CZ170793A3 - Two-stroke internal combustion engine - Google Patents

Description

Oblast techniky

Tento vynález pojednává o konstrukci klikového hřídele a bloku válců dvoudobého spalovacího motoru, zabraňujícím průniku nasávaného vzduchu mezi příslušnými odděleními klikové skříně u jednotlivých válců.

Dosavadní stav techniky

Motory pracující běžným dvoudobým cyklem vyžadují, aby vzduch, nasávaný do válců, byl stlačen na tlak vyšší než atmosférický tak, aby byl tento vzduch nasán zatímco jsou vypouštěny výfukové plyny z předchozího cyklu. Jsou dva základní způsoby zajištění požadovaného stupně stlačení nasávaného vzduchu, jedním je použití kompresoru (přeplňovače) a druhým je provedení stlačení nasávaného vzduchu v klikové skříni pohybem pístu dolů při výfukovém zdvihu. Motory využívající druhý způsob stlačování vzduchu jsou nazývány jako dvoudobé spalovací motory s kompresí v klikové skříni a vyžadují, aby jejich kliková skříň byla pro dosažení požadovaného stupně stlačení nasávaného vzduchu pohybem pístu při výfukovém zdviu účinně utěsněna. Ve víceválcovém dvoudobém motoru s kompresí v klikové skříni tedy vyžaduje pro jednotlivé válce individuálně utěsněné oddělení klikové skříně.

Dalším znakem dvoudobého spalovacího motoru s kompresí v klikové skříni je, že kliková skříň nemůže být použita jako olejová nádrž a dále že olej z tlakového mazacího systému nemůže být dodáván přímo do klikové skříně. Ložiska klikové hřídele a spojovací tyče tudíž nemohou být normální kluzná kovová ložiska, ale obvykle to bývají valivá ložiska, kuličková nebo válečková, které mohou pracovat i s minimálním mazáním. Protože taková ložiska netěsní přiléhající oddíly klikového hřídele, jako by těsnila kluzná ložiska, musí být provedeny opatření,

-2zajišťující účinné těsnění mezi blokem válců a ložiskovými čepy klikového hřídele, kde klikový hřídel prochází dělicími stěnami jednotlivých oddílů klikového hřídele. Tím se zabrání pronikání nasávaného vzduchu valivými ložisky z jednoho oddělení do druhého

Potřeba současného umístění jak ložiska tak i těsnění ve stěně dělící přiléhající oddíly klikové skříně normálně vyžaduje takový nárůst střední vzdálenosti mezi sousedními válci, který zajistí potřebnou tloušťku stěny pro umístění jak kuličkového nebo válečkového ložiska, tak i patřičného těsnění, tzn, jejich osových tloušťek. To má za následek nárůst střední vzdálenosti sousedních válců, což je v rozporu s požadavkem minimalizování osové délky víceválcového motoru při snižování hmotnosti motoru, při snižování torzních vibrací klikového hřídele a také při zmenšování motorového prostoru vozidla, což se odráží ve snižování hmotnosti vozidla a aerodynamického součinitele odporu vozidla.

Podstata vynálezu

Řešení tohoto problému vedlo ke konstrukci dvoudobého motoru podle vynálezu, u kterého může být snížena střední vzdálenost mezi válci a požadovaná podpěra pro ložisko a těsnění je vytvořena zvětšením tlouštky stěny pod úrovní válců. Při takovéto konstrukci samozřejmě vznikají problémy při výrobě, nebot část bočně rozšířené stěny může postranně vyčnívat do místa pod vrtáním válce po jedné nebo po obou stranách stěny. Takový boční výběžek stěny pod válcem může ovlivňovat vytváření vrtání válce i sestavování pístu ve válci. Obě tyto operace jsou přednostně z hlediska přesnosti a výhodnosti vykonávány ze strany válců u klikové skříně.

Proto je cílem vynálezu poskytnout konstrukci víceválcového dvoudobého motoru,u něhož je zkonstruováno ložisko s přiléhajícím těsněním ve stěně mezi sousedícími dutinami klikové skříně tak, aby byla minimalizována požadovaná axiální vzdálenost mezi válci, spojenými s příslušnými dutinami klikové skříně.

3S tímto cílem byl vytvořen dvoudobý spalovací motor, obsahující blok válců s několika válci, klikovou hřídel, klikovou skříň odnímatelně spojenou s blokem a vytvářející tak jednotlivá oddělení klikové skříně, spojená s příslušnými válci, přičemž oddělení klikové skříně jsou navzájem odděleny příslušnými vnitřními stěnami a každá taková stěna nese sestavu ložiska, zajišťujícím otočnou podpěru klikového hřídele, stěna se dále rozděluje v společné rovině kolmé k ose klikového hřídele, kdy první část každé stěny je součástí bloku válců a druhá část je součástí klikové skříně. Každá sestava ložiska obsahuje vnější ložiskový kroužek, neotočně upevněný v příslušné stěně souose s osou klikového hřídele, přičemž je zmíněná první část každé stěny utvořena tak, že nevyčnívá do oblasti, určené imaginárním prodloužením vnitřního povrchu válce, alespoň na jedné straně stěny, a vnější ložiskový kroužek je zde uspořádán s axiálním výběžkem vyčnívajícím do zmíněné oblasti na nejméně jedné straně stěny.

S výhodou je první část stěny vytvořena tak, že nevyčnívá do oblasti, určené imaginárním výběžkem příslušného válce po každé straně první části stěny. Dále ložiskový kroužek u takovéhoto vytvoření s výhodou vyčnívá přes první část stěny na každé straně.

Vhodné je, když má ložisková kroužek dostatečnou délku v axiálném směru, takže těsnění jsou umístěna mezi ložiskovým kroužkem a klikovou hřídelí a dodatečně vytváří ložiskovou podporu klikového hřídele.

Bude zajisté oceněno, že ložisková skříň je samostatný díl, který není součástí bloku válců a je vyjmut během vytváření bloku válců a při sestavování pístu v tomto bloku, přičemž šířka druhé části stěny, tvořící část klikové skříně, má shodnou šířku s ložiskovým kroužkem. Je výhodné, když tato druhá část stěny má s ložiskovým kroužkem shodnou šířku, protože tak vytváří dodatečnou podpěru sestavě ložiska a zajišťuje tuhost podpšry klikového hřídele.

-4V souladu s jiným hlediskem vynálezu je zde vytvořen víceválcový dvoudobý spalovací motor s jednotlivými odděleními vytvořenými v klikové skříní pro jednotlivé válce, přičemž kliková skříň obsahuje stěnu, oddělující dvě sousedící oddělení klikové skříně, touto stěnou prostupuje klikový hřídel se svým ložiskovým čepem podpíraným sestavou ložiska umístěnou ve stěně, sestava ložiska má vnější ložiskový kroužek neotočně umístěný ve stěně s utěsněným vnějším povrchem ložiskového kroužku, vnější ložiskový kroužek má axiální výběžek větší, než je tloušťka části stěny na straně válců osy klikového hřídele, poskytující vnitřní kruhový povrch souosý s ložiskovým čepem klikového hřídele, a osazení na klikovém hřídeli, umístěné jako protější souosý kruhový povrch ke zmíněnému vnitřnímu kruhovému povrchu, přičemž těsnění je umístěno mezi vnitřním a vnějším kruhovým povrchem, čímž je zajištěna těsnost mezi sousedícími odděleními klikových oddělení.

Vyhovujícím těsněním je těsnící kroužek spojený s vnějším ložiskovým kroužkem v podstatě neotočném utěsněném spojení a vyčnívající do obvodové drážky v klikovém hřídeli, přičemž malá provozní mezera poskytuje utěsnění běžně známým způsobem. Za Chodu se mezi těsnícím kroužkem a protějším povrchem drážky v klikovém hřídeli vytvoří olejový film a vytvoří tam hydrodynamickou formu mazání.

Alternativně může být mezikruhovým povrchem klikového hřídele a ložiskovým vnějším kroužkem těsnění labyrintového typu.

Výše uvedená konstrukce umožňuje, aby těsněni přečnívalo do vrtání válce motoru spojeného s klikovou skříní, mezi kterými je umístěno těsnění, aniž by část skutečné stěny oddělení klikové skříně vyčnívala do vrtání válce. Tak může být snížena osvá vzdálenost mezi sousedními válci v bloku, přičemž přesahování těsnění do vrtání válce nijak neomezuje používané zařízení pro vytvoření vrtání a/nebo sestavování válců ve vrtání válce.

-5Přehled obrázků na výkresech

Vynález bude snadněji pochopen z následujícího popisu jednoho možného provedení tříválcového dvoudobého motoru s dvěma těsněními podle vynálezu.

Na přiložených obrázcích je následující:

- obr.l je bodélný řez rovinou osy klikového hřídele,

- obr.2 je řez rovinou podle čáry 2-2 z obr.l,

- obr.3 je zvětšený pohled na oblast A z obr.l,

- obr.4 je podobný pohledu z obr.3 na alternativní těsnění.

Na obr. 1 je motor s blokem 10 válců se třemi rovnoběžnými vrtáními válců ϋ, umístěnými v řadě, odnímatelnou klikovou skříní 12 a klikovým hřídelem 13.. Hlava válců je normálně připevněna k vrchní ploše bloku 10 válců, ale pro zjednodušení byla z obrázků vynechána.

Kliková skříň 12 a blok válců 10 jsou opatřeny dosedacími plochami, ležícími v osové rovině klikového hřídele 13 v pravém úhlu na osy válců ϋ, jak je zobrazeno na obr. 2. Příslušný přední ložiskový čep 15 a zadní ložiskový čep 16 klikového hřídele 13 jsou neseny v příslušných ložiscích 17 a 18 s vnějšími těsněními 19 a 20 klasické konstrukce.

Každá z ojnic 21 je spojena klasickým způsobem s příslušnými písty 22 a s příslušnými excentrickými klikovými čepy 23. klikového hřídele 13 . Konvenční oddělené válečkové ložisko 14 jsou umístěny mezi ojnicí a klikovým čepem jak je obvyklé u dvoudobých motorů.

V klikové skříni 12 jsou vytvořeny dvě oddělené kolmé spodní stěny 25., které se dotýkají příslušných příčných horních stěn 26, které jsou vytvořeny v spodní části bloku 10 válců. Dotýkající se spodní stěny 25 a horní stěny 26 rozdělují prostor vymezený blokem 10 válců a klikovou skříní 12 do tří oddělení, spojených s Každá z dotýkajících se stěn, horní 26. také určuje otvor ložiska,který je souosý příslušnými válci, i spodní stěna 25 , s předním ložiskem 17 a zadním ložiskem .18, určený pro vložení příslušné sestavy 30 válečkového ložiska. Každá z sestav .30 válečkového ložiska je dělená, jak je běžnétakže mohou hýt sestaveny kolem příslušných středních ložiskových čepů 22 klikového hřídele 13.

Dvě části dělené sestavy 30 válečkového ložiska je držena v požadovaném sestavení sevřením mezi spodní stěnu 25 a horní stěnu 26, takže vnější kroužek 32 je zajištěn proti otáčení. Navíc je použit zaj ištovací kolík 35, který je prostrčen do příslušných otvorů v bloku 10 válců a vnějšího kroužku 32 sestavy 30. ložiska.

Jak je jasné z obr. 3 a 4, horní stěna 26 je podstatněji užší, než odpovídající spodní stěna 25. Horní stěna 26 má shodnou tlouštku s tlouštkou stěny, oddělující válce 11 ve směru podélné osy bloku 10 válců. Horní stěna 26 tudíž nijak nezasahuje do míst pod jednotlivými vrtání válců 11, čímž poskytuje nerušený vstup pro písty do jednotlivých válců 11 od spodu neboli od strany klikové skříně. Naopak po každé straně stěny, oddělující válců 11 je spodní etěna 25 podstatně silnější a vystupuje pod každý z těchto válců.

Vnější kroužek 32 každé sestavy 30 válečkového ložiska má větší osovou délku než horní stěna 26, takže po obou stranách pžesahuje a jeho šířka je v podstatě shodná s šířkou spodní stěny 25.

Vnější kroužek má také větší osovou délku než střední ložiskový čep 29 klikového hřídele 13 a váleček 28 sestavy 30 válečkového ložiska, který má v podstatě shodnou délku se středním ložiskovým čepem 22· Jak je vidět na obr. 1 a 3, válečky 28 jsouodsazeny vzhledem k vnějšímu kroužku 32 a spodní stěně 25. i horní stěně 22/ takže vodící čep 31 je vytvořen jako část klikového hřídele 13 a může souose vystupovat do vnějšího kroužku 32 Tak jsou válečky 28 vystředěny mezi ramenem 36 klikového hřídele 13 a čelem 37 vodícího čepu 31

Jak je zřetelnější z obr. 3, je každý vodicí čep 31 vytvořen s několika souosými rovnoběžnými zářezy 38 v obvodovém povrchu a s rýhami 39 mezi těmito zářezy 38 v těsné vzdálenosti od vnitřních

-7čel vnějších kroužků 32 sestavy 30 válečkového ložiska. Tato sestava tak vytváří klasické labyrintové těsnění, zabraňující přemístění vzduchu z jednoho oddělení klikové skříně do druhého.

Je důležité si povšimnout, že vnější kroužek 32 sestavy 30 válečkového ložiska vyčnívá pod horní stěnu 26 sousedících válců 11, takže leží v dráze pístu, pohybujícího se ve válci .11. Samozřejmě však vnější kroužek není v bloku 10 umístěn během výroby bloku 10 válců, ani při vkládání pístu do válce během sestavování, vnější povrch nijak neovlivňuje volný průchod různého naradí vrtáním válce 11 při jeho vytváření a honování.

Tato konstrukce umožňuje snížení střední vzdálenosti mezi válci ii, aniž by vyvstávala nutnost obdobného snížení osové délky oblasti kombinovaného ložiska a těsnění, nesoucího klikový hřídel.

V posaném příkladu byly pro nesení klikového hřídele použity válečková ložiska, samozřejmě je však možné, aby byly použity i jiné typy ložisek, např. kuličkové nebo i pro některé motory obyčejné kluzné. Stejně tak mohou být použita i jiná těsnění, než je labyrintové těsnění. Jedním z možných řešení by mohl být i jednoduchý rozdělený ven vystupující kroužek , podobný klasickému pístovému kroužku z obr. 4.

U této konstrukce je obvodová drážky 40 vytvořena v ložiskovém čepu 38 klikového hřídele 13 v místě vnějšího kroužku 32. Těsnicí kroužek 41 je dělený ven se rozšiřujícího typu, který musí být stlačen ze svého normálního rozměru tak, že může být přijat do vnějšího kroužku 32 . jak je tomu u pístních kroužků. Těsnicí kroužek 41 má svou osovou délkutakovou,že může být vsazen do obvodové drážky 40 se zvolenou mezerou mezi stěnou zářezu a stěnou kroužku, takže při rotaci klikového hřídele a s vnějším kroužkem 32 stojícím těsnicím kroužkem 41,vzniknou hydrodynamické mazací podmínky.

Další provedení těsnění, které je možno použít mezi klikový čep 38 a vnější ložiskový kroužek 32 je, že je to klasické ohybné těsnění, běžně používané ve spojení s rotujícím hřídelem nebo členem a předvené na obr. 1 jako 19 a 20.

Claims (8)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Dvoudobý spalovací motor, vyznačující se tím, že obsahuje blok válců s válci, klikový hřídel, klikovou skříň, odnímatelně spojenou s blokem válců a s jednotlivými odděleními, spojenými s příslušnými válci, přičemž jednotlivá oddělení jsou od sebe navzájem odděleny příslušnými vnitřními stěnami, které nesou sestavu ložisek jako rotační uložení klikového hřídele, vnitřní stěny jsou rozděleny v ose klikového hřídele, když první část každé vnitřní stěny je součástí bloku válců, zatímco druhá část je spojena s klikovou skříní, každá sestava ložiska obsahuje vnější ložiskový kroužek neotočně upevněný ve vnitřní stěně souose s klikovým hřídelem, kde první část každé vnitřní stěny nezasahuje do oblasti, určené prodloužením vnitřního povrchu válce nejméně na jedné straně vnitřní stěny, přičemž vnější ložiskový kroužek má axiální výběžek, vyčnívající na nejméně jedné straně vnitřní stěny do této oblasti.
2. 2. Dvoudobý spalovací motor podle bodu 1, vyznačující se tím , že první část vmitřní stěny nezasahuje do oblasti určené prodložením příslušného válce na každé etraně první části vnitřní stěny.
3. 3. Dvoudobý spalovací motor podle bodu 2, vyznačuj ící se t í m , že vnější ložiskový kroužek vyčnívá přes první část vnitřní stěny na každé její straně.
4. 4. Dvoudobý spalovací motor podle kteréhokoliv z bodů 1 až 3, vyznačující se tím , že mezi vnějším ložiskovým kroužkem a klikovým hřídelem je uspořádáno těsnění v místě kde vnější ložiskový kroužek vyčnívá přes první část vnitřní stěny pro vytvoření těsnění mezi sousedícími odděleními klokové skříně.
5. 5. Dvoudobý spalovací motor podle kteréhokoliv z bodů l až 4, vyznačující 3 e tím, že druhá část vnitční stěny má tlouštku přibližně stejnou, jako je tlouštka vnějšího ložiskového kroužku.

   -96. Dvoudcbý spalovací motor s jednotlivými odděleními klikové skříně pro každý válec, vytvořenými v klikové skříní, přičemž kliková skříň obsahuje vnitřní stěnu, oddělující dvě sousedící oddělení klikové skříně, klikový hřídel, prostupující touto stěnou, s klikovým čepem neseným sestavou ložiska, umístěnou v této stěně, přičemž sestava ložiska má vnější ložiskový kroužek neotočně umístěný ve vnitřní stěně s vnějším povrchem ložiskového kroužku a utěsněným vůči této stěně, řečený ložiskový kroužek má axiální výběžek větší než je tlouštka této části stěny na straně válců v ose klikového hřídele pro vytvoření vnitřního kruhového povrchu souosý s klikovým čepem, a s ramenem klikového hřídele umístěným tak, že tvoří protější souosý vnější kruhový povrch k vnitřnímu kruhovému povrchu, a s těsněním, umístěným mezi těmito kruhovými povrchy pro vytvoření těsnění mezi sousedícími odděleními klikové skříně.
6. 7. Dvoudobý spalovací motor podle bodu 6,vyznačující se t í m , že šířka ložiskového kroužku, měřená v osovém směru, je větší než je šířka vnitřní stěny, měřená v osovém směru, alespoňu části vnitřní stěny, umístěné mezi úrovní osové roviny klikového hřídele a koncem válce, sousedícím s klikovým hřídelem tak, že alespoň část ložiskového kroužku přesahuje přes vnitřní stěnu.
7. 8. Dvoudobý spalovací motor podle hodu 7, vyznačuj ící se tím, že těsnění je umístěno v části ložiskového kroužku vyčnívající za vnitřní stěnu.
8. 9. Dvoudobý spalovací motor podle bodu 6 nebo 7, vyznačující se tím, že kliková skříň je tvořena částí bloku válců a odnímatelným dílem klikové skříně, připojeným k bloku válců, přičemž jak blok válců tak díl klikové skříně mají vytvořenu část uzpůsobenou tak, že společně vytvoří vnitřní stěnu pro oddělení dvou přilehlých oddělení klikové skříně, když se spojí blok válců s dílem klikové skříně dohromady.

   -1010 Dvoudobý spalovací motor podle kteréhokoliv z bodů 6 až 9, vyznačující se tím, těsnění je pružně stlačitelný kroužek, uméstěny v podstatě stacionárně ve stlačeném stavu v ložiskovém kroužku, přičemž tento ložiskový kroužek vyčnívá do vnějšího otevřeného zářezu v klikové hřídeli a vytvářejí těsnění proti průniku kapalin při rotaci klikového hřídele.