CZ20022039A3

CZ20022039A3 - Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru

Info

Publication number: CZ20022039A3
Application number: CZ20022039A
Authority: CZ
Inventors: Josef Bureš
Original assignee: Josef Bureš
Priority date: 2002-06-12
Filing date: 2002-06-12
Publication date: 2004-01-14
Also published as: CZ297764B6

Description

Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru

Oblast techniky

Vynález se týká zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru, zejména pro řízenou regulaci kompresního poměru spalovacího motoru, skládajícího se z bloku motoru a nejméně jednoho pístu, ojnice, klikového hřídele, excentrického prstence a řízení excentrického prstence, kde na čepu klikového hřídele je uložen excentrický prstenec a na vnějším obvodu excentrického prstence je uložena ojnice, a používaného zejména pro pohon silničních motorových vozidel.

Dosavadní stav techniky

Vzhledem k tomu, že spalovací procesy ve spalovacích motorech jsou velmi komplexní a komplikované, je možné je ovlivnit mnoha způsoby. Na výsledný výkon motoru má velký vliv průběh tlaku během spalování a časový průběh spalování samotného. Běží-li motor pod vysokou zátěží, jsou spalovací tlaky vyšší nežli při volnoběhu. Běží-li motor rychle, je pro spalování k dispozici podstatně méně času nežli pří nízkých otáčkách. Velký vliv pro spalování pohonné směsi, a tím i pro koeficient účinnosti motoru, hraje rovněž kompresní poměr, tj. poměr mezi volným spalovacím prostorem při horní ůvrati pístu a celkovým objemem válce při spodní úvrati pístu. Vzhledem k tomu, že spalovací motor pracuje v různých pracovních režimech a prostředích, které také ovlivňují jeho výsledné parametry, je zřejmé, že běžný motor s konstantním kompresním poměrem nemůže nikdy běžet ideálně nebo optimálně. Konstantní kompresní poměr tvoří pouze kompromis pro určitou skupinu provozních stavů motoru.

Z výše uvedených důvodů je proto výhodné použít při konstrukci spalovacích motorů konstrukční řešení, která umožňují optimalizovat spalovací procesy ve spalovacím motoru variabilní změnou kompresního poměru. Variabilní kompresí lze optimalizo\?É| spalovací procesy v celém rozsahu režimu motoru. V současné době existují nejrůznější konstrukční řešení, které variabilně řeší změnu kompresního poměru pístového spalovacího motoru, tj. změnu poměru mezi volným spalovacím prostorem při horní úvrati pístu a celkovým objemem válce při spodní úvrati pístu.

.·>	ti·		titi	ti·	titi
• ·	• ti	ti	ti	ti'	•	ti	ti ti
ti	•	ti	•	♦ •ti	ti	ti	ti
							•
	ti	'·	ti	• ti	ti	ti	•
			titi	titi		titi	• tititi

Část z těchto řešení používá pro změnu kompresního poměru excentricky uložené ojnice, zejména ojnice excentricky uložené na čepu klikového hřídele.

Jedním z těchto konstrukčních řešení je například konstrukční řešení popsané v GB2258271, kde je ojnice uložena na čepu klikového hřídele v děleném excentrickém pouzdru, které má na své jedné části vytvořeno ozubení, které zabírá s ozubeným kolem umístěným na tyči, která je vedena středem klikového hřídele. Nevýhodou tohoto konstrukčního řešení je poměrně komplikované vedení tyče používané k řízení excentrického pouzdra středem klikového hřídele. Toto řešení neumožňuje nezávislé řízení jednotlivých válců u víceválcových motorů. Řešení je také vzhledem k použití ozubených převodů poměrně drahé a výrobně náročné.

Další konstrukční řešení je popsané v PV2693-97, kde je výstředníkový klikový čep tvořen nejméně dvěma pánvemi, které jsou uspořádány okolo hřídele ramena kliky klikového hřídele tak, že jej obepínají, a že každá z těchto pánví je spojena vždy s jedním segmentem ozubeného kola, kteréžto segmenty rovněž obepínají hřídel ramena kliky klikového hřídele, přičemž těmito segmenty tvořené ozubené kolo obíhá jako vnější kolo v dutém kole o větším průměru, které je uloženo soustředně okolo osy klikového hřídele a jehož poloha natočení je přestavitelná, a to tak, že vnější kolo při svém odvalování v dutém kole, když je toto nehybné, vykoná přesně jednu otáčku během jednoho oběhu. Duté kolo je na své ploché vnější straně soustředně spojeno s čelním kolem, které je přestavitelné pomocí dalšího, s tímto čelním kolem zabírajícího řídícího ozubeného kola, nebo v další variantě je duté kolo má na svém vnějším obvodu ozubení a je přestavitelné řídícím ozubeným kolem, které je v přímém záběru s tímto ozubením. Na rozdíl od předchozího řešení umožňuje toto řešení nezávislé řízení jednotlivých válců u víceválcových motorů. Nevýhodou je vzhledem k použití ozubených převodů výrobní náročnost konstrukčního řešení a tím i vyšší cena.

V CZ290250 je popsáno konstrukční řešení, kde na čepu klikového hřídele je uložen excentrický prstenec. Na vnějším obvodu excentrického prstence je uložena ojnice. Excentrický prstenec je na čepu klikového hřídele uložen stavitelně tak, že po změně nastavení vzájemné polohy excentrického prstence a čepu klikového hřídele je vzájemná poloha excentrického prstence a čepu klikového hřídele v průběhu otáčky klikového hřídele stabilní nebo se v průběhu otáčky klikového hřídele mění v rozsahu podle předchozího nastavení. Na vnějším obvodu excentrického prstence je stavitelně uložena stabilizační část udržující excentrický prstenec ve stabilní φφ φφ φ φ φ φ 'φ ·' * φφφ φφφ

Φ· φφφφ • φφ φΦ Φ Φ • φ φ φ φ φ φφφ φφφφ

Φ· φφ φ · φ φφφ φ φ · φ φ φ φφ ·* poloze. Stabilizační část udržuje excentrický prstenec ve stabilní poloze tak, že se v průběhu otáčky klikového hřídele nemění vzájemná úhlová poloha excentrického prstence, stabilizační části a bloku motoru, nebo se v průběhu otáčky klikového hřídele nemění vzájemná poloha excentrického prstence a stabilizační části. V tomto případě je stabilizační část svým druhým koncem kyvné nebo suvně uložena v bloku motoru. Hlavní a podstatnou nevýhodou tohoto konstrukčního řešení je, přestože je poměrně jednoduché a tím i levné, problematická možnost změny nastavení v průběhu chodu motoru.

ví

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru, zejména pro řízenou regulaci kompresního poměru spalovacího motoru, skládajícího se z bloku motoru a nejméně jednoho pístu, ojnice, klikového hřídele, excentrického prstence a řízení excentrického prstence, kde na čepu klikového hřídele je uložen excentrický prstenec- a na vnějším obvodu excentrického prstence je uložena ojnice, jehož podstata spočívá v tom, že nejméně jedno rameno excentrického prstence je spojeno s vedením, které je uloženo ve vodící dráze.

Pro optimální využití je výhodné, aby rameno excentrického prstence bylo hybně spojeno s vedením uloženým ve vodící dráze umístěné excentricky v kotouči uloženém stavitelně v bloku motoru. Rameno excentrického prstence je pak nejvýhodněji hybně spojeno s vedením pomocí čepu. Kotouč je přestavován pomocí šneku uloženého v bloku motoru a zabírajícího do ozubení vytvořeného na vnějším obvodu kotouče.

Vedení je tvořeno vodícím kotoučem, který je nepřerušovaného kruhového tvaru, nebo vodícím segmentem, který je tvořen částí kruhové výseče kotouče, a nebo může být tvořeno ozubeným kolem uloženým v ozubení vytvořeném ve vodící dráze. V případě, že vedeni je tvořeno vodícím kotoučem nebo vodícím segmentem může být vedení ve vodící dráze uloženo kluzně, nebo pomocí valivého ložiska.

S výhodou je také možné uložit ve vodícím kotouči klikový hřídel.

Výhody tohoto konstrukčního uspořádání spočívají v tom, že je možné jednoduše měnit v závislosti na druhu zatížení a pracovních podmínkách spalovacího motoru zdvih válce a tím i kompresní poměr. Zároveň je tímto konstrukčním '·· • * »» ·0 ·0

0 0 4 4 0 0 «0 »*» 0 »^l ·

00 00 4 4 4 · ·

0000 004

0400000 00 00 40 00 0 0 uspořádáním možné optimalizovat silové poměry na celém mechanismu, přenášejícího sílu z pístu motoru na klikový hřídel v průběhu otáčky klikového hřídele. Pomocí regulace zdvihu válce je možné dosáhnou podstatných úspor pohonných hmot, zvýšení výkonu motoru a vysokou variabilitu jeho pracovního použití. Celé konstrukční uspořádání se skládá z jednoduchých konstrukčních prvků, a proto je i jednoduché a levné výrobně. Výhodou je také to, že základní konstrukci lze s výhodou použít pro další uložení klikového hřídele, a tím zpevnění celého uložení, nebo popřípadě k nahrazení stávajícího uložení klikového hřídele, a tím k ,j zmenšení a optimalizování konstrukce celého motoru.

Přehled obrázků na výkrese

Vynález bude dále objasněn pomocí připojených obrázků, kde obr. 1 znázorňuje pohled na klikový hřídel s uspořádáním jednotlivých součástí zařízení, obr.2 znázorňuje detailní pohled na uložení vedení tvořeného vodícím, obr.3 znázorňuje detailní pohled na uložení vedení tvořeného vodícím segmentem, obr. 4 znázorňuje kotouč ve kterém je excentricky uložena vodící dráha, a obr. 5 znázorňuje detail stavitelného uložení kotouče v bloku motoru a jeho přestavování pomocí šneku, a uložení vedení ve vodící dráze pomocí valivého ložiska.

Příklady provedení vynálezu

Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru (obr.1) je tvořeno z excentrického prstence 2 s dvěma rameny 1. Excentrický prstenec 2 je přes tyto ramena i hybně pomocí čepu 7 spojen s vedením 3. Vedení 3 je uloženo ve vodící dráze 4 umístěné excentricky (obr.4) v kotouči 6. Kotouč 6 je uložen stavitelně v bloku motoru 5 a je přestavován pomocí šneku 10 (obr. 5) uloženého v bloku motoru 5 a zabírajícího do ozubení 11 vytvořeného na vnějším obvodu kotouče 12. Vedení 3 je tvořeno v první variantě vodícím kotoučem 9 (obr.2). V druhé variantě je pak vedení 3 tvořeno vodícím segmentem 8 (obr.3). V první variantě je vedení 3 ve vodící dráze 4 uloženo kluzně. Ve druhé variantě je pak vedení 3 ve vodící dráze 4 uloženo pomocí valivého ložiska 13 (obr. 5).

«4 ·· « 4 4 9 • · ·

9 4

9 9

9499

9	44	94	9 4
44	• 4	4 4	4
•	' 9	» ·	··*
•	9	4 9 4	9 *
•	9	9 4	• »
		44	• 4

Průmyslová využitelnost

Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru se využije při řízené regulaci kompresního poměru spalovacího motoru používaného zejména pro pohon silničních motorových vozidel.

• »

Claims

* ·

Patentové nároky s

I
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.

«
9.

s

I

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

«

9.

Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru, zejména pro řízenou regulaci kompresního poměru spalovacího motoru, skládajícího se z bloku motoru a nejméně jednoho pístu, ojnice, klikového hřídele, excentrického prstence a řízení excentrického prstence, kde na čepu klikového hřídele je uložen excentrický prstenec a na vnějším obvodu excentrického prstence je uložena ojnice, vyznačující se tím, že nejméně jedno rameno (1) excentrického prstence (2) je spojeno s vedením (3), které je uloženo ve vodící dráze (4).

Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru podle nároku 1 vyznačující s e tí m, že rameno (1) excentrického prstence (2) je hybně spojeno s vedením (3), které je uloženo ve vodící dráze (4) umístěné excentricky v kotouči (6) uloženém stavitelně v bloku motoru (5).

Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že rameno (1) excentrického prstence (2) je hybně spojeno s vedením (3) pomocí čepu (7).

Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru, podle nároků 1 a 2, vyznačující se t í m, že vedení (3) je tvořeno vodícím segmentem (8). Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru, podle nároků 1 a 2, vyznačující se t í m, že vedení (3) je tvořeno vodícím kotoučem (9). Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru, podle nároku 2, vyznačující se t í m, že kotouč (6) je přestavován pomocí šneku (10) uloženého v bloku motoru (5) a zabírajícího do ozubení (11) vytvořeného na vnějším obvodu kotouče (12).

Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru, podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že vedení (3) je ve vodící dráze (4) uloženo kluzně.

Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru, podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že vedení (3) je ve vodící dráze (4) uloženo pomocí valivého ložiska (13).

Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru, podle nároků 1 a 2, vyznačující se tím, že vedení (3) je tvořeno ozubeným kolem uloženým v ozubení vytvořeném ve vodící dráze (4).

9 ·· *· 99 99 • •9 9 • · • 9 9 9 9 • · • · ··· 9 9 9 • · • · • · 9 9 9 ··· ···· ·· 99 99 9999
10. Zařízení pro řízenou regulaci kompresního poměru, podle nároku 5, v y z n a č u j i c í s e t í m, že ve vodícím kotouči (9) je uložen klikový hřídel (14).

.8