP 85111035A EP 0213230 B1 EP0213230 B1 EP 0213230B1
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EP
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piston
cylinder block
cylinders
combustion engine
shell
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EP85111035A
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Nikola Todorov Dipl.-Ing. Kolev
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NAUTSCHNO PROIZVODSTVENA LABORATORIA za DVIGATELI s VATRESCHNO GORENE
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B1/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/12—Separate cylinder-crankcase elements coupled together to form a unit
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00
    • F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with rotary main shaft other than crankshaft
    • F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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    • F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • F01B2009/061—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts, not specific to groups F01B1/00 - F01B7/00 with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces by cams
    • F01B2009/066—Tri-lobe cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups

Definitions

  • the invention relates to an internal combustion engine in modular design with several identical individual machines, each of which has a cylinder block with a cylindrical longitudinal opening and a cylindrical transverse opening arranged perpendicular thereto, a camshaft mounted in the transverse opening with a three-point cam arranged in the inner cavity of the cylinder block, two laterally cylinders with cylinder heads arranged on the cylinder block and coaxial to the axis of the longitudinal opening, two piston parts sliding in the cylinders and connected to one another, combustion chambers being formed between their pin surfaces and the cylinder heads, and two rollers which are fastened to the piston parts via joints and which act on the cams arranged between them concern.
  • rollers of each individual machine are mounted on axles which are fastened to the two ends of a frame which encloses the driven camshaft.
  • the two ends of the frame merge into rods, at the free ends of which a piston is attached, to which a cylinder is assigned.
  • the two cylinders are attached to a cylinder block in which the three-point cam rotates.
  • the structure of the piston group is complicated.
  • the arrangement of the three-point cam between the rollers is complex.
  • the internal combustion engine has large dimensions and is relatively heavy. The vertical force load on the cylinders results in high friction losses.
  • the object on which the invention is based is now to design the internal combustion engine in a modular design of the generic type in such a way that an increase in efficiency can be achieved with a simple construction, low weight and small dimensions by reducing the friction between the piston and the cylinder.
  • the cylinder block consists of an upper cover with a viewing opening and a lower cover and is cruciform in that an upper shell and a lower one in the longitudinal opening corresponding to the upper and lower cover Shell are attached, which together with the cylinders surrounded by water bushes form a cylindrical cavity, that the piston parts are connected to a rigidly assembled piston arranged in the cavity, that the rollers are arranged on spherical joints, so that they fit in any position place the cam, and that the cam rotates in vertical incisions of the piston and in outer incisions of the upper shell and the lower shell.
  • the internal combustion engine according to the invention in modular design has the advantage that its structure is simple and its dimensions and weight are light.
  • the internal combustion engine works with high efficiency, is reliable and easy to repair.
  • the individual machines can be easily replaced.
  • the desired performance of the machine can be set by arranging the corresponding number of these individual machines. The higher the number of individual machines used, the better the torque of the internal combustion engine can be evened out in modular design.
  • the internal combustion engine shown in Figures 1 and 3 in modular design has a cruciform cylinder block 1 with an upper cover 2, which has a viewing opening 3, and with a lower cover 4, whereby a cylindrical longitudinal opening 5 and a cylindrical transverse opening 6 are formed, which are mutually are vertical and their axes lie in one plane.
  • cylinders 7 with water bushings 8 and cylinder heads 9 are attached along the cylindrical longitudinal opening 5.
  • An upper shell 10 and a lower shell 11 are correspondingly attached to the upper cover 2 and the lower cover 4.
  • the upper shell 10 and the lower shell 11 have a step 12 at one end in order to avoid coaxial displacement.
  • a composite piston 14 is arranged, which consists of an upper body 15 and a lower body 16 and end faces 17, with channels for on both sides Sealing segments 18 are provided. Combustion chambers 19 are located between the end faces 17, the cylinders 7 and the cylinder heads 9. Vertical incisions 20 and horizontal incisions 21 are formed on the assembled piston 14. In the upper cover 2 and in the lower cover 4 as well as in the upper shell 10 and in the lower shell 11, external incisions 22 are provided.
  • a spherical joint 23 which has an axis 24 on which a bearing bush 25 sits, on which in turn a bush with a spherical outer surface 26 is arranged.
  • a bush with a spherical outer surface 26 is arranged on the socket with the spherical outer surface 26 .
  • a right spherical segment 27 and a left spherical segment 28 on each of which a roller 29 is seated, which is self-adapting.
  • An upper bearing shell 30 and a lower bearing shell 31 are provided in the cylindrical transverse opening 6, in which a shaft 32 for the cams 33 having three tips is mounted.
  • the three-point cam 33 also protrudes into the vertical notch 20, the horizontal notch 21 and the outer notch 22.
  • the three-point cam 33 geometrically makes a tension engagement with the self-adapting rollers 29.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine in Modulbauweise mit mehreren gleichen Einzelmaschinen, von denen jede einen Zylinderblock mit einer zylindrischen Längsöffnung und einer dazu senkrecht angeordneten zylindrischen Queröffnung, eine in der Queröffnung gelagerte Nockenwelle mit einem drei Spitzen aufweisenden, im Innenhohlraum des Zylinderblockes angeordneten Nocken, zwei seitlich am Zylinderblock und koaxial zur Achse der Längsöffnung angeordnete Zylinder mit Zylinderköpfen, zwei in den Zylindern gleitende, miteinander verbundene Kolbenteile, zwischen deren Strinflächen und den Zylinderköpfen Brennkammern ausgebildet sind, und zwei über Gelenke an den Kolbenteilen befestigte Rollen, die an den zwischen ihnen angeordneten Nocken anliegen, aufweist.
  • Bei einer solchen, aus der FR-A 1 381 957 bekannten Brennkraftmaschine sind die Rollen jeder Einzelmaschine auf Achsen gelagert, die an den beiden Enden eines Rahmens befestigt sind, welcher die angetriebene Nockenwelle umschließt. Die beiden Enden des Rahmens gehen in Stangen über, an 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.
  • Bei der bekannten Brennkraftmaschine ist der Aufbau der Kolbengruppe kompliziert. Außerdem ist die Anordnung des die drei Spitzen aufweisenden Nockens zwischen den Rollen aufwendig. Die Brennkraftmaschine hat insgesamt große Abmessungen und ist relativ schwer. Aufgrund der vertikalen Kraftbelastung der Zylinder ergeben sich hohe Reibungsverluste.
  • Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, die Brennkraftmaschine in Modulbauweise der gattungsgemäßen Art so auszubilden, daß bei einfachem Aufbau, geringem Gewicht und kleinen Abmessungen durch Reduzierung der Reibung zwischen Kolben und Zylinder eine Wirkungsgradsteigerung erreicht werden kann.
  • Diese Aufgabe wird ausgehend von der Brennkraftmaschine in Modulbauweise der gattungsgemäßen Art dadurch gelöst, daß der Zylinderblock aus einem oberen Deckel mit Sichtöffnung und einem unteren Deckel besteht und kreuzförmig ausgebildet ist, daß in der Längsöffnung entsprechend dem oberen und unteren Deckel eine obere Schale und eine untere Schale befestigt sind, die zusammen mit den von Wasserbuchsen umgebenen Zylindern einen zylindrischen Hohlraum bilden, daß die Kolbenteile zu einem starr zusammengesetzten, in dem Hohlraum angeordneten Kolben verbunden sind, daß die Rollen auf sphärischen Gelenken angeordnet sind, so daß sie sich in jeder Lage an den Nocken anlegen, und daß der Nocken in vertikalen Einschnitten des Kolbens sowie in äußeren Einschnitten der oberen Schale und der unteren Schale umläuft.
  • Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine in Modulbauweise hat den Vorteil, daß ihr Aufbau einfach und ihre Abmessungen und ihr Gewicht gering sind. Die Brennkraftmaschine arbeitet mit hohem Wirkungsgrad, ist betriebssicher und reparaturfreundlich. Die einzelnen Maschinen lassen sich ohne weiteres auswechseln. Die gewünschte Leistung der Maschine ist durch die Anordnung der entsprechenden Anzahl dieser einzelnen Maschinen einstellbar. Je höher die Anzahl der eingesetzten Einzelmaschinen ist, desto besser läßt sich das Drehmoment der Brennkraftmaschine in Modulbauweise vergleichmäßigen.
  • 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.
  • Die in den Figuren 1 und 3 gezeigte Brennkraftmaschine in Modulbauweise hat einen kreuzförmigen Zylinderblock 1 mit einem oberen Deckel 2, der eine Sichtöfffnung 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.

Claims (1)

  1. Brennkraftmaschine in Modulbauweise mit mehreren gleichen Einzelmaschinen, von denen jede
    - einen Zylinderblock (1) mit einer zylindrischen Längsöffnung (5) und einer dazu senkrecht angeordneten zylindrischen Queröffnung (6),
    - eine in der Queröffnung (6) gelagerte Nockenwelle (32) mit einem drei Spitzen aufweisenden, im Innenhohlraum (13) des Zylinderblockes (1) angeordneten Nocken (33),
    -zwei seitlich am Zylinderblock (1) und koaxial zur Achse der Längsöffnung (5) angeordnete Zylinder (7) mit Zylinderköpfen (9),
    - zwei in den Zylindern (7) gleitende, miteinander verbundene Kolbenteile, zwischen deren Stirnflächen und den Zylinderköpfen (9) Brennkammern (19) ausgebildet sind,
    - und zwei über Gelenke (23) an den Kolbenteilen befestigte Rollen (29), die an den zwischen ihnen angeordneten Nocken (33) anliegen, aufweist, dadurch gekennzeichnet,
    - daß der Zylinderblock (1) aus einem oberen Deckel (2) mit Sichtöffnung (3) und einem unteren Deckel (4) besteht und kreuzförmig ausgebildet ist,
    - daß in der Längsöffnung (5) entsprechend dem oberen und unteren Deckel (2, 3) eine obere Schale (10) und eine untere Schale (11) befestigt sind, die zusammen mit den von Wasserbuchsen (8) umgebenen Zylindern (7) einen zylindrischen Hohlraum (13) bilden,
    - daß die Kolbenteile zu einem starr zusammengesetzten, in dem Hohlraum (13) angeordneten Kolben (14) verbunden sind,
    - daß die Rollen (29) auf sphärischen Gelenken (23) angeordnet sind, so daß sie sich in jeder Lage an den Nocken (33) anlegen, und - daß der Nocken (33) in vertikalen Einschnitten (20) des Kolbens (14) sowie in äußeren Einschnitten (22) der oberen Schale (10) und der unteren Schale (11) umläuft.
EP85111035A 1985-08-23 1985-09-02 Brennkraftmaschine in Modulbauweise Expired EP0213230B1 (de)

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DK383485A DK156308C (da) 1985-08-23 1985-08-23 Modulforbraendingsmotor
DE8585111035T DE3568205D1 (en) 1985-09-02 1985-09-02 Modular internal-combustion engine
EP85111035A EP0213230B1 (de) 1985-08-23 1985-09-02 Brennkraftmaschine in Modulbauweise
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Publication Number Publication Date
EP0213230A1 EP0213230A1 (de) 1987-03-11
EP0213230B1 true EP0213230B1 (de) 1989-02-08

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