CS274440B2 - Device for piston-type engine's drive regulation - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení pro regulaci pohonu pístového motoru, na jehož píst působí tlakové médium, vytvářené spalováním paliva ve spalovací komoře a který je převodovým ústrojím napojen na hnací element poháněného stroje.

Je známý motor, u kterého se přímo v pístových prostorech střídavě přerušovaně spaluje okysličené tekuté palivo. Tímto spalováním vzniká tlakové médium, které střídavě posouvá jednotlivé písty a tyto potom ojnicemi otáčejí klikovým hřídelem. Nevýhodou tohoto způsobu získávání tlakového média je především to, že spalování paliva je přerušované a musí proběhnout ve velmi krátké době. Proto po uplynuti této doby zůstává značné množství paliva nespáleno nebo je spáleno nedokonale. Množství přiváděného paliva do spalovacích komor je sice stavitelné a čím více se jej do spalovacích komor přivádí, tím více tlakového média se vytváří, které potom tím větší silou působí na písty. Avšak s rostoucím množstvím přiváděného paliva neúměrně narůstá jeho zbytková část, která tvoří nehospodárný a pro životní prostředí nežádoucí odpad. Důsledkem potom je značná nehospodárnost a nepříznivé působení na životní prostředí. Další nevýhodou je to, že se paliva spaluje ve spalovací komoře, která je součástí pístového prostoru. Stěny spalovací komory a také povrch pístu tak musí odolávat značným teplotám a přitom současně musí vyhovovat kluznému pohybu pístu. Tyto požadavky zapříčiňují vysoké náklady při výrobě těchto částí motoru. Nevýhodou tohoto motoru jsou v nutnosti poměrně nákladné převodovky a ústrojí spojky, v nutnosti chlazení, které navíc dále snižuje účinnost, v nutnosti výkonného elektrického akumulátoru a startéru. Další značnou nevýhodou je nutnost rozvodu okysličeného paliva do spalovacích komor jednotlivých pístů a jeho zapalování v přesně vymezeném okamžiku.

Dále je známý motor, u kterého se do pístového prostoru přivádí předem připravené tlakové médium, například pára. Nevýhodou tohoto motoru je nízká účinnost, poměrně dlouhá doba prodlení při uvádění do provozu a vysoká hmotnost, zejména spalovacího kotle.

Uvedené nevýhody odstraňuje zařízeni podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že mezi spalovací komurou a pístovým prostorem motoru je vřazena regulační ventilová jednotka a hnací element poháněného stroje je opatřen snímačem provozních parametrů. Regulační ventilová jednotka je se snímačem provozních parametrů propojena přes řídicí jednotku.

K řídicí jednotce jsou připojeny regulační ventily, které jsou jednotlivě vřazeny ve výstupu okysličovací komory, ve výstupu zásobníku paliva, ve výstupu kompresoru a ve výstupu zásobníku chladivá.

Vyšší účinek vynálezu spočívá zejména v dokonalém spalování paliva a z toho vyplývající vysoké hospodárnosti provozu motoru. Dokonalé spalování je umožněno jeho kontinuálním průběhem. Kontinuální spalování nevyžaduje startér a výkonný elektrický akumulátor. Kontinuálním spalováním se dále zabraňuje detonacím, čímž se jednak snižuje hlučnost, jednak není nutné používat antidetonační přísady, které jsou vesměs ekologicky škodlivé.

U kontinuálního spalování lze v určitém rozsahu volit celkovou dobu prohořívání, což umožňuje využívání i méně hořlavých paliv. Spalování probíhá ve spalovací komoře, která je zcela oddělena od pístového prostoru a tedy i od pohybujících se částí motoru. Proto lze při výrobě spalovací komory volit materiály, jejichž fyzikální a mechanické vlastnosti jsou výhodné pro dokonalé spalování paliva, tedy bez ohledu na jejich kluznost, tepelnou roztažnost a další vlastnosti, které jsou potřebné u materiálů pro pohybující se strojní části. Pro dosažení různé síly, působící na píst, se do pístového prostoru přivádí různé množství tlakového média v průběhu různého intervalu posuvu pístu.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkrese v blokovém uspořádání.

K okysličovací komoře £ je připojen jednak výstup 21 kompresoru 2, jednak výstup 31 zásobníku 3_ paliva. Výstup 11 okysličovací komory £ je připojen ke spalovací komoře £, která sestává ze spalovací části 41 a ochlazovací části 42. Ve spalovací části 41 je upravena zapalovací svíčka 43 . Do ochlazovací části 42 ústí výstup 51 zásobníku 5_ chladivá, který je naplněn vodou. Výstup 44 ochlazovací části 42 spalovací komory £ ústí do pístového prostoru 61 motoru 6_ paralelně uspořádanými vstupy, přitom jeden vstup 62 ústí před a druhý vstup 63 za píst 64. Na píst 64 je převodovým ústrojím 65 napojen hnací element 66 poháněného stroje. Jako převodového ústrojí je použito klikového převodu. Poháněný strojem je automobil, jehož hnací element tvoří hřídel hnací nápravy automobilu. Tento příklad však neomezuje jiná řešení. Převodovým ústrojím může být i jiný známý mechanismus, například ozubený hřeben a pastorek. Poháněným strojem může být prakticky jakékoliv stacionární nebo mobilní zařízení. Ve výstupu 11 okysličovací komory _1, ve výstupu 31 zásobníku £ paliva, ve výstupu 21 kompresoru 2 a ve výstupu 51 zásobníku £ chladivá jsou vřazeny regulační ventily £, které jsou připojeny k řídicí jednotce £, kterou tvoří mikroprocesor, popřípadě mikropočítač s potřebnou programovou a paměíovou vybaveností. Mezi spalovací komorou £ a pístovým prostorem 61 je výstupu 44 vřazena regulační ventilová jednotka £, která je připojena k řídicí jednotce £. Hnací element 66 poháněného stroje je opatřen snímačem 67 provozních parametrů, jako je velikost krouticího momentu, počet otáček a podobné. Snímač 67 provozních parametrů je připojen k řídicí jednotce £.

Kompresorem 2 se dopravuje vzduch do okysličovací komory £, kde se mísí s palivem přiváděným ze zásobníku £ paliva. V okysličovací komoře £ tak vzniká plynná palivová směs, která se proporcionálně přivádí do spalovací části 41 spalovací komory £, kde se zapaluje zapalovací svíčkou 43 a kontinuálně spaluje. Plynná směs, vznikající jako produkt kontinuálního spalování palivové směsi, působením vlastní expanze kontinuálně vniká do ochlazovací části 42 spalovací komory £. Oo ochlazovací části 42 se současně, také proporcionálně, přivádí voda ze zásobníku £ chladivá, která se směšuje s horkou plynnou směsí. Plynná směs se přitom ochlazuje a přiváděná voda se mění v páru. Takto kontinuálně vytvářené tlakové médium, které sestává ze směsi plynů a páry, se v režimu pracovních cyklů motoru £ přivádí do jeho pístového prostoru. Píst 63 motoru £ se tak cyklicky posouvá a jeho pohyb se přivádí převodovým ústrojím 64 na hnací element 65 poháněného stroje. Hodnoty množství a tlaku jsou u všech dopravovaných médií kontrolovány a proporcionálně upravovány regulačními ventily 7_ pro dosažení optimálních hodnot tlakového média ve výstupu 44 spalovací komory £. Optimální hodnoty jsou určovány na základě získaných informací řídicí jednotkou £.

Regulační ventilová jednotka 9_ je ovládána řídicí jednotkou £ podle informací o stavu tlakového média vystupujícího ze spalovací komory £ a také podle informací získávaných od snímače 67 provozních parametrů hnacího elementu £6. Tak se v jednotlivých pracovních cyklech motoru £ přivádí, odděleně do pístového prostoru 61 před a za píst 64, podle potřeby různá množství tlakového média. Přitom se podle potřeby mění i délka časových intervalů přívodu tlakového média. Tak například při rozjezdu automobilu, při jízdě s plným zatížením, v případě potřeby vyvinout maximální zrychlení při předjíždění a podobně, regulační ventilová jednotka propouští maximální množství tlakového média do pístového prostoru 61 po celou dobu zdvihu pístu 64. Naopak, při jízdě s malým zatížením, při jízdě z kopce nebo po rovině atd. regulační ventilová jednotka 9_ propouští pouze nutné množství tlakového média do pístového prostoru 61, a to pouze v počáteční fázi posuvu pístu 64. Potom , při uzavření regulační ventilové jednotky 9_, tlakové médium v následné fázi posuvu pístu 64 expanduje, čímž se zdvih pístu ukončí.

Pro některé druhy motorů lze uspořádat vyústění spalovací komory £ pouze s jedním vstupem £2. Tlakové médium je potom přiváděno do pístového prostoru £1 pauze před píst 64 a zpětný posuv pístu 64 se uskutečňuje například působením síly neznázorněného setrvačníku .

Regulační ventilovou jednotku £ lze popřípadě ovládat ručním nebo nožním ovládačem podle informací snímače 67 provozních parametrů hnacího elementu 66 poháněného stroje.

V tomto případě je snímač 67 provozních parametrů opatřen neznázorněnými příslušnými měřidlovými stupnicemi nebo elektronickým displejem.

Vynálezu lze využít při výrobě pístových motorů.

Claims (3)

PŘEDMĚT. VYNÁLEZU

1. Zařízení pro regulaci pohonu pístového motoru, na jehož píst působí tlakové médium vytvářené spalováním paliva ve spalovací komoře a který je převodovým ústrojím napojen na hnací element poháněného stroje, vyznačující se tím, že mezi spalovací komorou (4) a pístovým prostorem (61) motoru (6) je vřazena regulační ventilová jednotka (9) a hnací element (66) poháněného stroje je opatřen snímačem (67) provozních parametrů,

2. Zařízení podle bodu 1, vyznačující se tím, že regulační ventilová jednotka (9) je se snímačem (67) provozních parametrů propojena pres řídicí jednotku (8),

3. Zařízení podle bodu 2, vyznačující se tím, že k řídicí jednotce (8) jsou připojeny 4 regulační ventily (7), které jsou jednotlivě vřazeny ve výstupu (11) okysličovací komory (1), ve výstupu (31) zásobníku (3) paliva, ve výstupu (21) kompresoru (2) a ve výstupu (51) zásobníku (5) chladivá.