Bezventilový štvortaktný spaľovací motor s axiálne protibežnými piestami

Číslo patentu: U 5954

Dátum: 05.12.2011

Autor: Orth Albín

Je ešte 2 strany.

Pozerať všetko strany alebo stiahnuť PDF súbor.

Text

Pozerať všetko

Vynález sa týka návrhu nekonvenčného konštrukčného riešenia zážihových i vznetových spaľovacích motorov, zjednodušenim ich kinetických väzieb za účelom zvýšenia ich celkovej účinnosti.Súčasné spaľovacie motory aplikujú premenu priamočiareho, vratného pohybu piesta, pomocou kľukového mechanizmu na rotačný pohyb.Expanzný tlak, na čelo piesta vyvodi silu, ktorá sa pohybom piesta z homej úvrate (HU) do dolnej úvrate(DU) lineárne zmenšuje. (Taká istá, len opačne orientovaná pasívna sila pôsobí aj na hlavu valca).Expanznú silu na piest rozkladá kľukový mechanizmus tak nevýhodne, že jej maximálne hodnoty v oblasti HU a tesne za ňou nevytvárajú žiadny, alebo len veľmi malý krútiaci moment. Táto sila spôsobuje len zvýšené tlaky v ložiskách ojníce a kľukového hriadeľa.Obdobne aj v DU a tesne pred ňou sa krútiaci moment geometrický zmenšuje až k nule.V tejto oblasti je už expanzná sila malá a preto úbytky krútiaceho momentu nie sú tak citeľné ako v oblasti HU a tesne za ňou.V tomto smere boli už zrealizované najvýhodnejšie proporcionálne kombinácie a vývoj sa zastavil na súčasnej symbióze prepojenia piesta, ojníce a samotnej kľuky a nerysuje sa týmto smerom cesta k výraznému zlepšeniu. Výkon točivých motorov je priamo závislý od krútiaceho momentu a otáčok. Táto skutočnosť vedie konštruktérov spaľovacích motorov k tomu, že otáčky motorov sa v priebehu posledných rokov výrazne zvyšujú. Umožňuje to súčasná úroveň konštrukčných, materiálových a technologických poznatkov, ale i napredovanie v oblasti paliv a mazadiel. Skracuj e sa tým však doba k racionálnemu zhodnocovaniu paliva.Rozhodujúci ukazovateľ posudzovania spaľovacích motorov je ich spotreba paliva na vyprodukovanú jednotku výkonu a zároveň dodržiavanie stanovených limitov emisií, ktoré budú mať stále degresivny trend.Celková technická úroveň spaľovacích motorov je v súčasnosti natoľko prepracovaná, že od ďalšieho vývoja a výskumu sa dajú očakávať len dielčie úspechy, ktore sa asymptoticky blížia k vyčerpaniu všetkých možností. Tým sa rast účinnosti spaľovacieho motora zastaví na hodnote vymedzenej technickými možnosťarni.Navrhovaný bezventilový štvortaktný spaľovací motor s axiálne protibežnými piestami aplikuje periodický pracovný cyklus tak ako klasický motor. Sanie, kompresia, expanzia a výfuk sa uskutočňuje na dve otáčky hriadeľa.Dvojica protiľahlých valcov a piestov umiestnených vo vývrte bloku motora vymedzuje jeden spoločný spaľovací priestor - takzvanú pracovnú jednotku.Pracovných jednotiek môže byť v bloku viac. Ich osy prebiehajú paralelne s osou hriadeľa. Okolo hriadeľa sú pracovné jednotky usporiadané v kruhu. Ich nepárny počet (l, 3, 5) zaručuje, že sa vyhneme indiferentněmu bodu v procese premeny priamočiareho na kruhový pohyb.Príamočiary pohyb piestov sa mení na kruhový pomocou dvoch šikmých dosiek, ktoré sa spoločne otáčajú s hriadeľom. Po ich vnútornej ploche sa kĺžu pracovné hemisféry a po vonkajšej sa kĺžu vratné hemisféry.Hemisféry sú uložené V guľových sedlách ojníc a ich momentálne stredy otáčania ležia na priradených plochách dosky. Šikmé dosky naklinované proti sebe sa začnú vplyvom expanzných síl prenášaných z obidvoch piestov cez ojníce a ich pracovné hemisféry otáčať, pričom využívajú princíp pohybu na naklonenej rovine. Pri spätnom pohybe piestov a ojníc sa vratne hemisféry klžu po vonkajších plochách šikmých dosiek pomocou naakumulovanej energie zotrvačníka. Proces sania a výfuku umožňujú samotné valce. Ich vysunutím z priradených sediel sa v príslušnom časovom intervale otvorí prstencový prieduch bud na strane sania alebo výfuku. Tieto prieduchy sú napojené na sacíe alebo na výfukové potrubie.Valce sa vysúvajú mechanicky, alebo elektromagneticky. Vhodným časovaním funkčnej plochy vačkového disku je možne riešiť aj takzvané prelcrytie. Vačkový disk sa otàča pomocou planetového súkolia vo väzbe na hriadeľ v pomere l 2 a pomocou obkročmého vahadla vysúva valec, čím otvára príslušný prieduch. Valce naspäť do sedla zatláča pružina, Nekonvenčné konštrukčné riešenie predmetného motora má viacero výhod.- Navrhovaný motor je celkovo jednoduchší a oproti klasickému motoru nemá hlavu valcov, kľukový hriadeľ a Vačkový hriadeľ, vrátane ventilov a ich rozvodových mechanizmov.- Umožňuje využitie expanznej sily v oblasti jej najväčších hodnôt.- Lineárne rozloženie krútiaceho momentu počas celého pôsobenia expanznej sily.- Eliminovanie pasívnych tlakov v spaľovacom priestore.- Veľkosť kompresného pomeru nie je determinovaná trajektóriou ventilov.- Dynamické účinky od pohyblivých častí sú celkovo menšie. (Posun hmomostnejšich valcov je však 2 až 3 krát menší ako zdvih ventilov klasických motorov. Tým sa minimalizuje zrýchlenie a následne aj dynamická sila pri ich posune).- Otáčky možno voliť racionálnejšie vzhľadom na čas potrebný k lepšiemu zúžitkovaniu paliva.Uvedené výhody sú pozitívne premietnuté do celkovej hodnoty účinnosti predmetného motora. V rámci navrhovaného riešenia sú uplatnené niektoré prvky, ktoré doteraz neboli overené praxou. Sú to- otváranie sacej a výfukovej cesty pomocou zdvihu samotných valcov a ich utesnenia najmä v oblasti výfuku.- udržiavanie valcov v sedlách pomocou prítlačných pružín. Z teoretického hľadiska bude proti pružine pôsobiť axiálna sila spôsobená len trením piesta a jeho krúžkov o stenu valca.Prehľad obrázkov na výkresochObr. l Schematický rez cez dve pracovné jednotky motora, pričom v jednej jednotke končí sanie a v druhej súčasne nastáva expanzia. Obr. 2 Pozdlžny rez jednou pracovnou jednotkou motora. Obr. 3 Rez A - A je vedený radiálne stredom motora. Rovina rezu ho pomyselne rozdeľuje z funkčného hľadiska na dve identické časti. Obr. 4 Rez B - B je vedený cez zbemý prstencový prieduch ústiaci do výfukovćho potrubia. Obr. 5 Rez C - C je vedený cez planetový prevod vačkového disku 11 a obkročné vahadlo 12. Obr. 6 Rez D - D je vedený cez šikmú dosku 2, strmeňovú ojnicu 3 a jej prizmatické vedenie 9.Príklad uskutočnenia technického riešeniaNavrhovaný bezventilový štvortaktný spaľovací motor s axiálne protibežnými piestami (obr. l) je konštrukčne riešený tak, že dve identické strany, a to predná a zadná, sú vzájomne prepojené blokom motora Q a hriadeľom l, ktorý je uložený v bloku motora Q na dvoch axiálno-radiálnych ložiskách a v horizontálnom smere prechádza cez celý motor.Do bloku motora 6 sú z obidvoch strán zasunuté valce i, ktoré sú v bloku motora Q uložené posuvné a utesnené voči samotnému bloku vhodnými tesneniami. Tieto valce á dosadajú do sediel nalisovaných obojstranne v bloku motora Q. Každý valec i je do sedla zatlačený pružinou l opretou o vodiaci disk lg, ktorý umožňuje posun valca j v horizontálnom smere.Medzi vodiacim diskom Lg a valcom Q je tesnenie, uzatvárajúce priestor v bloku motora Q. Priestor je vyplnený chladiacou kvapalinou (najvhodnejšie tým istým typom olej a, ktorý je použitý v motore).Cez stred vodiaceho disku l 6 voľne prechádza hriadeľ l, ktorý má v tejto časti ozubenie, poháňajúce cez satelity m vačkový disk 1 l a to v pomere otáčok l 2.Vačkový disk 11 pomocou obkročného vahadla l posúva valec i a otvára v žiadanorn intervale kompresný priestor.Optimálne rozloženie poradia expanzie V jednotlivých valcoch (v rozsahu dvoch otáčok) umožní dosiahnut vačkový disk ll s viacerými funkčnými dráhami, čím je voľba vhodnej strany pre sanie, alebo výfuk pri konštrukcii variabilná.Do valcov z oboch strán sú zasunuté piesty A spojené piestnym čapom so strmeňovou ojnicou §. Ojnica je z vnútomej strany vybavená pracovnou hemisférou Z a protíľahlo vratnou hemisférou g. Hemisféry 1, g sú v strmeni ojnice 3 uložené v guľových sedlách.Sedlom vratnej hemisféry s sa vymedzuje vôľa medzi šikmou doskou g a oboma hemisférami 1, g, ktorých stredy naklápania ležia na vnútomej a vonkajšej ploche dosky g. Tým stredy oboch hemisfér Z, § ležia stále na priarnke zhodnej s osou posuvu valcov i, piestov í a ojnice ě, ktorá svojím strmeňom je uložená v prizrnatickom vodítku 2 pripevnenom v sedle vodiaceho prstenca Q.Do vnútomého priemeru vodiaceho prstenca l 4 je zalicovaná otáčajúca sa šikmá doska z, čím je vedenie strmeňovej ojnice vymedzené a umožňuje len jej axiálny pohyb.Priestor motora z prednej strany je uzavretý čelným diskom l 5 a zo zadnej strany uzatváracím diskom 17.1. Bezventilový štvortaktný spaľovací motor s axiálne protibežnými piestami, V y z n a č u j ú c i s a t ý m , že je tvorený blokom motora (6), v ktorom sú uložené posuvné valce (5) s piestami (4) načapovanými na strmeňové ojnice (3) s pracovnou hemisférou (7) a vratnou hemisférou (S), pričom tieto sú v klznom trvalom kontakte so šikmou doskou (2) upevnenou na hriadeli (1).2. Bczventilový štvortaktný spaľovací motor podľa nároku 1, v y z n a c u j ú c i s a t ý m , že posuvné valce (5) majú mechanický alebo elektromagnetický pohon na vysúvanie a zasúvaníe do sediel na plnenie alebo vyprázdňovanie spaľovacieho priestoru.

MPK / Značky

MPK: F01B 7/02

Značky: piestami, protibežnými, spalovací, štvortaktný, axiálně, motor, bezventilový

Odkaz

<a href="http://skpatents.com/10-u5954-bezventilovy-stvortaktny-spalovaci-motor-s-axialne-protibeznymi-piestami.html" rel="bookmark" title="Databáza patentov Slovenska">Bezventilový štvortaktný spaľovací motor s axiálne protibežnými piestami</a>

Podobne patenty