CS219741B1 - Spalovací motor s krouživým pístem - Google Patents

Description

Výhody navrženého řešení spočívají v tom, že těsnění krouživého pístu pomocí labyrintových komůrek je bezdotykové, takže nedochází ^!ke tření jako u těsnění mechanického. To umožňuje zvýšit otáčky motoru do vyšších hodnot, než bylo doposud možné. Současně zajišťuje vysokou životnost navrženého těsnění.

Na připojených výkresech je na obr. 1 v nárysu znázorněno základní uspořádání motoru, včetně podrobností týkajících se utěsnění krouživého pístu, obr. 2 značí totéž v bokorysu, obr. 3 vytsvětluje funkci navrženého motoru v uspořádání základního alternativního provedení, obr. 4 znázorňuje podobně jako obr. 5 další dvě alternativy provedení. Obr. 3 až 5 již neuvádějí podrobnosti vyznačené na prvních dvou výkresech.

Motor podle vynálezu se skládá z tělesa válce 1, jehož otvor, ve kterém pracuje krouživý píst 7, je tvořen hladkou válcovou plochou 13 a válcovou plochou 14. Jejich středy jsou od sebe vzdáleny o určenou hodnotu x. Na tělese válce 1 je v místě spojení hladké válcové plochy 13 a válcové plochy 14 spalovací komora 4 se zapalovací svíčkou 25. Na protilehlé straně tělesa válce 1 — posunutý o úhel cť — je utvořen výfukový kanál 5 a na opačnou stranu — posunutý o úhel β— sací kanál 6.

Otvor tělesa válce 1 je pevně uzavřen přední přírubou 2 a na opačné straně zadní přírubou 3. V přední přírubě 2 1 v zadní přírubě 3 jsou ustavena ložiska 27, ve kterých je uložen krouživý píst 7.

Krouživý píst 7 je tvořen prvním segmentem 8 a druhým segmentem 9, které pevně, ale otočně spojuje střední díl 10, První ségment 8 přechází ve hřídel 12, která je otočně uložená pomocí ložisek 27 v přední přírubě 2, stejně jako druhý segment 9 přechází ve hřídel 11, která je pomocí ložisek 27 Otočně uložená v zadní přírubě 3.

Těsnění krouživého pístu 7 je tvořeno vnějšími labyrintovými komůrkami 17, které jsou uspořádány napříč celé obvodové plochy druhého¹ segmentu 9 a po obou jeho bočních plochách od hrany obvodové plochy po těsnicí polokroužek 19. Další labyrintové -komůrky 18 se nalézají na válcové ploše 14 tělesa válce 1 a přecházejí na přední přírubu 2 i zadní přírubu 3 až do míst, kde opisuje dráhu těsnicí polokroužek 19. Labyrintové komůrky 18 jsou uspořádány na válcové ploše 14 od spalovací komory 4 až za výfukový kanál 5.

Utěsnění bočních stěn krouživého pístu 7 zajišťují těsnicí polokroužky 19, které jsou uložené v drážkách prvního segmentu 8 i druhého segmentu 9 a nejlépe pružinami dotlačovány do přední příruby 2 i zadní příruby 3. Boční stěny středního dílu 10 jsou podobně utěsněny těsnicími líštami 20 a zaoblenými těsnicími lištami 21.

Utěsněno je dále spojení mezi prvním segmentem 8 a středním dílem 10 a spojení mezi -druhým segmentem 9 a středním dílem

10. Těsnění tvoří těsnicí lišty 22, které jsou uloženy v drážkách středního dílu 10 a nejlépe pružinami dotlačovány do čelních ploch segmentu 8 i druhého segmentu 9.

Motor podle vynálezu pracuje tak, že v okamžiku, kdy krouživý píst 7 uzavře sací kanál 6, nastává v kompresním prostoru 23 stlačování palivové směisi, zatímco na protilehlé straně krouživého pístu 7 odcházejí spálené plyny výfukovým kanálem 5, jak je znázorněného na obr. 3 A.

Když dojde střední díl 10 krouživého pístu 7 ke spalovací komoře 4, je palivová směs komprimována a v -daném předstihu zažehnutá zapalovací svíčkou 25. Nastává expanze a pracovní takt. Současně se prostor uvnitř krouživého pístu 7 zvětšil do -maximální hodnoty, vznikl v něm odchodem spálených plynů podtlak a po otevření sacího kanálu 6 zadní hranou druhého segmentu 9 nastává nasávání palivové směsi do vnitřního prostoru krouživého pístu 7, jak je znázorněno na obr. 3 B.

V průběhu dalšího otáčení krouživého pístu 7 pokračuje v pracovním prostoru 24 expanze a pracovní takt a na opačné straně krouživého pístu 7 nasává palivové směsi, jak je znázorněno na obr. 3, C.

Pracovní takt je ukončen otevřením výfukového kanálu 5 krouživým pístem 7 a spálené plyny -odcházejí. S-oučasně na opačné sraně krouživého -pístu 7 je palivová směs vytlačovaná z vnitřního prostoru krouživého pístu 7, který se postupně zmenšuje, do kompresního· prostoru 23. Zároveň je tento prostor ještě doplňován palivovou směsí, která setrvačností prou-dí ze sacího kanálu 6 do jeho uzavření, jak je znázorněno na obr. 3 D.

Palivová -směs je po dalším otočení krouživého pístu 7 komprimována a proces se opakuje.

Krouživý píst 7 provádí pohyb rotační, -přičemž první segment 8 i druhý segment 9 rotují nerovnoměrně. Mezi obvodovými plochami krouživého pístu 7 a hladkou válcovou plochou 13 i válcovou plochou 14 je- vůle S, takže nedo-chází ke tření jako u spalovacích motorů s vratným pohybem pístu, což podstatně snižuje pasivní odpor navrženéhoi -motoru.

Vnější labyrintové komůrky 17 i vnitřní labyrintové komůrky 18 se při kompresi zaplní palivovou Směsí postupně s ubývající hodnotou tlaku. Po zážehu palivová směs pr-ohořívá.

Pohybem rotujícího krouživého pístu 7 nastává postupné odkrývání vnějších labyrintových komůrek 17 i vnitřních labyrintových komůrek 18, takže i expandované plyny z labyrintových komůrek vykonávají práci v pracovním prostoru 24.

Působením plynů do labyrintového těsnění je časově omezeno. Čím vyšší jsou otáčky motoru, tím kratší je -doba působení plynu.

219 7 41

Tím také dochází ke zlepšení účinnosti labyrintového těsnění.

Další .alternativní provedení je uvedeno na obr. 4. Spočívá v rozdílném uspořádání sacího, kanálu, jenž neprochází tělesem válce 1, jak bylo· uvedeno v popisu základního provedení, ale palivová směs je nasávána dutou hřídelí druhého, segmentu 9, prochází kanálem 28, který je ukončen otvorem v zadním čele druhého segmentu 9. Aby bylo zajištěno dokonalé plnění kompresního prostoru 23 palivivou směsí i v .poslední fázi sání, kdy dochází k přiblížení zadních čel prvního segmentu 8 i druhého segmetnu 9, a tím téměř k uzavření plnicího kanálu 28, je v zadním čele prvního segmentu 8 vytvořen přepouštěcí kanál 30.

Funkce je obdobná jako u základního· provedení s tím rozdílem, že palivová směs je nasávána dutou hřídelí, prochází kanálem 26 a otvorem v zadním čele druhého segmentu 9 vchází do vnitřnho prostoru krouživého pístu 7. Přitom kanál 26 vyvozuje při rotaci krouživého pístu 7 kompresní účinek.

Další alternativní provedení, jež je uvedené na obr. 5, řeší vnitřní chlazení motoru vzduchem. Nasávání palivové směsi je uskutečněno podobně jako u předcházejícího provedení dutou hřídelí, tentokrát prvního segmentu 8, kterým prochází plnicí kanál 28, ústící na konci obvodové plochy prvního segmentu 8.

Obdobně je řešen průchod chladicího vzduchu. Kanál je veden dutou hřídelí druhého segmentu 9. Vzduch vchází do dutiny segmentu a odchází kanálem 29 dvěma otvory při okrajích zadní části obvodové plochy druhého segmentu 9.

Uvedené uspořádání zajišťuje plnění kompresního prostoru 23 palivovou směsí, zatímco po otočení krouživého pístu 7 je plnicí kanál 28 uzavřen vnitřní stěnou tělesa válce 1.

Aby s při míjení výfukového kanálu 5 nedostala palivová směs z plnicího kanálu 28 přímo do výfuku, je výfukový kanál 5 uspořádán do dvou otvorů po okrajích válcové plochy 14, je znázorněno na obr. 1, zatímco plnicí kanál 28 je uprostřed prvního segmentu 8.

Druhým segmentem 9 je do motoru vháněn chladicí vzduch. Toto uspořádání zajišťuje chlazení vnitřní dutiny druhého segmentu 9 a dále pracovního prostoru 24, kde probíhala expanze, zatímco po otočení krouživého pístu 7 na opačné straně je kanál chladicího vzduchu 29 uzavřen vnitřní stěnou tělesa válce 1.

Aby se chladicí vzduch nedostal do spalovací komory 4, kde by ředil palivovou směs, je spalovací komora 4 zúžena do středu tělesa válce 1, jak je znázorněno na obr. 1, je i v tomto případě kanál chladicího vzduchu 29, větvící ise do dvou otvorů na okrajích druhého segmentu 9, překrytí vnitřní stěnou tělesa válce 1.

Když chladicí vzduch projde dutinou druhého segmentu 9 a kanálem 29 do· pravovního prostoru 24, odchází z motoru po odchodu spálených plynů výfukovým kanálem

5.

Výhody motoru s krouživým pístem podle vynálezu spočívají v tom, že energetické ztráty vzhledem k rotačnímu pohybu krouživého pístu jsou menší než u klasických motorů s vratným pohybem pístu.

Bezdotykové uložení krouživého pístu spolu s bezdotykovým utěsněním pomocí labyrintů zmenšuje pasivní odpory a zvyšuje životnost motoru.

Relativně dlouhá doba plnění a vyprazdňování plynů zajišťuje dobrou účinnost motoru ve vysokých otáčkách. Konstrukce krouživého pístu umožňuje působení tlaku expadovaných plynů na poměrně velkém rameni, což příznivě ovlivňuje točivý moment, a tím i výkon motoru. Účinnost labyrintových komůrek vzrůstá se zvyšujícími se otáčkami krouživého pístu. To znamená, že Spektrum otáček motoru je posunuto do vyšších hodnot, než v ijakých pracují spalovací motory s vratným pohybem pístu 1 doposud známé motory s krouživým pístem. Další výhoda spočívá v malé oktanové náročnosti paliva.

Z výše uvedeného vyplývá, že motor podle vynálezu pracuje s dobrou účinností ve vysokých otáčkách, při značné úspoře paliva a menším množstvím škodlivých látek ve výfukových plynech.

Mazání a chlazení motoru není předmětem tohoto vynálezu. Mazání lze použít buď dvoutaktní směsí paliva, nebo nucené olejové ztrátové s možností dávkování do exponovaných míst. Chlazení může být vodní i vzduchové.

Pokud se týká přípravy palivové směsi, je možno použít karburátor i přímý vstřik paliva do motoru při použití nuceného mazání.

Využití motoru s krouživým pístem podle vynálezu je mnohostranné. Motor může nahradit doposud používané spalovací motory s vratným pohybem pístu v mobilních i stacionárních strojích, například u motorových jednostopých i dvoustopých vozidel, traktorů a jiných zemědělských i lesnických strojů, letadel, v různých stacionárních agregátech apod.

Claims (5)

předmEt

1. Spalovací motor s krouživým pístem, který se skládá z válce, na kterém je vytvořena -spalovací komora opatřená zapalovací svíčkou, sací a výfukové kanály, dále z přírub opatřených loži-sky, které uzavírají otvor válce, v němž se nachází krouživý píst, vyznačující se tím, že otvor tělesa válce (1) je tvořen hladkou válcovou plochou(13) a válcovou plochou (14), jejichž středy jsou od sebe vzdáleny o hodnotu (xj, přičemž v místě spojení hladké válcové plochy (13) a válcové plochy (1-4) je vytvořena spalovací komora (4) a na protilehlé straně — posunuté o úhel (a) — jsou uzpůsobeny výfukové kanály (5), zatímco na opačné -straně výfukových kanálů (5) — posunuté o úhel (l/S) — jsou vytvořeny sací kanály (6), krouživý píst (7j je tvořen prvním segmentem (8), který je pevně, ale otočně spojen se středním dílem (:10>) a střední díl (10) je pev-ně, ale otočně spojen -s druhým segmentem (9j, přičemž první segment (8) je opatřen hřídelí ()1,2), která je otočně uložená v ložiskách (27), která j-sou ustavena v přední přírubě (2), přiče-mž přední příruba (2) je pevně spojena s tělesem válce (1), a že druhý segment (9) je opatřen hřídelí (11), která je otočně uložená v ložiskách (27), která jsou ustavena v zadní přírubě (3), přičemž zadní příruba (3) je pevně spojena s tělesem válce (1), ale z opačné strany než přední příruba (2 j, a že mezi obvodovou plochou prvního segmentu (8) a válcovou plochou (14), stejně jako mezi obvodovou plochou druhého segmentu (9) a hladkou válcovou plochou (13), je vytvořena vůle (Sj a mezi bočními stěnami prvního segmentu (8), druhého segmentu (9) i středního dílu (10) a přední přírubou (2) i zadní přírobou (3) je vytvořena vůle (Z), přičemž těsnění krouživého pístu (7j tvoří vnější labyrintové komůrky (17), které jsou uspořádány napříč obvodové plochy druhého segmentu (9) a vynalezu pokraču-jí po jeho bočních stěnách a vnitřní labyrintové komůrky (18) napříč válcové plochy (14) tělesa válce (1) a pokračují na přední přírubě (2) i zadní přírubě (3) v imístě pracovního prostoru (2,4).

2. Spalovací motor podle bodu 1, vyznačující se tím, že první -segment (8) i druhý segment (9) je opatřen po obou bočních stěnách drážkami, v nichž jsou volně uloženy těsnicí polokroužky (19), které jsou nucené dotlačovány do přední příruby (2) stejně jako do zadní příruby (3), a že střední díl (10) je na obou bočních stěnách opatřen drážkami, ve kterých jsou volně uloženy těsnicí lišty (20) a zaoblené těsnicí lišty (21), -které jsou -spolu -s těsnicími lištami (20) nucené dotlačovány do přední příruby (2) i zadní příruby (3), přičemž střední díl (10) je na obou čelních zaoblených plochách opatřen drážkami, do kterých jsou volně vsunuty těsnicí lišty (22), které j-sou nucené dotlačovány do vnitřních čelních stěn -prvního segmentu (.8) i druhého segmentu (9j.

3. Spalovací motor podle bodů 1 a 2, vyznačující se tím, že ve hřídeli (lij je.vytvořen sací otvor (31), na který navazuje plnicí kanál (26), ústící v zadním čele druhého segmentu (9).

4. Spalovací motor podle bodů 1 a- 2, vyznačující se tím, že ve hřídeli (12) je vytvořen otvor (32), na který navazuje plnicí kanál (28), ústící na konci obvodové plochy prvního segmentu (8), přičemž ve hřídeli (11) je uzpůsoben otvor (31‘), na který navazuje kanál chladicího vzduchu (29), ústící na konci vnější obvodové plochy druhého segmentu (9).

'5. Spalovací imotor podle bodů 1 až 3, vyznačující -se tím, že v čele prvního segmentu (8) je vytvořen přepouštěcí kanál (30)-, ústící na konci obvodové plochy prvního segmentu (8).