CS196832B1

CS196832B1 - Internal combustion piston engine with rotary cylinder

Info

Publication number: CS196832B1
Application number: CS735677A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Novotny
Original assignee: Miroslav Novotny
Priority date: 1977-11-10
Filing date: 1977-11-10
Publication date: 1980-04-30

Description

Autor vynálezu Novotný Miroslav ing., Ž3ár nad SázavouAuthor of the invention Novotný Miroslav ing., Ž3ár nad Sázavou

PÍSTOVÝ SPALOVACÍ MOTOR S ROTUJÍCÍM VÁLCEMPISTON ENGINE WITH ROTATING CYLINDER

Vynález řeší pístový spalovací motor, jehož díly konají prakticky pouze rotační pohyb. Tento motor lze využívat jako zážehový nebo vznětový, vzduchem nebo kapalinou chlazený a jako jedno nebo víceválcový.The invention solves a piston internal combustion engine, whose parts practically rotate only. This engine can be used as petrol or diesel, air or liquid cooled and as single or multi-cylinder.

Dosud známá motory tohoto typu jsou řešeny tak, že jednočinný nebo dvojčinný píst a nebo dva a více pístů se pohybují v radiálně umístěném rotujícím •válci. Pohyb pístů je způsoben využitím mechanismů např. naprincipu hřídele s výstředníkem nebo kliky otočné okolo pevného bodu nebo s využitím vaček nebo mechanismu s planetovým převodem ozubenými koly. Tyto mechanismy mají některé nevýhody: a to že výstředník mé vlivem velkého třecího poloměru zvýšené třecí ztráty, otočná klika znamená složitější přenos síly od tlaku plynů na výstupní hřídel, což snižuje mechanickou účinnost, vačky jsou velmi namáhány vlivem setrvačných sil od pohybujících se dílů a planetový převod je nepříznivě namáhán proměnnými silami od tlaku plynů. Některé motory tohoto typu vyžadují složitý systém plněni pracovního prostoru např. pomocí pomocného pístu, což činí motor složitým a snižuje jeho mechanickou účinnost. Takový motor má i početné a složité těsnící elementy. Jiné motory tohoto typu mají spojen výstupní hřídel s rotujícím válcem, což opět znamená zvýšené mechanické ztráty vlivem tření mezi pístem a válcem, když síla dotlačující píst na válec je součtem složky síly od tlaku plynů a setrvačných účinků pístu a válce. Výhodou motorů tohoto typu je možnost dokonalého vyvážení.Prior art engines of this type are designed so that a single-acting or double-acting piston or two or more pistons move in a radially positioned rotating cylinder. The movement of the pistons is caused by the use of mechanisms such as the principle of an eccentric shaft or cranks rotatable around a fixed point, or the use of cams or a planetary gear mechanism. These mechanisms have some drawbacks: that of the eccentric due to the large friction radius of increased friction loss, the rotary crank means more complicated transmission of force from the gas pressure to the output shaft, which reduces mechanical efficiency, the cams are very stressed by inertia from moving parts and planetary the transmission is adversely affected by variable forces from the gas pressure. Some engines of this type require a complex system of filling the workspace, for example by means of an auxiliary piston, which makes the engine complex and reduces its mechanical efficiency. Such a motor also has numerous and complex sealing elements. Other engines of this type have an output shaft coupled to a rotating cylinder, which again means increased mechanical losses due to friction between the piston and the cylinder when the force pushing the piston onto the cylinder is the sum of the gas force and the inertia effects of the piston and cylinder. The advantage of this type of motors is the possibility of perfect balance.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny pístovým spalovacím motorem podle vynálezu. Motor sestává ze tří základních kompletů a to skříně motoru, hříde196832The above drawbacks are overcome by the piston internal combustion engine of the invention. The engine consists of three basic sets and the engine housing, shaft196832

- 2 ie a ηΐϊοΐί a Dlátem a ϋΐοϊιι váloti Hřídel s pevni upevněnou tlím prochází výstředně blokem válce a skříní motoru, přičemž píst upevněný pístním čepem ke klice hřídele je umístěn v radiálním vývrtu bloku válce. Motor je opatřen ve Skříni přepouštěcími kanály, které vychází ze sacího prostoru a ústí do pracovního prostoru motoru, přičemž jsou za chodu motoru periodicky otevírány a zavírány hranami radiálního vývrtu bloku válce, který se otáčí uvnitř skříně motoru.- 2 ie a ηΐϊοΐί a Chisels and válοϊιι cylinders A rigidly mounted shaft extends eccentrically through the cylinder block and engine housing, the piston fixed to the shaft crank by a piston pin located in the radial bore of the cylinder block. The engine is provided in the housing with bypass ducts extending from the intake chamber and opening into the engine working area, which are periodically opened and closed by the edges of the radial bore of the cylinder block rotating inside the engine housing while the engine is running.

Výhodou tohoto uspořádání motoru je, že energie spalin se přenáší prostřednictvím pístu přímo na hřídel motoru tzn. bez větších mechanických ztrát a přitom toto uspořádání umožňuje použití velmi jednoduchého systému plnění a výfuku a velmi jednoduchých těsnících elementů.The advantage of this arrangement of the engine is that the energy of the flue gas is transferred directly to the motor shaft via the piston, i.e. by a piston. without much mechanical loss and this arrangement allows the use of a very simple filling and exhaust system and very simple sealing elements.

Vynález je blíže osvětlen na připojených výkresech. Ná obr. 1 je znázorněn nárys jednoválcového motoru podle vynálezu v řezu, na obr. 2 bokorys tohoto motoru též v řezu, na obr. 3 je znázorněna první fáze práce zážehového karburátorového motoru podle vynálezu, kdy dochází k zážehu směsistlačené v pracovním prostoru motoru a k dokončení nasáváni směsi do sacího prostoru, na obr. 4 je znázorněna fáze druhá, kdy expandují spaliny v pracovním prostoru motoru a je stlačováná směs v sacím prostoru, na obr. 5 je znázorněna fáze třetí, kdy probíhá výfuk spalin a přepouštění čerstvé směsi do pracovního prostoru motoru a na obr. 5 je znázorněna fáze čtvrtá, kdy je směs v pracovním prostoru stlačována a začína nasávání směsi do sacího prostoru motoru.The invention is illustrated in more detail in the accompanying drawings. FIG. 1 is a side elevational view of the single cylinder engine of the present invention; and FIG. 2 is a side elevational view of the engine. FIG. 3 illustrates the first phase of the operation of a petrol carburettor engine. Fig. 4 shows the second phase, when the flue gas expands in the working space of the engine and the mixture is compressed in the intake space, Fig. 5 shows the third phase, when the flue gas is exhausted and the fresh mixture is discharged into the working space. and Fig. 5 shows the fourth stage where the mixture is compressed in the working space and the suction of the mixture into the engine intake space begins.

. Uvnitř skříně motoru (obr. 1 a 2), tvořené-pláštěm 1, předním víkem 2 a zadním víkem J, ae otáčí blok válce 4 ve tvaru silnostěnného válce S osou shodnou s osou skříně a výstředně vůči ose skříně, hřídel % s'pevně upevněnou klikou £, pístem 2 připojeným ke klice 6 pístním čepem 8, přičemž píst 2 je umístěn v radiálním vývrtu bloku válce 4. K hřídeli % dále připojeno rotační šoupátko £ a protizávaží 10. Plášť i je opatřen otvorem 11 pro zapalovací svíčku či vstřikovací trysku, výfukovým kanálem a vnějším přepouštěcím kanálem 13. přední víko 2, je opatřeno sacím kanálem 14 a zadní víko J radiálním přepouštěcím kanálem 15. Radiálním přepouštěcím kanálem 15 je možno vybavit i přední víko 2, popřípadě přední víko 2 a zadní víko £ současně. Blok válce 4 je utěsněn ve skříni motoru dvěma nebo více těsnícímikroužky 16 a dvěma nebo více radiálními těsnícími lištami 12. Plat 2 je utěsněn v radiálním vývrtu bloku válce 4 pístními kroužky 18. Při otáčení bloku válce 4 ^a hřídele £ ^se vlivem jejich různých oe otáčení plet 2 pohybuje v radiálním vývrtu bloku válce. Inside the engine housing (FIGS. 1 and 2), consisting of the housing 1, the front cover 2 and the rear cover J, rotates the cylinder block 4 in the form of a thick-walled cylinder with an axis coincident with the housing axis and eccentrically relative to the housing axis. a piston 2 connected to the crank 6 by a piston pin 8, the piston 2 being located in the radial bore of the cylinder block 4. The rotary slide 6 and the counterweight 10 are further connected to the shaft. The housing 1 is provided with an opening 11 for a spark plug or injection nozzle. The front cover 2 is provided with a suction passage 14 and the rear cover J with a radial overflow duct 15. The front cover 2 and / or the front cover 2 and the rear cover 6 can be equipped simultaneously with the radial overflow duct 15. The cylinder block 4 is sealed in the motor housing by two or more těsnícímikroužky 16 and two or more radial sealing ledge 12. Plate 2 is sealed in a radial bore of the cylinder block 4 with piston rings 18. The rotation of the cylinder block 4 ^and the shaft £ ^owing to their different rotational oe the skin 2 moves in the radial bore of the cylinder block

4. Relativní pohyb pietu 2 ^v^či bloku válce 4 je přímočarý, vratný a způsobuje periodickou změnu velikosti pracovního prostoru 19 a sacího prostoru 20 motoru. Pohyb pístu 2 je ohraničen horní a dolní úvrati, přičemž horní úvrať pístu 2 definována největší vzdáleností pístního čepu £ od oey otáčení bloku válce 4 a dolní úVrať pístu 2 nejmenší vzdáleností pístního čepu £ od oey otáčení bloku válce 4. Vnější přepouštěcí kanál a radiální přepouštěcí kanál 15 spojují sací prostor 20 motoru s pra- 3 196832 covním prostorem 19 a to pouze v oblasti dolní úvrati pístu 2» kdy těmito kanály proudí stlačená čerstvá směs ze sacího prostoru 20 a plní pracovní prostor 19. motoru. Sací prostor 20 je otevírána zavírán vůči sacímu kanálu 14 rotačním šoupátkem g. Rotační šoupátko g je možno nahradit jiným rozvodovým orgánem např. jazýčkovým ventilem a pod. Vnější přepouštěcí kanál 13 je vůči pracovnímu prostoru lg otevírán a zavírán hranami vývrtu bloku válce g_z Stejným způsobem je otevírán a zavírán i výfukový kanál 12. Protizávaží 10. která jsou upevněna na hřídeli g vyvažují hmoty všech dílů, připojených k hřídeli g. Dokonalého vyvážení bloku válce g dosáhneme vhodným rozdělením jeho hmoty např. tím, že v něm vytvoříme dutiny. Určitá nevyváženost motoru je způsobena pohybem těžiště pístu 2> ke kterému dochází vlivem kývání pístu 2 okolo pístního čepu 8. Tato nevyváženost je velmi malá a lze ji úplně odstranit konstrukcí pístu 2 tak, aby.jeho těžiště leželo v ose pístního čepu 8.4. The relative movement of the rod 2 ⁱⁿ the cylinder block 4 is rectilinear, reversible and causes a periodic change in the size of the workspace 19 and the engine intake chamber 20. The movement of the piston 2 is limited by the upper and lower dead center, the upper dead center of the piston 2 defined by the greatest distance of the piston pin 6 from the oey of rotation of the cylinder block 4 and the lower dead center. The duct 15 connects the intake chamber 20 of the engine to the right hand chamber 19 and only in the region of the lower dead center of the piston 2, in which the compressed fresh mixture flows from the intake chamber 20 and fills the workspace 19 of the engine. The suction chamber 20 is opened closed relative to the suction channel 14 by a rotary slide g. The rotary slide g can be replaced by another valve body, e.g. The outer overflow duct 13 is opened and closed with respect to the working space lg by the edges of the cylinder block bore g _z In the same way the exhaust duct 12 is opened and closed. Counterweights 10 mounted on the shaft g balance the masses of all parts connected to the shaft g. cylinder block g is achieved by suitable distribution of its mass, for example, by creating cavities in it. A certain imbalance of the engine is caused by the movement of the center of gravity of the piston 2 due to the rocking of the piston 2 around the piston pin 8. This imbalance is very small and can be completely eliminated by constructing the piston 2 so that its center of gravity lies on the axis of the piston pin.

Uspořádáním výfukového kanálu 12 a vnějšího přepouštěcího kanálu 13. tj. vzdáleností od sebe v plášti 1, lze dosáhnout toho, že se vnější přepouštecí kanál 13 otevírá do pracovního prostoru 19 až po uzavření výfukového kanálu 12, což s výhodou uplatníme u zážehových karburátorových motorů podle vynálezu. Snížíme tím obsah škodlivin ve výfuku a snížíme spotřebu paliva, protože nespálené palivo nemůže odcházet výfukovým kanálem 12. Pokud je motor konstruován tak, že výfukový kanál 12 a vnější přepouštěcí kanál 13 jsou na určitou dobu současně spojeny s pracovním prostorem lg, je možno podobného efektu tj. snížení obsahu škodlivin ve splodinách spalování a snížení spotřeby paliva, dosáhnout vstřikováním paliva. Vstřikovací trysku pak umístíme poblíž vyústění vnějšího přepouštěcího kanálu 13 do pracovního prostoru 19 a palivo vstřikujeme až tehty, když je výfukový kanál 12 již úplně uzavřen. Vstřikovací tryska přitom pracuje v oblasti nízkých tlaků v pracovním prostoru 19 motoru, není vystavena působení spalin a proto na celé vstřikovací zařízení jsou kladeny minimální nároky. Přitom vstřikování paliva není omezeno pouze na tento případ a lze jej použít pro jakýkoliv zážehový motor podle vynálezu např. lze vstřikovat palivo do vnějšího přepouštěcího kanálu 13.By arranging the exhaust duct 12 and the outer transfer duct 13, i.e. the distance apart in the housing 1, it is possible to achieve that the outer transfer duct 13 opens into the work space 19 after closing the exhaust duct 12, which is advantageously applied to spark ignition carburetors. invention. This will reduce the amount of pollutants in the exhaust and reduce fuel consumption, since unburned fuel cannot exit through the exhaust duct 12. If the engine is designed such that the exhaust duct 12 and the outer transfer port 13 are simultaneously connected to the work space 1g for a certain time, ie reducing the pollutant content of the combustion products and reducing fuel consumption, achieved by fuel injection. The injection nozzle is then placed near the outlet of the outer transfer port 13 into the working space 19 and the fuel is only injected until the exhaust port 12 is completely closed. The injection nozzle operates in the low-pressure range in the engine working space 19, is not exposed to flue gas, and therefore the entire injection device is subject to minimal requirements. The fuel injection is not limited to this case and can be used for any petrol engine according to the invention, for example, fuel can be injected into the outer transfer port 13.

Claims

Object of the invention

1. A piston internal combustion engine having a rotating cylinder in a housing comprising a housing, a front cover and a rear cover, a cylinder block rotatably mounted in its axis, the radial bore of which has a piston connected to the crank by a piston pin and eccentrically relative to its axis a shaft extending through the cylinder block is rotatably mounted and has a spark plug or injection nozzle aperture, an exhaust port and an external transfer port in the housing, and a suction port in the front cover, characterized in that the shaft (5) is provided with a fixed crank ( 6) and that the motor housing is provided with a radial overflow duct (15).

196833 - 4

Piston internal combustion engine according to Claim 1, characterized in that the radial transfer passage (15) is formed in the rear housing cover (3), the radial transfer passage (15) extending from the suction chamber (20) and connected to the external transfer passage (13) which opens into the working space (19) when the piston (7) is in the lower door area.

Piston internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the radial transfer passage (15) is formed in the housing front cover (2), the radial transfer passage (15) extending from the suction chamber (20) and connected to the external transfer passage (13), which opens into the work area when the pit (7) is in the bottom dead center area (19) ·