HU226797B1 - Process for operation of internal-combustion engine with alternating piston and such an internal-combustion engine - Google Patents

Process for operation of internal-combustion engine with alternating piston and such an internal-combustion engine Download PDF

Info

Publication number
HU226797B1
HU226797B1 HU0002409A HUP0002409A HU226797B1 HU 226797 B1 HU226797 B1 HU 226797B1 HU 0002409 A HU0002409 A HU 0002409A HU P0002409 A HUP0002409 A HU P0002409A HU 226797 B1 HU226797 B1 HU 226797B1
Authority
HU
Hungary
Prior art keywords
piston
stroke
crankshaft
engine
cylinder
Prior art date
Application number
HU0002409A
Other languages
English (en)
Inventor
Cyril Andrew Norton
Original Assignee
Cyril Andrew Norton
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Cyril Andrew Norton filed Critical Cyril Andrew Norton
Publication of HUP0002409A2 publication Critical patent/HUP0002409A2/hu
Publication of HUP0002409A3 publication Critical patent/HUP0002409A3/hu
Publication of HU226797B1 publication Critical patent/HU226797B1/hu

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B41/00—Engines characterised by special means for improving conversion of heat or pressure energy into mechanical power
    • F02B41/02—Engines with prolonged expansion
    • F02B41/04—Engines with prolonged expansion in main cylinders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
    • F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01B—MACHINES OR ENGINES, IN GENERAL OR OF POSITIVE-DISPLACEMENT TYPE, e.g. STEAM ENGINES
    • F01B9/00—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups
    • F01B9/04—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft
    • F01B9/06—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces
    • F01B2009/061—Reciprocating-piston machines or engines characterised by connections between pistons and main shafts and not specific to preceding groups with rotary main shaft other than crankshaft the piston motion being transmitted by curved surfaces by cams
    • F01B2009/065—Bi-lobe cams
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/025—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle two
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B75/00—Other engines
    • F02B75/02—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke
    • F02B2075/022—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle
    • F02B2075/027—Engines characterised by their cycles, e.g. six-stroke having less than six strokes per cycle four
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02B—INTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B2275/00—Other engines, components or details, not provided for in other groups of this subclass
    • F02B2275/20—SOHC [Single overhead camshaft]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion Methods Of Internal-Combustion Engines (AREA)
  • Devices For Conveying Motion By Means Of Endless Flexible Members (AREA)
  • Bakery Products And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
  • Apparatuses For Bulk Treatment Of Fruits And Vegetables And Apparatuses For Preparing Feeds (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Eye Examination Apparatus (AREA)
  • Transmission Devices (AREA)
  • Reciprocating, Oscillating Or Vibrating Motors (AREA)

Description

A találmány tárgya alternálódugattyús belső égésű motor üzemeltetésére való eljárás. A találmány tárgya továbbá ilyen alternálódugattyús belső égésű motor.
Mint ismeretes, a belső égésű motorok szerkezeti kialakítása és működésmódja a feltalálásuk óta folyamatosan változik és tökéletesedik, aminek következtében jelentősen javultak a belső égésű motorok füstgázkibocsátási értékei. Újabban az erőfeszítések koncentrálódnak a környezeti ártalmakat jelentő, füstgázemissziós értékek csökkentésére, így pl. a tökéletlen égésből származó szén-monoxidok, szénhidrogének és nitrogén-oxidok csökkentésére, amelyek komoly ártalmat jelentenek a környezetre és az emberi egészségre.
Az eddigi fejlesztések megkísérelték javítani az égési folyamatot, pl. az üzemanyag-levegő keverékben előidézett nagyobb turbulencia révén, az üzemanyag jobb eloszlatását közvetlen befecskendezéssel kísérelték megoldani, továbbá kísérleteket végeztek arra is, hogy az égéstérben az égéskor felszabaduló energiát és a gyújtási pont vagy pontok helyzetét kedvezőbben lehessen megválasztani. A dugattyú és az égéstér sajátos kialakításával pl. megkísérelték az égéstérben az örvényhatást fokozni. Ilyen megoldást ismertet pl. a DE-2413947 számú szabadalmi leírás.
A gyakorlati tapasztalatok azonban azt mutatják, hogy az égéstérben a turbulens, illetve örvénylő áramlási alakzat, valamint a lánghossz a gyújtási pontból kiindulva egyenetlen égési folyamathoz és lassúbb égési sebességhez vezet.
Kísérleteket végeztek olyan értelemben is, hogy a keveréket kissé korábban gyújtották meg, hogy az örvényhatásból származó lassabb égést ellensúlyozzák, azonban a kísérletek azt mutatták, hogy bizonyos esetekben tovább nőtt - kedvezőtlen módon - a nitrogénoxidok kibocsátott mennyisége, viszont a szén-monoxidok és a szénhidrogének értéke csökkent a kibocsátott füstgázokban.
A legújabb kísérletek másik csoportjánál „szegény keverékes égést” kívántak a belső égésű motoroknál előidézni, azzal a céllal, hogy csökkentsék az üzemanyag-fogyasztást, valamint a szén-monoxid- és szénhidrogén-kibocsátást. A tapasztalatok szerint azonban az ilyen szegény keverékes motorok viszonylag nagy mennyiségben termelnek nitrogén-oxidokat. Ez pedig annak tudható be, hogy magas hőmérsékleteken és nyomásokon számottevő oxigénfelesleg van jelen, különösen akkor, ha az égési folyamatot meghosszabbítják az előgyújtás növelésével.
A jelen találmánnyal célunk a fenti hiányosságok közül legalább néhánynak a kiküszöbölése. Különösen célunk a hagyományos motorkonstrukció olyan értelmű továbbfejlesztése, hogy javítható legyen az égési folyamat maga, továbbá, hogy módot adjunk arra, hogy a motor karakterisztikái jól igazíthatok legyenek a mindenkori alkalmazási módokhoz.
A kitűzött feladatot az igénypontokban definiált megoldásokkal oldottuk meg.
A jelen találmány szerinti eljárásnál tehát a dugattyút a főtengellyel első vezértárcsán és előnyösen ezzel szomszédos, második vezértárcsán, valamint a motorblokkhoz és a dugattyúhoz csuklósán kapcsolódó himbán keresztül kapcsoljuk össze. A himbát az első és a második vezértárcsával együttműködő görgőkkel látjuk el. A hengerben a dugattyút úgy mozgatjuk, hogy a hengerben lévő keveréket sűrítjük, majd miközben a dugattyút a hengerben lényegében állandó sebességgel, vagy rendre növekvő sebességgel mozgatjuk, a sűrített keveréket a motor kompresszióütemének utolsó szakaszában meggyújtjuk.
A fenti eljárás foganatosítható olyan belső égésű motorral, amelynél a főtengelyt és a dugattyút összekapcsoló mozgásátalakító egység első vezértárcsát és második vezértárcsát foglal magában. Ezek a vezértárcsák a főtengellyel és az összekapcsoló egység további részét képező himbával vannak együttműködő kapcsolatban. A himba a motorblokkban elfordíthatóan van ágyazva, és csuklósán kapcsolódik a dugattyúhoz. A himba görgőkkel van ellátva, ezek az első vezértárcsával és a második vezértárcsával működnek együtt. Az összekapcsoló egység a gyújtás időpontjában a dugattyú lényegében állandó sebességű elmozdulását biztosító kivitelű.
A találmány szerinti megoldás néhány megvalósítási lehetőségét négyütemű szikragyújtásos benzinüzemű belső égésű motorokkal kapcsolatosan ismertetjük, amelyek egy vagy több hengerrel rendelkeznek. Megjegyezzük azonban, hogy a találmány szerinti megoldás ugyancsak alkalmazható olyan belső égésű motorokhoz, amelyek más üzemanyagokkal, így pl. földgázzal, dízelolajjal, kerozinnal üzemeltethetők. Hasonlóképpen a találmány olyan motorokhoz is alkalmazható, amelyek más üzemciklussal rendelkeznek, nevezetesen a kétütemű motorokhoz, továbbá kompressziógyújtású motorokhoz, és más gyújtási eljárásokat alkalmazó motorokhoz, pl. dízelmotorokhoz, amelyeknél közismerten nem éghető keveréket sűrítünk, hanem égési levegőt öngyulladáshoz komprimálunk.
A hagyományos dugattyús motoroknál minden dugattyú dugattyúrúdon keresztül kapcsolódik a könyökös főtengelyhez. Ennek eredményeként minden dugattyú előírt mozgásciklust végez és a maximális sebessége a löket középső tartományában van. így tehát a kompresszióütem közben a dugattyú az alsó holtponttól (BDC) fölfelé halad, a löket közepén éri el a maximális sebességét, majd ezután egyre növekvő mértékben lassulva éri el a felső holtpontot (TDC). Az üzemanyag-gáz keverék meggyújtása általában a felső holtpont előtt 25-45° közötti tartományban történik, miközben mára dugattyú a maximális sebességről lassul, amit meghatároz a főtengelyt és a dugattyút összekapcsoló dugattyúrúd. A felső holtpont előtt és után, a gyújtás utáni viszonylag lassú sebesség azzal jár, hogy az elégetendő és az elégetett keverék elegyét nagy hőmérsékleten és nyomáson tartják, viszonylag hosszú ideig. Ezzel pedig nő a valószínűsége annak, hogy nemkívánatos égéstermékek keletkezzenek, különösen nitrogén-oxidok.
Ezzel szemben a találmány szerinti megoldásnál a dugattyú lényegében állandó, vagy növekvő sebesség2
HU 226 797 Β1 gél mozog a gyújtás pillanatában. Jóllehet nem kötjük magunkat ehhez az alapelvhez, de a kísérleti tapasztalataink alapján hangsúlyozzuk, hogy a dugattyúnak a lényegében konstans vagy növekvő sebessége pozitív és stabil nyomásgradienst, vagy nyomáshullámot hoz létre a dugattyú előtt. A nyomáshullám együttműködve a haladó lángfronttal, növeli a lángsebességet, és a lángot az égéstér felső része felé tereli, amivel felgyorsul a teljes égési folyamat. így tehát a keverék égése egyenletesebb lesz, és viszonylag rövidebb időtartam alatt zajlik le az égés. A tökéletesebb égés rövidebb időtartam alatti megvalósítása lehetővé teszi, hogy a munkaütemet korábban fejezzük be, mint a hagyományos megoldásoknál, de anélkül, hogy ezzel az égés tökéletlenebb lenne.
így tehát az égési folyamat tökéletesen lezajlik alacsonyabb turbulencia mellett, következésképpen lényegesen rövidebb idő szükséges ehhez, ami azzal a meglepően kedvező következménnyel jár, hogy minimálisra csökkenthetők a kipufogógázokban a káros szén-monoxid- és a szénhidrogén-komponensek. Mivel az égési keveréket rövidebb ideig kell nagyobb hőmérsékleten és nyomáson tartani, ezzel minimálisra tudjuk csökkenteni a káros nitrogén-oxidok képződését is, ami környezetvédelmi szempontból igen jelentős többlethatás.
A motor és különösen a csatlakoztató- és mozgásátalakító egységek szerkezeti kialakítása lehet bármely önmagában ismert kivitelű, így pl. lehet könyökös-tengelyes, fogaskerekes, hajtókaros, excenteres hajtásos, ezek azonban a szakma átlagos szakembere számára ismertek.
Célszerűen a dugattyú és a kihajtóelem közötti kapcsolat úgy van kialakítva, hogy a dugattyúval maximális forgatónyomatékot fejtünk ki a főtengelyre, a munkaütem kezdetén, vagy annak az első szakaszában, amikor a keverék nyomása a maximális nyomási érték közelében van. Ilyenkor a kihajtónyomaték jóval nagyobb, mint a hagyományos motoroknál. Ez viszont elősegíti, hogy viszonylag kisebb süllyedési sebességet alkalmazzunk a dugattyúnál a felső holtpont után. Ezzel viszont jóval hatásosabban biztosítható a maximális hőleadás. Ennek eredményeként a nagy hengernyomás révén nagy forgatónyomaték adható le a kihajtótengelyen.
Célszerűen a dugattyú sebességét lényegében konstans értéken, vagy a keverék meggyújtásakor növekvő értéken tartjuk. Előnyös továbbá, ha a dugattyút lényegében az adott munkaciklusban maximális sebességgel, vagy azt megközelítő sebességgel mozgatjuk a gyújtáskor.
A találmány további előnyös foganatosításánál legalább egy dugattyúütemnek legalább a lökethossza, időtartama vagy lefolyása különbözik a többi ütem lökethosszától, időtartamától és lefolyásától.
Négyütemű motoroknál mind a négy ütem különböző lehet az ütem lökethosszát és időtartamát tekintve.
Célszerű továbbá az olyan kivitel, amelynél a dugattyú a forgatható főtengellyel olyan értelmű kapcsolatban van, hogy a négy ütem a főtengely 360°-os elfordulásának megfelelően történik.
A találmány szerinti megoldásnál tehát a dugattyúlöketek hossza és a dugattyúsebesség a négy ütem közben egyénileg szabályozható, hogy ezáltal különböző hőleadási sebességeket biztosíthassunk, különböző üzemanyagokhoz, illetve hogy javítsuk a kipufogógázok minőségét és jobb szivattyúzási hatásfokot érjünk el, továbbá, hogy növeljük a volumetrikus hatásfokot. Például a kompresszióütem időtartamának csökkentésével lehetővé válik a kompresszió sebességének növelése, ami a gyújtáskori nagyobb dugattyúsebességgel együtt segíti a lángfront mozgásának felgyorsulását. Ezáltal pedig csökkentjük a teljes égési ciklus időtartamát, miközben pedig az idő, a hőmérséklet és a nyomás értéke jelentősen befolyásolja az égési keverékben az oxidok képződését.
A találmány értelmében célszerű az olyan kivitel, amelynél legalább a munkaütem időtartama rövidebb, mint a többi ütemé; ezalatt azt értjük, hogy az egyik ütem időtartama akár 50%-kal is rövidebb lehet, mint a másiké. A munkaütem időtartama csökkenthető a kihajtóelem forgási sebessége növelésének arányában, így a kihajtótengely akár 50%-kal növelt fordulatszámon foroghat, jóllehet a mozgása szabályozható az egyéb követelmények figyelembevételével, annak révén, hogy miként változtatjuk a kapcsolatot a dugattyú és a kihajtóelem között (pl. a vezérprofil módosítása révén). Az ütem viszonylagos rövidítése a dugattyúmozgás végén nyilvánvalóan azt eredményezi, hogy a hengernyomás alacsony és a forgatónyomaték minimális lesz.
A munkaütemben viszonylagos csökkentés érhető el, pl. korlátozódhat a kihajtó főtengely 90°-os elfordulási szögtartományára. Adott esetben olyan rövidített periódust is választhatunk, hogy azzal összhangba hozhassuk a kipufogó- és beadagoló-rendszer kombinált áramlásdinamikai követelményeit.
A főtengely fordulatszámának viszonylagos csökkentése a kipufogási és munkaütemek során lehetővé teszi, hogy viszonylag növeljük a beadagolóütem időtartamát, vagyis hosszabb „belégzési szakaszt” engedünk a beadagolóütem során.
A beadagolóütem a főtengely 80-150° közötti elfordulása során történhet. Ezzel megkönnyítjük az üzemanyag, levegő vagy ezek keverékéből képzett elegy beadagolását, és áramlástechnikailag is eleget tehetünk a szelep áramlási karakterisztikáinak, ugyanakkor lényegesen jobb volumetrikus hatásfokot érünk el, de elkerüljük a „szelepátfedések” okozta problémákat. A kompresszióütem hossza azonos lehet a beadagolóütemével, de a főtengely elfordulása a kompresszióütem közben célszerűen kisebb, mint 90°, de adott esetben ez lehet akár 40°-nál kisebb is. Ezáltal a beadagolóütem számára hosszabb időtartamot biztosítunk. Ezzel lehetővé válik, hogy mindkét ütemet úgy állítsuk be, hogy az a lehető legjobb szivattyúzási hatásfokot adja. Az ütemhossz rövidítésével a kompresszióviszonyt szabályozhatjuk.
A találmányunk értelmében a dugattyú sebességét a kompresszióütem legalább 25-1%-ában lényegében konstans értéken, vagy növekvő értéken tartjuk. Ez a
HU 226 797 Β1 speciális dugattyúkinematika úgy van megválasztva, hogy igazodjék a mindenkori üzemanyaghoz és üzemeltetési ciklushoz.
Célszerűen a gyújtás a kompresszióütem utolsó 10-5%-ában történik meg, a felső holtpont előtt. Megjegyezzük azonban, hogy különböző üzemanyagok és különböző üzemeltetési feltételek adott esetben szükségessé teszik az ideálist megközelítő üzemeltetéshez a gyújtás speciális beállítását.
A találmány további megvalósításánál az alternálódugattyú energialeadó főtengellyel van kapcsolatban, és a beadagolóütemben az egyik irányba elmozdíthatóan van elrendezve. Továbbá a dugattyú a kompresszióütemben az első iránnyal ellentétes irányba elmozdíthatóan van elrendezve. Továbbá a forgóelem elfordulási értéke a beadagolóütem közben nagyobb. Üzem közben a gép a feltöltési ütemben hosszabban időzik, ezáltal pedig javul a gép szivattyúzási hatásfoka.
A találmány további sajátossága szerint a dugattyú forgatható elemmel van kapcsolatban, és az első és harmadik, azaz a beadagolóütemben és a munkaütemben első irányban elmozdíthatóan van elrendezve, a második és negyedik, azaz a kompresszió- és kipufogóütemben az első iránnyal ellentétes irányba elmozdíthatóan van a dugattyú elrendezve. Továbbá célszerűen a beadagolóütem és a kompresszióütem hossza nagyobb, mint a munkaütemé, vagy a kipufogóütemé.
A találmány értelemszerűen hasonló előnyökkel alkalmazható kompresszoroknál, szivattyúknál, vagy más alternálódugattyús gépeknél.
A találmányt részletesebben a csatolt rajz alapján ismertetjük, amelyen a találmány szerinti belső égésű motor példaként! kiviteli alakját tüntettük fel. A rajzon:
Az 1 a-1 d. ábrákon a találmány szerinti motor dugattyúelrendezése metszetben látható, különböző üzemi helyzetekben;
a 2. ábra diagramban szemlélteti az 1a-1d. ábrákon feltüntetett dugattyú elmozdulásait az idő függvényében;
a 3. ábrán az 1 a—1 d. ábrák szerinti dugattyú sebessége és gyorsulása diagramban látható;
a 4. ábra a találmány szerinti belső égésű motor példaként! kiviteli alakjának függőleges metszete;
az 5. ábra a 4. ábrán V-V vonal mentén vett keresztmetszet.
Amint az 1 a—1 d. ábrákon látható, a találmány szerinti alternálódugattyús belső égésű motornak 10 hengerben axiálisan eltolhatóan elrendezett 12 dugattyúja van. A 12 dugattyúnak az a rendeltetése, hogy A nyíl irányában forgassa a motor energialeadó 14 főtengelyét 16 dugattyúrúdon, L alakú 18 himbán és első 20 vezértárcsán keresztül. A 18 himba motorblokkban 22 csap révén elfordíthatóan van ágyazva. A 18 himba egyik szárának vége 24 görgővel van ellátva, amely együttműködő kapcsolatban van az első 20 vezértárcsa ovális vezérfelületével. Továbbá a 18 himba másik szárának vége 26 görgővel van felszerelve, amely második 28 vezértárcsa ugyancsak ovális alakzatú vezérfelületével működik együtt. A második 28 vezértárcsa szintén a 14 főtengelyen, mégpedig a találmány szerint az első 20 vezértárcsával párhuzamosan és szomszédosán - pl. az 1a. ábrán látható módon, viszonylag elfordított szöghelyzetben - van elrendezve.
A 18 himba, valamint a 20 és 28 vezértárcsák úgy vannak kialakítva és elrendezve, hogy ezek a 12 dugattyúnak a 10 hengerben végzett alternáló mozgását a 14 főtengely forgómozgásává alakítsák át. A 12 dugattyú és a 14 főtengely közötti mozgásátalakító és összekapcsoló egységet 30-cal jelöltük, amely tehát olyan mechanizmus, amely a jelen esetben magában foglalja a 16 dugattyúrudat, a 18 himbát a 24 és 26 görgőkkel, valamint a 20 és 28 vezértárcsákat.
Az 1a. és 1c. ábrán felső holtponti, az 1b. és 1d. ábrán viszont alsó holtponti dugattyúhelyzeteket szemléltettünk. Elöljáróban megjegyezzük, hogy a találmány szerint a 12 dugattyúnak az alternáló mozgása a 10 hengerben nem harmonikus, mint a hagyományos alternálódugattyús motoroknál, de ennek részletesebb ismertetésére a 2. és 3. ábra kapcsán térünk ki.
A 2. ábrán feltüntetett diagramon látható, hogy a motor teljes munkaciklusa 32 beadagolóütemből, 34 kompresszióütemből, 36 munkaütemből és 38 kipufogóütemből áll, amint az szokásos a négyütemű belső égésű motoroknál. A 2. ábra diagramjából azonban kitűnik az a találmány szerinti sajátosság is, hogy a 36 munkaütem és a 38 kipufogóütem, valamint a 32 beadagolóütem és a 34 kompresszióütem során valójában különböző lökethosszokat alkalmazunk. Megjegyezzük, hogy a jelen esetben a négyütemű működtetésmódnál a teljes üzemciklus alatt a 14 főtengely 360°-os elfordulást végez, szemben a hagyományos négyütemű motorokéval, amelyeknél a főtengely 720°-os, azaz két teljes körülfordulást végez. A 2. ábrán a felső holtponti helyzetet TDC-vel, az alsó holtponti helyzetet pedig BDC-vel jelöltük.
A fentiekben ismertetett találmány szerinti elrendezésből egy sor előny következik, ezek közül is az első, hogy a 14 főtengely fordulatszáma csökkenthető, ami magával hozza a hozzá kapcsolt hajtómű és egyéb szerkezeti részek alacsonyabb fordulatszámát is.
A 20 és 28 vezértárcsák vezérprofiljai, valamint a 18 himba a találmány szerint úgy vannak kialakítva, hogy azoknak csupán a 32 beadagolóütemben és a 34 kompresszióütemben kell maximális Lm lökethosszt, vagy ezt megközelítő löketet biztosítaniuk, viszont a 36 munkaütemben és a 38 kipufogóütemben csak viszonylag csökkentett L1 lökethosszt kell végezniük (általában a maximális Lm lökethossz 50-100%-a közötti értékét), de persze ennek mindenkori értéke függ az elérni kívánt üzemeltetési paraméterektől.
Ez a találmányi jellemző alkalmazható arra, hogy kiküszöböljük azt a járulékos dugattyúelmozdulást, ami egyébként tapasztalható a munkaütem végén és a kipufogóütem elején a hagyományos motoroknál. Ezzel tehát bizonyos mértékig javítható a motor hatásfoka és a leadott teljesítménye.
Továbbá a 36 munkaütemben és a 38 kipufogóütemben a csökkentett Ι_·| lökethossz alkalmazásával elősegítjük, hogy a 14 főtengely elfordulási Rw, illetve
HU 226 797 Β1
Re szögei is csökkenjenek, és ennek megfelelően csökkenjen e két ütem időtartama is. Ezáltal lehetővé válik, hogy a 32 beadagolóütem főtengely-elfordulási R, szögét viszonylag növeljük, ezáltal több időt biztosítunk a 10 henger égésterének feltöltésére, amivel pedig jobb légáramlási feltételeket biztosítunk, következésképpen nagyobb volumetrikus hatásfokot érünk el. Bizonyos esetekben ez csökkentheti, sőt akár ki is küszöbölheti az ismert turbófeltöltő vagy szuperfeltöltő alkalmazását, mivel a hosszabb feltöltési ütem lehetővé teszi, hogy nagyobb mennyiségű levegőt szívjunk be a hengerbe. A 34 kompresszióütem közbeni elfordulási szöget Rc jelöli a 2. ábrán.
A 3. ábrán sebesség/idő (v/t) és gyorsulás/idő (a/t) függvényeket szemléltettünk a 12 dugattyúhoz, mégpedig az 1a- 1d. és a 2. ábrán feltüntetett négy ütem közben. A 34 kompresszióütem elfordulási Rc szögének tartományában a 20 és 28 vezértárcsák alakja olyan, hogy a 12 dugattyú sebessége először nő, majd lényegében állandó vc sebességgel halad, a töltet meggyújtása pedig e konstans vc sebességű periódus utolsó szakaszában történik. A növekvő, majd konstans dugattyúsebesség pozitív és stabil nyomásgradienst, vagy nyomáshullámot idéz elő a 12 dugattyú előtt, ami megfelelő égéstérkiképzés esetén elősegíti, hogy minimális turbulencia lépjen fel a 10 hengerben. Ezáltal pedig a nyomáshullám az égéstérbe jutva együttműködik a gyújtáspontból kiinduló lángnyelvvel, aminek következtében nő a lángsebesség és egészében rövidül az égési folyamat. így tehát a keverék tökéletes elégetése viszonylag rövidebb időintervallum alatt egyenletesen megtörténhet. Az égéstérben a gyújtási pont előtti nagyobb stabilitás elősegíti a tökéletesebb égést, következésképpen csökken a kipufogógázokban lévő szén-monoxid és elégetlenül elégett szénhidrogének aránya, és egyúttal csökkennek a kibocsátott nitrogén-oxidok is.
A gyújtás után a 12 dugattyú sebessége hirtelen lassul, minimalizálva azt az időtartamot, amely alatt a komprimált keveréket nagy nyomáson és hőmérsékleten tartjuk. (Ez éppen ellentétes a hagyományos motoroknál tapasztalható jelenséggel, mivel ott a gyújtást követően a viszonylag lassú dugattyúsebesség eltart a felső holtpontig, sőt azt követően is. Ennek pedig az a káros következménye, hogy az elégetett keveréket nagy hőmérsékleten és nyomáson kell tartani viszonylag hosszú időtartamig, ezzel pedig jelentősen nagyobb annak a valószínűsége, hogy a kipufogógázokban káros komponensek képződjenek, különösen nitrogén-oxidok.)
A 3. ábra szerint dugattyúmozgás a találmány szerinti elrendezésnél a 36 munkaütemben, a 38 kipufogóütemben és a 32 beadagolóütemben sokkal egyenletesebb képet mutat, mint a hagyományos motoroknál, de ez könnyen meg is változtatható a 20 és 28 vezértárcsák profiljának esetleges módosításával. Ezáltal jól és egyszerűen igazodhatunk a mindenkor megkívánt motor- vagy üzemanyag-jellemzőkhöz.
A 4. és 5. ábrán négyütemű belső égésű motor egyetlen hengerét szemléltetjük kiviteli példaként, amely a találmány szerinti módon van kialakítva. A motor felső elrendezése lényegében megfelel a kereskedelemben SUZUKI néven ismert motorkerékpárok motorjának. Ennél hagyományos módon a vezértengely és vezérlőszelepek, illetve szelepemelő himbák felül vannak elrendezve. A jobb összevethetőség kedvéért a 4. és 5. ábrán ugyanazokat a hivatkozási számokat és elrendezést alkalmaztuk, mint az 1 a—1 d. ábrákon, éppen ezért ezek újbóli részletesebb bemutatásától itt eltekintünk. A motor 10 hengerében axiálisan eltolható 12 dugattyú alternáló mozgását itt is a 14 főtengely forgómozgásává alakítjuk a találmány szerinti mozgásátalakító és összekapcsoló 30 egység révén, amely itt is 16 dugattyúrúdból, L alakú 18 himbából, valamint a 14 főtengellyel együtt forgatott, előnyösen ovális 20 és 28 vezértárcsákból áll, amelyek együttműködnek a 18 himba végein elhelyezkedő 24, illetve 26 görgőkkel.
Az 5. ábra szerint az első 20 vezértárcsa és a második 28 vezértárcsa egyetlen darabként vannak kialakítva, és ez van a 14 főtengelyen a 20 és 28 vezértárcsák 4. ábrán látható viszonylagos szöghelyzetében, együtt forgathatóan rögzítve.
A fenti leírásunkból nyilvánvaló a szakmában jártas átlagos szakember számára, hogy a találmány szerinti motor számos előnnyel és specialitással rendelkezik a hagyományos alternálódugattyús motorokhoz képest. Hasonlóképpen kézenfekvő az átlagos szakember számára, hogy a kívánt dugattyúmozgási alakzat, valamint a javított teljes égési folyamat elérhető más elrendezési változatok vagy kombinációk alkalmazásával is, és nem csupán a fentebb ismertetett példaként! kiviteli alakkal.
Példaként utalunk arra, hogy megfelelő más profillal ellátott vezértárcsák vagy bütykök alkalmazása is szóba jöhet, pl. kétütemű motoroknál. Továbbá értelemszerűen a találmány szerinti motorok egynél több hengerrel is rendelkezhetnek, ezek vízszintesen egymás mellett vagy V alakban is elrendezhetők. Végül megjegyezzük, hogy a találmány szerinti megoldás számos más megvalósítási módja, változata és kombinációja is lehetséges az igényelt oltalmi körön belül.

Claims (26)

  1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK
    1. Eljárás belső égésű alternálódugattyús motor működtetésére, amelynél a dugattyút a motor blokkjának hengerterében rendezzük el és a dugattyút forgó főtengellyel kapcsoljuk össze, azzal jellemezve, hogy a dugattyút (12) a főtengellyel (14) első vezértárcsán (20) és ezzel szomszédos helyzetű, második vezértárcsán (28), valamint a motorblokkhoz és a dugattyúhoz (12) csuklósán kapcsolódó himbán (18) keresztül kapcsoljuk össze; a himbát (18) az első és a második vezértárcsával (20, 28) együttműködő elemekkel, főleg görgőkkel (24, 26) látjuk el; a hengertérben a dugattyút (12) olyan értelemben mozgatjuk, hogy ezáltal a hengerben (10) lévő keveréket sűrítjük, majd miközben a dugattyút (12) a hengerben (10) lényegében állandó
    HU 226 797 Β1 sebességgel (vc) mozgatjuk, a sűrített keveréket meggyújtjuk.
  2. 2. Eljárás belső égésű alternálódugattyús motor működtetésére, amelynél a dugattyút a motor blokkjának hengerterében rendezzük el, és a dugattyút forgó főtengellyel kapcsoljuk össze, azzal jellemezve, hogy a dugattyút (12) a főtengellyel (14) első vezértárcsán (20) és ezzel szomszédos, második vezértárcsán (28), valamint a motorblokkhoz és a dugattyúhoz (12) csuklósán kapcsolódó himbán (18) keresztül kapcsoljuk össze; a himbát (18) az első és a második vezértárcsával (20, 28) együttműködő elemekkel, előnyösen görgőkkel (24, 26) látjuk el; a hengerben (10) a dugattyút (12) olyan értelemben mozgatjuk, hogy ezáltal a hengerben (10) lévő keveréket sűrítjük, majd miközben a dugattyút (12) a hengerben lényegében állandó sebességgel (vc) vagy növekvő sebességgel mozgatjuk, a sűrített keveréket a motor kompresszióütemének (34) utolsó szakaszában meggyújtjuk.
  3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dugattyú (12) sebességét (v) a sűrítési kompresszióütem (34) utolsó 25%-1%-a közötti tartományban lényegében állandó, vagy növekvő értéken tartjuk.
  4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a keverék meggyújtását a sűrítési kompresszióütem (34) utolsó 10%-5%-a közötti tartományában, a felső holtpont (TDC) előtt végezzük.
  5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dugattyút (12) a keverék meggyújtásakor lényegében az adott munkaciklusban maximális sebességével mozgatjuk.
  6. 6. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a motort kétütemű üzemciklusú motorként üzemeltetjük.
  7. 7. A 6. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kétütemű üzemciklust a főtengely (14) 180°-os elfordulása alatt foganatosítjuk.
  8. 8. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dugattyú (12) legalább egyik ütemének (32, 34, 36, 38) legalább a hosszát, vagy időtartamát, vagy lefutási alakzatát a másik ütem hosszától, illetve időtartamától, illetve lefutási alakzatától különbözőre választjuk.
  9. 9. Az 1-5. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a motort négyütemű üzemciklusú motorként üzemeltetjük.
  10. 10. A 9. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az alternálódugattyú (12) révén a főtengelyt (14) úgy forgatjuk, hogy a négy ütemet a főtengely (14) 360°-os elfordulása közben foganatosítjuk.
  11. 11. Az 1-5. és a 8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a motor négyütemű üzemciklusú motorként történő üzemeltetéséhez a dugattyút (12) a főtengellyel (14) úgy kapcsoljuk össze, hogy a négy ütemet (32, 34, 36, 38) a főtengely 360°-os elfordulása közben foganatosítjuk.
  12. 12. A 9., 10., vagy 11. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kipufogóütemnek (38) és/vagy a munkaütemnek (36) legalább a hosszát vagy időtartamát rövidebbre választjuk, mint a többi ütem (32, 34) hosszát vagy időtartamát.
  13. 13. A 12. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kipufogóütem (38) és/vagy a munkaütem (36) időtartamát a főtengely (14) elfordulási szögének (Re, Rw) megfelelően választjuk meg.
  14. 14. A 12. vagy 13. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kipufogóütemnek (38) legalább a hosszát vagy időtartamát a munkaütemnek (36) megfelelően választjuk meg.
  15. 15. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kipufogóütem (38) időtartamát a főtengely (14) 90°-os elfordulásának megfelelően határozzuk meg.
  16. 16. A 14. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kipufogóütem (38) időtartamát a főtengely (14) 90°-os elfordulásának megfelelő időtartamnál kisebbre választjuk.
  17. 17. A 9-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a beadagolóütemnek (32) legalább a hosszát vagy időtartamát a többi ütemnél (34, 36, 38) nagyobbra választjuk.
  18. 18. A 9-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a beadagolóütemet (32) a főtengely (14) 80°-150° közötti elfordulási szögének (R,) megfelelően választjuk meg.
  19. 19. A 9-16. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a kompresszióütem (34) hosszát a beadagolóütemével (32) azonosra választjuk.
  20. 20. A 9-18. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy kompresszióütem (34) hosszát a beadagolóütem (32) hosszánál rövidebbre választjuk.
  21. 21. Az 1-20. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a dugattyúval (12) összekapcsolt főtengelyen (14) a dugattyú (12) munkaütemének (36) első szakaszában a dugattyúval maximális forgatónyomatékot fejtünk ki a főtengelyre.
  22. 22. Belső égésű motor, amelynek dugattyúja motorblokk hengerében alternálóan elmozdíthatóan, a hengertérbe beadagolt és kompresszióütem utolsó szakaszában meggyújtandó keveréket sűríteni képesen van elrendezve, továbbá energialeadó tengelye, főleg főtengelye és ezt az alternálódugattyúval összekapcsoló egysége van, azzal jellemezve, hogy a főtengelyt (14) és a dugattyút (12) összekapcsoló és mozgásátalakító egység (30) első vezértárcsát (20) és második vezértárosét (28) foglal magában, ezek a vezértárcsák (20, 28) a főtengellyel (14) és az egység (30) további részét képező himbával (18) vannak együttműködő kapcsolatban; a himba (18) a motorblokkban elfordíthatóan van ágyazva, és csuklósán kapcsolódik a dugattyúhoz (12); a himba (18) görgőkkel (24, 26) van ellátva, ezek az első vezértárcsával (20) és a második vezértárcsával (28) kapcsolódnak, továbbá ez a főtengelyt és a dugattyút összekapcsoló egység (30) a gyújtás időpontjában a dugattyú (12) lényegében állandó sebességű (vc) elmozdulását biztosító kivitelű.
  23. 23. Belső égésű motor, amelynek dugattyúja motorblokk hengerében alternálóan elmozdíthatóan van
    HU 226 797 Β1 elrendezve, eközben a dugattyú a hengertérbe beadagolt és kompresszióütem utolsó szakaszában meggyújtandó keveréket sűríteni képes elrendezésű, továbbá energialeadó tengelye, főleg főtengelye és ezt a dugattyúval összekapcsoló egysége van, azzal jellemezve, hogy a főtengelyt (14) és a dugattyút (12) összekapcsoló egység (30) első vezértárcsát (20) és második vezértárcsát (28) foglal magában, ezek a vezértárcsák (20, 28) a főtengellyel (14) és az egység (30) további részét képező himbával (18) vannak kapcsolatban; a himba (18) a motorblokkban elfordíthatóan van ágyazva és csuklósán kapcsolódik a dugattyúhoz (12); a himba (18) görgőkkel (
  24. 24, 26) van ellátva, ezek az első vezértárcsával (20) és a második vezértárcsával (28) kapcsolódnak, továbbá ez a főtengelyt és a dugattyút összekapcsoló egység (30) a gyújtás időpontjában a dugattyú (12) lényegében állandó, vagy növekvő sebességű elmozdulását biztosító kivitelű.
    5 24. A 22. vagy 23. igénypont szerinti motor, azzal jellemezve, hogy a főtengelyt és a dugattyút összekapcsoló mozgásátalakító egység (30) munkaütem (36) kezdeti szakaszában a főtengelyre (14) maximális forgatónyomatékot átadni képes elrendezésű.
    10
  25. 25. A 22., 23. vagy 24. igénypont szerinti motor, azzal jellemezve, hogy kétütemű motorként van kialakítva.
  26. 26. A 22., 23. vagy 24. igénypont szerinti motor, azzal jellemezve, hogy négyütemű motorként van kiala15 kítva.
HU0002409A 1997-06-20 1998-06-22 Process for operation of internal-combustion engine with alternating piston and such an internal-combustion engine HU226797B1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GBGB9712925.8A GB9712925D0 (en) 1997-06-20 1997-06-20 Engine
PCT/GB1998/001820 WO1998059155A1 (en) 1997-06-20 1998-06-22 Engine

Publications (3)

Publication Number Publication Date
HUP0002409A2 HUP0002409A2 (hu) 2000-12-28
HUP0002409A3 HUP0002409A3 (en) 2001-05-28
HU226797B1 true HU226797B1 (en) 2009-10-28

Family

ID=10814562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
HU0002409A HU226797B1 (en) 1997-06-20 1998-06-22 Process for operation of internal-combustion engine with alternating piston and such an internal-combustion engine

Country Status (16)

Country Link
US (1) US6347610B1 (hu)
EP (1) EP0990089B1 (hu)
AT (1) ATE282765T1 (hu)
AU (1) AU8119598A (hu)
CA (1) CA2294375C (hu)
CZ (1) CZ295181B6 (hu)
DE (1) DE69827628T2 (hu)
ES (1) ES2234126T3 (hu)
GB (1) GB9712925D0 (hu)
HU (1) HU226797B1 (hu)
IS (1) IS5305A (hu)
NO (1) NO996295L (hu)
PL (1) PL196023B1 (hu)
PT (1) PT990089E (hu)
SK (1) SK182299A3 (hu)
WO (1) WO1998059155A1 (hu)

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9827394D0 (en) * 1998-12-11 1999-02-03 Norton Cyril A Engines
CN101240745B (zh) * 2001-12-18 2013-04-24 机械革新有限公司 用于内燃机的燃烧气缸
WO2005107382A2 (en) * 2003-12-01 2005-11-17 The University Of Mississippi Method and device for reducing engine noise
GB0505990D0 (en) * 2005-03-23 2005-04-27 Shane Engines Ltd A crank-less motion converter and piston assembly
US7328682B2 (en) * 2005-09-14 2008-02-12 Fisher Patrick T Efficiencies for piston engines or machines
US8281764B2 (en) * 2009-06-25 2012-10-09 Onur Gurler Half cycle eccentric crank-shafted engine
NZ595493A (en) * 2011-09-30 2014-04-30 Hieff Engine Company Ltd Internal combustion engine
US9382839B2 (en) * 2014-03-25 2016-07-05 Jeffrey Bonner Combustion engine comprising a central cam-drive system

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR961284A (hu) * 1950-05-09
GB310632A (en) * 1928-04-05 1929-05-02 Paul Marchetti Improvements in means for converting reciprocating into rotary motion and vice versa
FR775940A (fr) * 1934-01-15 1935-01-12 Moteur à explosions ou à combustion interne
US3673991A (en) * 1970-05-22 1972-07-04 John Winn Internal combustion engine
DE2413947A1 (de) * 1973-03-27 1974-10-17 Constant Guy Explosionsmotor
US4553508A (en) * 1981-04-27 1985-11-19 Stinebaugh Donald E Internal combustion engine
US4387672A (en) * 1981-10-08 1983-06-14 Crocker Alfred J Energy transfer apparatus
US4934344A (en) * 1989-05-03 1990-06-19 Cummins Engine Company, Inc. Modified four stroke cycle and mechanism
GB9127036D0 (en) * 1991-12-20 1992-02-19 Environmental Engines Ltd Drive conversion
US5170757A (en) * 1991-12-24 1992-12-15 Damien Gamache Variable horsepower output gearing for piston engine

Also Published As

Publication number Publication date
ATE282765T1 (de) 2004-12-15
SK182299A3 (en) 2001-06-11
EP0990089B1 (en) 2004-11-17
DE69827628T2 (de) 2005-11-03
NO996295L (no) 2000-02-17
DE69827628D1 (de) 2004-12-23
CZ456499A3 (cs) 2000-08-16
CA2294375A1 (en) 1998-12-30
CZ295181B6 (cs) 2005-06-15
EP0990089A1 (en) 2000-04-05
NO996295D0 (no) 1999-12-17
AU8119598A (en) 1999-01-04
HUP0002409A2 (hu) 2000-12-28
CA2294375C (en) 2008-02-26
HUP0002409A3 (en) 2001-05-28
PL196023B1 (pl) 2007-11-30
WO1998059155A1 (en) 1998-12-30
PL337521A1 (en) 2000-08-28
GB9712925D0 (en) 1997-08-20
IS5305A (is) 1999-12-17
PT990089E (pt) 2005-04-29
US6347610B1 (en) 2002-02-19
ES2234126T3 (es) 2005-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6202416B1 (en) Dual-cylinder expander engine and combustion method with two expansion strokes per cycle
US6230671B1 (en) Variable compression and asymmetrical stroke internal combustion engine
US7556014B2 (en) Reciprocating machines
AU4044099A (en) Operating method and device for supplementary compressed air injection engine operating with mono-energy or bi-energy in two or three powering modes
CN102725496A (zh) 具有可变压缩比和排气口遮板的二冲程内燃机及其运行方法
JP2004521216A (ja) 圧縮比給気可変高効率エンジン（ｖｃｒｃエンジン）
EA006116B1 (ru) Роторная машина и термодинамический цикл
US6892692B2 (en) Rotary piston engine and method of operation
US11136916B1 (en) Direct torque control, piston engine
HU226797B1 (en) Process for operation of internal-combustion engine with alternating piston and such an internal-combustion engine
CN106337733B (zh) 一种旋转发动机及其连续燃烧做功方法
JP2015529296A (ja) 内燃機関のための可変行程機構
CN102459828B (zh) 用于内燃机的转阀系统
JP3094026U (ja) 火花点火可能な燃料で運転される内燃機関
CN107110042A (zh) 柴油发动机以及用于起动柴油发动机的方法
CN103343709B (zh) 受控转子块往复四行程转子发动机
RU2191910C2 (ru) Двигатель внутреннего сгорания
JP2965956B1 (ja) 燃焼室回転型エンジン
CN104329160B (zh) 提高发动机效能的方法和与该方法相配的发动机
BE1001582A3 (fr) Moteur a combustion interne deux temps a un ou plusieurs pistons, essence ou diesel a haut rendement.
CN1724856A (zh) 一种轮式转子发动机
GB2265942A (en) Split cycle I.C.engine.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of definitive patent protection due to non-payment of fees