NO337500B1 - Forbedret kjølesystem for roterende ventilmotor - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et forbedret kjølesystem for en forbrenningsmotor og spesielt, et forbedret kjølesystem for en motor som benytter sfæriske roterende ventiler.

Søkeren er oppfinner av en ny sfærisk roterende ventilsammenstilling som beskrevet i søkerens tidligere US patenter 4 989 576; 4 953 527; 4 989 558; 4 944 261; 4 976 232; 5 109 814; og 5 361 739 som søkeren innarbeider her ved referanse.

Typiske kjølesystemer for forbrenningsmotorer omfatter sirkulasjonen av vann mellom en radiator, hvilken kjøler vannet og den dobbeltveggede sammenstillingen av motoren og manifolder hvor vannet er oppvarmet på grunn av motordriften, det oppvarmede vannet sirkuleres deretter via slanger til radiatoren og derfra returneres til motoren for videre kjøling. Dette er en typisk kjøling av en typisk tallerkenventilmotor og det er måten for kjøling av søkerens sfæriske roterende ventilforbrenningsmotor.

Det er kjent at dess kjøligere motoren kan drives, og spesielt dess kjøligere avgassventilen kan holdes, dess mindre nitrogenoksider og andre smogrelaterte blandinger produseres fra forbrenningen av brensel i en forbrenningsmotor. I en typisk tallerkenventilmotor, finnes det ingen økonomisk måte å kjøle ventilene siden de er operert ved en kamaksling hvilken gjentatt opererer ventilen i en opp- og ned-vekselvirkende bevegelse som strekker dem inn i forbrenningskammeret.

Den foreliggende oppfinnelsen er definert ved de foreliggende patentkrav 1-6.

Søkerens sfæriske roterende ventilmotor benytter en innløps ventil og en avgassventil, hvilke ikke krever en kamaksling, men heller er montert på en aksling og roteres i deres respektive posisjoner over innløpsåpningen og utløpsåpningen av en sylinder av en forbrenningsmotor. De sfæriske roterende innløpsventilene og sfærisk roterende avgassventilene i søkerens oppfinnelse er montert på en aksling på hvilken de er fastkilt slik at akslingen og ventilene roteres unisont. Siden den sfærisk roterende innløpsventilen og sfærisk roterende avgassventilen ikke beveges frem og tilbake inn i sylinderen, opereres de allerede ved en kjøligere temperatur enn normale tallerkenventiler. Imidlertid, siden de er montert på en sylindrisk aksling er de i nær kontakt med denne, og det er en ytterligere mulighet for å redusere temperaturen av de sfærisk roterende ventilene under drift ved å tilveiebringe et kjølemiddel gjennom en sentral boring i akslingen under drift, hvilket kjølemiddel kan sirkuleres med kjølemidlet som allerede er tilveiebragt for å sirkulere i den dobbeltveggede sammenstillingen av motoren og manifoldene og radiatoren.

En hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe for et forbedret nytt kjølesystem for en forbrenningsmotor som benytter sfærisk roterende ventilsammenstillinger.

En ytterligere hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe for et forbedret nytt kjølesystem hvilket kan ytterligere redusere temperaturen av en sfærisk roterende innløpsventil og sfærisk roterende avgassventil under drift.

En videre ytterligere hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe for en forbedret kjølingssammenstilling hvilken vil redusere driftstemperaturen av den sfærisk roterende innløpsventilen og sfærisk roterende avgassventilen og dermed redusere utslippene fra en forbrenningsmotor som benytter slik sfærisk roterende ventilsammenstillingsteknologi.

En ennå ytterligere hensikt med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe for en ny kjølemiddelsammenstilling for levering og fjerning av vann fra en monteringsaksling for en sfærisk roterende ventilmotor hvilken sikrer mot lekkasje av kjølemiddel inn i motorhodet.

Et forbedret kjølesystem for en forbrenningsmotor som benytter sfærisk roterende innløpsventiler og sfæriske roterende avgassventiler fast montert på en roterende akslingsanordning hvorved den roterende akslingsanordningen er tilveiebragt med et gjennomgående løp i lengderetning, det gjennomgående løpet er i tettende kontakt med en innløpskobling og en utløpskobling for sirkulasjon av et kjølemiddel gjennom akslingen under drift, kjølemidlet er i forbindelse med kjølemiddelreservoaret for motoren slik at det kan gjennomgå normal kjøling i radiatoren før det igjen resirkuleres til motoren, kjølemidlet passerer gjennom det gjennomgående løpet i den roterende akslingen for å tilveiebringe ytterligere kjøling til den sfærisk roterende innløpsventilen og sfærisk roterende avgassventilen for å redusere driftstemperaturene og de resulterende utslippene.

Disse og andre hensikter av den foreliggende oppfinnelse vil bli klare, spesielt når man ser dem i lys av de vedføyde illustrasjoner hvor: Fig. 1 er en toppskisse av en fire sylinder delt hodesammenstilling med topphalvdelen fjernet for å illustrere posisjoneringen av den sfærisk roterende innløpsventilen og den sfærisk roterende avgassventilen; Fig. 2 er en tverrsnittskisse langs planet 2-2 på fig. 1; Fig. 3 er en frontskisse av koblingselementene for å forbinde kjølemidlet til den sfærisk roterende ventilmonteringsakslingen; Fig. 4 er en skisse sett bakfra av koblingselementet; Fig. 5 er en sideskisse av koblingselementet; Fig. 6 er en eksplodert sideskisse av koblingselementet; Fig. 7 er en frontskisse av det indre av koblingen; Fig. 8 er en avkuttet sideskisse av koblingselementet langs planet 8-8 på fig. 4 som illustrerer koblingselementet fastgjort til hodet; og Fig. 9 er en eksplodert sideskisse av tetningsanordningene benyttet inne i koblingselementet på den sfærisk roterende ventilmonteringsakslingen.

Hovedforskjellen mellom en standard tallerkenventilmotor og en motor som benytter sfærisk roterende ventiler er at kamakslingen, vippearmer, ventilspindler og tallerkenventiler i en konvensjonell motor ikke er nødvendige. Akslingen på hvilken de sfærisk roterende ventilene er montert og ventilene danner selv i essens kamakslingen og ventilsammenstillingen som ett. Ventilene er montert på akslingen og fastkilt i posisjoner for å effektuere styringen i forhold til hvert individuelt sylinderinnløp, kompresjon, kraft og utblåsningsslag. Søkeren vil ikke gå i detalj i forhold til designet og operasjonen av den sfærisk roterende ventilmotoren, men heller innarbeide de tidligere nevnte patenter bevilget til søkeren i denne søknaden med deres innhold og detaljer ved referanse. Fig. 1 er en toppskisse av en delt hode fire sylinder sammenstilling med topphalvdelen fjernet, hvilken benytter sfærisk roterende innløpsventiler og sfærisk roterende avgassventiler og fig. 2 er en snitt endeskisse langs planet 2-2 på fig. 1, inkluderende topphalvdelen av det delte hodet. Det nedre partiet av hodet 10 vil bli tilpasset med et øvre parti 12 (fig. 2) slik at de danner hulrom i hvilke de sfæriske innløps- og avgassventilene vil være anordnet og rotere. Den sfærisk roterende innløpsventilen 18 er montert og fastkilt på innløpsakslingen 20 med hver sfærisk roterende innløpsventil 18 i forbindelse med sidehulrommene 22 og 24 hvilke er i forbindelse med innløpsmanifolden 26 og tillater brennstoff-luftblandingen å strømme til ventilen og inn i sylinderen 28 når ventilen er på linje med innløpsåpningen 30. De sfærisk roterende avgassventilene 32 er på lignende måte montert og fastkilt på en annen aksling, avgassakslingen 34 for rotasjon inne i deres respektive hulrom 36. Hver sfærisk roterende avgassventil 32 er i forbindelse med et avgasskammer 38 og 40 på motsatte sider av de sfærisk roterende avgassventilene 32 for tømming av utbrukte gasser fra sylinderen 28 når avgassventilen er på linje med avgassåpningen 42. Innløpsakslingen 20 og avgassakslingen 34 roterer på lageroverflatene 44. Fig. 1 illustrerer en motor i hvilken innløpsventilene og avgassventilene er montert på separate akslinger. I visse design kan innløps- og avgassventilene tilpasses på samme aksling. Kjølemiddelsammenstillingen beskrevet her vil kunne brukes i et slikt design. Koblingselementene 60 er vist på fig. 1 ved det ytre av hodet 10 på linje med akslingene 20 og 34. Fig. 2 er en snittskisse langs planet 2-2 på fig. 1 hvilken illustrerer sammenhengen mellom den sfærisk roterende innløpsventilen og den sfærisk roterende avgassventilen, sylinderhodet, stempelet og innløps- og utløpsåpningene. Fig. 2 illustrerer også den delte hodesammenstillingen med topphalvdelen 12 av det delte hodet i posisjonen. I denne konfigurasjonen kan det ses at motoren har et flertall av reservoarer 50 for sirkulasjonen av kjølemidlet for å kjøle motoren. Søkerens forbedring til denne motorsammenstillingen er å benytte innløpsakslingen 20 og avgassakslingen 32 for å sirkulere kjølemidlet hvor det er et gjennomgående løp 52 og 54 respektivt gjennom disse for ytterligere sirkulasjon av kjølemidlet. Fig. 2 illustrerer at den sfærisk roterende innløpsventilen 18 og den sfærisk roterende avgassventilen 32 er fastgjort til innløpsakslingen og avgassakslingen 34 på en tett måte og er posisjonert ved hjelp av en kile 56.

Fig. 3 er en frontskisse av koblingselementet, fig. 4 er en skisse sett bakfra av koblingselementet, fig. 5 er en sideskisse av koblingselementet, fig. 6 er en eksplodert sideskisse av koblingselementet, og fig. 7 er en frontskisse av koblingselementet langs planet 7-7 på fig. 6. Koblingselementet 60 er generelt av en todelt konstruksjon. Det omfatter et huselement 62 og et lukkeelement 64. Huselementet 62 er definert av en bakvegg 66 og en periferisk sidevegg 68 hvilken i den umiddelbare utførelse er vist å være firesidet i form, imidlertid, kan koblingselementet 60 formes med enhver passende geometrisk form. Bakveggen 66 av huselementet 62 har et flertall av ben 70 som strekker seg utover fra denne. I den umiddelbare utførelse, er bena 70 fire i antall og er posisjonert ved hjørnene av bakveggen 66. Hensikten med bena 70 vil diskuteres mer gjennomgående i det etterfølgende. Også formet i bakveggen 66, er en åpning 70 hvilken har en ringformet skulder 74 formet internt om dens omkrets. Posisjonert nærmest hjørnene av huselementet 60 er gjennomgående løp 76.

Lukkeelementet 64 er firesidet i form og dens periferi er i overensstemmelse med den perifere sideveggen 68 av huselementet 62. Lukkeelementet 64 har også åpninger 80 posisjonert nært dens hjørner og på linje med de gjennomgående løpene 76 i huselementet 62 for å innrette for en fastgjøringsanordning 84. Fastgjøringsanordningen 84 sikrer effektivt lukker elementet 64 til huselementet 62 og sammenstillings koblingselementet 60 til motorhodet. Lukkerelementet 64 har formet på sin utovervendte flate 86 en dyse eller utløpsrørelement 88 for mottaket av en slange i forbindelse med kjølesystemet for motoren. Når lukkerelementet 64 er fastgjort til huselementet 62, er det definert et kammer 90 hvilket er i kommunikasjon med dysen eller utløpsrøret 88 og åpningen 72 i bakveggen 66 eller huselementet 62.

Fig. 8 er en snittskisse langs planet 8-8 på fig. 4 og illustrerer det indre av koblingselementet 60 når det er fastgjort til motorblokken og festet til akslingen 20 eller 34.

Den samme type kobling vil benyttes på begge akslinger, både for introduksjonen og for fjerningen av kjølemiddel fra den respektive akslingen. Derfor vil den bare beskrives i én sekvens, og det er i forbindelse med introduserings koblingen for kjølemidlet inn i avgassakslingen 34.

Som det kan ses, er avgassaksling 34 forlenget i lengden slik at den strekker seg utover fra den delte hodeblokken 10 og 12. Den vil bli montert på passende lageroverflater med tetninger 92. Dens forlengelse vil termineres inne i kammeret 90 av koblingselementet 60, hvilket vil bli montert til det ytre av det delte hodet 10 og 12 ved fastgjøringsanordninger 84. Koblingen 60 vil definere et kammer 90 inne i hvilket avgassakslingen 34 termineres. Enden av avgassakslingen 34 vil være gjenget eller tilpasset til å ta imot en låseskrue eller smekklås 94 for å fastgjøre en fjærbelastet tetning 96 mot en pakning 98 i bakveggen 68 av koblingen 60. Den fremre veggen 64 av koblingen 60 vil ha et rørformet element 88 dannet på denne og fortrinnsvis på linje med det gjennomgående løp i avgassakslingen 34. Til dette rørformede elementet, vil en passende forbindelsesleddledning 100 slik som en slange forbindes, slik at kjølemiddel fra kjølemiddelreservoaret kan føres inn i kammeret 90 og ved stabil tilstand, vil beveges ned det gjennomgående løpet 54 av avgassakslingen 34 og føres ut av det gjennomgående løp i avgassakslingen 34 inn i en identisk kobling 60 hvor kjølemidlet deretter vil føres ut av koblingen via rørformet element 88 og resirkuleres inn i kjølemiddelreservoaret ved en lignende forbindelsesleddledning 100 for kjølemidlet før det igjen resirkuleres til motoren enten til motorblokken eller til avgassakslingen 34 eller innløpsakslingen 20.

Fig. 9 er en eksplodert sideskisse av tetningsanordningen som benyttes inne i koblingselementet 60. Åpningen 72 i bakveggen 66 av koblingselementet 60 er dannet med en ringformet tilbaketrukket skulder 74. En keramisk pakning 110 er fastgjort inne i et krageelement 112 og presspasset inn i åpningen 72 slik at den ringformede overflate 114 av kragen 112 ligger til anlegg mot den ryggformede skulderen 74 og den ringformede fremre overflate 116 av kragen 112 vil være i plan med den indre overflate av bakveggen 66. Akslingen 34 vil passere gjennom den keramiske pakningen 110 og kragen 112 inn i kammeret 90 av koblingselementet 60. En pressring 118 vil deretter slippes på akslingen 34 og posisjoneres i intim kontakt med overflaten 116 av kragen 112. Deretter, vil en spiralfjær føres på akslingen 34. Til slutt, vil et annet pakningselement 122 og hetteelement 124 posisjoneres på akslingen 34. Hetteelement 124, annet pakningselement 122 vil så bli strammet mot spiralfjæren 120 ved hjelp av en låseskrue eller smekkskrue 126 for å påføre trykk mot kragen 112 og den keramiske pakningen 110 for å effektuere en tetning.

Aksling 34 er tettet inne i motorhodet 10 og 12 ved hjelp av et flertall av tetninger holdt inne i dette for å hindre lekkasje av enhver smøring og også for å hindre inntrengningen av vann. Tetningsmekanismen illustrert i fig. 9 forhindrer vann fra kammer 90 å lekke mot enhver innvendig tetning i motorhodet. Ikke desto mindre som et ytterligere trekk, ordner bena 70 på bakveggen 66 koblingsmekanismen vekk fra motorblokken. Derfor i det tilfellet at koblingselementtetningene svikter, vil vann falle nedover på grunn av påvirkningen av gravitasjonen og vil ikke være i en posisjon for intim kontakt med ethvert av hodetetningene assosiert med akslingen 34. Derfor er sannsynligheten for enhver uønsket lekkasje langs akslingen 34 inn i motorhodet eliminert.

Som det skal forstås av en fagmann innen området kan mange endringer og modifikasjoner gjøres i forhold til det som er beskrevet ovenfor, men som er ment innenfor oppfinnelsen som begrenses bare av rammen av kravene og ekvivalenser av disse.

Claims (6)

1. Et forbedret kjølesystem for en forbrenningsmotor av typen som benytter en sfærisk roterende ventilsammenstilling hvori den sfæriske roterende ventilsammenstillingen omfatter et demonterbart todelt sylinderhode (10,12) fastgjørbart til forbrenningsmotoren, det todelte demonterbare sylinderhodet (10,12) omfatter et øvre (12) og nedre (10) sylinderhodeparti slik at når de fastgjøres til forbrenningsmotoren definerer hulrom, hvilke hulrom for mottak av et flertall av sfærisk roterende innløpsventiler (18) på linje og et flertall av sfærisk roterende avgassventiler (32) på linje i forbindelse med en sylinder (28); de sfærisk roterende innløps-(18) og avgassventilene (32) er montert på en roterende akslingsanordning (30,34) båret av lageroverflater inne i det todelte sylinderhodet (10,12) og på linje med sylinderne av forbrenningsmotoren hvilke forbedringer omfatter: å forme akslingsanordningene (30,34) med et gjennomgående løp (52,54) i lengderetning for passasjen av kjølemiddel gjennom dette og forlengelse av akslingsanordningene (30,34) utenfor det todelte sylinderhodet ved begge ender og terminering av hver ende av akslingsanordningen i et koblingselement (60) fastgjort til det ytre av det todelte sylinderhodet, med en avstand der i mellom, hvilket koblingselement (60) definerer et reservoarkammer (90), reservoar kammeret (90) er i forbindelse med et rør (100) i forbindelse med et kjølesystem for å tillate introduseringen av kjølemiddel til reservoar kammeret (90) og inn i det gjennomgående løpet (52,54) i akslingsanordningen (30,34) ved en første ende av akslingsanordningen og et rør i forbindelse med reservoar kammer et (90) av koblingselement (60) ved den annen ende av akslingsanordningene (30,34) for å føre kjølemidlet vekk fra akslingsanordningene (30,34) til kjølesystemet; nevnte akslingsanordninger (30,34) er montert på en lageranordning (92) og har en første tetningsanordning i nærheten av den ytre veggen av det todelte sylinderhodet, nevnte akslingsanordningene (30,34) har andre tetningsanordninger (120,126) posisjonert inne i reservoarkammeret (90) av koblingselementet (60).

2. Forbedret kjølesystem for en forbrenningsmotor i henhold til krav 1, hvori enden av akslingsanordningene i reservoarkamrene av koblingselementene er tettet til koblingselementene ved hjelp av en keramisk pakning og fjærtetningsmekanisme.

3. Forbedret kjølesystem for en forbrenningsmotor i henhold til krav 1, hvori koblingselementene er av en todelt konstruksjon med et huselement og et lukkeelement fastgjort ved en festeanordning som samtidig fastgjør koblingselementet til sylinderhodet.

4. Koblingselement for å tilveiebringe kjølemiddel til en roterende aksling som har et gjennomgående løp og støtter sfærisk roterende ventiler i forbrenningsmotorer, hvor koblingselementene omfatter: et huselement definert av en bakvegg med en generelt perpendikulær, periferisk sidevegg, hvilken sidevegg har en åpning gjennom denne og et flertall av fremspringende ben som strekker seg utover fra denne; et lukkeelement som har en periferisk kant med samme utstrekning som den periferiske sideveggen av huselementet lukkerelementet har en åpning gjennom denne åpningen har et rørformet dyseelement som strekker seg utover fra denne, for forbindelse med et kjølesystem, huselementet og lukkerelementet har et flertall av åpninger som kan stilles på linje gjennom denne for mottak av en fastgjøringsanordning for å fastgjøre lukkerelementet til huselementet i tettende inngrep og for å fastgjøre huselementet og lukkerelementet til et sylinderhode av en forbrenningsmotor i tettende inngrep med en ende av en ventilstøtteakslingsanordning som strekker seg utover fra sylinderhodet, idet akslingsanordningen har et gjennomgående løp for passasje av et kjølemiddel, enden av akslingsanordningen er i tettende inngrep med koblingselementet.

5. Koblingselement i henhold til krav 4, hvori det tettende inngrepet av akslingsanordningen med koblingselementet omfatter en keramisk pakning og fjærtetning fastgjort rundt akslingsanordningen inne i koblingselementet.

6. Koblingselement i henhold til krav 4, hvori på hver side av koblingselementene er fastgjort til motsatte ender av akslingsanordningen eksternt av sylinderhodet, på hver av koblingselementene for introduksjon av et kjølemiddel inn i det gjennomgående løpet i akslingsanordningene og på hver av koblingselementene for tømming av kjølemidlet fra det gjennomgående løp i akslingsanordningene til kjølesystemet.