DK174260B1 - Torusformet 2 takt forbrændingsmotor med oscillerende dobbeltvirkende stempelarme - Google Patents

Description

DK 174260 B1

Beskrivelse

Toroideformet 2 takt forbrændingsmotor med oscillerende dobbeltvirkende stempelarme.

5 Nedenstående beskrivelse omhandler et forslag til anderledes mekanisk opbygning af konventionelle forbrændingsmotorer, hvorfor anvendelsesområdet kan relateres til disse. Hovedformålet er at opnå en mere effektiv, mere fornuftig, og mere miljøvenlig opbygning af nutidens forbrændingsmotor, som først og fremmest opnås ved at optimere forbrændingsprocessen, samt ved at reducere motorens interne friktion.

10

Ideerne bygger på velkendte mekaniske principper/virkemåder indenfor forbrændingsmotorer, og må derfor betragtes som en videreudvikling af disse.

En forbrændingsmotor som består af dobbeltvirkende stempler som er indbyrdes forbundet 15 parvis med stempelvippearme hvor stemplerne kan oscillere om et fælles omdrejningspunkt, idet de bevæger sig i cylindre, som er anordnet i en cirkel, og hvor stemplerne føres mekanisk af stempelvippearme er en i forvejen kendt løsning (f.eks. US 1821139).

At stemplerne i førnævnte forbrændingsmotor rent fysisk forlader cylindrene i den ene ende eller skiftevis modsatte ende, så ventiler eller skyllekanaler er unødvendigt, er også en i 20 forvejen kendt løsning/virkemåde (DE 40003 84).

Yderligere benyttes mange velkendte tekniske komponenter/principper fra eksisterende masseproducerede forbrændingsmotorer, som f.eks.: krumtap, plejlstænger, tændingsmekanik, brændstofmdsprøjtningsteknik, samt stemplets oscillerende bevægelse i cylinderen.

25 Sammenlignet med en gængs 2 eller 4 takt forbrændingsmotor, kan følgende fordele nævnes ved den nye mekaniske opbygning af forbrændingsmotoren:

Forbrændingskammeret består af stempler i hver ende af cylinderen, som åbner omtrent- eller samtidigt. Dette muliggør en mere fuldstændig/optimal skylning/udskiftning af forbrændingsprodukter i kammeret, som er væsentlig grundlag for en god forbrænding.

30 Stempler føres/styres i cylindre, hvilket resulterer i lavere friktion mellem stempel og cylinder, fordi stempler ikke i så høj grad støtter sig op af cylindervæggen. Stempler og cylindre er dermed knap så afhængige af smørefilm.

Ingen ventiler nødvendige, dvs. ingen friktions- og bevægelsesenergi afsættes hertil. Forbrændingsenergi tilføres direkte til stempelvippearmene, hvor en del forbliver i 35 stempelvippearmene i form af kinetisk energi og bliver delvis direkte overført som komprimeringsenergi i modsatte cylinder, og ikke som i en aim. forbrændingsmotor overført fra stempel til stempel, via ledforbindelser med øget friktion til følge.

Da der altid foregår 2 forbrændinger samtidigt i motoren, har man muligheden for at fravælge forbrændinger ved lav belastning eller i tomgang, ved helt at lukke forbrændstoftilførslen til 40 det pågældende forbrændingskammer, uden motoren kommer til at gå ujævnt/uregelmæssigt, for at minimere brændstofforbruget.

DK 174260 B1

Da stemplerne ikke som på en 4 takt motor, direkte presser forbrændingsproduktet ud af cylinderen, er et givet lufttryk på indsugningsluften nødvendigt for at få udskyllet forbrændingsproduktet, f.eks. ved hjælp af en krumtap- eller elektrisk drevet turbo. En forøget forbrændingseffekt pga. turboen på den omtalte motor må forventes, ligesom på almindelige 5 turboladede motorer. Man kan således sige at turboen ikke kun sidder som en nødvendigt kontruktionselement for motoren, men også giver den kendte effektforøgelse.

De bevægelige komponenter i motoren arbejder fysisk modsat hinanden, hvilket medfører minimale vibrationer fra motoren.

10 Den nye teknik består i at få forbrændingskammeret fuldstændig gennemskyllet med frisk trykluft fra den ene ende af cylinderen til den anden (uden skyllekanaler). For at fa en fuldstændig gennemskylning af cylinderen uden for stort trykfald og turbolens er ideen at stemplerne forsvinder ud af cylinderen i begge ender, hvorved cylinderen er total åben for luftgennemskylning.

15 For at ovennævnte rent teknisk er muligt skal stemplerne mekanisk føres, hvilket nedenstående beskrivelse omhandler.

I forbindelse med ovennævnte løsning er en ide til styring af stempelringene udarbejdet, hvilket består i at stempelringene hydraulisk fastlåses eller presses ud mod cylindervæg, alt efter stempelvippearmens position.

20

Teknisk viderebygges der på en forbrændingsmotor med oscillerende dobbeltvirkende stempelarme som patent US 1111605, fig.2, EP 756068 fig.5, samt US 1821139 fig.2 omhandler, kombineret med patent DE 4000384 fig.2 hvor der illustreres/beskrives at stemplet rent fysisk forlader cylinderen således at indsugningsningsgas samt udstødningsgas kan 25 passere forbi stemplet ind/ud af cylinderen.

Når patentløsningerne kombineres, samt modificeres, fremkommer efterfølgende beskrevne opbygning en af forbrændingsmotor.

Stemplerne føres/styres af 2 stk. stempelvippearme (1,2), som kort kan beskrives som en et aflangt emne med 2 indstøbte stempler i hver ende (i alt 4 stempler på hver vippearm).

30 Den ene vippearm (1) er i dennes center (7), fæstnet til vippeakslen (13), hvilken igen er fæstnet til momentarm (10), og via led til plejlstang (12), som har ledforbindelse til krumtapakslen (8).

Vippearm (2) har ligeledes mekanisk forbindelse til krumtappen via vippebøsning (14), momentarm (9), plejlstang (11).

35 For at ovennævnte rent teknisk kan fungere, skal cylindre være udformet som toroideudsnit (et udsnit af en ringformet cylinder). De 4 specialudformede cylindre består som enkeltdele, monteret i motorblokken. Motorblokken har yderligere indbyggede væskekølekanaler (15), samt er opdelt i 4 kamre, 2 udblæsningskamre og 2 trykluftkamre.

40 De indstøbte stempler på de 2 vippearme føres ind i cylindrene (3,5) når krumtappen vipper/roterer vippearmene mod hinanden. Herved opnås kompression og senere forbrænding i cylinder 3 og 5. Samtidigt har vippearmenes modsatte stempler bevæget sig ud af cylinder 4 og 6, dermed kan disse gennemskylles med luft.

Herefter bevæger vippearmene sig til modsatte side, hvorved kompression/forbrænding opstår 45 i cylindre 4 og 6. Cylinder 3 og 5 kan gennemskylles med luft osv.

DK 174260 B1 På en omdrejning på krumtapakslen (8) er der således opstået i alt 4 forbrændinger i motoren.

At stemplet bevæger sig ind og ud af cylinderen, stiller store krav til stempelringene. Der for projekteres der et hydraulisk arrangement til styring af stempelringene i vippearmene (se figur 4)· 5 Pumpen (16) leverer olie til den hydrauliske akkumulator (17), som forsyner styreventilen (18)( kan integreres i stempelvippearmene/motorblokken i form af hydrauliske kanaler som forskydes i forhold til hinanden), hvilken manøvrerer olien ud til kammer 19 eller 20.1 disse stempelkamre sidder et hydrauliske stempler eller elastiske pakninger som ved et hydraulisk tryk fysisk presser på stempelringene (21) i hver sin retning, og samt tillader et beskedent 10 olieflow til smøring af stempelringene. Dyserne (22) tillader en hvis mængede oliegennemstrømning for køling (23) af stempelhoved på vippearmene.

Den termiske udvidelse af stempelvippearme/cylindre kan således optages i stempelringene. Stempelringene (21) fremstilles med en mindre ydre fremstillingsdiameter end stemplets, hvorfor ringens elasticitet vil trække ringen ind i stemplet ved en eventuel svigtende 15 hydraulisk tryk i kammer (20), således at stempelringene ikke beskadiges ved kontakt med cylinder.

Når stemplerne befinder sig inde i cylinderen, ledes der olie ind i kammer 20, via styreventil 18, således at stempelringene presses ud mod cylinderen.

Når stemplerne er på grænsen til at bevæge sig ud af cylindre, sættes der tryk i kammer 19 i 20 stedet for kammer 20, således at stempelringene låses fast i deres stilling når stemplet har bevæger sig ud af cylinderen.

25 30 35 40

Figur 1.: Langsgående snitbillede af motorblokken

Figur 2.: Ekstern kraftoverførsel fra stempel vippearme til krumtapaksel, via momentarme og plejlstænger. Oliekar/kappe er ikke tegnet.

Figur 3.:Tværgående snitbillede af motorblokken 45 Figur 4.:DetaiItegning af stempel på stempelvippearme/hydraulisk principdiagram.

Claims (1)

1. DK 174260 B1 Forbrændingsmotor, af den type hvor cylindre (3,4,5,6) er toroideudsnit, og hvor dobbeltvirkende stempelvippearme (1,2), hvilke er fastgjort med en ledforbindelse i deres 5 center (7) hvorfra stempel vippearmene føres/vippes af krumtapakslen (8) via aksel (13)/ bøsning (14), momentarme (9,10) og plejlstænger (11,12), samt af den type, kendetegnet ved at stemplerne fysisk bevæger sig ud af begge ender af den enkelte cylinder omtrent/eller samtidigt, for trykluftgennemskylning af den enkelte cylinder efter hver forbrænding. 10 Forbrændingsmotor ifølge krav 1, kendetegnet ved at stempelringe (21) i stempel på stempelvippearme (1,2) hydraulisk presses ud mod cylinder, og centreres i cylinder, når stempel er inde i cylinder, samt hydraulisk fastlåses når stempel føres ud/er ude af cylinder.