CZ2012860A3

CZ2012860A3 - Internal combustion engine

Info

Publication number: CZ2012860A3
Application number: CZ2012-860A
Authority: CZ
Inventors: Pavel Náměstek
Original assignee: Pavel Náměstek
Priority date: 2012-11-30
Filing date: 2012-11-30
Publication date: 2014-06-11

Abstract

Dvoutaktní motor má sání pouze pod píst (9).V hlavě (21) válce je ventil (7) pro řízení doby výfuku. Přepouštění směsi je zajištěno středem duté ozubené pístnice (1) a zpětným ventilem (15) v pístu (9). Přepouštěcí kanál (12) slouží pro přeplňování. Přímočarý pohyb ozubené pístnice (1) a dvou protisměrně, pevně uchycených pístů (9) se na pohyb rotační a na výstupní hřídel (4) motoru přenáší pomocí dvou poloozubených převodníků (2, 3) přes pravý převodník (3) a s ním spojené ozubené kolo primárního převodu a přes druhý levý protisměrný převodník (2).The two-stroke engine has suction only under the piston (9). In the cylinder head (21) there is a valve (7) for controlling the exhaust time. The overflow of the mixture is ensured by the center of the hollow toothed piston rod (1) and the check valve (15) in the piston (9). The overflow duct (12) serves for supercharging. The linear movement of the toothed piston rod (1) and the two oppositely fixed pistons (9) are transmitted to the motor and output shaft (4) via two semi-toothed transducers (2, 3) via the right converter (3) and the associated gearwheel. primary gear and over the other left-hand up-converter (2).

Description

Dvoutaktní motor má sání pouze pod píst (9).V hlavě (21) válce je ventil (7) pro řízení doby výfuku. Přepouštění směsi je zajištěno středem duté ozubené pístnice (1) a zpětným ventilem (15) v pístu (9). Přepouštěcí kanál (12) slouží pro přeplňování. Přímočarý pohyb ozubené pístnice (1) a dvou protisměrně, pevně uchycených pístů (9) se na pohyb rotační a na výstupní hřídel (4) motoru přenáší pomocí dvou poloozubených převodníků (2, 3) přes pravý převodník (3) a s ním spojené ozubené kolo primárního převodu a přes druhý levý protisměrný převodník (2).The two-stroke engine has an intake only under the piston (9). In the cylinder head (21) there is a valve (7) for controlling the exhaust time. The mixture is discharged by the center of the hollow toothed piston rod (1) and the non-return valve (15) in the piston (9). The overflow channel (12) serves for supercharging. The linear movement of the gear piston rod (1) and the two oppositely fixed pistons (9) is transmitted to the rotary and output shaft (4) of the engine via two semi-toothed converters (2, 3) through the right converter (3) and the associated gear of the primary transmission and via the second left-hand upstream converter (2).

Spalovací motorCombustion engine

Oblast technikyTechnical field

Vynález se týká spalovacího motoru, zahrnujícího zejména válec ve kterém se pohybuje píst.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The invention relates to an internal combustion engine, including a cylinder in which a piston moves.

Dosavadní stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Současně vyráběné klasické dvou a čtyřtaktní motory jsou opatřeny pístem, jehož přímočarý pohyb se přenáší dále na ojnici a klikovou hřídel, přes které se převádí na pohyb otáčivý. Motor v tomto provedení na vlastní funkčnost spotřebuje zhruba 75% energie a na skutečně využitelnou práci se převede pouze 25%. K největší ztrátě energie dochází při převodu přímočarého pohybu na pohyb otáčivý., kdy osa pístu, ojnice a klika hřídele jsou v přímce( při zahájení pracovní dobyspalování) a kdy délka páky přenosu vytvořené síly se rovná -O- a tato síla působí kolmo na střed hřídele motoru, nejdelší páka přenosu je až v polovině dráhy zdvihu kde páka přenosu je nejdelší (rovna polovině délky zdvihu), ale dobou hoření se snižuje objem předávané energie minimálně o 50%. Druhý zásadní problém je nedostatek kyslíku, potřebného k dokonalému spálení paliva ve válci při pracovní době a kjeho nejúčinnější přeměně na energii pohonu. Tyto dvě největší nedokonalosti spalovacích motorů se v současnosti řeší zkracováním zdvihu, zvyšováním počtu válců motoru a zvyšováním otáček, které vede ke zkracování doby sání a pracovní doby. Tím se následně vyvolávají další nutná řešení, doplnění motoru o přeplňování, turbem, kompresorem, elektronikou atd. Tato vylepšení potom nutí výrobce používat velmi kvalitní a tím také drahé materiály a technologie, které neodstraní základní problém, ale pouze zvyšuji tlak na hřídel motoru a tím váhu a složitost klikového mechanizmu a celého motoru. Tak vznikají další náklady jak na výrobu, tak na provoz, neboť doposud známá provedení nedovedou podstatně zvýšit účinnost motoru, pouze tyto dva základní problémy přesouvají do oblasti, kde se s nimi lze částečně vypořádat, ale pouze za cenu velmi vysokých nákladů.Simultaneously produced classic two- and four-stroke engines are equipped with a piston whose linear motion is transmitted further to the connecting rod and the crankshaft, through which it is converted to rotary motion. The engine in this design consumes about 75% of the energy for its own functionality and only 25% is converted to the actual usable work. The greatest energy loss occurs when the linear motion is converted to rotary motion, when the piston axis, connecting rod and shaft crank are in line (at the start of the working time of combustion) and when the length of the force transmission lever is equal to -O- motor shaft, the longest transmission lever is up to the middle of the travel stroke where the transmission lever is the longest (equal to half the stroke length), but the burning time reduces the volume of transmitted energy by at least 50%. The second major problem is the lack of oxygen needed to completely burn the fuel in the cylinder during working hours and to convert it most effectively into drive energy. These two biggest imperfections of internal combustion engines are currently addressed by shortening the stroke, increasing the number of engine cylinders and increasing the speed, which leads to a shortening of the intake time and working time. This leads to other necessary solutions, supplementing the engine with turbocharging, turbine, compressor, electronics, etc. These improvements then force the manufacturer to use high quality and thus expensive materials and technologies that do not eliminate the basic problem, but only increase the pressure on the motor shaft and the weight and complexity of the crank mechanism and the whole engine. This creates additional costs for both production and operation, since the previously known designs do not significantly increase engine efficiency, only these two fundamental problems move to an area where they can be partially addressed, but only at the cost of very high costs.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Uvedené nedostatky jsou řešeny vynálezem, jehož podstata spočívá vtom, že dvojice protilehlých pístů jsou spojeny ozubenou pístnicí, do jejíhož oboustranného ozubení po obou protilehlých stranách zapadá poloozubené kolo levého převodníku a poloozubené kolo pravého převodníku, přičemž tato poloozubená kola jsou opatřena propojovacími hřídelemi. Střídavým pohybem pístnice je přes její ozubení také střídavě převáděn její přímočarý pohyb na pohyb otáčivý poloozubeného kola levého převodníku a při opačném směru pohybu pístnice na pohyb otáčivý poloozubeného kola pravého převodníku, přičemž otáčivý pohyb získávají také propojovací hřídele. Tato změna konstrukce prodlouží délku páky přenosu a je konstantní v celé délce pohybu pístu a po celou dobu působí vždy na nejvzdálenější bod páky od středu hnací hřídele.These drawbacks are solved by the invention in which a pair of opposing pistons are connected by a toothed piston rod, in which the two-sided toothing on both opposite sides of the left-hand gearbox and the right-hand gearbox are fitted with connecting shafts. Alternating movement of the piston rod through its toothing also converts its linear movement alternately to the movement of the rotating half-toothed wheel of the left converter and in the opposite direction of movement of the piston rod to the movement of the rotating half-toothed wheel of the right converter. This design change extends the length of the transmission lever and is constant throughout the length of the piston movement, and always acts on the farthest point of the lever from the center of the drive shaft at all times.

Propojovací hřídele jsou napojeny na primární převod, opatřený výstupní hřídelí. Tato výstupní hřídel je potom dále propojována s hřídelí poháněného zařízení, například vozidla, pracovního stroje apod.The interconnecting shafts are connected to a primary transmission equipped with an output shaft. This output shaft is then further coupled to the shaft of a driven device, such as a vehicle, a working machine or the like.

Ozubená pístnice je propojena s ojnicí a klikovou hřídelí, sloužících k vymezení horní a dolní úvratě dvojice pístů a pro přenos energie pohybu, pouze na funkční díly motoru nutných k chodu samotného motoru a jejich vzájemné koordinaci, například na vačkovou hřídel pro ovládání ventilů, zapalování, čerpadla, setrvačníku , kompresoru apod.The piston rod is connected to the connecting rod and the crankshaft to limit the top and bottom dead center of the pair of pistons and to transmit the energy of motion only to the functional parts of the engine necessary to run the engine itself and coordinate with each other, for example the camshaft to control the valves, pump, flywheel, compressor, etc.

Ozubená pístnice je spojena s pisty, umístěnými ve válcích, do jejichž spodní části je přivedeno sání motoru, kterým je do válců napojen přes zpětný ventil boční přepouštěcí kanál a v hlavě motoru je proveden výfuk. Toto provedení je vhodné pro dvoutaktní motory.The toothed piston rod is connected to the pistons located in the cylinders, the lower part of which is supplied with the engine intake, which is connected to the cylinders via a non-return valve through the side transfer channel and in the head of the engine is exhausted. This design is suitable for two-stroke engines.

Přepouštěcí kanál napojený na kompresor takto umožní druhý stupeň přeplňování motoru.The overflow duct connected to the compressor thus allows a second stage of supercharging the engine.

Boční přepouštěcí kanál je napojen do sání v otočném rozdělovacím ventilu a kompresor může tak (zvyšovat tlak sání) nebo přidáním vzduchu v druhé polovině pracovní doby doplnit vzduch k dokonalému prohoření paliva a také k propláchnout válec před zahájením výfuku. Toto provedení je vhodné pro čtyřtaktní motory.The side bypass duct is connected to the intake in the rotary manifold and the compressor can either (increase the intake pressure) or add air in the second half of the working time to replenish air to complete combustion of the fuel and also to flush the cylinder before starting the exhaust. This version is suitable for four-stroke engines.

Pístnice a píst mohou být opatřeny přepouštěcím kanálem přivedeným od • · · · · • · · · • · · · ·The piston rod and the piston may be provided with a transfer passage provided from the.

-3kompresoru a vyústěným do prostoru nad píst.-3compressor and opening into the space above the piston.

Písty s válci jsou připojeny na obou protilehlých koncích ozubené pistnice, .toto řešení logicky vyplývá z navrženého vynálezu a na dvojnásobek prodlouží pracovní dobu na otáčku kliky motoru.The pistons with the cylinders are connected at both opposite ends of the gear rod, this solution logically follows from the proposed invention and extends twice the working time per revolution of the crank of the engine.

Přehled obrázků na výkresechBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Provedení spalovacího motoru podle vynálezu je schematicky znázorněno na přiložených výkresech, kde obr.1 znázorňuje pohled na ozubenou pístnici s poloozubenými koly, obr.2 znázorňuje průřez ozubenou pístnici v rovině A-A z obr.1, na obr.3 je znázorněn boční pohled na převod sestávající z ozubené pistnice, zabírající do poloozubeného kola levého převodníku a do poloozubeného kola pravého převodníku, přičemž tato poloozubená kola jsou opatřena propojovací hřídelí,napojenou na primární převod ukončený výstupní hřídelí. Na obr.4 je znázorněno napojení ozubené pistnice na ojnici a klikovou hřídel. Na obr.5 je provedení pro dvoutaktního motoru znázorňující průřez válcem motoru s bočním přepouštěcím kanálem a kompresorem a na obr.6 je znázorněno provedení čtyřtaktního motoru, zahrnující také otočný rozdělovači ventil- sání-výfuk, napojený na boční přepouštěcí kanál a propojení spodní části válce s kompresorem.An embodiment of an internal combustion engine according to the invention is shown schematically in the accompanying drawings, in which Fig. 1 shows a view of a gear rod with half-toothed wheels. Fig. 2 shows a cross section of a gear rod in plane AA of Fig. 1; comprising a toothed piston rod engaging a semi-toothed wheel of the left transducer and a semi-toothed wheel of the right transducer, said semi-toothed wheels having a connecting shaft connected to a primary transmission terminated by an output shaft. Fig. 4 shows the connection of the gear rod to the connecting rod and the crankshaft. Fig. 5 is an embodiment for a two-stroke engine showing a cross-section of a cylinder with a side bypass passage and a compressor; and Fig. 6 is an embodiment of a four-stroke engine including a rotary manifold-exhaust manifold connected to a side bypass passage and a cylinder bottom connection. with compressor.

Příklady provedení vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Spalovací motor je opatřen dvojicí protilehlých válců 22 ve kterých jsou umístěny pisty 9 spojeny ozubenou pístnici 1, do jejíhož ozubení zapadá na jedné straně poloozubené kolo 2 levého převodníku a na protilehlé straně poloozubené kolo 3 pravého převodníku. Tato poloozubená kola 2,3 jsou opatřena propojovacími hřídelemi 24 , na jejichž koncích jsou umístěna poháněči ozubená kuželová kola 27 zabírající do poháněných kuželových ozubených kol 28 , umístěných na výstupní hřídeli 4 , přičemž tato soustava ozubených kol vytváří primární převod 25 pro napojení na poháněné ústrojí, například vozidla nebo pracovního stroje. Přes čep 29 je ozubená pistnice 1 spojena také s ojnici 6 a klikovou hřídelí 5 , která pohání pouze zařízení, která motor potřebuje ke své práci, jako je čerpadlo, zapalování, vačky atd.The internal combustion engine is provided with a pair of opposed cylinders 22 in which the pistons 9 are connected by a toothed piston rod 1, the toothing of which fits on one side a half-toothed wheel 2 of the left converter and on the opposite side a half-toothed wheel 3 of the right converter. These semi-gears 2,3 are provided with interconnecting shafts 24, at the ends of which are driven drive bevel gears 27 engaging the driven bevel gears 28 located on the output shaft 4, the gear assembly forming a primary gear 25 for connection to the driven gear. , such as a vehicle or work machine. Via the pin 29, the toothed piston rod 1 is also connected to the connecting rod 6 and the crankshaft 5, which drives only the devices that the engine needs for its work, such as a pump, ignition, cams, etc.

Přímočarý pohyb ozubené pístnice 1_ lze těsnit mezi válcem 22 a blokem 23 motoru. Podpístový prostor je možno využít k sání vzduchu přes jazýčkový ventil 11 pod píst 9 a jeho následnému stlačení pístem 9 při vratném pohybu do dolní úvratě 20 pístu 9 .a boční přepouštěcí kanál 12 lze využít k přeplnění při sání motoru. Motor tak může mít řízení tlaku sání redukčním ventilem 14, zvýšením plnícího tlaku klesne specifická spotřeba, současně stoupne střední efektivní tlak a mechanické části motoru mohou být menší. V oblasti 16hoření se spojením s kompresorem 10, propojeným na podestový prostor se zvýší množství nasátého vzduchu a přetlačením již stlačeného vzduchu kompresorem 10 pod píst 9 se část stlačením uložené energie vrátí na zpětný pohyb pístu 9 a tím k prodloužení pracovní doby ( po zahájení vratného pohybu pístu 9 a zahájení komprese nebo výfuku. Nabízí se také možnost stlačený vzduch od kompresoru 10 vést přepouštěcím kanálem 13 v ozubené pístnici 1 nebo bočním přepouštěcím kanálem 12 přes zpětný ventil 15. Ve druhé oblasti 17 hoření se tak prodlouží doba hoření paliva, zvýší se střední efektivní tlak a sníží škodliviny ve výfuku. Jak je zřejmé z provedení znázorněném na obr.6 , rozdělení cest do výfuku a sání zajišťuje otočný rozdělovači ventil 8, umístěný těsně za hlavou 21 motoru. U dvoutaktního motoru je sání pouze pod píst 9 , ale i v tomto případě je využita práce pod pístem 9 a také zde je možnost využít dvoustupňového přeplňování jako u čtyřtaktního motoru , přičemž odpadá otočný rozdělovači ventil 8 a část bočního přepouštěcího kanálu 12 . Řízení výfuku se provádí rovněž výfukovým ventilem 7 který usnadni provádění změny úhlování motoru bez zásahu do válce 22 a odstraní poruchy pístu 9 a pístních kroužků při přechodu hran výfukového kanálu.ve válci 22.Tyto úpravy spalovacích procesů dvou a čtyřtaktního motoru umožní snížit velmi podstatně emise škodlivých plynů ve výfuku a následně odstranit katalyzátor. Písty 9 jsou umístěny ve válcích 22 na protilehlých koncích ozubené pístnice 1 . Na obr. 1 jsou znázorněny úvratě dvou protisměrných pístů umístěných na ozubené pístnici 1_ , kde je znázorněna horní úvrať 18 jednoho z pístů 9, horní úvrať 19 druhého z pístů 9 a dolní úvrať 20 obou pistů 9_ .The linear movement of the rack 7 can be sealed between the cylinder 22 and the engine block 23. The undersize chamber can be used to suck air through the reed valve 11 below the piston 9 and then compress it by the piston 9 to return to the bottom dead center 20 of the piston 9, and the side port 12 can be used to overfill the engine intake. Thus, the engine may have an intake pressure control via a pressure reducing valve 14, increasing the boost pressure will decrease specific consumption, while increasing the mean effective pressure, and the mechanical parts of the engine may be smaller. In the combustion area 16 with the compressor 10 connected to the landing space, the intake air is increased and, by compressing the already compressed air by the compressor 10 below the piston 9, some of the stored energy returns to the reciprocating movement of the piston 9. There is also the possibility of compressed air from the compressor 10 to be passed through the bypass channel 13 in the toothed piston rod 1 or by the side bypass channel 12 through the check valve 15. In the second combustion region 17, the combustion time of the fuel is increased, As can be seen from the embodiment shown in Fig. 6, the distribution of the exhaust paths and the intake is provided by a rotary manifold valve 8 located just behind the engine head 21. In a two-stroke engine, the intake is only below the piston 9 but also in this case the work under and there is also the possibility of using a two-stage supercharging as in a four-stroke engine, with no need for a rotary manifold 8 and a portion of the side transfer port 12. Exhaust control is also performed by the exhaust valve 7, which facilitates changing the angles of the engine without interfering with the cylinder 22 and removes the failure of the piston 9 and the piston rings when passing the exhaust port edges. In cylinder 22. These modifications to the combustion processes of two and four stroke harmful gases in the exhaust and then remove the catalyst. The pistons 9 are disposed in the cylinders 22 at opposite ends of the rack 1. Fig. 1 shows the dead center of two counter pistons located on the rack 7, where the upper dead center 18 of one of the pistons 9, the upper dead center 19 of the other pistons 9 and the lower dead center 20 of both pistons 9 are shown.

• · · ·• · · ·

2oft'2oft '

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS

Claims

Internal combustion engine comprising two cylinders in which the pistons move, characterized in that the pistons (9) are interconnected by a toothed piston rod (1), whose toothing on two opposite sides alternately fits the half-toothed wheel (2) of the left converter and the half-toothed wheel ( 3) a right converter, the semi-toothed wheels (2), (3) having interconnecting shafts (24).

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the connecting shafts (24) are connected to a primary transmission (25) provided with an output shaft (4).

Internal combustion engine according to claim 1 or 2, characterized in that the toothed piston rod (1) is also connected to the connecting rod (6) and the crankshaft (5).

Internal combustion engine according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the toothed piston rod (1) is connected to the pistons (9) located in the cylinders (22), in the lower part of which the engine intake (11) is fed over to the cylinders (22) connected via a non-return valve (15) side bypass channels (12) and an exhaust (26) is provided in the engine head (21).

An internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the side transfer passages (12) are connected to the compressor (10).

Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the side transfer passages (12) and the exhaust (26) are connected to the rotary manifold (8) and the compressor (10) is also connected to the lower part of the engine cylinders (22).

Internal combustion engine according to claim 4, characterized in that the toothed piston rod (1) and the pistons (9) are provided with bypass ducts from the compressor and open above the pistons (9).

Internal combustion engine according to one of Claims 1 to 7, characterized in that the pistons (9) are arranged in the cylinders (22) at opposite ends of the toothed piston rod (1).

Fig. 1 • Fig. 3 Fig. 4 Fig. 4 ········· · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · · ·