CZ63494A3 - Dvoudobý zážehový víceválcový motor s bezztrátovým vyplachováním - Google Patents

Abstract

.U něj ústí.do válce nad vyplachovacím kanálem (1) s výfukovým kanálem (2) ještě plnící kanál (3). Tento plnící kanál (3) je spojen přes okénko (4) v pístu sousedního válce sjeho klikovou skříní naplněnou bohatou směsí. Klikové mechanismy zmíněných válců vykazují navzájem fázový posuv. Když je píst válce opožďujícího se y dolní úvratu a jeho okénkem (4) je otevřen plnící kanál (3), je píst ve válci předbíhajícím již tak vysoko, že zakrývá kanály (1) a (2). --- -Fázový posuv ve'stupních_máVélikošt 360° 'děleno’ počtení válců (např. čtyřmi). Nejsou-li vyplachovací kanály (1) na- ' pojeny na externí vzduchové dmychadlo, pak jsou písty provedeny jako diferenciální. Spodní plocha diferenciálního pístu ohraničuje prostor pro vyplachovací vzduch a me- zikruhová plocha prostor pro bohatou směs.

Description

Dvoudobý zážehový víceválcový motor s bezztrátovým vyplachováním

Oblast techniky

Vynález řeší problém úniku paliva do výfuku zážehových dvoudobých motorů. Tyto motory jsou vhodné zvláště pro ty aplikace, u nichž se preferuje jednoduchost, nízká cena, vysoký hmotnostní výkon a také snadná údržba.

Dosavadní stav techniky

Principiální nevýhodou současných dvoudobých zážehových motorů je vytlačování spalin z válce čerstvou směsí. V důsledku toho dochází k významnému promíchávání směsi se spalinami a tím k úniku části nespáleného paliva do výfuku. Projeví se to vyšší specifickou spotřebou paliva a také několikanásobnou emisí HC, než jakou vykazují motory čtyřdobé, a než je u některých aplikací tolerováno příslušnými předpisy. ..... ' ' '···--·· - - - ·* - -----Konstrukce zážehových dvoudobých motorů se vstřikem paliva do válce až po jeho výplachu naráží na problémy s tvorbou směsi. Využití stlačeného vzduchu pro rozprášení vstřikovaného paliva zase motor komplikuje_._________________,____________ ____________________________

Podstata vynálezu

Výše uvedené nedostatky nemá dvoudobý zážehový víceválcový motor podle vynálezu, jehož podstatou je to, že každý jeho válec disponuje nejen běžným rozvodem dvoudobého motoru, ale navíc ještě přívodem bohaté směsi do již vypláchnutého válce. Směs je dopravována přidruženým účinkem pístu patřícího k sousednímu válci. Písty zmíněných válců jsou situováním příslušných klik na hřídeli motoru posunuty navzájem fázově tak, aby stlačení bohaté směsi sousedním pístem bylo největší při již- zavřeném výfuku a naopak otevřeném plnění válce původního. Zdrojem vzduchu pro jeho předchozí vypláchnutí je buč externí dmychadlo nebo vlastní píst, který je v tom případě proveden {stejně jako písty ostatních válců) jako diferenciální.

Válec je po expanzním zdvihu vyplachován nikoliv směsí palivu se vzduchem, nýbrž jen samotným vzduchem. Zdrojem vyplachovacího vzduchu je bučí externí dmychadlo (např. turbodmychadlo) při použití

Λ klasických pístů, nebo spodní strana pístu diferenciálního.

| Do vypláchnutého a vzduchem naplněného válce je po uzavření vyplachovacich i výfukových otvorů (např. zakrytím příslušných kanálu píste;’:'.) vefouknuta bohatá směs specielním plnícím kanálem, který je v nejjednodušší verzi rovněž odkrýván pístem (tento kanál je umístěn dál od dolní úvrati než kanály vyplachovací a výfukové).

Směs je do plnícího kanálu vtlačována přidruženým kompresním účinkem pístu v sousedním válci. Tento píst se pohybuje vůči pístu nad nějž je směs vefukována, s fázovým posuvem takovým, aby prostor, v němž je směs stlačována, se na minimum zmenšil v době, kdy jsou již zavřeny otvory vyplachovací i výfukové ve válci, do nějž je bohatá směs dopravována.

Pro rozvod běžného dvoudobého motoru vychází potřebný fázový posuv cca 90°, takže k zacyklování (t.j. kdy poslední válec se musí plnícím kanálem vracet k válci prvnímu) dojde při počtu válců čtyři. Potřeba stojné délky plnících kanálů pro všechny válce vede k hvězdicové či k dvouřadové konfiguraci motoru. Nejjednodušším řešením dvouřadovéverze s krátkými plnícími kanály je konfigurace sevřeného V, v tom_------to.-případě—V4.- ---- -— - --------—- - .........- —--— —---------------— -----Pokud je pro dodávku vyplachovacího vzduchu použito externí dmycha-ulo, je bohatá směs před vefouknutím nad píst stlačována spodní stranou sousedního pístu (klasického provedení), a to ve válci co do pořadí zážehů následujícím. Pokud je motor vybaven vyplachovacím turbodmychadlem, lze motor spustit,i když není vyplachovací vzduch k dispozici.

Pokud není externí dmychadlo použito a písty kromě své základní funkce mají ještě sloužit jak pro dmýchaní vyplachovacího vzducim, tak i pro stlačování směsi, pak musejí být provedeny jako diferenciální. Spodní (největší)· plocha pístu je pálí .využita ve funkci výkonného dmychadla pro vyplachovací vzduch do vlastního válce, zatímco pro stlačování směsi vefukované do válce sousedního (v pořadí zážehu předcházejícího) slouží ta čelní plocha pístu, která má tvar mezikruží.

U klasického zážehového motoru dochází při omezování jeho výkonu na potřebnou právě velikost prostřednictvím škrcení přívodu směsi také k omezenému vytlačování spalin z válce, takže část jich tam zůstává. Naplň válce je pak špatně zápalná, následkem čehož některé žážehy vynechávájí.(motor taktuje). V důsledku toho vzrůstá měrná spotřeba paliva a stává se nadměrnou emise HC.

U motoru podle vynálezu se tomuto nežádoucímu režimu zabrání tím, že se nahradí egalizované (pro všechny válce stejné) škrcení sacího průřezu úplným zavřením přívodu směsi do jednoho či více válců· (ty pak nepracují). U zbývajících válců se škrtí o to méně, tedy jen tak, aby zápalnost směsi zůstala spolehlivě zachována.

Plnící kanál může být proti průniku spalin za expanzního zdvihu chráněn zpětným ventilem nebo proti prošlehnutí plamene síňkou..

Vefukování bohaté směsi do válce již naplněného vzduchem se projevuje jako přeplňování s důsledkem zvýšení točivého momentu a výkonu.

Objasnění přiložených výkresů

Na připojených výkresech jsou znázorněny dva příklady provedení motoru podle vynálezu. Na obr. 1 je provedení s externím dmychadlem a klasickými písty, na obr. 2 je provedení s diferenciálními písty (bez externího dmychadla). Na obr. 3 je naznačena konfigurace válců do sevřeného V umožňující u tohoto motoru za použití jediného klikového hřídele realizovat plnící kanály v minimální délce, stejné pro všechny válce. Na obr. 1 a 2 jsou válce pro názornost nakreslený vřadě' vedle'sěbě á pootočeny o '90°, aby bylo zřej-’ mé, v jaké poloze se nacházejí příslušná ramena klikového hřídele.

Příklady provedení vynálezu

Na obr. 1 u prvního válce zleva se píst nachází před dolní úvratí. Otevřeny jsou: výfukový kanál £ i vyplachovací kanál 1 (může jich být více). Válec je vyplachován externím dmychadlem. Současně okénko 4_ v pístu otevřelo bohaté směsi stlačené pod pístem vstup do plnícího kanálu 2 vyústěného nad píst druhého válce zleva. V něm právě proběhl výplach. Vyplachovací í výfukový kanál jsou již zavřeny a

UJdo vzduchové náplně válce je tedy plnícím kanálem 2 vháněna bohatá směs. Současně při pohybu pístu tohoto válce směrem k horní úvrati vzniká v jeho odděleném prostoru pod pístem podtlak.

V jí * U třetího válce zleva se jeho píst nachází před horní úvrati. Ve válci končí komprese a zakrátko dojde k zážehů. Spodní hrana pístu právě otevřela sací kanál 5, skrz který vniká vlivem podtlaku pod píst tohoto válce bohatá směs. (Otevírání sacího kanálu pístem může být pochopitelně nahrazeno funkcí šoupátka či ventilu/ např. jazýčkového).

V pravém krajním válci probíhá ve stejné době expanzní zdvih a v ho odděleném prostoru pod pístem probíhá,stlačování bohaté směsi.

Po čtvrtině otáčky se popsaná funkce přesune v řadě válců o jedno místo doleva a po uskutečnění celé otáčky se cyklus znovu opakuje v podobě právě popsané.

Na obr. 2, znázorňujícím provedení s diferenciálními písty, probíhá v prvním válci zleva expanzní zdvih. Současně vzniká podtlak v prstenovém prostoru 6 a pod pístem je stlačován předtím nasátý ' vzduch.

Ve druhém válci zleva je píst před dolní úvrati. Je otevřen kanál výfukový 2, dále kanál vyplachovací 1, kterým do válce proudí vzduch z prostoru pod pístem. Navíc je otevřen sací kanál 2 pro bohatou ______směs.,__která,.„tedy_proudí.,do,.prstencového-- prostΟΕίκ-γ,—kde-před-t-í-m——~ vznikl podtlak. (Otevírání sacího kanálu piston může být nahrazeno funkcí šoupátka či ventilu).

Ve třetím válci zleva pravě skončilo vyplachování (píst zakryl s kanály vyplachovací i výfukové) a nyní je plnícím kanálem 2 co vzduchové náplně válce vefukována při již začaté kompresi bohatá i směs z prstencového prostoru válce sousedního (prvního zprava).

Současně probíhá stlačování bohaté směsi v prstencovém prostoru, ý.

V prostoru pod pístem vzniká naopak podtlak.

U prvního válce zprava se píst nachází právě před horní úvrati. Nad pístem probíhá ve válci konec kompresního zdvihu, těsně před zážehem. Spodní hrana pístu v té době otevírá sací kanál 2' takže pod píst začíná pronikat vzduch díky podtlaku v tomto prostoru.

(I v tomto případě může být odkrytí ]<análu pístem nahrazeno funkcí šoupátka či ventilu, např. jazýčkového). Současně proniká plnícím kanálem 2 bohatá směs, když byla předtím stlačena, v prstencovém prostoru jí a nyní jí byl uvolněn průtok přes prohlubeň 8^ (situovanou v plášti pístu na menším průměru, těsně před jeho rozšířením na průměr větší).

δ

Využitelnost vynálezu j

Šíře možných aplikací je značná, a to od modelářské velikosti (detonační spalování) použitelné zejména pro přenosné nezávislé ruční přístroje (vrtačky, sbíječky, řetězové pily, rozbrušovačky, vyprošťovací kleště apod.) až po letecké motory do výkonu několika set kVJ, kde se uplatní zejména vysoký hmotnostní výkon. Úspěšné by mohlo být i sportovní uplatnění.

WT05'

-Η *<

Ta ^tz?

Ο c

Ο

Claims (6)

1. PATENTOVÉ

   Ο

   S G

   Ο·

   Ο ϋ“Λ

   Γ“

   Ο

   Dvoudobý zážehový víceválcový motor ε bezztrátovým vyplachováním, vyznačující se tím, že každý jeho válec disponuje nejen běžným rozvode::! dvoudobéhc motoru, ale ještě navíc přívodem (3) bohatě směsi do již vypláchnutého válce, což je vyvoláno přidruženým účinkem sousedního* pístu, jehož klika na hřídeli motoru je fázově posunuta vůči klice patřící k původnímu válci tak., aby stlačení bohaté směsi tímto sousedním pístem bylo největší při již zavřeném výfuku a otevřeném plnění válce uvažovaného; zdrojem vzduchu pro jeho vyplachování.je buo externí dmychadlo nebo jeho vlastní píst, ktďý je v tom případě proveden jako diferenciální.

   Dvoudobý'zážehový víceválcový motor s bezztrátovým vyplachováním podle bodu 1, vyznačující se v provedení s klasickými písty tím, žc každý jeho válec má kromě obvyklých kanálů pro výplacn (1) (zajištevaný externím ďaychadlem vzduchu) a pro výfuk (
2. 2) ještě kanál(y) plnící (
3. 3) vyústěné do stěny válce dál od dolní úvrati než kanál výfukový a propojené přes okénko (
4. 4) v pístu s odděleným'prostorem pod pístem válce následujícího (co do pořadí zážehů), kterýžto prostor je spojen se zdrojem směsi jako obvykle přes sací kanál (5), nebo

   - -přes -šoupátko“ či-~j-a-zý£kový~venťil;................................ _

   Dvoudobý zážehový víceválcový motor ε bezztrátovým vyplachováním podle bodu 1, vyznačující se v provedení bez externího dmychadla tím, že prstencové prostory (5) vzniklé diferenciálním provedením pístů a válců jsou přes obvyklý rozvodový orgán (např. sací kanili (5)) napojeny na zdroj bohaté směsi, k jejíž dopravě nad píst sousedního válce po zakrytí jeho výfukových otvorů je určen plnící kanál (3; odkrývaný na druhém konci prohlubní (tí) vytvořenou v pístu před jeho rozšířením na větší, průměr; přitom prostory pod písty mají funkci 'dmychadla pro vyplachovací vzduch, a to za použití rozvodu pro dvoudobý motor obvyklého.

   Dvoudobý zážehový víceválcový motor s bezztrátovým vyplachováním podle bodu 1, vyznačující sc- tím, že plnící kanál (3) může být pro zamezení průniku spalin zakončen zpětným ventilem, nebo proti rozšíření olameno bvt coatřen šířkou.
5. 5 Dvoudobý zážehový víceválcový motor s bezztrátovým vyplachováním podle bodu 1, vyznačující se tím, že regulace jeho točivého momentu spojitým škrcením přívodu směsi je v zájmu likvidace spontánního vynechávání zážehu (s důsledkem růstu spotřeby paliva i emise HC) 6 nahrazena regulací spojitou po částech, a to tak, že při větším j omezení točivého momentu je přívod paliva pro jeden či více válců uzavřen zcela, aby přívod směsi do válců zbývajících mohl být škrcen méně (bez rizika, že budou zážehy vynechávat); výběr válců lze cyklicky měnit.
6. 6 Dvoudobý zážehový motor s bezztrátovým vyplachováním podlé bodu 1 vyznačující se konfigurací válců ve formě sevřeného V, u níž se dají při použití jediného klikového hřídele realizovat plnící kanály (3) v minimální délce, která je pro všechny válce stejná.