HU230496B1 - Ikerdugattyús lineáris motor - Google Patents

Abstract

A találmány olyan belsőégésű gázmotor, amelynek hajtórúdon keresztül forgattyús tengellyel összekapcsolt dugattyúja (30, 34) a dugattyúkat befogadó munkahengerei (1,2) a munkahengereket lezáró szívó és kipufogó szelepekkel felszerelt hengerfejei vannak, a munkahengerekhez égőfejek (4, 6) vannak csatlakoztatva, amelyek egyfelől a vezérműtengelyről szabályozott keverőszelepekkel (3, 5) másfelől a munkahengerek égésterével van kapcsolatban, a keverőszelepekbe a gáztartály vezetéke (7) mellett az oxigénforrás vezetéke (15) csatlakozik be

Description

A találmány tárgya: belső égésű gázmotor, amely újszerű felépítésének köszönhetően környezetkímélő ést energiatakarékos üzemeltetést lesz lehetővé. A találmány szerinti belső égésű gázmotor sztkragyűjlású. üzemanyaga lehet földgáz, propánbutángáz, biogáz Vízhűtéses és léghűtéses változat egyaránt kialakítható.

A belsőégésű motornál a munkát a hengerben mozgó· dugattyú végzi. A dugattyú munkáját a hajlórúd viszi ét a forgattyús tengelyre. A négyütemű szikragyújfású szívó motorok működésének első üteme a szívás, amikor a dugattyú felső holtpont! helyzetétől alsó holtpont! helyzetéig lefelé halad. .A szívószelep ekkor nyéva, a ktpufogószelep zárva van A dugattyú a szívőcsövön és a szívószelepen át tüzelőanyag-levegő keveréket szív a hengerbe. A második ütem a kompresszió, amelynek során a szívószelep és a kipufogószelep Is zárva van Az üzemanyaglevegő keveréke! a lefelé haladó dugattyú komprimálja, majd azt a villamos szikra a löket vége előtt (olögyüllás) meggyújtja és megkezdődik a robbanásszerű égés, amely a felső holtpont! helyzet elérése után ér véget, miközben a nyomás tetemesen megnő, A harmadik ütem az expanzió, amelynek során a szelepek változatlanul zárva vannak. A nagy nyomású és hőmérsékletű gáz terjeszkedik es miközben a dugattyút a felső holtponti helyzetéből lefelé nyomja, hasznos munkai végez. Az utolsó ütem a klpuíogás. A kipufogó szelep mar az expanziós ütem vége felé nyit A gáz nyomása csökkenni kezd, ért a klpuíogás sorén eléri a környezeti nyomást, miközben a felfelé haladé dugattyú a gázt a hengerből a kipufogó szelepen át kitolta A szikra gyűjtésű karburátoráé motor működésétől a befecskendezés szívó motor működése abban tér el, hogy a motor a szívó uie.ro alatt vagy legalábbis annak elején csak levegőt szív. A tüzelőanyagot a befecskendező szivattyú juttatja közvetlenül az égésiérbe,

A négyütemű szívó diesel'motor a teljes szí vötöket során a Peszivot! levegőt komprimálja, mégpedig a szikragyújfású motorokénál nagyobb nyomásra, Így az elért hőmérséklet olyan nagy, hogy a bérűit vagy befecskendezett tüzelőanyag külön gyújtás nélkül meggyullad Befecskendezéssel gyorsabb, hófúvással lassabb égés érhető el.

A négyütemű motorok négy üteme közű! csak az expanzió a munkaütem. A dugattyú loketej közül tehát csak minden negyedik tekinthető munkautemnek

A kétütemű motorokhoz az a törekvés vezetett, hogy ugyanazzal a hengetlerfogaítai a munkalőketek viszonylagos gyakoriságának növelése révén nagyobb teljesítményt kapjunk A kétütemű motorok a meddő szívás! és kipufogáss léketeket úgy küszöbölik ka, hogy a klpuíogás rövid idő alatt az expanzió végén történik, a szívást pedig szintén rövid idejű öblítést és töltés helyettesíti, amely az < \ \ , l < k \ ' κ \ ' X ' \ \ - t\\ 'θ' O O,X \ x - \ ' \ >

gázesereíoiyamat az alsó holtpont közeiéiben játszódik le. Ezérl a henger alsó részén rések vannak, külön az égéstermékek és külön a friss keverék, vagy befecskendezéses motorok esetén - a levegő számára. E réseket a dugattyú az alsó holtpont közeiében a löket mintegy negyedrésze alatt szabaddá tesz* egyébként lezárja. A dugattyú először a klpufogórésekef teszi szabadd®, így a gazt a szabadba enged! A gáz fokozatosan csökkenő sebességgel áramlik ki, ezzel együtt a nyomás gyorsan csökken.

IZo

A dugattyú rövidesen nyitja a keverék, vagy befeoskendezéses motorok esetén a levegő beömlő réseit ss.

A munkahengerben ekkor a kiömlővezeték ellenállása miatt még túlnyomás ven, a friss töltetnek ezen túlnyomás ellenében kell beáramlama. A friss teltet beömlését az öblítőiévé biztosítja. A beáramló friss keverék vagy levegő a hengerben lévő gázt. K.ibbidi

A kétütemű szlkragyüjtásű motorok működésétől a kétütemű diesel motor működése abban tér ei hogy ülőből csak levegőt komprimál, tüzelőanyag csak \o > \\ A A. '\gos t\ ve¹? ' ^x \ motoroknál rmodon második ütem munkautem (expanziói a négyütemű motorokéhoz képest kétszeres teljesítmény mégsem erhetö ei, mert a gyengébb töltési fok. a kopogás, valamint a hölgenybevéfeiek gátolják (Források: Műszak; Lexikon, 1 kötet '‘Belsőégésű motorok’’ 231-233 oldal, dr Fiamsscb Ottó. Gépkocsi porlasztók, befecskendező szerkezetek 1981, dr Flamisch Ottó; Gépjárműmotorok gazdaságos üzeme 1983 } kétütemű motorok tehát a négyötéimiiekhez képest viszonylag nagy relatív hpngerlérfogathoz viszonyított teljesítményre képesek, alapvető hátrányuk azonban, hogy égéstermékük fokozottan légszennyező hatású, .ami oly mértékű, hogy emiatt a kétütemű személygépkocsi-motorok a forgalomból lassan kiszorulnak.

A találmány célja, olyan belsőégésű gázmotor kialakítása, amely a közúti, légi, vasúti, vízi közlekedésben használt jármüvek meghajtására, vagy stabil motorként egy elektromos motorral meghajlott gépjármű akkumulátorainak a íeitoiiéssre szolgál, viszonylag egyszerű felépítésű, hengertérfogatához képest viszonylag nagy teljesítményt szolgáltat, tüzelőanyag fogyasztása alacsony és égéstermékének légszennyező hatása elhanyagolható,

A találmány lényege, hogy a belsőégésű motor munkahengerébez egy gázérj ox»génvezetékre csatlakoztatott vozőrrnü tengelyről szabályozott keverő szelep és égőfej alkotta adagolórendszer kapcsolódik, melynek köszönhetően a motor az adagolón keresztül egy szabályozott lángírontú munkaütemmel Indul. X\ második ölemben a dugattyú az. eieqett füstgázokat a nyitott kipufogó szelepein keresztül a hengerből kiüríti. Ezek után újra munka ütem és kipufogó ütem követ; egymást mind addig amíg az üzemanyag adagolás megszűnik. Mindezek eredményeként, minden második ütem munka ütem. A találmány szerinti belsőégésű gáz. motornak nincs szívó üteme, ezért ha az adagolórendszer az. expanziós ütemben a dugattyút nem kényszeríti munkavégzésre, sikkor az. a kipuíogöüfem végén a szelepek zárásával egy Időben beállna. Ezért a gázadagoiás megszűnésével egy Időben a szívószelepen keresztül a dugattyú a szabadból tiszta levegőt szív a munkáhengerbe, így elmarad a négyütemű motoroknál szokásos a gázadagoiás megszűnésével fellépő, jelentős mozgásenergia veszteséget okozó moíoríékhatás

A találmány szerinti belsőégésű gázmotor a gázadagoiás megszűnésével az expanziósütemei az adagolás megszűnésekor szlvóülernmé változtatja, így a motorban szívó és kipufogó ülern váltja egymást az újabb- gázadagoias kezdetéig, vagy a mozgásenergia megszűnéséig.

A találmány szerinti belsőégésű gázmotornak, a haitérűdon kérésziül összekapcsolt Iker dugattyúi, a dugattyúkat befogadó munkahengerei es a munkahengereket lezáró szívó-kipufogó szelepekkel felszerelt hengerfejei vannak. A rnonkahengerekbez égőfej csatlakozik amely egyfelől a vezérrnötongelyröl szabályozott oxigén-gáz keveréket elöáilíto keveröszeieppel másfelől a munkahenger égésterével van kapcsolatban.

Oxigénforráskénf előnyősért a beépített oxigéngenerátor, vagy egyszerűen a követőrendszerhez csatlakoztatott oxigént és gázt tartalmazó palack alkalmazható A gáz és oxsgénvezetékre csatlakoztatott keveröszeiepet és az égőfejet tartalmazó adagolórendszer oxigént násznál Fel a szénhidrogének elégetéséhez. A teljesítmény növeléséhez erősebb lángfrontra van szükség, ezért az adagolórendszer a keveröfej szelepeit hosszabb Ideig tartja nyitva. Rövidebb keverötejszeiep-nyilással a lángfront hossza csökkenthető A teljesítmény ily módon kedvezően szabályozható.

Az első ölemben ez égőfej által Indított lángíront energiája a dugattyút a hengerfejtől a henger végpontjáig mozgatja A következő ütemben a dugattyú a henger végpontjától a hengerfej télé halad, közben az elégett gázok a nyitott kipufogószelepeken a kipufogőrendszerbe távoznak. Ezután a folyamat folytatódik a következő m u n ka ütemmel.

Amíg tehát a hagyományos motor az üzemanyag elégetéséhez, levegőt használ· amely 78.08 % nitrogént tartalmaz Így felesleges energiaveszteséggel 78Ό8 % káros nitrogénoxiddá váló tömeget mozgat.

A találmány szerinti motor keverörendszere oxigén felhasználásával rí legkedvezőbb (sztöchiometrikus) keverési arányú gáz-oxigén összetételt tudja biztosítani az égéshez, amelynél a keverék teljes gáz-oxigén tartalma maradéktalanul' részt vesz az oxidációban Ez esetben a bevitt, teljes energia átalakul mozgasenergiáva. maximális hatástök es teljesítmény mellett

A találmány szerint motor a hagyományos motorhoz képest az üzemanyagot nem sűríti össze, ezért nincs szükség az üzemanyag kopogásállóságai növelő adalékok alkalmazására. Az égési folyamat tökéletesítésével egyúttal a. kipufogógáz, mérgezőanyag tartalma is csökken. Belátható, hogy a találmány szerinti motor alkalmazásával a belsőégésű motorok üzemeltetése során keletkező legkárosabb szennyezőanyagok így a szén-monoxid. Cö. a nitrogén-oxldok, NO. NO2 az elégetlen szénhidrogének, amelyek között előfordulnak ingerlő hatású R-CHO aldehidek és rákkeltő hatású PCH szénhidrogének - mint például a benz(a)piren kiküszöbölhetők.

A találmány szerinti motor felépítését és működését a továbbiakban az 1 ábrán található rajz alapján Ismertetem, ahol a találmány szerinti égőfejes belsőégésű motor példekéni-i kiviteli alakjának vázlatát tüntettem fel. metszet tormájában.

Amint sz 1 ábrából kitűnik, a motornak 2 darab 30 34 dugattyúja van, amelyek a 32 hajtófűdön és a közéjük kapcsol! fogaskerekeken keresztül a rajzon ábrázolt 22 forgaltyús tengellyel van összekapcsolva. A dugattyúk a 1. 2. munkahengerekben kerültek elrendezésre, amelyeket 36 külső köpeny vesz körül.

A munkahenger fala és a külső köpeny közötti térben hűtővíz áramlik A külön hivatkozási számmal nem jelölt hengerfejen helyezkednek el a 3. 5 keveröszeiepek amelyek a munkahengerek égésferével 4, 6 égőfejeken keresztül varrnak összeköttetésben A munkabérűét felső részén a 2u szivocsőbe nyílé légbeszlvO nyilas, továbbá a 21 klpufogőosöbe nyitó kipufogó nyílás van kiképezve,

A tégbeszívó nyílásokat a 23, 26 szívószelepek a klpnfogónyllásokaí pedig sí lő. 17 kipuíogőszeiepek zárják le. A szívó és kipofogőszelepek vezérlése elektromos jeladóval a 22 íorgatlyús tengelyről történik, A 20 szívócső a 13 légszűrőre a 21 kipufögőcső pedig egy a rajzon nem jelölt katalizátorra csatlakozik.

A 3, 5 keveröszeiepek re a gáz ért oxigén vezetéken keresztül 7 géztadáiy és 15 oxigén tartály kapcsolódik, amelyet 33 oxigéngenerátor tölt fel oxigénnel. A keverőszelep a bonyolult felépítésű hagyományos porlasztók helyett előnyösen olyan egyszerű szeleprendszer, amely az oxigén-gáz keverékei, egy állandó optimális mennyiségre szabályozza és az égőfejbe juttatja. A rendszer tápellátását 19 akkumulátor biztosítja, amelyre 13 gyújtáskapcsoló és 12 vezérlőegység csatlakozik. A 12 vezérlőegység többek között a 3, 5 keverőszelepekkel, a 33 oxigéngenerátorrai vagy csak a 15 oxigén tartállyal és a 7 gáztartáiíyaí van vezérlőjel kapcsolatban.

A 12 vezérlőegységre továbbá a 2t klpufogOcsöre csatlakozó 10 lambda szonda, a forgaftyús házon elhelyezett 3 helyzetérzékeiö, és az 1. 2 munkahengerek 36 külső köpenyére szereli 11 hőmérséklet érzékelő csatlakozik. A 10 lamhda-szonde a kipufogógáz összetételét, a 11 hőmérsékletérzékelő a hűtővíz hőmérsékletéi, a 3 helyzet érzékelő pedig a 22 forgaftyús tengely szöghelyzetéi érzékeli és megfelelő lelet ad a 12 vezérlőegységnek .

Üresjárati üzem módban az üzemanyag befecskendezés megszűnik a 23, 26 szívószelepeket rögzítő elektromágnesek a 12 vezérlő egységen keresztül Impulzus hatására a rögzítést megszüntetik és a szívó szelepeket kinyitják, amelyeken keresztül szabadon levegő áramlik a 1, 2 munkahengerekbe. Ilyen módon a dugattyúk szabadon mozognak a hengerekben a következő munkavégzés kezdetéig, amikor ellentétes impulzus hatására az elektromágnesek zárják a szívé szelepekei, elindul az üzemanyag befecskendezéssel a munkavégzés, A találmány szehntl motor a következőképpen működik .Az 3 keveröszeíep a megfelelő összetételű és nyomású gáz-oxigén keveréket az 1 számmal jeléit munkahengerbe juttatja, ahol az elektromos szikra elindítja az égést. A robbanással megkezdődik a motor első munka üteme, az expanzió, amely a 30 dugattyút a hengerfejtől a 1 munkahenger hátsó végpontjáig tolja, . Ezzel egy Időben a 34 dugattyú a 2 számú munkahenger hátsó végpontjától elindulva a hengerben lévő kipufogó gázt vagy levegőt a hengerfej telek végpontig haladva a nyitott 16 kipufogd szelepen kérésziül kifofia Ezután a 2 számmal jelök munkabengerbe juttatott gáz-oxigén robbanással folytatódik a második munka ütem. A 3Ϊ haítörüddal összekötött 34 dugattyú az előzővel ellentétes irányú mozgással végez munkál.. A 2 számú hengerben expanziós, az 1 számú hengerben pedig kipufogó ütem kezdődik.

A 3, 5 keveröszelepek nyitását és zárásét a forgattyús tengely vezérli olymódon, hogy a nyitás a munkaülem kezdetével, a zárása valamivel a rnonkauíem vége előtt történjen

Az üzemanyag adagolás mennyisége célszerűen a 3, 5 keveröszeiepek nyitott állapotának időtartamán keresztül szabályozható A 16. 17 kipiifogőszelepek amelyek a forgattyús tengelyről varrnak vezérelve, a munkaúfem vége (elé a hátsó végpont előtt nyit, ás a fopoíőgás végén_; a hengerfej felöli véghelyzetének közelében .zár Külön szívó ütem és kompresszió ütem nincs Ezeket a funkciókat a 3, 5 keveröszeiepekkei együtt 4, 6 működő égőfejek veszik át. A fentiekből már iotünik. hogy a .23, .26 szívószelepek a munkafolyamatban nem vesznek reszt, szerepük a hagyományos belsőégésű motorok szívószelepeitől alapvetően különböznek. A 23. 26 szívószelepek a motor terheletlen állapotában üresjárat esetén nyitnak. Ekkor a 1, 2 monkahengerekben égés nem játszódik te, nincs munkavégzés A hagyományos négyütemű motoroknál ebben az állapotban a motorfékhatás érvényesül. A találmány szerinti motornál a forgattyús tengelyről 23, 26 vezéreit szívószelepek nyitásával a munkanemnek megfelelő ütem során a 30 34 dugattyúk levegőt szívnak a hengerekbe, igy a fékhatás elmarad, ölivei a hagyományos négyütemű motoroktól eltérően a szívé és kompresszió ütem elmarad, ezáltal az üresjárati fékhatás is elmarad. Belátható -egy a találmány szerinti motorban a dugattyú kizárólag az effektiv munkavégzésben és a klpufogésban vesz részt, tehát meglehetősen tehermentesített., ami a motor fogyasztása és élettartama szempontjából nagyon kedvező.

Claims (2)

1 Belső égésű gázmotor, amelynek hejtőrúdon keresztül forgatlyűs tengellyel összekapcsolt 2 darab dugattyúja, (30.34) a dugattyúkat befogadó 2 darab munkahengere. (1,2) a rnunkahengerekel lezáró szívó- és kipufogó szelepekkel felszerelt 2dorab hengerfeje van azzal jellemezve, hegy a munka hengerekhez (1,2) égőfejek (4,6) vannak csatlakoztatva, amely egyfelől a vozérmü tengelyről szabályozott keverő szelepekkel (3,5) másfelől a munka hengerek égésterévei {1,2} van kapcsolatban és a keverő szelepekbe (3,6) a gázvezeték mellett az oxigén forrás oxigén vezetéke csatlakozik be

2, Az igénypont szerinti belsőégésű gázmotor azzal jellemezve, hogy az égőfejek (4,6) pneumatikus porlasztóként kerültek kialakításra.