CZ283066B6

CZ283066B6 - Dvoudobý spalovací motor

Info

Publication number: CZ283066B6
Application number: CS931707A
Authority: CZ
Inventors: Christopher Neville Francis Sayer; Alan Gorman
Original assignee: Orbital Engine Company (Australia) Pty Limited
Priority date: 1991-02-21
Filing date: 1992-02-21
Publication date: 1997-12-17
Also published as: CA2104100A1; CZ170793A3; ES2090608T4; AU666110B2; ATE141998T1; DE69213219D1; KR100262232B1; WO1992014920A1; ES2090608T3; US5441019A; DE69213219T2; JPH06510579A; EP0572477A4; AU1267592A; DE69213219T4; JP3088458B2; BR9205665A; EP0572477B1; CN1033181C; EP0572477A1

Abstract

Víceválcový dvodobý motor s vnitřním spalováním obsahuje jednotlivá oddělení klikové skříně (12) zlášť pro každý válec (11). Kliková skříň (12) má stěny (12,26), oddělující dvě sousedící oddělení. Klikový hřídel (13) prostupuje stěnou (25,26) svým čepem (29) neseným sestavou ložiska, která je neotočně upevněna v stěně (25,26). Vnější ložiskový kroužek (32) má osový výčnělek větší, než je tloušťka stěn (25,26), čímž vytváří vnitřní kruhový povrch, který je souosý s ramenem (36) klikového hřídele (13).ŕ

Description

Oblast techniky

Tento vynález pojednává o konstrukci klikového hřídele a bloku válců dvoudobého spalovacího motoru, zabraňující 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 15 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 vžduchu, jsou nazývány jako dvoudobé spalovací motory s kompresí v klikové skříni a vyžadují, aby jejich kliková skříň byla pro dosažení 20 požadovaného stupně stlačení nasávaného vzduchu pohybem pístu při výfukovém zdvihu účinně utěsněna. Ve víceválcovém dvoudobém motoru s kompresí v klikové skříni se tedy vyžaduje pro jednotlivé válce individuálně utěsněné oddělení klikové skříně.

Dalším znakem dvoudobého spalovacího motoru s kompresí v klikové skříni je, že kliková skříň 25 nemůže být použita jako olejová nádrž a dále že olej z tlakového mazacího systému nemůže být dodáván přímo do klikové skříně. Ložiska klikového hřídele a spojovací tyče tudíž nemohou být normální kluzná kovová ložiska, ale obvykle to bývají valivá ložiska, kuličková nebo válečková, která mohou pracovat i s minimálním mazáním. Protože taková ložiska netěsní přiléhající oddíly klikového hřídele, jako by těsnila kluzná ložiska, musí být provedena opatření, zajišťující účinné 30 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 35 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 tlouštěk. 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 40 při zmenšování motorového prostoru vozidla, což se odráží ve snižování hmotnosti vozidla a aerodynamického součinitele odporu vozidla.

Podstata vynálezu

Uvedené nedostatky stávajících řešení jsou odstraněny dvoudobým spalovacím motorem podle vynálezu se samostatnými odděleními klikové skříně pro každý válec, vytvořenými v klikové skříni, přičemž kliková skříň obsahuje vnitřní stěnu, oddělující dvě sousedící oddělení klikové skříně, s klikovým hřídelem prostupujícím touto stěnou, s klikovým čepem, neseným sestavou 50 ložiska, umístěnou v této stěně, jehož podstata spočívá v tom, že sestava ložiska má vnější kroužek neotočně umístěný ve vnitřní stěně svým vnějším povrchem, těsně uloženým v této vnitřní stěně, vnější kroužek má axiální výběžek větší než je tloušťka této části stěny na straně válců v ose klikového hřídele a má svůj vnitřní kruhový povrch souosý se středním ložiskovým čepem, zatímco osazení klikového hřídele tvoří vnější kruhový povrch, protilehlý a souosý

-1 CZ 283066 B6 k vnitřnímu kruhovému povrchu vnějšího kroužku, přičemž mezi oběma kruhovými povrchy je uspořádáno těsnění pro utěsnění sousedících oddělení klikové skříně.

Výhodné je uspořádání těsnění mezi vnějším kroužkem a klikovým hřídelem v místě, kde vnější kroužek vyčnívá přes vnitřní stěnu a také, že vnitřní stěna nezasahuje do oblasti, dané prodloužením příslušných válců po obou stranách vnitřní stěny, jakož i to, že vnější kroužek vyčnívá přes vnitřní stěnu na každé její straně.

Dalšími výhodami je i to, že část vnitřní stěny, ležící na straně klikové skříně vzhledem k ose klikového hřídele, má šířku, odpovídající šířce vnějšího kroužku, a že šířka vnějšího kroužku v osovém směru je větší než je šířka vnitřní stěny v osovém směru alespoň v části vnitřní stěny mezi úrovní osové roviny klikového hřídele a koncem válce, ležícího u klikového hřídele, takže část vnějšího kroužku přesahuje přes vnitřní stěnu, a že těsnění je uspořádáno v části vnějšího kroužku, vyčnívající za vnitřní stěnu.

Výhodou je také to, že těsnění je pružně stlačitelný kroužek, stacionárně umístěný ve stlačeném stavu ve vnějším kroužku, přičemž těsnění vyčnívá do ven otevřeného zářezu v klikovém hřídeli a vytváří těsnění proti průniku kapalin při rotaci klikového hřídele.

Dále je výhodné to, že kliková skříň je tvořena částí bloku válců a odnímatelným dílem, připojitelným k bloku válců, přičemž jak blok válců, tak odnímatelný díl mají části, které po spojení bloku válců s odnímatelným dílem společně tvoří vnitřní stěnu, která odděluje dvě k ní přiléhající oddělení klikové skříně, a je rovněž výhodné, že mezi vnitřní kruhový povrch vnějšího kroužku a vnější povrch středního ložiskového čepu jsou vloženy ložiskové prostředky, které jsou odsazeny pro vytvoření mezery pro těsnění.

Výhodnou se jeví i úprava, kde střední klikový čep je užší, než je vnější kroužek, i kde střední ložiskový čep je odsazen od vnějšího kroužku.

Výše uvedená konstrukce umožňuje, aby těsnění 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 osová 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.

Přehled 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. 1 je podélný řez rovinou osy klikového hřídele,

- obr. 2 je řez rovinou podle čáry 2-2 z obr. 1,

- obr. 3 je zvětšený pohled na oblast A z obr. 1,

- 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 11, 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 1_L Příslušný přední ložiskový čep 15 a zadní

-2CZ 283066 B6 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 5 excentrickými klikovými čepy 23 klikového hřídele 13. Konvenční oddělené válečkové ložisko 14 je umístěno 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 ve spodní části bloku 10 válců.

io Dotýkající se spodní stěny 25 a horní stěny 26 rozdělují prostor, vymezený blokem 10 válců a klikovou skříní 12, do tří oddělení, spojených s příslušnými válci. Každá z dotýkajících se stěn, tj. horní stěna 26 i spodní stěna 25, také určuje otvor ložiska 3, který je souosý s předním ložiskem 17 a zadním ložiskem 18, určený pro vložení příslušné sestavy 30 ložiska. Každá ze sestav 30 ložiska je dělená, jak je běžné, takže mohou být sestaveny kolem příslušných středních ložiskových čepů 29 klikového hřídele 13. Dvě části dělené sestavy 30 ložiska jsou drženy v požadovaném sestavení sevřením mezi spodní stěnu 25 a horní stěnu 26, takže vnější kroužek 32 je zajištěn proti otáčení. Navíc je použit zajišťovací kolík 31, 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 podstatně užší, než odpovídající spodní stěna 25. Horní stěna 26 má shodnou tloušťku s tloušťkou 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 odspodu, neboli od strany klikové skříně. Naopak po každé straně stěny, oddělující válce H, je spodní stěna 25 podstatně silnější 25 a vystupuje pod každý z těchto válců.

Vnější kroužek 32 každé sestavy 30 ložiska má větší osovou délku než horní stěna 26, takže ji po obou stranách přesahuje 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 30 28 sestavy 30 ložiska, který má v podstatě shodnou délku se středním ložiskovým čepem 29.

Jak je vidět na obr. 1 a 3, válečky 28 jsou odsazeny vzhledem k vnějšímu kroužku 32 a spodní stěně 25 i horní stěně 26, takže vodicí čep 35 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 35.

Jak je zřetelnější z obr. 3, je každý vodicí čep 35 vytvořen s několika souosými rovnoběžnými zářezy 38 v obvodovém povrchu a s rýhami 39 mezi těmito zářezy 38 v těsné vzdálenosti od vnitřních čel vnějších kroužků 32 sestavy 30 válečkového ložiska. Tato sestava tak vytváří klasické labyrintové těsnění, zabraňující přemístění vzduchu z jednoho oddělení klikové skříně 40 do druhého.

Je důležité si povšimnout, že vnější kroužek 32 sestavy 30 válečkového ložiska vyčnívá z pod horní stěny 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 45 vkládání pístu do válce během sestavování, vnější povrch nijak neovlivňuje volný průchod různého nařadí vrtáním válce 11 při jeho vytváření a honování.

Tato konstrukce umožňuje snížení střední vzdálenosti mezi válci 11, aniž by vyvstávala nutnost obdobného snížení osové délky oblasti kombinovaného ložiska a těsnění, nesoucího klikový 50 hřídel.

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

U této konstrukce je obvodová drážka 40 vytvořena v ložiskovém čepu 35 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 délku takovou, že může být vsazen do obvodové drážky 40 se zvolenou mezerou mezi stěnou zářezu a stěnou kroužku, takže při rotaci klikového hřídele a stojícím vnějším kroužku 32 s těsnicím kroužkem 41 vzniknou hydrodynamické mazací podmínky.

Další provedení těsnění, které je možno použít mezi ložiskový čep 35 a vnější ložiskový kroužek 32, je klasické ohebné těsnění, běžně používané ve spojení s rotujícím hřídelem nebo členem a předvedené na obr. 1 jako díly 19 a 20.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Dvoudobý spalovací motor se samostatnými odděleními klikové skříně pro každý válec, vytvořenými v klikové skříni, přičemž kliková skříň obsahuje vnitřní stěnu, oddělující dvě sousedící oddělení klikové skříně, s klikovým hřídelem, prostupujícím touto stěnou, s klikovým čepem, neseným sestavou ložiska, umístěnou v této stěně, vyznačující se tím, že sestava (30) ložiska má vnější kroužek (32) neotočně umístěný ve vnitřní stěně svým vnějším povrchem, těsně uloženým v této vnitřní stěně, vnější kroužek (32) má axiální výběžek větší než je tloušťka této části stěny na straně válců (11) vose klikového hřídele (13) a má svůj vnitřní kruhový povrch souosý se středním ložiskovým čepem (23), zatímco osazení (36) klikového hřídele (13) tvoří vnější kruhový povrch, protilehlý a souosý k vnitřnímu kruhovému povrchu vnějšího kroužku (32), přičemž mezi oběma kruhovými povrchy je uspořádáno těsnění (31) pro utěsnění sousedících oddělení klikové skříně.
2. Dvoudobý spalovací motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že těsnění (31) je uspořádáno mezi vnějším kroužkem (32) a klikovým hřídelem (13) v místě, kde vnější kroužek (32) vyčnívá přes vnitřní stěnu.
3. Dvoudobý spalovací motor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že vnitřní stěna nezasahuje do oblasti, dané prodloužením příslušných válců (11) po obou stranách vnitřní stěny.
4. Dvoudobý spalovací motor podle nároku 3, vyznačující se tím, že vnější kroužek (32) vyčnívá přes vnitřní stěnu na každé její straně.
5. Dvoudobý spalovací motor podle alespoň jednoho z nároků laž4, vyznačující se tím, že část vnitřní stěny, ležící na straně klikové skříně (12) vzhledem kose klikového hřídele (13), má šířku, odpovídající šířce vnějšího kroužku (32).
6. Dvoudobý spalovací motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že šířka vnějšího kroužku (32) v osovém směru je větší, než je šířka vnitřní stěny v osovém směru alespoň v části vnitřní stěny mezi úrovní osové roviny klikového hřídele (13) a koncem válce (11), ležícího u klikového hřídele (13), takže část vnějšího kroužku (32) přesahuje přes vnitřní stěnu.

-4CZ 283066 B6
7. Dvoudobý spalovací motor podle nároku 6, vyznačující se tím, že těsnění (31) je uspořádáno v části vnějšího kroužku (32), vyčnívající za vnitřní stěnu.
8. Dvoudobý spalovací motor podle alespoň jednoho z nároků laž7, vyznačující se tím, že těsnění (31) je pružně stlačitelný kroužek, stacionárně umístěný ve stlačeném stavu ve vnějším kroužku (32), přičemž těsnění (31) vyčnívá do ven otevřeného zářezu (38) v klikovém hřídeli a vytváří těsnění proti průniku kapalin při rotaci klikového hřídele.
9. Dvoudobý spalovací motor podle alespoň jednoho z nároků laž8, vyznačující se tím, že kliková skříň (12) je tvořena částí bloku (10) válců (11) aodnímatelným dílem, připojitelným k bloku (10) válců (11), přičemž jak blok (10) válců (11), tak odnímatelný díl mají části, které po spojení bloku (10) válců (11) s odnímatelným dílem společně tvoří vnitřní stěnu, která odděluje dvě k ní přiléhající oddělení klikové skříně (12).
10. Dvoudobý spalovací motor podle alespoň jednoho z nároků laž9, vyznačující se tím, že mezi vnitřní kruhový povrch vnějšího kroužku (32) a vnější povrch středního ložiskového čepu (29) jsou vloženy ložiskové prostředky, které jsou odsazeny pro vytvoření mezery pro těsnění (41).
11. Dvoudobý spalovací motor podle alespoň jednoho z nároků 1 až 10, vyznačující setím, že střední ložiskový čep (29) je užší, než je vnější kroužek (32).
12. Dvoudobý spalovací motor podle alespoň jednoho z nároků 1 až 11, vyznačující se tím, že střední ložiskový čep (29) je odsazen od vnějšího kroužku (32).