CS232893B1 - Ojniční ložisko klikového hřídele spalovacího motoru - Google Patents

Abstract

Účelem vynálezu je zlepšení přívodu sil, působících v době expanze na píst spalovacího motoru, na jeho klikový hřídel, zlepšení průběhu točivého momentu a současně odstranění nebezpečí poškozováni mechanických částí motoru při klepání a samozápalech, případně snížení nároků na antidetonační vlastnosti paliva. Uvedeného účelu se dosáhne vestavěním excentrické pánevní vložky opatřené odstředivým protizávažím, na ojniční čep klikového hřídele. Poloha excentrické vložky vzhledem ke klikovému hřídeli je řízena odstředivými a setrvačnými silami, které působí na dolní hlavu ojnice, odstředivé protizávaží, na ojnici i píst V závislosti na okamžité hodnotě tlaku plynů nad pístem, režimu motoru, počtu otáček apod. Excentrická pánevní vložka může být na vnější i vnitřní kluzné ploše opatřena jehlovými ložiskovými elementy. Zařízení funguje tak, že po vzplanutí - hořlavé směsi se pootočí tlakem ojnice excentrická pánevní vložka spolu s protizávažím přibližně o 180° před dosažením horního kulminačního bodu ojničniho čepu. / V qkamžiku zastavení pohybu excentrické yložky vůči ojničnímu čepu, ovlivněném trvajícím tlakem ojnice, působí celý systém momentem síly tangenciálně po obvodu opisovaném ojničním čepem, čímž zlepšuje točivÝ moment motoru.

Description

(54) Ojniční ložisko klikového hřídele spalovacího motoru

Účelem vynálezu je zlepšení přívodu sil, působících v době expanze na píst spalov_acího motoru, na jeho klikový hřídel, zlepšení průběhu točivého momentu a současně odstranění nebezpečí poškozováni mechanických částí motoru při klepání a samozápalech, případně snížení nároků na antidetonační vlastnosti paliva.

Uvedeného účelu se dosáhne vestavěním excentrické pánevní vložky opatřené odstředivým protizávažím, na ojniční čep klikového hřídele. Poloha excentrické vložky vzhledem ke klikovému hřídeli je řízena odstředivými a setrvačnými silami, které působí na dolní hlavu ojnice, odstředivé protizávaží, na ojnici i píst V závislosti na okamžité hodnotě tlaku plynů nad pístem, režimu motoru, počtu otáček apod. Excentrická pánevní vložka může být na vnější i vnitřní kluzné ploše opatřena jehlovými ložiskovými elementy. Zařízení funguje tak, že po vzplanutí

- hořlavé směsi se pootočí tlakem ojnice excentrická pánevní vložka spolu s protizávažím přibližně o 180° před dosažením horního kulminačního bodu ojničniho čepu.

/ V qkamžiku zastavení pohybu excentrické yložky vůči ojničnímu čepu, ovlivněném trvajícím tlakem ojnice, působí celý systém momentem síly tangenciálně po obvodu opisovaném ojničním čepem, čímž zlepšuje točivÝ moment motoru.

- 4 232 893

Vynález se týká klikového hřídele spalovacího motoru, do jehož ojničního ložiska je vestavěna excentrická pánevní vložka, přičemž její poloha vzhledem k pistu je řízena systémem odstředivého protizávaží upraveného na pánevní vložce.

Běžně vyráběné spalovací motory používají klikové hřídele s jednoduchým ojničním ložiskem, kde spodní hlava ojnice je klikovým hřídelem unášena po kruhové dráze. Při tomto uspořádání směřuje vektor maximálního tlaku v okamžiku zapálení pohonné směsi a urč.itý časový úsek po tomto zapáleni téměř přímo proti ose klikového hřídele, takže ke skutečnému využití pracovního tlaku nad pístem dochází až po přechodu pístu horní úvrati, a to postupně se zvětšováním úhlové odchylky svislé osy ojnice od osy válce a pístu. Kritickým faktorem je zde také přesné stanovení předstihu zápalu, kdy relativně pozdější zapálení snižuje výkon a hospodárnost provozu motoru, na druhé straně příliš vysoká hodnota předstihu způsobuje klepáni motory a tím i mechanické poškozováni, vibrace apod. K omezení vzniku klepání se používá chemických antidetonačních přísad do paliva, z nichž většina odchází s výfukovými plyny do ovzdu ši, kde zejména přísady olova mají škodlivý vliv na životni prostředí.

Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny ojničním ložiskem podle vynálezu, jehož podstatou je válcová pánevní vložka, excentricky uložená na čepu ojničního ložiska a udržovaná ve výchozí poloze pouze odstředivým protizávažím. Výchozí polohou, jak je patrné z výkresu, se rozumí takové ppstaveni excentrické vložky, kdy její těžiště je nejvíce vzdáleno od osy hlavních čepů klikového hřídele.

Vestavěním excentrické pánevní vložky na čep ojničního ložiska se docílí toho, že po vzplanuti hořlavé směsi nad pístem na počátku expanze se tlakem ojnice vychýlí odstředivé protizávaží, upravené na pánevní vložce a tlačené odstředivou silou od osy klikového hřídele směrem k ose tohoto klikového hřídele. Odstředivá sila, jejíž hodnota vzrůstá s počtem otáček klikového hřídele.

232 893 je překonávána expanzním t lakem, působícim prostřednictvím pístu a ojnice na excentrickou pánevní vložku. Protizávaží dosáhne krajní polohy v okamžiku, kdy se excentrická vložka dostane do své dolní úvrati. Spodní hlava ojnice se přitom pohybuje po půlkruhové dráze kolem osy čepu ojničního Ložiska a zastaví se po pootočeni přibližně o 180°. Dále působí ojnice tlakem na klikový hřídel jakou klasického uspořádání, přičemž pánevní vložka postupně dokonči jednu otáčku kolem ojničního čepu a vrátí se do výchozí polohy.

Tímto uspořádáním je umožněno nastavení podstatně většího předstihu zápalu bez nebezpečí klepáni a mechanického poškozeni motoru, nebot dochází k značnému změkčení chodu motoru v počáteční fázi spalováni hořlavé směsí. Je také možno použít stejného nebo vyššího kompresního poměru bez použití antidetonačních přísad paliva, což značně zlepšuje poměr škodlivin exhalovaných spalovacími motory do ovzduší. Současně se tímto dosáhne vyššího točivého momentu motoru, nebot po zapáleni směsi nad pístem působí spodní hlava ojnice při pootočení kolem čepu ojničního ložiska momentem síly také tangenciálně po obvodu otáčeni zmíněného čepu a nikoliv pouze v radiálním směri^ jak je tomu u stávajících motorů. Tento silový moment je přímo úměrný hmotnosti ojnicové hlavy, ojnice, pístu, expanznímu tlaku, hmotnosti protizávaží a současně také stupni excentricity pánevní vložky.

Provedeni spalovacího motoru podle vynálezu zmenšuje nadměrné zatížení klikového hřídele^ k němuž normálně dochází v počátcích expanze. Tím se umožňuje snížení nároků na pevnost a hmotnost celého klikového mechanismu, zejména u vznětových motorů. U dvoutaktních motorů lze vhodnou volbou protizávaží dosáhnout toho, že systém se vrací do výchozí polohy přibližně v době, kdy píst je v dolní úvrati, přičemž dojde k výraznému zpomalení pohybu pístu a při otevřeni výfukového a přefukovaciho kanálu je k dispozici delší časový úsek pro vypláchnutí prostoru nad pístem a nasáti čerstvé směsi.

Na připojených výkresech je znázorněno vestavěni excentrické pánevní vložky na klikový hřídel spalovacího motoru s odstředivým proti závažím, upraveným na pánevní vložce. Na obr.1 je toto provedeni znázorněná z pohledu v ose klikového hřidele v okamžiku počátku expanze, na obr.2 je totéž provedení z bočního pohledu.

232 893

Excentrická pánevní vložka 1, opatřená na stranách dvojitým odstředivým protizávažím je uložena na ojničním čepu 2 klikového hřídele 3^ spalovacího motoru tak, že ve výchozí poloze je osa pánevní vložky 1 systémem odstředivého protizávaží 4 udržována vé vzdálenější poloze od osy hlavních čepů klikového hřídele, než je poloha osy ojničního čepu 2.

Funkce zařízení je patrna zejména z obr.1. Po vzplanutí hořlavé směsi ve válci překoná ojnice působením expanžni ho, 11aku odstředivou sílu, působící na odstředivé protizávaží 4 a pootočí excentrickou pánevní vložkou přibližně o 180°, dříve než ojniční čep _2 klikového hřídele dosáhne horního kulminačního bodu. V okamžiku zastavení pohybu excentrické vložky vůči ojničnímu čepu 2, ovlivněném trvajícím tlakem ojnice, působí celý systém momentem síly tangenciálně po obvodu opisovaném ojničním čepem, a napomáhá tak překonat horní kulminační bod ojničního čepu a současně zvyšu je točivý moment motoru. V další fázi působí ojnice expanzním tla kem na klikový hřídel podobně jako u klasického uspořádání s tím, že v průběhu snižování tlaku nad pístem a postupu ojničního čepu k dolní úvrati, systém excentrické pánevní vložky 1 působením odstředivé síly na odstředivé protizávaží 4 dokonči otáčku kolem ojničního čepu 2_ a vrátí se do výchozí polohy přičemž odevzdá kli kovému hřídeli polohovou energii, kterou získal v počátku expanze

Konstrukce ojničního ložiska klikového hřídele podle tohoto vynálezu umožňuje zvýšení jmenovitého výkonu a točivého momentu spalovacího motory případně při stejných parametrech sni žení měrné spotřeby paliva, snížení nároků na antidetonační vlastnosti paliva a snížení obsahu škodlivin ve výfukových plynech spalovacích motorů.

Předmět vynálezu 232 893

Claims (1)

1_a Ojnični ložisko klikového hřídele spalovacího motory vyznačené tím, že na ojnični čep /2/ klikového hřídele /3/ je uložena excentrická pánevní vložka /14 opatřená na vnějších stranách odstředivým protizávažím /44 a že tato pánevní vložka /1/ je otočná kolem ojničního čepu /2/_o

1 výkres