CZ154993A3 - Internal combustion engine with rotating pistons and prolonged expansion time - Google Patents

Description

- ή-

SPALOVACÍ MOTOR S ROTAČNÍMI PÍSTY A PRODLOUŽENOU EXPANZNÍ DOBOU

Oblast techniky ·*. I t í 'a

Řešení se týká motoru, zejména spalovacího, sestávajícího z nejméně dvou válců, z nichž jeden pracuje jako válec ďávkovac-í—a. nejméně jeden válec je užit jako pracovní, přičemž v každém z nich se protisměrně otáčí dvojice pístů, uložených na dvou hřídelích. se vzájemně vázanou rotací a s výhodou v převodovém poměru 1:1. Písty mohou být provedeny jako jednoduché, násobné a/nebo kombinované.

Dosavadní stav techniky V současné době je známa celá řada různých konstrukčních řešení motorů, zejména spalovacích ( dále jen "motorů" ), jejichž písty se pohybují po kruhové dráze nebo její části. Podle základních kinematických znaků pohybu pístu je možno tyto motory dále rozdělit v podstatě do tří skupin: motory, jejichž písty vykonávají krouživý pohyb, motory s prostým rotačním pohybem pístu, a motory, jejichž písty vykonávají pohyb kývavý.

Mezi motory s krouživým pohybem pístu je nejznámějsí a komerčně nejrozšířenější řešení Wankelova motoru a/nebo následná, konstrukční řešení, rozvíjející dále princip Wankelova motoru. Mezi taková řešení patří například chráněné unášecí ústrojí pro rotační píst, zejména šestidobého spalovacího motoru, známé z chráněného čs. vynálezu č. 247 776, sestávající z trojbokého pístu, v němž je vytvořena trojboká dutina, v níž je otočně uložen na svých unášecích vrcholech unášeč srpovitého tvaru, pevně spojený přes hřídel vně skříně na dva paralelogramy s trojicemi o-točných ramen, uložených otočně na těleso skříně, v jejíž oválné dutině pomocí unášecích paralelogramů unášeč krouží. Dalšífo příklad^ řešení spalovacího motoru, využívájícího^rincipu Wankelova motoru, je obsažený νφ ^fvořojněné^české/f*!přihlá5ce—vynáJe^a pv—412θ—£θ/, kde se v pracovní dutině válce pohybuje trojboký píst, vedený pevným vodícím segmentem a unásecím kotoučem, uloženým otočně v pístu a na vnějším obvodu výstředného unašeče tvaru excentru. Řešení motoru dle zveřejněné čs. přihlášky vynálezu č. 2 PV 3249-88 využívá principy řešení tzv. Umplebyho motoru a Grayo-va - Drummondova motoru. V jeho skříni je vnější rotor, s nímž je V ozubeném záběru vnitřní rotor se záběrovými částmi, jejichž počet je o jednotku menší, než je počet záběrových částí vnějšího rotoru. Oba rotory plynule krouží v převodovém poměru, daném vzájemným poměrem počtů jejich záběrových částí. Mezi vnitřními bočními plochami vnějšího rotoru a bočními plochami vnitřního rotoru se při jejich pohybu vytvářejí pracovní prostory, pohybující se kolem sacích a výfukových otvorů skříně motoru. Základní konstrukční řešení motoru s krouživým pohybem pístu, zejména vícenásobného, je známo jako Walinderův - Skoogův, v němž uvnitř šestiobloukové skříně koná krouživý výstředný pohyb pětiobloukový píst, uložený na výstředníkové hřídeli,nebo kinematicky spojený libovolným technickým ekvivalentem, například planetovým ozubením. Toto řešení je užíváno zejména pro hydromotory ( například řešení(obsažená v chráněných čs. vynálezech 253 947, 253 948 ).

Do skupiny motorů s kývavým pohybem pístu patří motory, pracující na principu tzv. "kyvné desky"., například .motor Selwood, nebo tzv. "Z motor". Dalšíi^ známé motory této skupiny jsou založeny na principu Krauertzova motoru; v literatuře jsou známy spíše pod užívanějším názvem "motor kočka a myš" ( Cat-and-mouse En-

Λ/λ Γ· SnL gine ). Zé zveřejněné/ čs. přihlášky· vynál&su-PV 488*-9l· je známo řešení spalovacího rotačního křídlového motoru, v jehož komoře válcového tvaru jsou koaxiálně uloženy píst a křídlo. Píst vykonává kruhový pohyb se stálou úhlovou rychlostí, křídlo vykonává kruhový pohyb s cyklicky proměnlivou rychlostí, odvozený od klikového čepu kliky satelitu planetového soukolí, tvořícího rovněž součást motoru. V převodu pohybu mezi klikovým čepem kliky satelitu a hřídelí křídla je zařazena kulisa, nasazená svým ložiskovým otvorem na hřídeli křídla, s nímž je pevně spojena. Koaxiálně umístěný setrvačník s dvojicí po obvodu protilehle uložených pístů, pohybující se ve válcové komoře, vytvářející spolu s dvojicí dalších protilehle uspořádaných pístů, je obsahem zveřejněné čs. přihlášky vynálezu č. FV 824-91. Zveřejněná čs. přihláška vynálezu č. PV 2023-91 obsahuje řešení motoru, v jehož válcové skříni

—,Γ X 1 * -•V'* * ·* V 3 jsou uspořádány dva segmentové písty, upevněné na koaxiálních hřídelích, jež jsou kinematicky spojeny s planetovým převodem a kulisou, Dvoudobý spalovací motor s kývavými písty dle éveíejněné čs. ftrihláěky- vynález^ č. 1-5-6 0-9-Q je tvořen komorou ve tvaru anu-loidu, v níž se protisměrně pohybují dvě dvojice pístu, protilehle uložené na čepech ve dvojici kyvně uložených překřížených pák, připojených spojovacími čepy ke dvěma ojnicím, jež jsou uloženy na klikové hřídeli. Plnicí a výfukové kanály jsou provedeny ve stěnách pracovních prostorů mezi všemi písty uvnitř anuloidové komory. Některá řešení motorů s prostým rotačním pohybem pístu jsou opatřena kluznými lištami nebo lopatkami, které rozdělují vnitřní, pracovní prostor skříně na komory, jejichž objem je za pohybu proměnlivý. Řešení rotačního motoru dle zveřejněné čs. přihlášky vynálezu Č. PV 2075-90 je založeno na principu tzv. Patersonova motoru. Kluzné lišty, umístěné v radiálních drážkách rotoru, jsou na vrcholech tvarově upraveny pro styk s vnitřní plochou tělesa statoru, k níž jsou přitlačovány pružícími elementy, uloženými uvnitř rotoru a vlivy odstředivé síly, jejíž velikost je závislá na o-táčkách rotoru. Velikost této síly se cyklicky mění, jelikož

aJ vnitřní obvodová plochá .statoru tvoří obalová plocha válce se zakřiveným profilem o proměnném poloměru křivosti.

Teploplynový stroj s rotačním pohybem pístů, známý z Chráněného čs. vynálezu č, 242 465, využívá princip Kolettiho motoru a sestává z válcové skříně, na níž je napojen ohřívač nebo přívod palivové směsi a chladič, resp. výfuk a v níž je souose uložen rotor s nejméně dvěma písty, přičemž ve stěně skříně jsou suvně uloženy tři posouvače, oddělující vzájemně jednotlivé pracovní prostory s odděleně probíhajícími fázemi činnosti motoru { prostor expanzní, kompresní, atd. ).

Gilbertův motor je základem pro motor dle chráněného čs. vynálezu č. 273 104, jenž má po vnitřním obvodu statoru na paralelních osách uložena rotační šoupátka, jéjichž otáčky jsou synchro- V* X----- - ' lit 4 nizovány ozubeným převodem. Pracovní prostor je ohraničen mezi-kružím statoru, rotoru a bočními plochami vík a je dále rozdělen rotačními šoupátky a zuby rotoru. Přívod komprimované směsi do expanzního prostoru je řešen kanálky, provedenými ve víkách motoru a rairaoběžně vrtaným kanálkem pod zubem rotoru, přičemž počet zubů rotoru je o jeden vyšší, než je počet rotačních šoupátek.

Kloubové uložení těsnicích lišt využívá řešení motoru dle chráněného čs. vynálezu č. 249 994, jehož hnací hřídel je opatřený unašečem se Čtveřicí drážek, v nichž jsou suvně uloženy unáěe-cí kladky,, otočně uložené na hřídelích, přičemž na těchto hřídelích jsou dále výkyvné uloženy spojnice, výkyvné spojené čepy s oky dvojic nosných částí, spojených s horními částmi pístu spojovacími segmenty, přičemž horní část pístu je opatřena vybráním přc^ kompresní prostor a na obvodu drážkami pro těsnící lišty a nosná část pístu je opatřena klouby a suvně uloženými svorníky. j Rovněž jsou známy další motory s písty, vykonávajícími prostý rotační pohyb, zejména pak motor Unsinův, Traxelův, Clarkův, Scheffelův, motor Walleyho. . . -

Podstata vynálezu

Uvedená řešení motorů jsou charakterizována v podstatě přetrvávajícími nedostatky, jimiž je charakterizováno základní řešení a jejichž míra vlivu je pouze snížena, popřípadě jsou následnými řešeními odstraněny pouze některé jejich nedostatky.

Motory, vycházející z principiálního řešení Wankelova motoru, jsou mimo jiné charakterizovány malým objemovým výkonem a malou výkonovou pružností, poměrně vyšší spotřebou paliva a zejména o-leje díky nedokonalému procesu spalování, vyššími výrobními náklady při porovnání s klasickým čtyřválcem, poměrně nízkou hodnotou skutečného kompresního poměru, poměrně značnými nároky na kvalitu materiálu pro výrobu těsnících lišt, které jsou extrémně namáhány díky nerovnoměrnému otáčení pístu se středem rotace, 5 jenž není totožný se středem pístu a způsobuje větší setrvačné síly ve vrcholech dutiny skříně, což je limitujícím faktorem pro eveňt. zvyšování otáček motoru. Některé z uvedených nevýhod odstraňuje řešení dle AO 247 776; tato výhoda je ovšem vykoupena vyšší složitostí celého kinematického zapojení motoru a tím i vyššími výrobními náklady. i Hlavní nevýhodou motoru dle zveřejněné PV 3249-88 je jeho mechanická složitost, zejména pak dvojice v sobě uložených a pro-tiběžně rotujících rotorů, výstředně. kroužící vnitřní rotor po poměrně složité trajektorii. Dominantní využití tohoto motoru se bude nacházet zejména v oblasti nižších otáček, stejně tak jako * u motorů^ využívajících principiální řešení Walinderova - Skoogova motoru.

Hlavními nevýhodami motorů s kývavou deskou je především její členitost a tedy i její výrobní náročnost, nízká účinnost, i komplikace spojené s chlazením, zejména pak u motorů s vyššími výkony. V neposlední řadě je kyvná deska zdrojem cyklicky proměnlivých setrvačných sil, způsobujících vibrace motoru. Hlavním ne-_ ...dostatkem motorů . typu . "kočka.· a ..myš" je jejich hmotnost,- potřeb- -ná k přenosu hybného momentu při velkém kompresním poměru, velké setrvačné síly, působící na kinematické ústrojí a v důsledku i o-mezená rychloběžnost takových motorů - jde v podstatě o nedostatky klasických pístových motorů, plynoucí z vratného pohybu sou-_ částí jejich kinematického ústrojí ( zejména motor dle Μ k nimž sé přidružují vyšší nároky^, kladené, na výrobu skříně a pístů, jakož i obtíže s chlazením pístů, zejména u moto->· rů vyšších měrných výkonů.

Motory s prostým rotačním pohybem pístu, opatřené kluznými lištami nebo lopatkami ( posouvači ); nepřipouštějí dosažení velké rychloběžnosti α/nebo spolehlivostit zejména pro problémy spojené s účinností těsnících lišt, event. i pro jejich možné vibrace, způsobené proměnlivými silami, při jejich, pohybu po nerovném povr-chu statoru a/nebo rotoru s písty ( motor dle AO 242 465, dlné PV 2075-90 ), Motory^využívájící princip činnosti Gilbertova, Un-sinová, Traxelova či Clarkova motoru,jsou náročné na zastavěný fV ir 1 ·Ί· »„ '> * JF·;· -·.·*-*«*!!. V •mru ' "!·. ··*. T* H. · Λ . T" ~D ;o<

prostor, poměrně hmotné, s obtížemi lz§ dos^hmout vyššího kompresního poměru či vyšší rychloběžnosti. '—~ " 1 "

Mezi známá řešení patří rovněž rotační spalovací motor s kompresní komorou dle CS 173 441 Bl, sestávající z rotoru s lopatkou a spoluzabírajícího uzavíracího kotouče s vybráním, v jehož statorové skříni je za sebou vytvořena první spalovací komora, kompresní komora a druhá spalovací komora, jimiž prochází hlavní hřídel a vedle n£' rovnoběžně uložený vedlejší hřídel, otočně uložené ve statorové skříni, přičemž na každé^z hřídelí a v kompresní komoře je uloženo po jednom rotoru ve tvaru kotouče shodných průměrů, o-patřených po obvodu párem lopatek o profilu rozšířené hlavy zubu ozubeného kola, vzájemně posunutým o přímý úhel, když vedle každé z lopatek je v obvodu rotorů vytvořeno vybrání o profilu části zu-

I bové mezery pro lopatku spoluzabírajícího rotoru. Kompresní komora má vytvořena válcová vybrání s na obou hřídelích uloženým párem rotorů, vzájemně se dotýkajících svými válcovými plochami. Kompresní komora je opatřena za odvalovací přímkou rotorů sacím otvorem, /Λ ' když pracovní rotory, uložené na hlavní hřídeli, jsou po svém obvodu· opatřeny pracovní lopatkou, zapadající po obvodu do zahloubení příslušného uzavíracího kotouče. Spalovací komora se nachází v horní části statoru, v místech za odvalovací přímkou rotorů a uza-:víracích kotoučů po směru jejich otáčení; může býtsvýhodou opat- 9 fena vstřikovacím čerpadlem nebo zážehovou svíčkou, když v dolní části válců, před uvedenou odvalovací přímkou, je proveden výfuko--vý- otvorv- Mezi - - jedno ti i v ýnrim k omorami - - jsou--pr o vedeny ~s po jovac r 'ka-="· nálky, uzavírané základnovými plochami pístů, v jejichž tělesech jsou provedeny přepouštěčí otvory.

Rovněž toto řešení má přes své zřejmé výhody také poměrně značné nevýhody; mezi nejvýznačnější z nich patří umístění spalovacího prostoru za odvalovací přímku pracovních rotorů a uzavíracích kotoučů; v důsledku této dispozice dojde k maximální kompresi stlačovaného plynu a jeho následnému částečnému rozepnutí do většího objemu před zážehem a/nebo vstříknutím paliva. Další nevýhodou je tvarové řešení zahloubení uzavíracích kotoučů, umožňující při explozi, výbušné směsi nebo vstříknutí paliva do stlačeného vzduchu poměrně velké ztráty při transferu podílu kinetické energie exploze, působící na uzavírací kotouč;její relativně velký v - 7

X podíl působí zároveň radiálně na vedlejší hřídel a na celou vnitřní plochu vybrání uzavíracího kotouče ve směru proti smyslu jeho rotace. Negativní stranou uvedeného řešení rotačního motoru je rovněž v podstatě přímé převedení části zapálené pohonné směsi ze spalovací komory přímo do výfuku prostorem, ohraničeným základnovými plochami válce, obvodovými plochami pracovního válce a dutiny uzavíracího kotouče.

Uvedené nedostatky v převažující míře odstraňuje spalovací motor s rotačními písty a prodlouženou expanzní dobou { dále jen "motor" ) dle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že sestává z nejméně jednoho dávkovacího válce se sacím kanálem a nejméně jednoho souose uloženého pracovního válce s výfukovým kanálem, jimiž prochází dvojice' souose protiběžně otočně uložených hřídelí! a současně je vnitřní prostor dávkovacího válce spojen kanálkem s vnitřním prostorem pracovního válce, přičemž v dávkovacím válci je na každé^z hřídelů pevně připojen jeden z dvojice pístů, tvořené tvarově i rozměrově shodným sacím pístem a kompresním . pístem, vzájemně se neustále dotýkajících svými obvodovými plochami, zatímco na kažaé^z hřídelů v prácovním válci je pevně při-“poj“err"jeděř\~z~dvojice""pístuΓ''tvořené tvarově i rozměrově shodným expanzním pístem, - jehož obvodová plocha -se neustála dotýká Obvodové plochy výfukového pístu. V tělesech pístů mohou být s výhodou provedeny přepoustěcí drážky, které při rotaci pístů střídavě o-tevírají a uzavírají příslušné otvory ( sací, kompresní, expanzní a výfukový ) a umožňují tak postupný_průchod_ hnacíh_q. média^vnitřc.... ním prostorem motoru. Hřídele, nesoucí pevně připojené písty všech válců, jsou opatřeny alespoň jedním párem ozubených kol ve vzájemném záběru s převodovým poměrem 1:1, popřípadě jsou hřídele opatřeny jinými známými prostředky, zajištujícími vzájemnou kinematickou závislost pohybu dvojic pístů, uložených v tomtéž válci ( například řetězová kola/opásaná nekonečným řetězem ). Písty pracovních válců jsou vzájemně pootočeny o uhel 180*. Obdobným způsobem je možno dosáhnout rovněž uspořádání víceválcového motoru s písty pracovních válců vzájemně pootočenými tak, aby po obvodu plného úhlu byly .rozmístěny symetricky. Popsané uspořádání motoru dle vynálezu tak obsahuje v podstatě tři součásti, z nichž jedna je nepohyblivá a zbývající dvě pohyblivé součásti ( rotory, sestávající z hřídelů s ozubenými koly a písty ) vykonávají prostý ro-

Hff* „rtW -t* ·*··« .*.*» ^ ’ < tační pohyb.

Další znak motoru dle vynálezu spočívá v tom, že v nejméně jednom z válců motoru je alespoň jeden píst proveden s násobným počtem ploch* stýkajících se s vnitřní plochou válce a/nebo druhého pístu { například s dvojnásobným počtem ). Takovéto uspořádání pístů v jednom dávkovacím válci umožní obsluhu čtveřice válců pracovních. výhodné je rovněž provedení pístů alespoň jednoho válce, zejména pracovního, jehož písty jsou ve tvaru válce definovaného příčného průřezu a podélně jsou tvarovány jako šroubovice se strmým stoupáním o výšce/ nepřesahující výšku jednoho závitu. Uvedeným řešením je možno dosáhnout výhodnějšího rozkladu dynamických sil, působících na písty a současně i rovnoměrnější rotace pístů ve válci.

Další znak vynálezu je charakterizován tím, že písty ve válci jsou po svém obvodu opatřeny nasazenou těsnící lištou. Těsnost mezi vnitřní stěnou válce a- povrchem pístu a/nebo· mezi oběma písty může být dosažena rovněž pomocí dalšího znaku vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že alespoň jeden píst je vyroben jako pružně poddajný ve směru působení hnací síly expanze „.na píst. Tento. .znak... je „naplněn, řešením, pístu, sestávajícího ze dvou částí - z pevného základního tělesa, nasazeného na hřídeli a opatřeného rameny k upevnění obvodové části s těsnícími lištami po jejích obvodových hranách.

Motor dle vynálezu pracuje tak, že hnací médium vstupuje sacím kanálem a po otevření sacího otvoru do vnitřního prostoru dávkovacího válce, v němž protisměrně rotují sací píst a kompresní píst a jenž je ohraničen částí vnitřních ploch dávkovacího válce a obvodových.ploch pístů tak, že písty ve kterékoli poloze vymezují nejméně dva vzájemně oddělené prostory s proměnlivým ok— Vjemem. Při jejich rotaci dochází postupně k uzavření sacího otvoru, postupnému stlačování nasátého média a pootevření kompresního otvoru k' jeho současnému přemístění do prostoru pracovního - 1 válce, resp. do prostoru iniciační komory a pracovního válce. Po uzavření kompresního otvoru dojde k zažehnutí stlačené směsi a její expanzi v prostoru pracovního válce současně otevřeným expanzním otvorem, resp. k zážehu směsi dojde v prostoru inici- / ační komůrky a pracovního válce/a činná složka kinematický energie expanze je předána na přivrácené obvodové plochy expanzního a výfukového pístu a způsobuje tak jejich protisměrnou rotaci, při níž je spotřebované hnací médium vedeno po otevření výfukového otvoru do výfukového kanálu. Pracovní činnost probíhá současně ve všech oddělených pracovních prostorech obou válců; to znamená, že v případě rozdělení obou válců na dva prostory probíhá na jedné straně dávkbvacího válce nasávání hnacího média, zatímco na jeho . druhé straně probíhá komprese dříve nasáté dávky média. Podobně na jedné straně pracovního válce probíhá expanze stlačeného médi-a, zatímco po jeho druhé straně probíhá výfuk jeho předchozí spotřebované dávky.

Motor dle vynálezu je možno provést jako zážehový nebo vznětový, to znamená, že do prostoru pracovního válce nebo iniciační "komůřky mohou být vyvedeny kontakty zážehového zařízením-V-prípa-dě, že je motor dle vynálezu využíván jako spalovací, je rovněž možno volit různé průběhy přípravy zápalné směsi, zejména pak v závislosti na použitém druhu paliva. Zápalná směs může být přiváděna do motoru sacím potrubím a sacím otvorem bez dalších nároků na její úpravu v prostoru motoru; rovněž tak je možno vyrobit motor dle vynálezu, nasávající a komprimující pouze vzduch, do něhož je palivo dopraveno dodatečně, zejména pak pomocí vstřikovacího čerpadla do pracovního válce nebo iniciační komory, popřípadě vstřikovací tryskou,. uloženou pod základovou plochou kompresního pístu; obdobným způsobem lze rovněž do zápalné směsi přidávat pro zvýšení účinnosti i vodu, event. je rovněž možno použít t kombinaci uvedených způsobů.

Mezi nejpodstatnější výhody motoru dle vynálezu patří především celkový malý počet, jeho součástí, vyloučení jakýchkoli kmitajících kinematických členů, způsobujících dynamické rázy, prodloužení relativní doby hoření a expanze komprimované směsi, čímž je dosaženo vyšší využití paliva, jeho dokonalého spálení bez vyššího obsahu emisí, možnost použití tzv. "vrstveného spalování" . ·.,···_' ψ* -·. *: ·.·-· i. * - -< ·* · " Λ ;.M „ -

{ zažehavá se bohatší směs a její spalování probíhá postupně až do prostoru se zbytkem náplně s podstatně chudší směsí ), možnost dosažení i vysokého kompresního poměru, možnost vyloučení jakýchkoli ventilů pro regulaci toku hnacího média při využití pístů i pro jejich uzavírání a otevírání, možnost spalování paliva nižší kvality, možnost využití motoru v poměrně širokém spektru pracovních otáček bez podstatné újmy na jeho výkonu a jeho příznivá výkonová pružnost, možnost ovlivnění proudění expanzních plynů v v expanzní komoře, především tvarovým řešením iniciačních kom&rek a jejich napojení na směrovaný expanzní otvor, a podobně. *í

Motor dle vynálezu je rovněž využitelný pro práci s tlakovým hnacím médiem, například jako hydromotor, parní stroj nebo tepelný motor. V případě, kdy není žádoucí další zvyšování tlaku užitého hnacího média, je možno z motoru dle vynálezu užít pouze pracovní válec nebo jejich skupinu, nebo dávkovači válec v takovém případě vykonává funkci rozdělovače. Přehled připojených vyobrazení

Podstata motoru dle vynálezu je podrobněji objasněna na vyobrazených příkladech provedení, kde na obr. 1 je zjednodušený axonometrický pohled s řezy na motor s jedním dávkovacím a dvěma pracovními válci; vyobrazení pro přehlednost neobsahuje spojovací součásti jednotlivých dílů, těsnicí lišty, chlazení, vstřikovací nebo zážehové zařízení, některé přepouštěčí drážky na pístech, a podobně. Obr. 2A až 2H představuje schéma činnosti motoru dle obr. 1, obr. 3 znázorňuje ve schématickém nárysném řezu příklad utěsnění styku základnových ploch pístu a válce, obr. 4 představuje nárysný pohled s částečným řezem na levé polovině vyobrazení s příkladným provedením suvného uložení ozubeného kola na jedn^1z hřídelfi po šikmé dráze a obr. 5A, 5B znázorňují řez motorem/vedený svislými rovinami A - A' a B - B' z obr. 2C. Příklady provedení vynálezu #

Spalovací motor s rotačními písty a prodlouženou expanzní dobou ( dále jen "motor" ) dle vynálezu, jehož příkladné provedení je znázorněno na-obr.-l, 2A až-2H a 5A, 5B, sestává z dávkovacího válce

W" ·*·· #T 1, po jehož obou bocích jsou souose připojeny pracovní válce 2, 2 shodného půdorysu o vnitřním tvaru dvojice shodných kruhových ú-sečí se společnou tětivou. Mezi dávkovacíra válcem 1 a každým z pracovních válců 2, 3 je vložena mezideska 52.# 52 sání a ke druhé základně pracovních válců 2t 2 3e připojena mezideska 62^, 62 výfuku, k níž přiléhá převodová skříň 9^2, 93^, V mezidesce 52, 52 sání je proveden sací kanál 520, 530, ústící do sacího otvoru 12, 13, vedoucího do vnitřního prostoru dávkovacího válce 1. Dávkovači válec 1 je v opačné části vnitřního prostoru opatřen po obou základnových plochách kompresními otvory 120, 130, spojenými s iniciačními komorami 521, 531, provedenými v tělesech mezidesek 52, 53 sání a vyústujícími do expanzních otvorů 22, 21 v přivrácených základnových plochách pracovních válců 2# 2· Odvrácené základnové plochy pracovních válců 2, 2 jsou opatřeny výfukovými otvory 2j2' 21' ústícími do výfukových kanálů 620, 630 mezidesek 62, 21 výfuku. Popsaným způsobem vytvořený stator se souose orientovanými válci 1, 2, 3, mezideskami 21# H# H' jLl a převodovými skříněmi 92_, 21 je opatřen souosými průchozími otvory, jimiž jé-veden-a-dvojl-ce-FTřx^-FtP^S—řFrídei—7—je-vyroben-^—ja-ko-výst-up--ní. a je uložený v ložiscích 924,934... Na hřídeli.2 je dále neo-točně uložena dvojice ozubených kol 922, 932 ( na obr. 1 naznačena čárkovaně ), která jsou ve stálém záběru s ozubenými koly 921, 931 ( na obr. 1 naznačena čárkovaně ), uloženými neotočně na hřídeli. 2# na hřídeli 1_ je rovněž pevně uložen sací píst 71 dávkovacího válce 2 a Par výfukových pístů 72, 7_3 pracovních válců 2, 2* Hřídel 2 'je na svých koncích uložený v ložiscích 923, 933 { na-, značeno čárkovaně ) a nese pár neotočně připojených ozubených kol 921, 931, pevně připojený kompresní píst 82 dávkovacího válce 2 a dvojici expanzních pístů 82, 21 pracovních válců 2# 1· Sací píst 71 a kompresní píst 21 jsou provedeny jako rozměrově a tvarově shodná tělesa o průřezů, jehož obvod je tvořen obrazcem, složeným ze dvou zrcadlově symetrických částí, jejichž konkávní oblouk tvoří polovinazávitu Archimedovy spirály a konvexní oblouk tvoří odpovídající úsek cyklické, křivky. Expanzní písty. 82-, 83 a výfukové písty 2!'· 21 jsou rovněž tvarovány jako tělesa shodného tvaru a velikosti, jejichž průřez tvoří obrazec o obvodu, sestávajícím z jednoho závitu Archimedovy spirály, zatímco jeho zbývající část tvoří konvexně orientovaný úsek cyklické křivky. Všechny

4Z

písty 71 až 82 jsou řešeny tak* že při jejich protisměrné rotaci ve válcích 1, 2, 2 dělí vnitřní prostor každého z nich na dva vzájemně oddělené pracovní prostory, v nichž probíhají současně různé úseky pracovní činnosti motoru. Kompresní píst 81 je po svých obou základových plochách opatřen přepouštěcími drážkami 812, 813, vzájemně fázově posunutými o přímý úhel a které při je** ho rotaci střídavě otevírají a uzavírají kompresní otvory 120, 130. Rovněž expanzní písty 82, 21 jsou opatřeny na základnových plochách, přivrácených dávkovacímu válci 2/ přepouštěcími drážkami 820* 830* obsluhujícími expanzní otvory 21f 31, stejně jako dávkovacímu válci 1 odvrácené základnové plochy výfukových pístů 72, 73 jsou opatřeny přepouštěcími drážkami 720*. 730* uzavírajícími a otevírajícími výfukové otvory 22, 32_. Činnost motoru dle vynálezu je podrobněji rozkreslena na schématu činnosti dle obr. 2A až 2H, kde j_sou v půdorysném pohledu znázorněny průřezy jednotlivými válci 1, 2, 2 se zakreslenými okamžitými polohami .rotujících pístů· Vztahové značky jsou pro přehlednost uve deny pouze na obr. 2A; přepouštěcí drážka 812 kompresního pístu 81, obsluhující přívod média do pracovního válce 2, je pro snazší =.©.di4šeiví=©d=pĚep€tttš:feěer±=da^ž^y=ai2^obs±uhu4íeíví>=ptSvod=h-Fr3oáiTO= média do pracovního válce 2/ vyznačena tmavým vybarvením celé jeho plochy. Šipky v horní části obr. 2A naznačují smysl neměnné rotace všech pístů motoru dle vynálezu. Na obr. 2A v dávkovacím válci 1 probíhá v prostoru B sání otevřenými sacími o-tvory 12/ 22 a současně v prostoru A probíhá komprimace nasátého " média; kompre Sní Otvory 120* 130 jsou 'uzavřený. V 'prostoru C pracovního válce 2 probíhá výfuk upotřebeného média otevřeným výfukovým otvorem 22, zatímco v prostoru D probíhá expanze. Expanzní otvor 21 je'otevřen. V prostorů E pracovního válce 2 je P° zahájení výfuku otevřeným výfukovým otvorem 32^, když prostor F je bezprostředně po explozi směsi v nevyobrazené iniciační komoře a prostoru F. Na obr.: 2B probíhá dále dříve popsaný děj, na obr. 2C přepouštěcí drážka 812 otevírá kompresní otvor 21 a je zahájena komprimace směsi do nevyobrazené iniciační komory; expanzní otvor 21 pracovního válce ' je uzavřen, výfukový otvor 22_ je téměř uzavřen. V pracovním válci 2 jsou expanzní otvor 22. i výfukový otvor 32 otevřeny a probíhá expanze i výfuk. Obr. 2B představuje pracovní válec 2 ve fázi počátku nové fáze sání a nové fáze kompre- . <r i se, v dávkovacím válci 1 probíhá sání nové dávky média a současně je dokončována komprese do iniciační komory a v pracovním válci _3 probíhá předchozí expanze i výfuk. Na obr. 2C je zahájena komprese média z dávkovacího válce do pracovního válce 2, kde zároveň končí fáze výfuku; obr. 2D znázorňuje kompresní píst 81 dávkovacího válce 1 před ukončením komprese a uzavřením kompresního otvoru 120 základnovou plochou kompresního pístu· 81, zatímco v pracovním válci 2 počínají fáze expanze a fáze výfuku; obr. 2E představuje dávkovači válec 1 v poloze ukončení komprese média pro pracovní válec 2 a pokračující sání, pracovní válec 2 zobrazuje polohu počínající expanze se současným zahájením výfuku média z předchozí expanze a v pracovním válci 2 pokračuje expanze i výfuk. Obr. 2F představuje dávkovači válec 2 při probíhajícím sání a kompresi, pracovní válec 2 pokračuje v expanzi/výfuku a pracovní válec 2 rovněž. Obdobný průběh je zachycen na obr. 2G s tím, že je zahájena komprese do iniciační komory, příslušející pracovnímu válci 2» v níž končí expanze i výfuk. Polohu téměř shodnou s polohou výchozí představuje obr. 2H, kde téměř končí komprese příslušející iniciační komoře pracovního válce 3 a současně pro- ✓ _blhá—s.áná.—v^Pxac,o.vním_v.á.lc.i_2_p,o.krač.u.j.e_e,x,panze_i_výfuk_a_v_prar_ covním válci 2 3e zahájena expanze i výfuk využitého média. Popsaný příklad provedení motoru dle vynálezu tedy umožňuje dosáhnout jednu expanzi pracovního válce 2, 2 2a jeho jednu otáčku o celý úhel; to znamená, že v popsaném řešení motoru proběhnou dvě expanze během jedné otáčky obou hřídel# l_t 2 a mot°r má tentýž počet expanzí--jako -čtyřdobý 'čtyřválec. - ........-............

Pro výhodnější utěsnění styku pístů s vnitřními plochami válce 1, 2, 2 3e možno užít těsnící lišty 710, 711, které, kopírují obvod pístu 81 a na těsněnou plochu jsou přitlačo-vány pružným členem, například plochou pružinou 700, uloženou mezi těleso sacího pístu 81 a vnitřní plochy dávkovacího válce 1, Přepouštecí drážka 712 je pak s výhodou provedena jako mezera mezi vzájemně nespojenými těsnícími lištami 710.

Vyrovnání drobných nerovnoměrností v geometrii obou rotujících částí motoru, způsobených při výrobě a/nebo provozu motoru, lze s výhodou dosáhnout tak, že nejméně jedaM] z hřídel# ]_, 2 s - Ik - . ozubeným kolem 921 je opatřený šikmou drážkou 701, v níž je uloženo pero 702 se suvně nasazeným ozubeným kolem 921, jehož krajní možné polohy vzhledem k ozubenému kolu 922 jsou vymezeny, například stavitelnými dorazy 703.

Claims (9)

1. 7 v/ 1. Spalovací motor s rotačními písty a prodlouženou expanzní dobou, sestávající z nejméně jednoho dávkovačiho válce a nejméně jednoho pracovního válce, když vnitřní prostor dávkova-cího válce je spojen sacím otvorem s nejméně jedním sacím kanálem a současně je dávkovači válec spojen kanálkem s nejméně jedním pracovním válcem, jehož vnitřní prostor je spojen výfukovým otvorem s výfukovým kanálem, přičemž v dávkovacím válci je otočně uložen sací píst, permanentně se dotýkající svou obvodovou plochou obvodové plochy kompresního, pístu shodného tvaru a v pracovním válci je otočně uložen expanzní píst, permanentně se dotýkající svou obvodovou plochou shodne tvarovaného výfukového pístu, přičemž písty dávkovacího i pracovního válce jsou nepohyblivě připojeny k páru rovnoběžně a protiběžně uložených hřídel# s nasazenými koly, opatřených záběrovým ozubením a/nebo jiným obdobným převodem, když tyto písty dělí vnitřní prostor dávkovacího válce a/nebo pracovního válce na vzájemně oddělené pracovní prostory s proměnlivým objemem, vyzná- c—e—n—y t i-m ; ze-bašt obvodu průřezů sacího pístu ( 71 ΓΓ" , kompresního, pístu .(. S.1 ) a/nebo expanzního-pístu-( 32, 3-3- ) a výfukového pístu ( 72, 73 ) tvoří část logaritmické křivky nebo Archimeáovy křivky o délce nejvíce jednoho závitu, počínající ve vrcholu, ležícím "n-a obvodu rotační kružnice pístu / 71, 72, 73, 31, 82, 83 ), jenž. je totožný s tečným bodem_uvedené křiv-^ ky, zatímco zbývající část obvodu průřezu pístu ( 71, 72, 73, 31, 82, 83 ) tvoří úsek cyklické křivky.
2. 2. Spalovací motor s rotačními písty a prodlouženou expanzní dobou podle nároku 1, vyznačený tím, že obvod příčného průřezu sacího pístu ( 71 ) a kompresního pístu (31 ) a/nebo expanzního pístu ( 32, 83 ) a výfukového pístu ( 72, 73 } je tvořen uzavřeným obrazcem z nejméně dvou zrcadlově symetrických částí, jehož konkávní oblouk tvoří úsek logaritmické. nebo Arcnimedovy křivky o délce, rovné přibližně' jedné polovině závitu^a konvexní úsek tvoří odpovídající část cyklické křivky. ís
3. 3. Spalovací motor s rotačními písty a prodlouženou ex panzní dobou podle nároku 1 nebo 2,vyznačený tím» že v nejméně jednom dávkovačům válci ( 1 ) a/nebo nejméně jednom pracovním válci ( 2, 3 ) jsou uloženy jednoduchá, vícenásobné a/nebo kombinované písty ( 71, 72, 73, 81, 82, 83 ).
4. 4. Spalovací motor s rotačními písty a prodlouženou ex panzní dobou podle nejméně jednoho z nároků laě 3, vyznačený tím, že mezi kompresním otvorem ( 120, 130 ) a expanzním otvorem ( 21, 31 ) je vřazena iniciační komora ( 521, 531 ) , opatřená s výhodou zážehovým zařízením a/nebo tryskou vstřikovacího čerpadla. '5. Spalovací motor s rotačními písty a prodlouženou expanzní dobou podle nejméně jednoho z nároků laž 4, vyznačený tím, že po obvodu alespoň jedn^hřídele ( 7, 8) a/nebo v základnové ploše alesppň jednoho pístu ( 71, 72, 73, 81, 82, 83 ) je provedena přepouštěcí drážka í 720, 730, 812, 813, '320, 330 ).
5. 6. Spalovací motor s rotačními písty a prodlouženou expanzní dobou podle nejméně jednoho z nároků 1 až.5, vyzná- * čený tím, že sací otvor ( 12,. 13 ) a/nebo kompresní otvor ( 120, 130 ) a/nebo expanzní otvor ( 21, 31 ) a/nebo výfukový otvor ( 22, 32 ) je opatřen ventilem a/nebo je tento ventil proveden " v "základnové ploše’~dávkovacího~ válce ( 1 ) pod kompresním pístem ( 31 ).
6. 7. Spalovací motor s panzní dobou podle nejméně čený tím, že je zejména plynného a/nebo tryskou, ústící zejména do je dávkovacímu válci { 1 ) pující médium pod tlakem rotačními písty a prodlouženou ex-jednoho z nároků 1 až G, vyzná.-opatřen samostatným přívodem paliva, kapalného, zakončenyW® . vstřikovací iniciační komory (521, 531 ) a/nebo předřazeno zařízení, vhánějící vstu-, například přeplňovaci kompresor. 3. Spalovací motor s rotačními písty a prodlouženou expanzní dobou podle nejméně jednoho z nároků 1 až 7, vyzná- i 47 - x - čený tím, že alespoň jeden píst ( 71, 72, 73, 81, 32, 33 ) je po svém obvodu opatřen těsnící lištou ( 710 ).
7. 9. Spalovací motor s rotačními písty a prodlouženou expanzní dobou podle nejméně jednoho z nároků 1 ač 8, vyznačený tím, že alespoň jeden píst ( 71, 72, 73, 81, 32, 33 ) je zhotoven z pružného materiálu. 4
8. 10. Spalovací motor s rotačními písty a prodlouženou expanz S, vyznačený obsahuje písty ( 71, strmým stoupáním, ne ní dobou podle nejméně jednoho z nároků 1 a: tím, že alespoň jeden válec ( 1, 2, 3 ) 72, 73, 81, 82, 83 ) ve tvaru sroubovica se přesahující výšku jejího jednoho závitu.
9. 11. Spalovací motor s rotačními písty a prodlouženou expanzní dobou podle nejméně jednoho z nároků 1 až 10,-v y z n a č e -n ý t í m , že ozubená záběrová kola ( 921, 922 ) nebo jiné ob- dobne převody.na jednÓ hřídeli (7 ) jsou uložena suvnč na vyms-, , , „ „ , , tůfioio žene draze, nerovnobezne s podélnou osou hřídele ( 7 ).

   ( » / -. —rtfSTjTfrwK -:*·«*.:#**<,*- +κ· i i ·-«-r-i - ·*· -c-;· -i-erv. >-' v >#*►- j ' -*p "*/' ‘ - · .v—fc +·*)**-» : - **„·"-* »'