CZ304109B6 - Spalovací motor - Google Patents

Abstract

Spalovací motor je opatren skríní (1) s otvory ve tvaru kuzelu, pricemz nejmensí prurezy techto kuzelu jsou propojeny spalovací komorou (3). Do kuzelových otvoru jsou umístena kompresní kuzelová kola (6) a expanzní kuzelová kola (9), na jejichz obvodu jsou vytvoreny spirální zuby (7), zapadající do sebe a utesnující zubové mezery (8) mezi kompresními a expanzními kuzelovými koly (6, 9) a skríní (1). Tak je vytvorena kompresní cást (2) a expanzní cást (5). Kompresní kuzelová kola (6) a expanzní kuzelová kola (9) jsou opatrena na opacných koncích od spalovací komory (3) hrídelemi (10, 11) pro prevod mezi expanzními kuzelovými koly (9) a kompresními kuzelovými koly (6). V nejvetsím prurezu kompresní cásti (2) je vytvoreno sací hrdlo (12) a v nejvetsím prurezu expanzní cásti (5) je vytvoreno výfukové hrdlo (13). Kompresní kuzelová kola (6), stejne jako expanzní kuzelová kola (9) jsou vetsinou prevodove spojena.

Description

Vynález se týká spalovacího motoru, tvořeného skříní, ve které je uspořádána kompresní část opatřená kompresními kuželovými koly, expanzní část opatřená expanzními kuželovými koly a spalovací komora, přičemž kompresní část je opatřena alespoňjedním sacím hrdlem a expanzní část je opatřena alespoň jedním výfukovým hrdlem. Motor je určen zejména k pohonu vozidel a strojů.

Dosavadní stav techniky

Spalovací motory, jako nej rozšířenější druh tepelného motoru, jsou konstrukčně řešeny jako pístové, krouživé pístové a turbínové. V pístovém spalovacím motoru statický tlak spalin tlačí na píst a uvádí ho do přímočarého vratného pohybu, který se nejčastěji převádí na rotační, pomocí klikového mechanizmu. Periodické střídání pracovních a přípravných zdvihů pístu spolu s klikovým mechanizmem a ventilovým rozvodem způsobuje nepravidelnost točivého momentu, tlakové rázy a vznik vibrací. Za účelem potlačení těchto nedostatků jsou motory vybaveny setrvačníky, vyvažovacími hřídeli, vícepístovým uspořádáním, časováním ventilového rozvodu, vstřiku paliva, nebo jeho zážehu. Náprava nedostatků je částečná, technicky složitá a výrobně drahá.

Krouživé pístové motory odstraňují podstatnou část nedostatků klasických pístových motorů. Jejich nevýhodou je však nadměrné namáhání třením při krouživém pohybu pístu a problém s utěsněním a mazáním krouživého pístu. Malá provozní životnost motoru způsobila, že se dnes vyrábí jen minimálně.

Spalovací turbíny dosahují horší tepelné účinnosti než pístové motory. Pracují s nižšími spalovacími teplotami a expanzí z důvodu tepelné odolnosti lopatek oběžných kol. Požadovanou rotaci turbíny vyvozuje dynamické působení expandujících plynů na lopatky. Výhodou spalovací turbíny je rotačně vyvážená konstrukce s přímým vznikem rotačního pohybu a výhodná dokonalá expanze až na výfukový protitlak, která u pístových motorů není konstrukčně ani ekonomicky snadná.

Je znám i spalovací motor podle britského patentu GB 889 246, tvořený skříní, ve které je uspořádána kompresní část, expanzní část a spalovací komora, přičemž kompresní část je opatřena alespoň jedním sacím hrdlem a expanzní část je opatřena alespoň jedním výfukovým hrdlem a kompresní část je opatřena kompresními kuželovými šroubovicemi a expanzní část je opatřena expanzními kuželovými šroubovicemi, kde jak kompresní, tak i expanzní kuželové šroubovice jsou nasazeny na hřídeli a šroubovice je vinuta z pásu plechu nebo tyčoviny. Otáčením této šroubovice dochází na jedné straně ke stlačení směsi a na opačné straně k expanzi spálené směsi. Tato provedení umožňují vznik pracovního rotačního pohybu a plynulého točivého momentu při statickém kontinuálním působení expanzních tlaků na rotory motoru a tepelnou účinností vyšší než je dosahováno u pístových motorů při podstatně jednodušší mechanické stavbě motoru. Vlivem dotyku kuželových kol v úzké ploše nebo dokonce v jednom bodě dochází k tlakovým ztrátám, které jsou nežádoucí zejména v kompresní části motoru.

Cílem vynálezu je proto vytvoření motoru, který umožní větší utěsnění mezi kuželovými koly a skříní motoru a dosáhne tak vyšší účinnosti oproti dosavadním řešením.

Podstata vynálezu

Vytyčeného cíle je dosaženo spalovacím motorem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že kompresní i expanzní část jsou opatřeny kuželovými koly, kterájsou opatřena spirálními zuby, utěsňujícím zubové mezery mezi kuželovými koly a skříní, která je na zúžených koncích zavedena do spalovací komory a kuželová kola jsou na rozšířených koncích opatřena hřídelemi, přičemž kompresní a expanzní část jsou převodově propojeny. Může však být použito i pomocného motoru k pohonu kompresní části. Zápalná směs je nasávána sacím hrdlem kompresní části, kde je stlačena a přivedena do spalovací komory, ve které je zažehnuta a přivedena do zubových mezer kuželového kola expansní části, které je tak roztočeno a spálené plyny při současné expanzi proudí do výfukového hrdla. Kompresní kuželová kola i expanzní kuželová kola jsou vyráběna jako jeden kus soustružením a následným přesným broušením. Tak se dosáhne podstatně vyššího utěsnění kuželových kol oproti skříni motoru vlivem dosažení větší plochy styku a dosažení větší přesnosti prokluzu mezi kuželovými koly a skříní motoru. Výsledkem je potom také podstatné zvýšení účinnosti.

Ve většině případů jsou jak kompresní část, tak i expansní část opatřeny alespoň dvojicemi kuželových kol. Mohou být však opatřeny i trojicemi nebo čtveřicemi těchto kol.

Kompresní kuželová kola jsou většinou převodově spojena a expanzní kuželová kola jsou rovněž většinou převodově spojena. Dosáhne se tak podstatně klidnějšího chodu motoru.

Přehled obrázku na výkrese

Průřez spalovacím motorem podle vynálezu je znázorněn na přiloženém výkrese.

Příklady provedení vynálezu

V daném příkladu provedení je spalovací motor opatřen skříní J, ve které je dvěma kužely uspořádána kompresní část 2 a expanzní část 5, které jsou zúženými konci zavedeny do spalovací komory 3, opatřené zapalovacím zařízením 4. Do dvojitého kuželového otvoru kompresní části 2 je vložena dvojice kompresních kuželových kol 6, zapadajících do sebe stoupáním spirálních zubů 7, utěsňujících zubové mezery 8 mezi kompresními kuželovými koly 6 a skříní J. Do dvojitého kuželového otvoru expanzní části 5 jsou vloženy expanzní kuželová kola 9, zapadající do sebe stoupáním spirálních zubů 7, utěsňujících zubové mezery 8 mezi expanzními kuželovými koly 9 a skříní ]_. Na opačném konci od spalovací komory 3 jsou kompresní kuželová kola 6 opatřena hřídelemi JO, na kterých je umístěn zde neznázoměný převod mezi soukolím kompresních kuželových kol 6. Na opačném konci od spalovací komory 3 jsou expanzní kuželová kola 9 opatřena hřídelemi JJ, na kterých je umístěn zde neznázoměný převod mezi expanzními kuželovými koly 9. Jedna ze hřídelí JJ expanzních kuželových kol 9 je propojena se zde neznázoměným převodem na jednu ze hřídelí 10 kompresních kuželových kol 6. V největším průřezu dvojitého kuželového otvoru kompresní části 2 skříně J jsou provedena sací hrdla 12 a v největším průřezu dvojitého kuželového otvoru expanzní části 5 skříně J jsou provedena výfuková hrdla 13. Spirální zuby 7 jsou na kompresních kuželových kolech 6 a na expanzních kuželových kolech 9 vytvořeny zpravidla soustružením a následným přesným broušením. Tak je dosahováno vysoké přesnosti utěsnění mezi těmito koly a skříní J motoru, přičemž je dosahováno podstatně vyšší účinnosti motoru oproti dosavadním provedením.

Zápalná směs je přiváděna sacími hrdly J2 do zubových mezer 8 otáčejících se kompresních kuželových kol 6, která jsou roztočena startovacím zařízením. Vlivem rotace kompresních kuželových kol 6 zubové mezery 8 plynule zmenšují svůj objem a stlačují zápalnou směs do spalovací komory 3 skříně J, kde dojde ke vznícení stlačené směsi zapalovacím zařízením 4. Tlak

-2CZ 304109 B6 vznícených plynů vniká do zubových mezer 8 expanzních kuželových kol 9, kde svým tlakem na spirální zuby 7 uvádí expanzní kuželová kola 9 do otáčivého pohybu, který umožňuje plynulou expanzi spalin ve zvětšujících se objemech zubových mezer 8. Spálené plyny odcházejí výfukovými hrdly 13. Z převodu hřídelí JJ_ expanzních kuželových kol 9 je odebírán pracovní otáčivý pohyb pro pohon převodu hřídelí 10 kompresních kuželových kol 6 a výsledný pracovní otáčivý pohyb pro poháněné zařízení, například pojezdové ústrojí vozidla.

Claims (4)

1. Spalovací motor, tvořený skříní, ve které je uspořádána kompresní část (2), expanzní část (5) a spalovací komora (3), přičemž kompresní část je opatřena alespoň jedním sacím hrdlem (12) a expanzní část je opatřena alespoň jedním výfukovým hrdlem (13), a kompresní část (2) je opatřena kompresními kuželovými koly (6) a expanzní část (5) je opatřena expanzními kuželovými koly (9), přičemž na zúžených koncích kompresních kuželových kol (6) a expanzních kuželových kol (9)je ve skříni (1) uspořádána spalovací komora (3), vyznačující se tím, že kompresní kuželová kola (6) i expanzní kuželová kola (9) jsou opatřena spirálními zuby (7), utěsňujícími zubové mezery (8) mezi kompresními kuželovými koly (6) a skříní (1) a také mezi expanzními kuželovými koly (9) a skříní (1), přičemž kompresní kuželová kola (6) a expanzní kuželová kola (9) jsou na rozšířených koncích opatřena hřídeli (10, 11).

2. Spalovací motor podle nároku 1, vyznačující se tím, že alespoň jedno kompresní kuželové kolo (6) je převodově propojeno s alespoň jedním expanzním kuželovým kolem (9).

3. Spalovací motor podle nároku 1 nebo 2, vyznačující se tím, že kompresní část (2) je opatřena alespoň dvojicemi kompresních kuželových kol (6) a expanzní část (5) je opatřena alespoň dvojicemi expanzních kuželových kol (9).

4. Spalovací motor podle nároku 3, v y z n a č uj í c í se t í m , že kompresní kuželová kola (6) jsou v kompresní části (2) převodově propojena a expanzní kuželová kola (9) jsou v expanzní části (5) převodově propojena.