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Patent Searching and Data


Title:
INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/144188
Kind Code:
A1
Abstract:
Internal combustion engine, at least containing a plurality of pistons which are mounted in pairs via connecting rods on a crankshaft and are guided in associated cylinders, wherein the cylinders are provided in a cylinder crankcase, wherein a powerful engine is formed by a plurality of heavily balanced piston/cylinder pairs of the same performance being connected behind one another, wherein the cylinders of the cylinder pairs are provided with inlet valves and outlet slots and the piston/cylinder pairs are of symmetrical construction, wherein individual or a plurality of cycles of individual or a plurality of piston pairs can be omitted or added via injectors in an electronically regulated manner.

Inventors:
SZINYI, Odon (Elsternweg 9, Neckarsulm, 74172, DE)
Application Number:
DE2010/000535
Publication Date:
November 24, 2011
Filing Date:
May 17, 2010
Export Citation:
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Assignee:
HYON ENGINEERING GMBH (Am Kanal 13, Karlsdorf-Neuthard, 76689, DE)
SZINYI, Odon (Elsternweg 9, Neckarsulm, 74172, DE)
International Classes:
F02B73/00; F02B25/00; F02B69/02; F02B75/18; F02D13/06; F02D17/02; F02D25/00; F02D25/04; F02D41/00; F02B75/02
Domestic Patent References:
WO1997001694A1
Foreign References:
US20100089364A1
FR2629865A1
DE3619351A1
EP0342893A1
CH259205A
CH494909A
DE19812800A1
DE102007026084A1
DE102007017033B3
Attorney, Agent or Firm:
CICHY, Wolfgang (Schulstrasse 52, Schwelm, 58332, DE)
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Claims:
Brennkraftmaschine, zumindest beinhaltend mehrere paarweise auf einer Kurbelwelle (5) über Pleuel (10,11) gelagerte in zugehörigen Zylindern (6,7) geführte Kolben (8,9), wobei die Zylinder (6,7) in einem Zylinderkurbelgehäuse (4) vorgesehen sind, wobei durch Hintereinanderschaltung mehrerer stark ausgewuchteter Kolben- Zylinderpaare (6,7,8,9) gleicher Leistung ein leistungsstarker Motor gebildet wird, wobei die Zylinder (6,7) der Zylinderpaare mit Einlassventilen und Auslassschlitzen versehen und die Kolben-Zylinderpaare (6,7,8,9) symmetrisch aufgebaut sind, wobei einzelne oder mehrere Takte einzelner oder mehrerer Kolbenpaare (8,9) über Injektoren (13) elektronisch geregelt auslassbar oder zuschaltbar sind.

Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Zylinderkurbelgehäuse (4) durch zwei etwa schalenartig ausgebildete lösbar miteinander verbindbare Hälften (2,3) gebildet ist.

Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hälften (2,3) im Wesentlichen baugleich ausgebildet sind.

Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor modular aufgebaut ist, dergestalt, dass ein jedes Modul (16,17,18,19) zumindest ein Zylinderkurbelgehäuse (4) samt Zylindern Einlassventilen (6,7) und Auslassschlitzen sowie mindestens ein Kolbenpaar (8,9) samt Pleuel (11) und Kurbelwelle (5) umfasst.

Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass einzelne Module (16-19) über Verbindungselemente (29) zu einem Motor mit höherer Leistung verbindbar sind, wobei einzelne oder mehrere Takte einzelner oder mehrerer der Kolbenpaare (8,9) einzelner Module (16-19) über Injektoren elektronisch geregelt auslassbar oder zuschaltbar sind.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor, respektive die den Motor bildenden Module (16-19), als Selbstzünder mit Diesel, synthetischem Diesel, Biodiesel, BTL, Flugzeugdiesel Jet A-1 , Schiffsdiesel oder Schwerölen betreibbar ist bzw. sind.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein jeder Zylinder (6,7) mit einer Glühkerze (24,25) bestückt ist.

8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor, respektive die den Motor bildenden Module, mit Benzin, Flüssiggas (LPG), Naturgas, Alkohol, Kerosin, BTL oder Wasserstoff betreibbar ist bzw. sind.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor, respektive die den Motor bildenden Module (16-19), in Land-, Schienen-, Wasser-, Luft-, Schnee-, Eis- und Nutzfahrzeugen und Handkraftmaschinen als direkter Antrieb (MPU), als eine Komponente in Hybridantrieben oder zur Energieversorgung (APU) einsetzbar ist bzw. sind.

10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor, respektive die den Motor bildenden Module (16-19), zur Energieversorgung oder als Notstromaggregat für Wohneinheiten, Fabriken, öffentliche Gebäude oder Baustellen einsetzbar ist bzw. sind.

11. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor, respektive die den Motor bildenden Module (16-19), als Antrieb in Maschinen einsetzbar ist bzw. sind.

12. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass bei modularem Aufbau des Motors die Module (16- 19) durch Passbolzen-Verbindungen (29) miteinander verbunden sind.

13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass bei modularem Aufbau des Motors der Ölkreislauf jeweils von einem Modul (16-19) zum nächsten Nachbarmodul (16-19) weitergeleitet wird.

14. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Auspuffrohre der einzelnen Module ineinander steckbar sind.

15. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet dass bei modularem Aufbau des Motors die Stromversorgung und die Injektor-Regelung über Steckkabel von einem Modul (16-19) in ein Nachbarmodul weiter leitbar ist bzw. sind.

16. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Module (16-19) in neben- oder übereinander vorzusehender Bauweise auf einer Bodenplatte (36) befestigt werden.

17. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Umrüsten auf eine andere Kraftstoffart mit weniger Aufwand möglich ist als bei herkömmlichen Motoren.

18. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor auf Flüssigkeitskühlung umrüstbar ist.

19. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor auf Ladeluftkühlung umrüstbar ist.

20. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor, respektive die den Motor bildenden Module (16-19), mit mindestens einem Kompressor (12) in Wirkverbindung steht bzw. stehen.

21. Brennkraftmaschine nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Kompressor (12) selbst gleichzeitig als Lagerung für die Kurbelwelle (5) dient.

22. Brennkraftmaschine nach Anspruch 20 oder 21 , dadurch gekennzeichnet, dass ein jedes Modul (16-19) mit einer Haube (14,15) versehen ist, die leistungstechnisch mit dem Kompressor (12) in Wirkverbindung steht.

Description:
Brennkraftmaschine

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine.

Der wassergekühlte Zweitakt-Motor des Honda RS125R-Motorrads ist mit 33 kW aus einem Hubraum von 125cm 3 eine Weiterentwicklung des luftgekühlten RS125- Motors der 80er Jahre. Er ist mit einer spezifischen Leistung von ungefähr 265 kW/1 einer der leistungsstärksten Serien-Sauger-Motoren. Für Go-Carts ist er sogar bis 45 kW getunt und mit einer spezifischen Leistung von 360 kW/1 der stärkste Sauger-Motor in PKWs.

Ein Zweitakt-Motor zündet immer, wenn der Kolben am oberen Totpunkt angelangt ist, also doppelt so oft wie ein Viertakter. Obwohl doppelt so leistungsstark wie der Viertakter, haftet dem Zweitakter der Makel an, dass er nicht so umweltfreundlich ist. Der typische Zweitakter kommt ohne Ventile aus. Während sich der Kolben am unteren Totpunkt befindet, strömt das verbrannte Kraftstoff/Luft-Gemisch durch den Auslasskanal aus, gleichzeitig wird frisches Gemisch ansaugt. So lässt sich nicht vermeiden, dass ein Teil des nicht verbrannten Kraftstoffs gleich mit in die Auspuffanlage strömt und so zu höheren Emissionen beiträgt.

Der 1 ,51 Boxermotor Ferrari 512 F1 mit 12 Zylindern, wie er von Peter Braun und Gregor Schulz in„Das große Ferrari-Handbuch" (Heel Verlag, Königswinter, 1. Auflage, Seite 201) beschrieben wird, zeichnete sich dadurch aus, dass er als Viertakter sehr kompakt war. Für den in den 60er Jahren gebauten Rennmotor spielte Umweltfreundlichkeit noch keine Rolle.

Hans-Jürgen Schneider und Axel Königsbeck beschreiben in„Faszination BMW Boxer" Delius Klasing Verlag, Bielefeld (2. Auflage) Zwei-Zylinder-Viertakt- Boxermotoren, die durch den Fahrtwind gekühlt werden. Boxermotoren zeichnen sich dadurch aus, dass jeweils zwei Zylinder gegenüber liegen, die auch gleichzeitig zünden. Ihr Vorteil gegenüber anderen Motorentypen ist ihre flache Bauweise und damit ein tieferer Schwerpunkt von Motor und Fahrzeug. Speziell in

BESTÄTIGUNGSKOPIE Motorrädern werden sie durch den Fahrtwind sehr gut gekühlt. Ihr Nachteil ist die Vielzahl von Bauteilen, wodurch in der Fertigung Materialeinsatz und Kosten steigen. Speziell die 2-Zylinder-Variante des Boxer-Motors kann nicht besonders hoch drehen auf Grund des geringen Versatzes der Zylinderachsen und der daraus resultierenden Laufunruhe.

Kompakte Zweitakt-Motoren wurden und werden auch in Flugzeugen eingesetzt wie im Göbler-Hirth-Boxer-Motor F23, nachzulesen bei Kyrill von Gersdorff, Kurt Grasmann und Helmut Schubert in „Die deutsche Luftfahrt. Flugmotoren und Strahltriebwerke", (Bernard & Graefe Verlag, 3. Auflage Bonn 1995 ,S. 211). Ihre Nachteile waren eine Vielzahl von Bauteilen, ein schlechter Wirkungsgrad, Vibrationen durch die versetzten Zylinder und Vergaser und damit verschenkter Platz. Umweltfreundlichkeit war zu Zeiten seiner Nutzung kein Thema. Moderne Varianten werden mit Direkteinspritzung geboten. Flugmotoren haben oft größere Abmessungen als Automotoren mit vergleichbarer Leistung, da bei Flugmotoren Sicherheit wichtiger ist als Leistung.

In der Patentliteratur ist ein Zweitakt-Gegenkolbenmotor beispielsweise in der CH 259205 oder in der CH 494909 zu finden. Beide Motore verzichten auf Ventile und damit auf Umweltfreundlichkeit. Ihre Bauweise ist nicht kompakt, sie sind nicht aufgeladen und damit nicht leistungsstark.

Die DE 98 12 800 A1 betrifft eine Gegenkolben-Brennkraftmaschine für große Stationär- oder Schiffsmotoren, in welcher zwei Kolben mittels zweier miteinander verbundener Kurbeltriebwerke gegenläufig arbeiten und zwei Kurbelwellen antreiben. Ein Turbolader dient zur Leistungssteigerung. Die Vorteile sind eine große spezifische Leistung, ein recht ausgeglichener Schwerpunkt und ein hoher Wirkungsgrad. Nachteilig sind allerdings der große Platzbedarf und die Vielzahl der Bauteile.

Ein Druckluft-Motor mit Ventilen für verschiedenste Anwendungen wird in der DE 10 2007 026 084 A1 beschrieben. Er ist sowohl für den Zweitakt- als auch den Viertakt-Prozess gedacht und besteht aus einzelnen flachen Anordnungen von jeweils einem Verdichter- und einem Arbeitszylinder, welche in vielfältiger Weise kombiniert werden können, wodurch er für spezifische Anwendungen optimal gebaut werden kann. Eine Anordnung in mehreren Ebenen ist jedoch konstruktionsbedingt nicht möglich. Es handelt sich hierbei auch nicht um einzelne gleiche Module, die auf eine hohe Flexibilität in der Fertigung abzielen. So geht die Patentschrift insbesondere nicht darauf ein, wie die Anordnungen miteinander verbunden werden sollen. Eine Ausgestaltung sieht die Aufladung durch einen Kolben-Kompressor vor. Ein wesentliches Ziel ist die Reduzierung des C02- Ausstosses dadurch, dass auf Kraftstoff verzichtet wird. Nachteilig ist die hohe Anzahl von Bauteilen, wie schon aus der Stückliste zu entnehmen ist, die sicherlich nur eine Übersicht darstellt und mehr als 90 Teile aufführt. Die Ein- und Auslassventile werden beispielsweise elektronisch gesteuert, wodurch eine Vielzahl von Sensoren und Aktuatoren erforderlich wird. Ein Nachteil des Druckluftmotors als solchem ist, dass große Druckbehälter mitgeführt werden müssen und der Gesamtwirkungsgrad gering ist. Für Torpedos waren lange Zeit Druckluftmotoren als Antrieb im Gebrauch, bevor auf elektrische Antriebe umgestellt wurde.

Auf den Einsatz in stromerzeugenden Heizungen zielt die DE 10 2007 017 033 B3 ab. Kraftstoff und Emissionen sollen mit einem Freikolbenmotor eingespart werden. Als Vorteile werden im Patent angegeben: hoher Wirkungsgrad mit geringen Wärmeverlusten im Motorblock sowie ein besserer Massenausgleich durch die Gegenkolbenausführung. Der Nachteil dieses gegenläufigen Motors sind die vielen Teile. So werden beispielsweise auch zwei Kurbelwellen gebraucht. Dadurch erhöht sich das Gewicht, die Fertigung wird aufwändiger und damit steigen auch die Kosten.

Wegen der in absehbarer Zeit weltweit zur Neige gehenden OIressourcen sowie unter Umweltgesichtspunkten sollen neben den kurzfristigen Anforderungen an einen geringen Verbrauch herkömmlicher Kraftstoffe, wie Diesel und Benzin, auch langfristige Anforderungen an den Betrieb mit alternativen Energien berücksichtigt werden. Es ist damit zu rechnen, dass in Zukunft wegen der unterschiedlichen Kraftstoffarten eine noch höhere Flexibilität in der Motorenherstellung gefordert wird (One-Piece-Flow). Trotzdem müssen die Kosten aus Wettbewerbsgründen niedrig gehalten werden. Auch Umrüstungen auf andere Kraftstoffe sollen möglichst einfach durchgeführt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach und kompakt bauende Brennkraftmaschine bereitzustellen, die ohne größere Umrüstungen mit einer Vielzahl von Kraftstoffen betrieben werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Brennkraftmaschine, zumindest beinhaltend mehrere paarweise auf einer Kurbelwelle über Pleuel gelagerte in zugehörigen Zylindern geführte Kolben, wobei die Zylinder in einem Zylinderkurbelgehäuse vorgesehen sind, wobei durch Hintereinanderschaltung mehrerer stark ausgewuchteter Kolben-Zylinderpaare gleicher Leistung ein leistungsstarker Motor gebildet wird, wobei die Zylinder der Kolben-Zylinderpaare mit Einlassventilen und Auslassschlitzen versehen und die Kolben-Zylinderpaare symmetrisch aufgebaut sind, wobei einzelne oder mehrere Takte einzelner oder mehrerer Kolbenpaare über Injektoren elektronisch geregelt auslassbar oder zuschaltbar sind.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind den zugehörigen Unteransprüchen zu entnehmen.

Die erfindungsgemäße Brennkraftmaschine kann in kompakter Bauweise oder aber modular aufgebaut sein. Sie kann als Zweitakt V- oder Boxermotor ausgebildet werden.

Da beide Zylinder eines jeden Zylinderpaares gleichzeitig zünden, ist der Motor, respektive ein jedes Modul, in sich selbst sehr schwingungsarm. Dadurch, dass der Motor, respektive die Module, wie sonst nur Viertakt-Motoren, mit Einlassventilen ausgestattet ist bzw. sind und die Kraftstoffzufuhr elektronisch geregelt wird, werden die Emissionen auf ein Ausmaß wie beim Viertakter reduziert und der Motor, respektive die Module, ist bzw. sind überraschenderweise sogar umweltfreundlicher als Viertakt-Motoren mit gleicher Leistung.

Der Motor respektive das jeweilige Motormodul, wird vorzugsweise mit Dieselkraftstoff betrieben.

Der Motor, respektive das jeweilige Motormodul, kann jedoch mit wenigen Änderungen auch für andere Kraftstoffe ausgelegt werden. Überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass sogar Umrüstungen ohne großen Aufwand möglich sind.

Die kompakte Bauweise der Module sorgt für einen geringen Platzbedarf und der Motor ist flexibel zu erweitern. Mit der Kurbelwelle lassen sich mehrere hintereinander liegende Module miteinander verbinden. Um Verwechslungen zu vermeiden und die Produktion effizienter zu machen, werden die Verbindungsstücke der Module beispielsweise farblich gekennzeichnet. Die einfachen, günstigen und leicht austauschbaren Verbindungstücke verbinden nicht nur die identischen Module, sondern gewährleisten auch optimale Zündtakte.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass die Module zur Gewährleistung von Laufruhe und Sicherheit auf mindestens einer Platte fest montiert werden. Die Module haben keine eigenen Ölpumpen und Anlasser. Diese werden an den Gesamtmotor angepasst. Leitungen für Treibstoff, elektrische Kabel für die Regelung der Zündtakte durch die Injektoren, Ölleitungen zu und von der Ölpumpe und die Auspuffrohre werden durch Steckverbindungen immer ins nächste Modul weitergeleitet. Die Erweiterung oder Reduzierung des kompletten Motors um einzelne Module wird durch den Austausch kompletter Module sehr einfach.

Werkzeugkosten werden reduziert durch die einfache Konstruktion der Module. Alle Gussteile, inklusive des Zylinderkurbelgehäuses, werden im Druckgussverfahren hergestellt. Weil die Stückliste inklusive Schrauben für ein einzelnes Modul weniger als 80 Teile enthält, benötigt der Zusammenbau des Motors wenig Zeit und nur eine begrenzte Anzahl unterschiedlicher Teile muss bevorratet werden. Das Umrüsten auf die Produktion von Motoren für unterschiedliche Anwendungen, kann bei großen Stückzahlen enorme Kosten sparen.

Der Erfindungsgegenstand ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung dargestellt und wird wie folgt beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 Prinzipskizze einer erfindungsgemäßen kompakt bauenden als 2- Takt-Boxermotor ausgebildeten Brennkraftmaschine;

Figur 2 Prinzipskizze gemäß Figur 1 , jedoch in angedeuteter

modularer Bauform;

Figur 3 Darstellung eines einzelnen 2-Takt-Moduls gemäß Figur 2;

Figur 4 Querschnitt des in Figur 3 dargestellten 2-Takt-Moduls;

Figur 5 Darstellung eines Verbindungsstücks für einzelne Module;

Figur 6 Frontansicht einer modular aufgebauten als 2-Takt-Boxermotor ausgebildeten Brennkraftmaschine;

Figur 7 Seitenansicht eines 2-Takt-Boxermotors bestehend aus 10 Modulen;

Figur 8 Darstellung eines aus 10 Modulen bestehenden 20-Zylinder- Boxermotors.

Figur 1 zeigt als Prinzipskizze die erfindungsgemäße, in diesem Beispiel als kompakt bauende 2-Takt-Boxermotor 1 ausgebildete Brennkraftmaschine. Hier nicht dargestellt, vom Schutzbereich jedoch nicht umfasst, ist auch eine V-förmig ausgebildete Brennkraftmaschine. Erkennbar ist ein aus zwei Hälften 2,3 bestehendes Zylinderkurbelgehäuse 4. Lediglich angedeutet sind eine Kurbelwelle 5, sich paarweise gegenüberliegende Zylinder 6,7, innerhalb derer Kolben 8,9 geführt sind. Die Kolben 8,9 stehen über nur angedeutete Pleuel 10,11 mit der Kurbelwelle 5 in Wirkverbindung. Ferner angedeutet ist ein innerhalb des Zylinderkurbelgehäuses 4 auf der Kurbelwelle 5 positionierter Kompressor 12, dessen Ladeluft den Zylindern 6,7 aufgegeben wird (nicht dargestellt). Durch Pfeile angedeutet sind elektronisch geregelte Injektoren 13, die Kraftstoff, beispielsweise Diesel, in die einzelnen Zylinder 6,7 einspritzen. Bei mehreren Kolben- Zylinderpaaren 6,7,8,9 bietet sich hier beispielsweise die Common-Rail-Technik an. Der bessern Übersicht halber wurde auf Leitungsführungen jeglicher Art verzichtet. Gleiches gilt für Einlassventile und Auslassschlitze. Der Kompressor 12 kann bedarfsweise auch außerhalb des Zylinderkurbelgehäuses 4 an der Kurbelwelle 5, respektive an deren Bauteilen des Motors 1 , vorgesehen werden. Außerhalb der Zylinder 6,7 sind Hauben 14,15 vorgesehen, die druckdicht mit der jeweiligen Hälfte 2,3 des Zylinderkurbelgehäuses 4 verbunden sind. Im Betriebszustand wird die Ladeluft des/der Kompressor(en) 12 in den Bereich der jeweiligen Haube 14,15 geführt, dort gespeichert und anschließend mit vorgebbarem Druck dem jeweiligen Zylinder 6,7 aufgegeben. Über eine nicht dargestellte elektronische Steuerung können einzelne oder mehrere Takte einzelne Kolbenpaare 8,9 aus- bzw. zuschaltbar sein, dergestalt, dass beim Ausschalten dem jeweiligen Injektor 13 kein Kraftstoff mehr zugeführt wird. Ladeluft kann jedoch zum Spülen der jeweiligen Zylinderpaare 6,7 problemlos zugeführt werden. Durch Aus- bzw. Zuschalten von Takten der Kolbenpaaren 8,9 kann die Leistung des Motors 1 und somit auch sein Kraftstoffverbrauch positiv beeinflusst werden.

Figur 2 zeigt den Motor 1 gemäß Figur 1 , jedoch in modularer Bauweise. Gleiche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen. Der Motor 1 wird in diesem Beispiel gebildet durch vier baugleiche Module 16,17,18,19. Die Trennungsebenen 20,21 ,22 zwischen den Modulen 16 bis 19 sind angedeutet. Über in Figur 5 dargestellte Verbindungsstücke können die einzelnen Module 16 bis 19 im Bereich ihrer Trennungsebenen 20 bis 22 miteinander verbunden werden. Ein jedes Modul 16 bis 19 beinhaltet einander gegenüberliegende Zylinder 6,7 samt zugehöriger Kolben 8,9 und Pleuel 10,11 sowie eine Kurbelwelle 5, respektive einen Kurbelwellenabschnitt. Die einzelnen Kurbelwellen 5 sind bei der Montage der Module 16 bis 19 miteinander verbindbar. Ein jedes Modul 16 bis 19 verfügt über einen internen Kompressor 12, dessen Ladeluft jeweils einer Haube 14,15 zugeführt wird. Über nicht weiter dargestellte Leitungen kann der so zusammengebaute Motor 1 geschmiert und gekühlt sowie die Injektoren 13 angesteuert und beispielsweise unter Einbindung der Common Rail Technik mit Kraftstoff versorgt werden. Über ebenfalls nicht dargestellte elektronische Steuerelemente können einzelne oder mehrere Takte der Kolbenpaare 6,7 aus- bzw. zugeschaltet werden, indem die Zylinder 6,7 mit Kraftstoff versorgt werden oder nicht.

Figur 3 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Motormodul, beispielsweise Modul 16, mit den beiden gegenläufigen, koaxialen Kolben 8,9, die jeweils in einem 125 cm 3 -Zylinder 6,7 laufen, den Pleueln 10,11 und Hubzapfen 23, den Injektoren 13, den Glühkerzen 24,25 an der Zylinderkopfhaube 26, dem Kompressor 12, der Einlasstrompete 27, dem Ventiltrieb 28 und dem Verbindungsstück 29 für die Kombination mehrerer Module 16 - 19.

Für selbstzündende Motoren werden Glühkerzen und eine reine Lufteinlasstrompete benötigt. Für Ottomotoren, die mit Benzin, Alkohol oder Flüssiggas betrieben werden, finden Zündkerzen und Drosselklappen Verwendung. Ein Querschnitt des Moduls 16 gemäß Figur 3 ist in Figur 4 gezeigt, mit Ventiltrieb 28, Luftfilter 30, Schwungrad 31 , Zylinderkurbelgehäuse 4 mit Verrippung 32 und versenktem Auspuff 33 für eine Bauweise sogar in mehreren Ebenen. Zur besseren Veranschaulichung ist das Verbindungsstück für den Spezialfall eines Motors, bei dem fünf Module in einer Reihe angeordnet sind, mit einem Winkelversatz von 72° nochmals separat in Figur 5 dargestellt. Der Zylinderkopf wird samt Ventiltrieb 28 ins Innere des Zylinderkurbelgehäuses 4 eingebaut. Verdichter und Pleuel sind so konstruiert, dass sie einen symmetrischen Aufbau des modularen Motors ermöglichen, der durch den geringen Pleuel-Versatz und den koaxialen Kolben äußerst schwingungsarm ist und ohne Ausgleichswelle auskommt. Durch die Vielzahl und sehr großflächigen Verrippungen 32 am Zylinderkurbelgehäuse 4 wird eine Wasserkühlung überflüssig und die Zuverlässigkeit des kompletten Motors erhöht. Mit Hilfe mindestens eines Injektors 13 pro Zylinder sorgt das nicht weiter dargestellte Motorsteuergerät für eine geregelte Zufuhr des Kraftstoffs in alle Motormodule. Ein Zwei-Zylinder-Modul hat dadurch weniger als 80 Einzelteile, einschließlich Schrauben, von denen viele gleich sind, und ist äußerst kompakt konstruiert.

Für PKWs wird das Modul 16 mit 125cm 3 -Zylindervolumen bevorzugt. Für Anwendungen in kleineren Fahrzeugen wie Mopeds, werden kleinere Basiseinheiten eingesetzt, beispielsweise das 15cm 3 -Zy(indervolumen. Für LKWs, Boote und Maschinenantriebe werden 1000cm 3 -Zylindervolumen bevorzugt. Für größere Transportmittel gibt es auch noch größere Einheiten. So hat das nächst größerem Modul jeweils das achtfache Zylindervolumen des Vorgängers. Bei Motoren, die aus mehr als 12 Modulen bestehen, werden weniger - aber leistungsstärkere - größere Basismodule verwendet. Die Anwendungen werden als direkter Antrieb oder als Komponente eines Hybridantriebs in Kombination mit Lichtmaschinen realisiert.

Da die Zündtakte eines Reihen-2-, Reihen-6- und Reihen-12-Zylinder-Motors unterschiedlich sind, werden auf diese Motortypen speziell angepasste Verbindungstücke 29 benötigt. Da Zylinderpaare jeweils gleichzeitig zünden, sind die schwingungsarmen Motor-Module in Bezug auf Zündung und Laufruhe wie herkömmliche einzelne Zylindern zu betrachten. So kann ein erfindungsgemäßer 10-Zylinder-Boxer-Motor, der aus fünf Modulen besteht, die Zündtakte eines typischen Reihen-5-Zylinder-Motors direkt übernehmen (1-2-4-5-3). Da die Module Zweitakt-Motoren sind, werden Verbindungstücke 29 mit einem Winkelversatz von 72° benutzt im Gegensatz zum Viertakter-5-Zylinder mit 144° Winkelversatz.

Ein Beispiel ist in Figur 5 dargestellt. Um die Montage sicherer und einfacher zu machen, werden die Verbindungsstücke farbig nach Winkelversatz und damit gleichzeitig auch nach Motorlänge identifiziert, z.B. rot bei 90°, gelb bei 72°, grün bei 60°, orange bei 45° etc.

Der Motor lässt sich sogar in mehreren Ebenen erweitem, die dann über Zahnräder 34, Ketten- oder Zahnriemen 35 verbunden werden, wie aus den Figuren 6 bis 8 ersichtlich ist. Die Module sind hierbei fest auf beiden Seiten einer Bauplatte 36 montiert. Die 2x5 Modul-Motoren können die Zündtakte der einzelnen 5-Modul-Ebenen übernehmen, sofern die Ebenen einen 36° Winkelversatz (7272) aufweisen. Basierend auf der Zündtaktfolge der einzelnen Ebene (a) und (b), sehen die Zündtakte des 2x5-Moduls gemäß Figur 7 beispielsweise folgendermaßen aus: 1a-1b-2a-2b-4a-4b-5a-5b-3a-3b. Je nach Anwendung, Last und Laufruhe wird die Zündtaktfolge erfindungsgemäß von der elektronischen Steuerung angepasst.

Aus 10 hoch aufgeladenen 250 cm 3 2-Zylinder-Modulen und 10 Verbindungsstücken 29 bestehend, ist der 2500 cm 3 hochdrehende 20-Zylinder- Motor auf zwei Ebenen (vgl. Figuren 7 und 8) mit einem "downsized" 6 bis 8I- Viertakt V12-Motor zu vergleichen. Er hat eine Leistung von circa 560 kW und Abmessungen von nur 750mm x 600mm x 1000mm (B x H x L), wobei eine komplette Peripherie (Ölkreislauf und Luftkühlung) schon mitgerechnet ist. Auspuffanlage und Motorböcke sind nicht mit eingerechnet. Sie werden speziell angepasst. Dadurch benötigt ein Modul-Motor ungefähr 25% weniger Platz als ein herkömmlicher, gleichstarker Motor.

Ein besonderer Vorteil eines modular aufgebauten Motors ist der geringe Kraftstoffverbrauch. Durch schwingungsarme einzelne Module kann das Motormanagement bei Teillast über eDoD (electronic Displacement on Demand) die Anzahl der Zündungen, die maximal der Anzahl der Module entspricht, auf eine Zündung pro Umdrehung reduzieren. Damit wird der Verbrauch des 20-Zylinder- Motors auf den eines 2-Zylinder-Motors reduziert. Damit die einzelnen Module nicht zu sehr abkühlen, zündet das Motormanagement-Programm immer ein anderes Modul. Der Verbrauch ist je nach Fahrstil ein Bruchteil eines vergleichbaren 81 - V12-Motors. Ist der Verbrauch bei Volllast nur minimal weniger, so beträgt er jedoch bei Teillast nur noch 10%. Für besondere Anwendungen können die hochdrehenden Motoren durch spezielle Gehäuse auch elektronisch geräuscharm gemacht werden (Active-Noise-Suppression durch ein Tonwellenausgleich-System).

In Tabelle 1 sind mögliche Einsatzgebiete der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, hier in Modulbauweise, angeführt.

Hubraum in Spezifische Modul ca. Ungefähre Bevorzugte Anwendungen cm 3 Leistung in Abmessungen in mm Leistung des

kW/1 (BxHxL) Moduls in kW

15 300 500x100x100 9 motorisierte Fahrräder, Roller,

Luftkühlung Mopeds, Tuk-Tuks, Motorräder,

Motorschirme, Drohnen, Handwerker-Werkzeuge und kleine Landmaschinen

125 225 700x200x200 56 Motorräder, Limousinen, ATVs,

Luftkühlung Quads, Skidoos, Jetskis, Klein- und Sportwagen, Haupt- oder Notantrieb für Motorboote und Segelboote, Hauptantriebe für Fluggeräte (MPUs) wie

Paraplanes, Segelflugzeuge, kleine Flugzeuge, kleine Hubschrauber, Gyrokoptern Drohnen, senkrecht startende VTOLs, Nebenantriebe (APUs) für die Erzeugung von Strom-, Hydraulik- oder Pneumatik Druck in Fahrzeugarten, Stromaggregate für Baustellen, und

Landmaschinen

Blockheizkraftwerke für kleinere Gebäude und Familienhäuser...

1000 50 1000x400x400 300 LKW, Nutzfahrzeuge, Busse,

Luftkühlung Motorboote und Yachten, Antrieb für Fluggeräte (MPUs für größere Flugzeuge, Drohnen, VTOL Flugzeuge, Hubschrauber, etc.), Stromerzeugung für Baustellen, Notstromaggregate für Gebäude, Blockheizkraftwerke für größere Gebäude und kleine Kommunen, etc.

8.000 100 500x800x800 1600 Schiffe, Züge, Großtransporter

Luftkühlung (Flugzeuge, Hubschrauber, etc.),

Not- oder Hauptstromaggregate und Blockheizkraftwerke für Gebäude, für Kommunen, etc.

64.000 50 2500x1600x1600 6400 Schiffe, Züge, riesige Transporter

Luftkühlung (Flugzeuge, Hubschrauber, etc.),

Stromaggregate für große Gebäuden, Blockheizkraftwerke Städte und Regionen, etc.

Tabelle 1 Bezugszeichenliste

1 Brennkraftmaschine 28 Ventiltrieb

2 Hälfte 29 Verbindungstück

3 Hälfte 30 Luftfilter

4 Zylinderkurbelgehäuse 31 Schwungrad

5 Kurbelwelle 32 Verrippung

6 Zylinder 33 Auspuff

7 Zylinder 34 Zahnrad

8 Kolben 35 Zahnriemen

9 Kolben 36 Bodenplatte

10 Pleuel

11 Pleuel

12 Kompressor

13 Injektor

14 Haube

15 Haube

16 Modul

17 Modul

18 Modul

19 Modul

20 Trennungsebene

21 Trennungsebene

22 Trennungsebene

23 Hubzapfen

24 Glühkerze

25 Glühkerze

26 Zylinderkopfhaube

27 Einlasstrompete