CS229914B2

CS229914B2 - Combustion piston engine with additional water injection

Info

Publication number: CS229914B2
Application number: CS353181A
Authority: CS
Inventors: Karol Zalesak
Original assignee: Karol Zalesak
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1981-05-13
Publication date: 1984-07-16

Description

Vynález rleši viacej technických problémov spalovacích motorov. Najzávažnejšia je znížená spotřeba paliva spaíovacieho motore. Z expanzie vzniknuté tlaky posobia vo dvoch smeroch naproti sebe idúce piesty, ktoré s přídavným vstrekovaním vody do valca ešte spotřebu znížia. Takto usporiadané piesty znižujú vibráciu motora a vstrekovanie vody medzi piesty prispieva ku lepšej filtrácii výfukových plynov a takto teda a) ku menšiemu znečisťovaniu životného prostredia.The invention solves several technical problems of internal combustion engines. The most serious is the reduced fuel consumption of the internal combustion engine. The pressures generated by the expansion will act in opposite directions in the opposite direction of the pistons, which further reduce fuel consumption with the additional injection of water into the cylinder. The pistons so arranged reduce the vibration of the engine and the injection of water between the pistons contributes to better filtration of the exhaust gases and thus a) to less pollution of the environment.

Súčasný spalovací motor po nasatí vzduchu a vstrieknutí paliva do valca po najvyššej kompresii tieto zapálí, pričom nastává expanzia, ktorá dá do pohybu klukový mechanizmus.The present internal combustion engine ignites these after the air has been sucked in and the fuel is injected into the cylinder after the highest compression, with an expansion that causes the crank mechanism to move.

Podstata vynálezu spočívá v tom, že dva piesty sú uložené proti sebe v jednom válci. Za pomoci vstrieknutej vody, která sa změní na páru, využijú viacej energie, ako motory riešené klasickým sposobom. Motor tu uvádzaný móže být bez ventílov. Ako sa už povedalo, pozostáva z dvoch piestov, ktoré sú uložené v jednom válci proti sebe a tak aj možu vykonávat prácu. Spodný obyčajný piest pracuje ako u doterajších typov motorov. Diferenciálny piest horný je uložený v hornom válci, ktorý je vačší, ako spodný válec. Diferenciálny piest je vo val2 ci vyslavený rovnakému tlaku ako piest spodný a rovnocenné pomáhá spodnému piestu pri točení klukovým mechanizmom. Horná časť horného piesta teda piesta diferenciálneho je priemerovo vačší od jeho spodnej časti a pohybuje sa v hornom válci. Tento diferenciálny piest plní vzduchom válec cez potrubie a plniace kanály. V spodnom válci sú umiestnené plniace a výfukové kanály. Keď piest dosiahne hornú úvrať, otvorí plniace kanály a cez ne horná, teda vačšia časť tohoto diferenciálneho piesta, ktorá tiež dosiahla hornú úvrať v hornom válci, tlačí vzduch cez potrubie a plniace kanály medzi obidva piesty, z ktorých spodný zároveň otvoril výfukový kanál po dosiahnutí svojej dolnej úvrate zároveň s diferenciálnym piestom, ktorý v tom memente dosiahol svoju hornú úvrať a otvoril plniace kanály.The essence of the invention is that the two pistons are arranged opposite one another in one cylinder. With the help of injected water, which turns into steam, they use more energy than conventional engines. The engine shown here may be without valves. As already said, it consists of two pistons, which are placed in one cylinder against each other and thus can perform work. The lower common piston works as in previous engine types. The upper differential piston is housed in the upper cylinder, which is larger than the lower cylinder. The differential piston in the cylinder is discharged to the same pressure as the lower piston and equally assists the lower piston in twisting the crank mechanism. Thus, the upper part of the upper piston, the differential piston, is larger in diameter from its lower part and moves in the upper cylinder. This differential piston fills the cylinder with air through the ducts and feed channels. Filling and exhaust ducts are located in the lower cylinder. When the piston reaches the top dead center, it opens the feed channels and through it the upper part of the differential piston, which has also reached the top dead center in the upper cylinder, pushes the air through the ducts and feed channels between the two pistons. its lower dead center, along with the differential piston, which in that mement reached its top dead center and opened the filling channels.

Horná část diferenciálneho piesta, ktorá sa pohybuje v hornom válci, zabezpečuje a plní hlavný válec vzduchom, ale aj vodí svoju spodnú časť, je tedy vodítkom spodnej časti diferenciálneho p^;esta a zabezpečuje jeho· rovný chod proti spriečeniu pri vysunutí zo spodného valca. Diferenciálny piest sa po expanzii vysunie zo spodného valca smerom hoře a za dve tiahlové ojnice, ktoré sú uložené po boku valca a sú uchytené v hornej časti diferenciálneho piesta na čapě, potiahne, otočí, klukový mechanizmus smerom hoře proti ojnici spodného piesta, ktorý pootočí o 180°, t. j. proti sebe smerom hoře horný diferenciálny piest a smerom dolu dolný piest. Takto na klukový mechanizmus pósobia dva rovnaké tlaky z obidvoch stráň. Týmto sa zároveň tlak na klukový mechanizmus vyrovnává. Preto, že tlaky oboch piestov na hriadel sú úplné vyrovnané, nemožu sposobovať tolké chvenie a vibráciu, ako motory s jedným piestom a hlavou alebo aj motory s piestami pracujúcimi proti sebe ale s iným hriadelovým mechanizmom ako má tu opisovaný motor.The upper part of the differential piston, which moves in the upper cylinder, secures and fills the master cylinder with air, but also guides its lower part, thus guide the lower part of the differential p ^; and ensures its smooth running against jamming when ejected from the lower roller. After expansion, the differential piston extends upwardly from the lower cylinder and pulls the two crankshaft rods that are mounted on the side of the cylinder and are attached to the top of the differential piston on the pivot. 180 °, i.e. the upper differential piston facing upwards and the lower piston facing downwards. Thus, two equal pressures from both sides exert on the crank mechanism. At the same time, the pressure on the crank mechanism is equalized. Since the pressures of the two pistons on the shafts are completely equalized, they cannot cause as much vibration and vibration as single piston and head motors, or even engines with pistons working against each other but with a different shaft mechanism than the engine described herein.

Kedfže je uchytený diferenciálny piest na jeden klukový hriadel’ spolu so spodným piestom, získá sa vačšia účinnost spalovaného paliva aj vyrovnanější chod motora.Since the differential piston is attached to one crankshaft together with the lower piston, greater fuel efficiency and more balanced engine operation are obtained.

Uspůsohením piestov a kfukového hriadel'a docielilo sa odstránenie ventilového mechanizmu, lebo tu v nákresoch ozřejměný spůsob vstrekovania vody může byť nahradený iným spósobom. Dosiahlo sa tiež zjednodušenie motora, dosiahla sa jeho menšia hmotnost'. Přidáním diferenciálneho piesta do valca proti směru spodného piesta sa docielilo zvačšenie výkonu motora, vačšej trvanlivosti, vyplývajúcej z vačšej jednoduchosti.By actuating the pistons and the crankshaft, the valve mechanism has been removed, as the water injection method shown in the drawings can be replaced by another method. Simplification of the engine has also been achieved, with less weight. By adding a differential piston to the cylinder against the direction of the lower piston, an increase in engine power, greater durability resulting from greater simplicity has been achieved.

Vstrekovaním vody do valca medzi piesty do horiacich plynov sa voda změní na páru a táto tiež pomáhá roztláčať piesty a tak prispieva ku úspoře paliva. Plyny, obohatené parou z vody, sa dajú lepšie filtrovat a tak majú priamy dosah na zlepšenie znečisťovaného ovzdušia. Keďže piesty pracujú proti sebe, nevzniká v motore vibrácia a na klukový mechanizmus neposobia nárazy do jednej strany, ale iba hladko točia klukové ústroje.By injecting water into the cylinder between the pistons into the combustion gases, the water turns into steam, and it also helps to push the pistons and thus contributes to fuel savings. Steam-enriched gases from water can be better filtered and thus have a direct impact on improving air pollution. As the pistons work against each other, there is no vibration in the engine and they do not impact the crank mechanism to one side, but only rotate the crank mechanism smoothly.

Na diferenciálnom pieste je vrchná časť tohto piesta plošné váčšia ako plochy pracovných piestov v spodnom válci a tak je zabezpečené lubovolné plnenie valca vzduchom podlá potřeby. Tento válec může byť spojený s přídavnou vzduchovou nádržou, v ktorej je namontovaný přetlakový ventil a týmto spósobom může byť válec aj přeplněný podlá potřeby. Zvýšeným obsahom vzduchu vo válci dochádza ku váčšiemu výkonu motora. Najvýhodnejšle pracuje tento motor ako dvojtakt.On the differential piston, the upper part of the piston is flatter than the surfaces of the working pistons in the lower cylinder, thus ensuring that the cylinder is filled with air as required. This cylinder may be connected to an additional air tank in which a pressure relief valve is mounted, and in this way the cylinder may be overfilled as required. Increased air content in the cylinder results in greater engine power. Most preferably, this engine operates as a two-stroke engine.

Na připojených výkresoch sú znázorněné tri pohlady, prierez motorom na obrázku 1, bočný pohlad na obrázku 2, pohlad zhora na obrázku 3.The attached drawings show three views, cross-sectional view of the engine of Figure 1, a side view of Figure 2, a top view of Figure 3.

Na obrázku č. 1 sú v řeze zachytené funkčně časti celého motora. Vidno uloženie piestov v momente, kedy spodný piest je na dolnej úvrati a horný diferenciálny piest je na hornej úvrati svojej pracovnej činnosti.In the picture no. 1, parts of the entire engine are functionally captured. It can be seen that the pistons are located at the moment when the lower piston is at the bottom dead center and the upper differential piston is at the top dead center of its work.

Na tomto obrázku je tiež vidno všetky funkčně časti a tiež uchytenie piestov na ojniciach.This picture also shows all the functional parts and also the piston mounting on the connecting rods.

Na obrázku č. 2 je bočný pohlad, ktorý znázorňuje polohu piestov v ich úvrati před započetím ich pracovných činností.In the picture no. 2 is a side view showing the position of the pistons at their dead center before starting their work.

Na obrázku č. 3 je znázorněný pohlad na kryt horného valca a vidno tiež plniace otvory a v střede otvor nasavací.In the picture no. 3 shows a view of the upper cylinder cover and also shows the filling openings and the intake opening in the center.

Charakteristickým znakom tohto motora sú dva piesty, diferenciálny piest 1, spodný obyčajný piest 14, uložené vo vertikálnej polohe a pracujúce vo dvoch na seba postavených valcoch, vačšom hornom válci 6 a spodnom pracovnom válci 4. Klukový hriadel 3 nesie dva piesty na troch ojniciach 2, ktoré sú uchytené na dvoch bočných čapoch klukového hriadela 3. Tieto ojnice 2 sú uložené v bokoch valca 4 a nesu diferenciálny piest 1, ktorý je uchytený na čapě vo svojej hornej časti.The characteristic feature of this engine is two pistons, a differential piston 1, a lower ordinary piston 14 mounted in a vertical position and operating in two superimposed cylinders, the upper cylinder 6 and the lower working cylinder 4. The crankshaft 3 carries two pistons on three connecting rods 2 These connecting rods 2 are mounted on the sides of the cylinder 4 and carry a differential piston 1, which is mounted on the pin in its upper part.

Plniacim potrubím 5 je privádzaný vzduch z horného· valca 6 plniacimi otvormi 10 do spodného valca 4. V hornom kryte 7 je sací otvor 20 a dva otvory potrubia 5, ktoré sú přepojené do hornej časti spodného valca 4 plniacimi kanálmi 10. Otvor pre trysku paliva Sa je v střede pracovného valca 4 a vedla nebo tiež v střede pracovného valca 4 je otvor pre zapalovaciu sviečku 8b.Through the feed line 5, air is supplied from the upper cylinder 6 through the feed openings 10 to the lower cylinder 4. In the upper housing 7 is the suction opening 20 and two openings of the duct 5, which are connected to the upper part of the lower cylinder 4 through the feed channels 10. Sa is in the center of the working cylinder 4 and next to or in the center of the working cylinder 4 is an opening for the spark plug 8b.

V střede krytu 7 horného valca 6 je nasávacia klapka 9, ktorá zaisťuje hornému valcu 6, plnenie vzduchom. V hornej časti valca 4 sú kanály 10, cez ktoré je tento válec 4 plněný vzduchom. V plášti valca 4 je priestor 11 pre chladiacu zmes. Ku válci 4 je v dolnej časti napojená kluková skriňa 13. V stene chladiaceho plášťa valca 4 je otvor 15 pre chladiacu zmes.In the center of the cover 7 of the upper cylinder 6 is a suction flap 9 which provides the upper cylinder 6 with air. At the top of the cylinder 4 are channels 10 through which the cylinder 4 is filled with air. In the jacket of the cylinder 4 there is a space 11 for the coolant mixture. A crankcase 13 is connected to the cylinder 4 at the bottom. In the cooling jacket wall of the cylinder 4 is a coolant opening 15.

V střede zadnej časti valca 4 je otvor 13 pre trysku na vstrekovanie vody. V spodnej časti valca 4 sú výfukové kanály 17, ktorými je válec vyprazdňovaný. Po bokoch pracovného valca sú ojničné kryty 18, ktoré zabraňujú úniku vstrekovaného oleja. Spružina 19 uzatvára po nasatí vzduchu nasávací otvor 20 klapku 9.In the center of the rear of the cylinder 4 is an opening 13 for a water injection nozzle. At the bottom of the cylinder 4 are exhaust ducts 17 through which the cylinder is emptied. At the sides of the working cylinder are connecting rods 18 which prevent leakage of the injected oil. The spring 19 closes the flap 9 after the air has been sucked in.

Uvádzaný motor móže mať rózne obsahy od malých až po najvačšie. Můžu byť převedené různé úpravy plniacich a výfukových kanálov, móže byť různé upravené jeho napínanie aj prepínanie a může mať různý počet valcov. Takto· upravený motor sa může používat v polnohospodárstve, v cestnej, lodnej, železničnej aj leteckej dopravě. Nájde svoje uplatnenie všade, kde je třeba pohonu spalovacími motormi. Předurčuje vel'kú úsporu pohonných hmot, lepšie spalovanie paliva a čistenie výfukových plynov a tak napomůže ku čoraz naliehavejšej potřebě ochrany prírody a ovzdušia.The engine can have a variety of contents ranging from small to large. Various modifications of the filling and exhaust ducts may be carried out, its tensioning and switching may be varied, and may have different numbers of cylinders. The engine modified in this way can be used in agriculture, road, ship, rail and air transport. It will find its application wherever it is necessary to be powered by internal combustion engines. It predetermines great fuel economy, improved fuel combustion and exhaust purification, thus helping to increase the urgent need for nature and air protection.

Claims

Internal combustion piston engine with additional water injection, with counter-rotating pistons arranged in one cylinder, the lower piston being connected to the crankshaft by means of a connecting rod, characterized in that a differential shaft is also connected to the crankshaft (3) via two connecting rods (2) and that an upper cylinder (6) is arranged on the upper part of the cylinder (4j), the inner diameter of which is identical to the diameter of the upper part of the differential piston (1),

BACKGROUND OF THE INVENTION cylinder (6) is a feed line (5) extending into the cylinder (4).

2. The internal combustion piston engine of claim 1, wherein the upper cylinder (6) has an inner diameter and a volume greater than the inner diameter and the volume of the cylinder (4).

Internal combustion piston engine according to claim 1, characterized in that a nozzle opening (16) for additional water injection is formed in the cylinder (4).