FI101899B - Monisylinterinen mäntäpolttomoottori - Google Patents

Description

101899

Monisylinterinen mäntäpolttomoottori.

Tavallisessa nelitahtisessa mäntäpolttomoottorissa energiaa siirtyy kampiakseliin joka neljännellä tahdilla. Energian varastoimiseksi on suhteellisen painava vauhtipyörä tarpeen. Monisylinterisessä moottorissa työtahdit ovat käynnin tasoittamiseksi eri aikoina. Siitä huolimatta edestakaisin liikkuvat massat aiheuttavat moottorissa sekä poikittais- että pitkittäissuuntaisia värinöitä. Lisäksi männäntappiin, kiertokankeen ja kampiakseliin kohdistuu mekaanisia rasituksia. Liikkuvat osat täytyy rakentaa suhteellisen massiivisiksi, mikä lisää painoa ja huonontaa kiihtyvyyttä.

Keksinnön tavoitteena on monisylinterisen mäntäpolttomoottorin mekaanisten rasitusten ja värinöiden vähentäminen käyttämällä mäntien alla painekaasujousitusta kompensoimassa edestakaisin liikkuvien osien, kuten mäntien ja kiertokankien aiheuttamia massavoimia.

Entisestään tunnetaan joitakin samaan tulokseen pyrkiviä ratkaisuja.

Yhdysvaltalaisessa patentissa N:o 4,557,228 ehdotetaan kierrejousien käyttöä mäntien ala- tai yläpuolella. Perusidea on samantapainen kuin nyt esitettävässä keksinnössä, mutta tekninen ratkaisu erilainen.

Saksalaisessa patentissa N:o 409 920 esitetään, että mäntien alapuolella voidaan käyttää yhtenäistä suljettua tilaa jossa on ylipaine. Ajatuksena on että työtahdin aikana alaspäin liikkuvan männän energiaa siirtyy kaasu- tai nestemäisen väliaineen kautta ylöspäin liikkuvaan toiseen mäntään.

Ylipaineen käyttöä kampikammiossa on ehdotettu eräissä patenttijulkaisuissa:

Saksalaisessa patentissa N:o 737 206 esitetään kampikoneiston rasitusten vähentämistä johtamalla moottorin käyttöaine ns. vastapainetilaan, esim. kampikammioon.

Yhdysvaltalaisessa patentissa N:o 2,782,773 esitetään kampikammion paineistamista siten että sinne johdetaan auton omia pakokaasuja.

- Näin estetään veden tunkeutuminen veden alla ajavan auton * moottoriin.

Yhdysvaltalaisessa patentissa N:o 4,162,662 esitetään kampikammion ylipaineen käyttämistä ahdetussa kaksitahtimoottorissa vähentämään mekaanisia rasituksia.

2 101899

On myös esitetty, että kampikammio voidaan jakaa osastoihin:

Saksalaisessa patentissa N:o 190974 ehdotetaan, että pareittain sijaitsevien sylinterien alle kampikammioon muodostetaan osastot sijoittamalla niiden väliin ulkokehältä tiivistetty vauhtipyörä. Moottoriin kuuluu myös kaksoismäntä, jossa olevan kanavan kautta kampikammio on yhteydessä männän yläpuolella olevaan tilaan. Kampikammioon syntyy vuorotellen yli- ja alipaine männän liikkuessa, samoin männän yläpuolella olevaan tilaan.

Saksalaisessa patentissa N:o 379158 esitetyn ratkaisun tarkoituksena on tehostaa moottorijarrutusta käyttämällä joko yli- tai alipainetta kampikammiossa, joka on tätä varten jaettu osastoihin. Ilmaa tulee niihin ja poistuu niistä venttiilien kautta.

Alussa määriteltyjen tavoitteiden saavuttamiseksi keksinnölle on tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Keksinnön kohteena on polttomoottori, jonka jokaisen männän alle on muodostettu puristustila jakamalla kampikammio väliseinillä erillisiin osastoihin. Kuva 1 esittää nelitahtista, nelisylinteristä rivimoottoria, jonka kampikammio on runkolaakerien kohdalta jaettu väliseinillä osastoihin niin, että kunkin männän alapuolelle jää suljettu puristustila. Jos sylinterit on sijoitettu pareittain vastakkain kuten ns. bokserimoottorissa, voi kullakin sylinteriparilla olla yhteinen puristustila. Kuva 2 esittää nelitahtista, nelisylinteristä bokserimoottoria, jonka kampikammio on keskimmäisen runkolaakerin kohdalta jaettu väliseinällä kahteen osastoon niin, että kummankin mäntäparin väliin jää suljettu yhteinen puristustila. Kussakin osastossa on yhden tai useamman ilmakehän paineessa ilmaa tai muuta sopivaa kaasua. Männän liikkuessa alaspäin työ- ja imutahdin aikana kaasu puristuu kokoon varastoiden energiaa.

Energia vapautuu poisto- ja puristustahdin aikana, kun kokoon puristunut kaasu laajenee työntäen mäntää ylöspäin. Kaasuun varastoituvan ja siitä vapautuvan energian määrä on sama ja se korvaa energiaa, joka muuten joudutaan varastoimaan pyöriviin massoihin.

101899 3

Alakuolokohdassa männän alapintaan kohdistuva paine on huomattavasti suurempi kuin yläkuolokohdassa. Tällöin esimerkiksi neli- tai kaksisylinterisessä rivimoottorissa, jossa kampikulmien ero on 180 astetta, paine-ero pyrkii työntämään mäntiä niin, että ne ohittavat ylä- ja alakuolokohdat ja asettuvat niiden puoleenväliin, jolloin paine kaikissa kampikammion osastoissa on sama. Mäntien alapintaan vaikuttavat yhteenlasketut kaasuvoimat ovat positiiviset neljänneskierroksen kuolokohtien jälkeen ja negatiiviset neljänneskierroksen ennen kuolokohtia. Tilanne on sama nelisylinterisessä bokserimoottorlssa. Edestakaisin liikkuvien osien kiihtyvyydestä aiheutuvat massavoimat sensijaan ovat negatiiviset neljänneskierroksen kuolokohtien jälkeen ja positiiviset neljänneskierroksen ennen kuolokohtia. Mäntien alapintaan vaikuttavat kaasuvoimat kompensoivat tällöin vastakkaissuuntaisia massavoimia. Molemmat ovat suurimmillaan kuolokohdissa ja nollassa suunnilleen ylä- ja alakuolokohdan puolivälissä.

Keskimääräistä painetta puristustiloissa säädetään kierrosluvun mukaan pienellä kompressorilla, jolla korvataan myös mahdollisissa vuodoissa tapahtuva painehäviö.

Claims (2)

101899

1. Monisylinterinen mäntäpolttomoottori, jonka kampikammio on jaettu osastoihin, tunnettu siitä että kunkin männän alapuolelle muodostuu suljettu tila, jossa yhden tai useamman ilmakehän paineessa oleva kaasu puristuu kokoon männän liikkuessa alaspäin ja laajenee männän liikkuessa ylöspäin.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen moottori, tunnettu siitä, että vastakkain olevilla sylinteripareilla mäntien alle jäävä suljettu tila on yhteinen. 101899