CZ2018653A3 - Pístový spalovací motor s generátorem - Google Patents

Pístový spalovací motor s generátorem Download PDF

Info

Publication number
CZ2018653A3
CZ2018653A3 CZ2018-653A CZ2018653A CZ2018653A3 CZ 2018653 A3 CZ2018653 A3 CZ 2018653A3 CZ 2018653 A CZ2018653 A CZ 2018653A CZ 2018653 A3 CZ2018653 A3 CZ 2018653A3
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
crankshaft
generator
cylinders
internal combustion
engine
Prior art date
Application number
CZ2018-653A
Other languages
English (en)
Other versions
CZ308401B6 (cs
Inventor
Václav KNOB
Original Assignee
Václav KNOB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Václav KNOB filed Critical Václav KNOB
Priority to CZ2018-653A priority Critical patent/CZ308401B6/cs
Priority to CN201980087852.XA priority patent/CN113272539B/zh
Priority to ES19888311T priority patent/ES2944316T3/es
Priority to HUE19888311A priority patent/HUE061937T2/hu
Priority to EP19888311.8A priority patent/EP3880947B1/en
Priority to US16/697,143 priority patent/US11085370B2/en
Priority to PCT/IB2019/060163 priority patent/WO2020109990A1/en
Priority to KR1020217018351A priority patent/KR102398982B1/ko
Priority to RU2021117222A priority patent/RU2769415C1/ru
Publication of CZ2018653A3 publication Critical patent/CZ2018653A3/cs
Publication of CZ308401B6 publication Critical patent/CZ308401B6/cs

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B1/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements
    • F01B1/10—Reciprocating-piston machines or engines characterised by number or relative disposition of cylinders or by being built-up from separate cylinder-crankcase elements with more than one main shaft, e.g. coupled to common output shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B21/00—Combinations of two or more machines or engines
    • F01B21/02—Combinations of two or more machines or engines the machines or engines being all of reciprocating-piston type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B63/00—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices
    • F02B63/04—Adaptations of engines for driving pumps, hand-held tools or electric generators; Portable combinations of engines with engine-driven devices for electric generators
    • F02B63/042—Rotating electric generators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/06—Engines with means for equalising torque
    • F02B75/065—Engines with means for equalising torque with double connecting rods or crankshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/22—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement
    • F02B75/225—Multi-cylinder engines with cylinders in V, fan, or star arrangement having two or more crankshafts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B75/24—Multi-cylinder engines with cylinders arranged oppositely relative to main shaft and of "flat" type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/32—Engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding main groups
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
    • F16F15/24—Compensation of inertia forces of crankshaft systems by particular disposition of cranks, pistons, or the like
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
    • F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16F—SPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00—Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/22—Compensation of inertia forces
    • F16F15/26—Compensation of inertia forces of crankshaft systems using solid masses, other than the ordinary pistons, moving with the system, i.e. masses connected through a kinematic mechanism or gear system
    • F16F15/264—Rotating balancer shafts
    • F16F15/265—Arrangement of two or more balancer shafts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2270/00—Problem solutions or means not otherwise provided for
    • B60L2270/10—Emission reduction
    • B60L2270/14—Emission reduction of noise
    • B60L2270/145—Structure borne vibrations
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/16—Engines characterised by number of cylinders, e.g. single-cylinder engines
    • F02B75/18—Multi-cylinder engines
    • F02B2075/1804—Number of cylinders
    • F02B2075/1808—Number of cylinders two

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)

Abstract

Pístový spalovací motor s generátorem má dva válce (9) a (10) s hlavami (13) a (14) a písty (11) a (12) s ojnicemi (7) a (8) a dvěma klikovými hřídeli (1) a (2), které jsou spojené ozubenými koly (3) a (4) s poměrem převodu 1: 1 s opačným směrem otáčení. První kliková hřídel (1) s ozubeným kolem (3) je uložena rovnoběžně vedle druhé klikové hřídele (2) s druhým ozubeným kolem (4) v jedné skříni motoru (17) tak, že ozubená kola do sebe zapadají. První kliková hřídel (1) je spojena s prvním rotorem generátoru (5) a druhá kliková hřídel (2) je spojena s druhým rotorem generátoru (6) nebo setrvačníkem (18). Válce (9) a (10) s písty (11) a (12) jsou umístěny v kolmém směru na rovinu symetrie (20) mezi klikovými hřídeli s tím, že osy dvojice válců leží v rovině a oba písty (11) a (12) se budou nacházet v horní úvrati současně.

Description

Pístový spalovací motor s generátorem.
Oblast techniky
Vynález se týká uspořádání pístového spalovacího motoru ve spojení s generátorem, přičemž se jedná o dvouválcový motor, nebo motor s násobkem dvou válců, se dvěma klikovými hřídeli, který je určen pro dobíjení akumulátorů ve vozidlech nebo letounech s minimalizací vibrací při provozu, tzv range extender.
Dosavadní stav techniky
Pro pohon generátoru jsou používány pístové spalovací motory různých typů. Jsou používány jedno válcové i více válcové jednotky. Prakticky každý motor lze spojit s generátorem a tak jsou zpravidla využívány spalovací motory, které vycházejí z motorů pro pohon jiných zařízení. Obvykle mají jednu klikovou hřídel a pohání jeden generátor. Tyto konstrukce, i když jsou víceválcové a silově dobře vyvážené, mají torzní kmitání, které je způsobeno jednotlivými zápaly ve válcích motoru a okamžitou reakcí bloku motoru. Požadavky pro moderní pohony generátorů zejména typu Range extender například pro elektrovozidla nebo elektrolety jsou ale specifické. Požadavkem je například jednoduchost, malý počet válců, malá hmotnost, vhodné zástavbové rozměry a důležitá je i minimalizace vibrací. Myšlenka použít motor s dvěma klikovými hřídeli nebo spojit dva motory se zatím objevuje jen výjimečně. Příkladem je například řešení dle
US 20130319349 AI. Zde se jedná sice o motor se dvěma klikovými hřídeli, ale pohon jednoho rotoru generátoru vyvolává při zážehu ve válcích reakční moment rotoru generátoru. Proto je uložení celého soustrojí zatíženo torzními kmity. Ani motor není vyvážen z hlediska setrvačných sil ideálně, protože válce jsou umístěny rovnoběžně a setrvačné síly klikových mechanismů nelze vyvážit ideálně. Dále je tato koncepce s rovnoběžnými válci vysoká a nevhodná pro požadavky nízké zástavby.
Podstata vynálezu
Výše uvedené nedostatky jsou do značné míry odstraněny pístovým spalovacím motorem s generátorem sestávajícím ze dvou válců s hlavami a písty s ojnicemi a dvěma klikovými hřídeli, případně jejich násobků, které jsou spojené ozubenými koly s poměrem převodu 1: -1, tj. s opačným směrem otáčení, podle tohoto řešení. Jeho podstatou je to, že první kliková hřídel s ozubeným kolem je uložena rovnoběžně vedle druhé klikové hřídele s druhým ozubeným kolem v jedné skříni motoru tak, že ozubená kola s převodem 1: -1 do sebe zapadají a první kliková hřídel je spojena s prvním rotorem generátoru a druhá kliková hřídel je spojena s druhým rotorem generátoru, nebo setrvačníkem přičemž moment setrvačnosti sestavy první klikové hřídele s prvním ozubeným kolem a s prvním rotorem generátoru odpovídá momentu setrvačnosti sestavy druhé klikové hřídele s druhým ozubeným kolem a s druhým rotorem generátoru nebo setrvačníkem a dále jsou válce s písty umístěny v kolmém směru na rovinu symetrie mezi klikovými hřídeli s tím, že osy dvojice válců leží v rovině a oba písty se nacházejí v horní úvrati současně.
Vyvážení jednotlivých klikových mechanismů je provedeno tak, že nevyvážené rotační hmoty klikového mechanismu jsou vyváženy vývažky na 100 % a odstředivé síly Fo se tedy vzájemně ruší. Posuvné hmoty klikových mechanismů zůstávají zcela nevyváženy. Setrvačné síly Fs od posuvných hmot jsou vzájemně eliminovány díky symetricky opačnému pohybu shodných posuvných hmot obou klikových mechanismů v jedné rovině.
Motor může být s dvoudobým nebo čtyřdobým cyklem. U čtyřdobého motoru může být pracovní cyklus u protilehlých válců posunutý o jednu otáčku.
- 1 CZ 2018 - 653 A3
Motor může obsahovat více protilehlých dvojic válců se symetrickým umístěním pístů a ojnic vůči rovině symetrie mezi dvěma klikovými hřídeli s tím, že pracovní cykly u dvojic protilehlých válců mohou být fázově posunuty.
Pístový spalovací motor s generátorem řeší ideálně požadavky na moderní Range extender pro elektricky poháněná vozidla a letouny. Je to jednoduché levné řešení pouze s dvěma válci, které jez hlediska setrvačných sil dokonale silově i momentově vyvážené. Rotační hmoty na klikových mechanismech jsou vyváženy na 100 % a setrvačné síly od posuvných hmot jsou vzájemně eliminovány díky symetricky opačnému pohybu shodných posuvných hmot obou klikových mechanismů.
Díky tomu, že se písty s ojnicemi pohybují v jedné rovině, nevzniká ani žádný moment, od působících setrvačných sil. Při náhradě ojnic dvěma hmotnými body je třeba brát v úvahu doplňkový setrvačný moment oj nice. V tomto případě se i tyto momenty ojnic navzájem eliminují při symetrickém pohybu ojnic v jedné rovině.
Vzhledem k tomu, že jsou u opačně se otáčejících hřídelí shodné momenty setrvačnosti a jelikož jsou tyto hřídele dokonale synchronizovány ozubenými koly, jsou i všechny momenty vzniklé nerovnoměrnostmi chodu pístového motoru též vzájemně zcela eliminovány. Do uložení motoru se tedy nepřenesou žádné kolísavé síly ani momenty a celé soustrojí je zcela neutrální. Motor netrpí vibracemi v uložení ani při startu nebo při vypínání ani při chodu v nízkých otáčkách. V elektricky poháněném letounu nedojde tedy ani při startu nebo vypnutí motoru k přenosu vibrací do konstrukce draku a nemůže tak být ovlivněna žádná citlivá činnost. Například filmování a focení. Uspořádání motoru je výhodné pro zástavbu, protože je velmi nízké a dá se tedy umístit například pod podlahu vozidla. Též v letounech je plochá konstrukce výhodná pro nej používanější typy zástaveb spalovacích motorů. Při současném zážehu v obou válcích dochází k společnému přenosu sil na klikové mechanismy a jejich shodné urychlování, proto budou ozubená kola spojující klikové mechanismy minimálně zatížená. Nejvýhodnější je použití dvou shodných generátorů na obou klikových hřídelích a pak budou mít ozubená kola jen synchronizační účinek. Toto uspořádání je také výhodné proto, že dva generátory jsou menšího průměru a nezvyšují zástavbovou výšku motoru. Eventuelně lze v případě použití dvou generátorů elektricky řešit též možnost odpojení jednoho generátoru v případě jeho poruchy. Pokud bude použit jen jeden generátor a na druhé hřídeli bude jen setrvačník, pak budou ozubená kola přenášet i užitečný výkon z hřídele, kde je setrvačník. I tak bude ale silové zatížení ozubení velmi příznivé. Výhodu je i to, žer motor lze vyvinout do výroby poměrně rychle a snadno s použitím komponentů soudobých jedno válcových motorů.
Objasnění výkresů
Pístový spalovací motor s generátorem podle vynálezu bude blíže objasněn na příkladných provedeních s pomocí přiložených výkresů. Na obr. 1 je znázorněn v řezu pístový spalovací motor s dvěma válci s hlavami a písty s ojnicemi a dvěma klikovými hřídeli, které jsou spojené ozubenými koly s poměrem převodu 1: -1, tj. s opačným směrem otáčení. První kliková hřídel s ozubeným kolem je uložena rovnoběžně vedle druhé klikové hřídele s druhým ozubeným kolem v jedné skříni motoru tak, že ozubená kola s převodem 1: -1 do sebe zapadají. První kliková hřídel je spojena s prvním rotorem generátoru a druhá kliková hřídel je spojena s druhým rotorem generátoru. Válce s písty jsou umístěny v kolmém směru na rovinu symetrie mezi klikovými hřídeli a osy dvojice válců leží v rovině. Oba písty se nacházejí v horní úvrati současně. Motor má dvoudobý cyklus.
Na obr. 2 je v řezu pístový spalovací motor s generátorem v obdobném uspořádání jako na obr. 1 ale se čtyřdobým cyklem.
-2 CZ 2018 - 653 A3
Na obr. 3 je axonometrický pohled s částečným řezem pístového spalovacího motoru s generátorem s obdobným uspořádáním jako na obr. 1. Rozdíl je v tom, že motor má jen jeden rotor generátoru na jedné klikové hřídeli a na druhé klikové hřídeli má setrvačník. Díky větším průměrům rotoru generátoru a setrvačníku než je rozteč klikových hřídelí, je rotor generátoru axiálně posunut vůči rotoru setrvačníku.
Na obr. 4 je axonometrický pohled s částečným řezem pístového spalovacího motoru s generátorem s obdobným uspořádáním jako na obr. 1. Rozdíl je v tom, že jeden rotor generátoru je umístěn na předním konci první klikové hřídele a druhý rotor generátoru je umístěn na zadním konci druhé klikové hřídele. Rotory mají velké vnější průměry, ale v tomto uspořádání si nepřekáží.
Na obr. 5 je axonometrický pohled s částečným řezem pístového spalovacího motoru s generátorem s dvoudobým cyklem a dvěma dvojicemi protilehlých válců. Přední dvojice protilehlých válců má pracovní cyklus posunutý o 180° oproti zadní dvojici protilehlých válců. Klikové hřídele jsou opatřeny na předním konci stejnými rotory generátorů.
Příklady uskutečnění vynálezu
Příkladný pístový spalovací motor s generátorem dle obr. 1 je tvořen ze dvou válců 9 a 10 s hlavami 13 a 14 a písty 11 a 12 s ojnicemi 7 a 8 a dvěma klikovými hřídeli 1 a 2. které jsou spojené ozubenými koly 3 a 4 s poměrem převodu 1: -1, tj. s opačným směrem otáčení. První kliková hřídel 1 s ozubeným kolem 3 je uložena rovnoběžně vedle druhé klikové hřídele 2 s druhým ozubeným kolem 4 v jedné skříni motoru 17 tak, že ozubená do sebe zapadají. První kliková hřídel 1 je spojena s prvním rotorem generátoru 5 a druhá kliková hřídel 2 je spojena s druhým rotorem generátoru 6. Moment setrvačnosti sestavy první klikové hřídele 1 s prvním ozubeným kolem 3 a s prvním rotorem generátoru 5 odpovídá momentu setrvačnosti sestavy druhé klikové hřídele 2 s druhým ozubeným kolem 4 a s druhým rotorem generátoru 6, Válce 9 a 10 s písty 11 a 12 jsou umístěny v kolmém směru na rovinu symetrie 20 mezi klikovými hřídeli s tím, že osy dvojice válců leží v rovině a oba písty 11 a 12 se nacházejí v horní úvrati současně. Motor má dvoudobý cyklus.
Příkladný pístový spalovací motor s generátorem dle obr. 2 vychází z provedení dle obrázku 1. Pracovní cyklus motoru je ale čtyřdobý.
Příkladný pístový spalovací motor s generátorem dle obr. 3 vychází z provedení dle obrázku 1. Na první klikové hřídeli 1 je připevněn větší první rotor generátoru 5 a na druhé klikové hřídeli 2 je připevněn setrvačník 18. Aby vzájemně nekolidovaly jsou axiálně přesazené.
Příkladný pístový spalovací motor s generátorem dle obr. 4 vychází z provedení dle obrázku 1. Na přední části první klikové hřídeli 1 je připevněn první rotor generátoru 5 a na zadní části druhé klikové hřídele 2 je připevněn druhý rotor generátoru 6. Rotory generátorů 5 a 6 mají velké vnější průměry, ale v tomto uspořádání si nepřekáží.
Příkladný pístový spalovací motor s generátorem dle obr. 5 vychází z provedení dle obrázku 1. Motor se liší tím, že je opatřen dvěma dvojicemi protilehlých válců 9 a 10. Přední dvojice protilehlých válců má pracovní cyklus posunutý o 180° oproti zadní dvojici protilehlých válců.
U pístového spalovacího motoru s generátorem je činnost následující. Ve skříni motoru 17 se první kliková hřídel 1 s prvním ozubeným kolem 3 a prvním rotorem generátoru 5 otáčí na opačnou stranu než druhá kliková hřídel 2 s druhým ozubeným kolem 4 a druhým rotorem generátoru 6 shodnými otáčkami díky ozubeným kolům 3 a 4 s převodovým poměrem 1:1. První píst 11 a druhý píst 12 se pohybují symetricky vůči rovině symetrie 20 motoru a to tak, že se vždy nacházejí v horní úvrati současně.
-3 CZ 2018 - 653 A3
Zrychlení posuvných hmot u prvního pístu lije tedy shodné ale opačného směru oproti zrychlení posuvných hmot u druhého pístu 12 a při shodných hmotnostech se setrvačné síly Fs vzájemné zcela eliminují. Při náhradě oj nice dvěma hmotnými body je třeba uvažovat i doplňkový setrvačný moment první ojnice 7 i druhé ojnice 8. Při shodnosti ojnic budou tyto momenty též shodné ale opačné a tak se též zcela eliminují. Jelikož se osy prvního válce 9 a druhého válce 10 nachází v jedné rovině, nevzniká ani žádný moment od posuvných setrvačných sil. Vyvážení rotačních hmot na první klikové hřídeli 1 i na druhé klikové hřídeli 2 je provedeno tak, že nevyvážené rotační hmoty jsou vyváženy vývažky 15 a 16 na 100% a odstředivé síly Fo se tedy též vzájemně mší. Při zážehu v prvním válci 9 a zážehu v druhém válci 10 dochází k přenosu momentu na rotory generátorů 5 a 6. Jelikož jsou klikové hřídele 1 a 2 synchronizovány ozubenými koly 3 a 4, jsou uhlová zrychlení jejich rotace zcela shodná ale opačná. Protože moment setrvačnosti sestavy první klikové hřídele 1 s prvním ozubeným kolem 3 a s prvním rotorem generátoru 5 je shodný s momentem setrvačnosti sestavy druhé klikové hřídele 2 s druhým ozubeným kolem 4 a s druhým rotorem generátoru 6, jsou i vzniklé setrvačné momenty stejné velikosti ale opačného smyslu a tak se zcela eliminují. Pístový spalovací motor s generátorem tedy nepřenáší do svého uložení při své činnosti žádné síly ani momenty krom své hmotnosti. U motoru s dvoudobým cyklem dochází k současným zážehům v prvním válci 9 a druhém válci 10. Pokud je navíc odpor rotorů generátorů 5 a 6 shodný je namáhání mezi prvním ozubeným kolem 3 druhým ozubeným kolem 4 zcela minimální. Funkce ozubených kol 3 a 4 bude jen synchronizační. Vyrovnávat budou jen malé rozdíly vlivem rozdílného průběhu spalování v prvním válci 9 a druhém válci 10.
U motoru se čtyřdobým cyklem je možný společný zážeh v prvním válci 9 a druhém válci 10 nebo zážeh střídavý při vzájemném posunu pracovních cyklů o 360°. V případě střídavého zážehu je sice plynulejší chod generátorů 5 a 6 ale namáhání ozubení ozubených kol 3 a 4 je značné, protože činná kliková hřídel 1 musí urychlovat druhou nečinnou klikovou hřídel 2 a naopak.
U provedení motoru, kde první rotor generátoru 5 je na první klikové hřídeli 1 a na druhé klikové hřídeli 2 je setrvačník 18, budou ozubená kola 3 a 4 přenášet výkon z druhé klikové hřídele 2 na klikovou hřídel 1. V případě společných zážehů ve válcích 9 a 10 je ale namáhání ozubených kol 3 a 4 poměrně příznivé. Výhodou může být použití jen jednoho generátoru.
V případě, že má motor více dvojic protilehlých válců 9 a 10 je jeho činnost obdobná jako u dvouválcového provedení. Pracovní cykly rozdílných dvojic válců 9 a 10 mohou být fázově posunuté a pak bude plynulejší chod rotorů generátorů 5 a 6 a vyšší dosažený výkon.
Průmyslová využitelnost
Pístový spalovací motor s generátorem podle tohoto vynálezu nalezne uplatnění jako generátor typu Range extender pro moderní vozidla a letouny poháněné elektrickou energií.

Claims (6)

PATENTOVÉ NÁROKY
1. Pístový spalovací motor s generátorem obsahující alespoň dva válce (9) a (10) s hlavami (13) a (14) a písty (11) a (12) s ojnicemi (7) a (8) a dvěma klikovými hřídeli (1) a (2), které jsou spojené ozubenými koly (3) a (4) s poměrem převodu 1 : -1, tedy s opačným směrem otáčení, vyznačující se tím, že první kliková hřídel (1) s ozubeným kolem (3) je uložena rovnoběžně vedle druhé klikové hřídele (2) s druhým ozubeným kolem (4) v jedné skříni motoru (17) tak, že ozubená kola s převodem 1: -1 do sebe zapadají a první kliková hřídel (1) je spojena s prvním
2. Pístový spalovací motor s generátorem podle nároku 1, vyznačující se tím, že vyvážení klikových mechanismů je provedeno tak, že nevyvážené rotační hmoty klikových mechanismů jsou vyváženy vývažky (15) a (16) na 100 % a odstředivé síly Fo se tedy vzájemně ruší, přičemž posuvné hmoty klikových mechanismů zůstávají zcela nevyváženy a setrvačné síly Fs od posuvných hmot jsou vzájemně eliminovány díky symetricky opačnému pohybu shodných posuvných hmot obou klikových mechanismů v jedné rovině.
3. Pístový spalovací motor s generátorem podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že motor je s dvoudobým cyklem.
4. Pístový spalovací motor s generátorem podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že motor je s čtyřdobým cyklem.
-4 CZ 2018 - 653 A3 rotorem generátoru (5) a druhá kliková hřídel (2) je spojena s druhým rotorem generátoru (6) a/nebo setrvačníkem (18), přičemž moment setrvačnosti sestavy první klikové hřídele (1) s prvním ozubeným kolem (3) a s prvním rotorem generátoru (5) odpovídá momentu setrvačnosti sestavy druhé klikové hřídele (2) s druhým ozubeným kolem (4) a s druhým rotorem generátoru (6) a/nebo setrvačníkem (18) a dále jsou válce (9) a (10) s písty (ll)a(12) umístěny v kolmém směru na rovinu symetrie (20) mezi klikovými hřídeli s tím, že osy dvojice válců leží v rovině a oba písty (ll)a(12)se nacházejí v horní úvrati současně.
5. Pístový spalovací motor s generátorem podle nároku 3, vyznačující se tím, že pracovní cyklus u protilehlých válců je posunutý o jednu otáčku.
6. Pístový spalovací motor s generátorem podle kteréhokoli z předchozích nároků, vyznačující se tím, že motor obsahuje více protilehlých dvojic válců (9), (10) se symetrickým umístěním pístů (11), (12) a ojnic (7), (8) vůči rovině symetrie (20) mezi dvěma klikovými hřídeli (1) a (2) s tím, že pracovní cykly u dvojic protilehlých válců mohou být fázově posunuty.
CZ2018-653A 2018-11-27 2018-11-27 Pístový spalovací motor s generátorem CZ308401B6 (cs)

Priority Applications (9)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-653A CZ308401B6 (cs) 2018-11-27 2018-11-27 Pístový spalovací motor s generátorem
CN201980087852.XA CN113272539B (zh) 2018-11-27 2019-11-26 附有发电机的往复活塞式内燃发动机
ES19888311T ES2944316T3 (es) 2018-11-27 2019-11-26 Motor alternativo de combustión con generador
HUE19888311A HUE061937T2 (hu) 2018-11-27 2019-11-26 Dugattyús belsõ égésû motor generátorral
EP19888311.8A EP3880947B1 (en) 2018-11-27 2019-11-26 Piston internal combustion engine with generator
US16/697,143 US11085370B2 (en) 2018-11-27 2019-11-26 Piston internal combustion engine with generator
PCT/IB2019/060163 WO2020109990A1 (en) 2018-11-27 2019-11-26 Piston internal combustion engine with generator
KR1020217018351A KR102398982B1 (ko) 2018-11-27 2019-11-26 발전기를 갖는 피스톤 내연 엔진
RU2021117222A RU2769415C1 (ru) 2018-11-27 2019-11-27 Поршневой двигатель внутреннего сгорания с генератором

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ2018-653A CZ308401B6 (cs) 2018-11-27 2018-11-27 Pístový spalovací motor s generátorem

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CZ2018653A3 true CZ2018653A3 (cs) 2020-06-03
CZ308401B6 CZ308401B6 (cs) 2020-07-29

Family

ID=70848247

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ2018-653A CZ308401B6 (cs) 2018-11-27 2018-11-27 Pístový spalovací motor s generátorem

Country Status (9)

Country Link
US (1) US11085370B2 (cs)
EP (1) EP3880947B1 (cs)
KR (1) KR102398982B1 (cs)
CN (1) CN113272539B (cs)
CZ (1) CZ308401B6 (cs)
ES (1) ES2944316T3 (cs)
HU (1) HUE061937T2 (cs)
RU (1) RU2769415C1 (cs)
WO (1) WO2020109990A1 (cs)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7127889B2 (ja) * 2019-02-14 2022-08-30 株式会社石川エナジーリサーチ パワーユニット
DE102020125799A1 (de) * 2020-10-02 2022-04-07 Frank Obrist Luftfahrzeug

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4331111A (en) * 1979-09-10 1982-05-25 Bennett Arthur G Low vibration engine
DE4206518A1 (de) * 1992-03-02 1992-07-23 Hartmut Dipl Ing Dr Te Bathelt Zweizylinder-hubkolbenmaschine
JPH10141082A (ja) * 1996-11-07 1998-05-26 Masakuni Koike 対向シリンダ型機関及び往復動機械
SE529094C2 (sv) * 2005-09-06 2007-05-02 Hcci Technology Ab 2-taktsmotor med variabel kompression
JP4890321B2 (ja) * 2007-03-30 2012-03-07 本田技研工業株式会社 バーチカル型エンジン
RU2380543C2 (ru) * 2007-12-19 2010-01-27 Вячеслав Файзрахманович Нурмухаметов Поршневая машина
US8485161B2 (en) * 2008-09-04 2013-07-16 Achates Power, Inc. Opposed piston, compression ignition engine with single-side mounted crankshafts and crossheads
CH703972A1 (de) * 2010-10-29 2012-04-30 Obrist Engineering Gmbh Verbrennungskraftmaschine.
RU2516040C2 (ru) * 2011-06-06 2014-05-20 Алексей Александрович Никифоров Двигатель внутреннего сгорания
US8960138B2 (en) * 2012-03-19 2015-02-24 Ford Global Technologies, Llc Dual crankshaft engine
JP5696741B2 (ja) * 2013-05-22 2015-04-08 三菱自動車工業株式会社 エンジン
WO2014205291A2 (en) * 2013-06-19 2014-12-24 Pinnacle Engines, Inc. Sleeve valve oil seal
CN103573406A (zh) * 2013-10-28 2014-02-12 北京理工大学 一种双气缸对置式自由活塞内燃发电机
DE102014115042A1 (de) * 2014-10-16 2016-04-21 Obrist Technologies Gmbh Stromaggregat
DE102014115044A1 (de) * 2014-10-16 2016-04-21 Obrist Technologies Gmbh Stromaggregat
WO2016140323A1 (ja) * 2015-03-03 2016-09-09 Ｚメカニズム技研株式会社 Ｘｙ分離クランク機構を備えた駆動装置
JPWO2016139751A1 (ja) * 2015-03-03 2017-04-27 Ｚメカニズム技研株式会社 Ｘｙ分離クランク機構を備えた駆動装置
JP6794605B2 (ja) * 2016-04-18 2020-12-02 糸井ホールディングス株式会社 エンジン搭載型飛行装置
DE202018105331U1 (de) * 2018-02-26 2018-10-30 Obrist Technologies Gmbh Stromaggregat

Also Published As

Publication number Publication date
CN113272539B (zh) 2023-05-05
KR102398982B1 (ko) 2022-05-17
WO2020109990A1 (en) 2020-06-04
KR20210083363A (ko) 2021-07-06
CZ308401B6 (cs) 2020-07-29
RU2769415C1 (ru) 2022-03-31
EP3880947B1 (en) 2023-02-15
US11085370B2 (en) 2021-08-10
CN113272539A (zh) 2021-08-17
EP3880947A1 (en) 2021-09-22
EP3880947A4 (en) 2022-06-22
HUE061937T2 (hu) 2023-09-28
US20200263602A1 (en) 2020-08-20
ES2944316T3 (es) 2023-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7533639B1 (en) Dual crankshaft engine with counter rotating inertial masses
US8757123B2 (en) Balancing an opposed-piston, opposed-cylinder engine
RU155542U1 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
US9103396B2 (en) Balancer device for parallel twin cylinder internal combustion engine
JPS6053244A (ja) 釣合取り手段を有する機械
US11085370B2 (en) Piston internal combustion engine with generator
US4489683A (en) Engine with crank mounted balancer for secondary shaking forces
EP3327310B1 (en) An internal combustion engine assembly with engine balancing shafts using electric motors
KR20130053785A (ko) 엔진의 밸런스 샤프트 모듈
KR101768734B1 (ko) 내연기관용 질량 평형 장치
CZ33140U1 (cs) Pístový spalovací motor s elektrickým generátorem
JP2000249191A (ja) 往復動内燃機関におけるマスバランスおよび／またはモーメントバランスのための装置
JP2007002698A (ja) ６気筒エンジン
CN109630203A (zh) 一种八缸热气机对置式传动系统及其曲轴
JPH0252099B2 (cs)
JP7127889B2 (ja) パワーユニット
JPH09166126A (ja) 並列多気筒エンジンのクランク構造
RU2529290C2 (ru) Двигатель внутреннего сгорания (варианты)
CN113279852B (zh) 具有平衡机构的直列式活塞发动机、航空发动机和飞行器
KR100391408B1 (ko) 3기통 엔진의 불평형 관성 우력 저감 구조
JP3550156B2 (ja) パワープラントのバランサ装置
JP2020165456A (ja) 多気筒内燃機関
JPH10141082A (ja) 対向シリンダ型機関及び往復動機械
JPS6334336B2 (cs)
JP2000199434A (ja) サブチェ―ン付きエンジン