Opis patentowy opublikowano: 88 03 30 12 141699 nie stalego ramienia dzialania sil, pochodzacych od cisnienia rozprezajacych sie gazów spalino¬ wych, a takze na taka konstrukcje silnika, która umozliwialaby optymalne uksztaltowanie komory spalania.Wynalazek dotyczy silnika spalinowego z tlokami poruszajacymi sie ruchem wirujacym, to jest takim, w którym srodki tych tloków poruszaja sie po obwodzie kola, którego srodek pokrywa sie z osia walu silnika. Tloki silnika poruszaja sie parami w cylindrze o ksztalcie toroidu, zaopa¬ trzonym w szczeliny wlotowe, wylotowe oraz w swiece zaplonowa lub wtryskiwacz paliwa. Cylinder silnika wykonanyjest w nieruchomym kadlubie o odpowiednim ksztalcie. Tloki,poruszajace sie w opisanym cylindrze maja ksztalt wycinków torusa, uszczelnionych wzgledem cylindra znanymi pierscieniami tlokowymii polaczonych zprzynaleznymi do nich tulejami, przy czym polaczenie to nastepuje za pomoca elementów o ksztalcie zblizonym do tarcz.Zgodnie z wynalazkiem tuleja przynalezna dojednej pary tloków osadzonajest na wale silnika bez mozliwosci obrotu wzgledem walu, który jest ulozyskowany obrotowo w kadlubie silnika.Tuleja drugiej pary tloków osadzona jest na wale glównym silnika obrotowo; jest ona równiez obrotowo ulozyskowana w kadlubie silnika. Na wale glównym silnika osadzonejest nieobrotowo kolo zebate, zazebiajace sie z kolem zebatym, swobodnie obracajacym sie na czopie, osadzonym w kadlubie silnika, przy czym to ostatnie kolo zebate ma dwukrotnie mniejsza ilosc zebów od kola, osadzonego na wale silnika. Na tym swobodnie obracajacym sie kole zebatym zamocowana jest dwuramienna dzwignia z elementami majacymi korzystnie ksztalt rolek, która zazebia sie przy obrocie z wycieciami krzyza maltanskiego, osadzonego na tulei jednej z par tloków, a mianowicie na tej tulei, która osadzona jest obrotowo na wale glównym silnika. Ponadto wynalazek przewi¬ duje, ze w kadlubie silnika osadzone sa symetrycznie cztery mechanizmy zapadkowe, wspólpracu¬ jace z wglebieniami wykonanymi w tych tlokach, które polaczone sa z obrotowo osadzona na wale tuleja, które to mechanizmy zapadkowe uniemozliwiaja ruch tej pary tloków wjednym z kierun¬ ków obrotu, nie przeszkadzajac w ruchu tych tloków zgodnym z kierunkiem obrotów walu glów¬ nego silnika.Wynalazek jest objasniony w oparciu o przyklad wykonania przedstawiony na zalaczonych rysunkach, na których fig. 1 pokazuje silnik wedlug wynalazku w przekroju podluznym wzdluz osi walu silnika plaszczyzna A-A na fig. 2, fig. 2 — przekrój poprzeczny silnika plaszczyzna B-B na fig. 1, prostopadla do osi walu silnika, fig. 3 — schematyczny przekrój silnika ta sama plaszczyzna B-B na fig. 1 z tlokami w polozeniu poczatkowym, fig. 4 — schematyczny przekrój silnika ta sama plaszczyzna B-B na fig. 1 w innym polozeniu tloków, podczas wykonywania suwu wydechu, fig. 5 — schematyczny przekrój silnika ta sama plaszczyzna B-B na fig. 1 w innym polozeniu tloków, podczas wykonywania suwu ssania, fig. 6 — schematyczny przekrój silnika ta sama plaszczyzna B-B na fig. 1 w jeszcze innym polozeniu tloków, podczas wykonywania suwu sprezania, a fig. 7 przedstawia schematyczny widok w rozwinieciu przekladni z krzyzem maltanskim miedzy walem silnika a tuleja tej pary tloków, która osadzona jest obrotowo na wale silnika.Silnik wedlug wynalazku ma kadlub skladajacy sie z dwóch czesci 1 i 12, w których wykonany jest cylinder 11 w ksztalcie cylindrycznego torusa. Wprawej czesci 1 kadlubasilnika ulozyskowana jest tuleja 31 stanowiaca calosc z elementem o ksztalcie tarczy 32 i przymocowanymi do tej tarczy 32 dwoma tlokami 3, z których kazdy ma postac wycinka torusa o wymiarach pozwalajacych na swobodne poruszanie sie w toroidalnym cylindrze 11 silnika. Wewnatrztulei 31 ulozyskowanyjest wal 4 silnika, którego os pokrywa sie z osia tulei 31 i z osia glówna silnika. Na wale 4 osadzonajest — bez mozliwosci wykonywania ruchów wzgledem walu 4 — tuleja 21 stanowiaca calosc z tarcza 22 i zamocowanymi do tej tarczy dwoma tlokami 2, z których kazdy, podobniejak tloki 3, ma postac wycinka torusa o wymiarach, pozwalajacych na ich swobodne poruszanie w toroidalnym cylindrze 11 silnika. Tloki 2 i 3 sa przy tym rozstawione na przemian w cylindrze 11, a ich zwrócone do siebie powierzchnie maja wglebienia 24 i 34 tworzace — po zblizeniu sie do siebie tloków 2 i 3 — komore spalania o ksztalcie korzystnie zblizonym do kuli. Ulozyskowanie tulei 31 tloka 3 i ustalenie tulei 21 tloka 2 na wale 4 pozwalaprzy tym tlokom 2 i 3 na wykonywanie ruchów wzglednych: czola tloków 2 i 3 z wglebieniami 24 i 34 moga sie do siebie zblizac az do zetkniecia sie z soba, jak to przedstawiono schematycznie na fig. 3, badz tez oddalac od siebie, przy czym maksymalne oddale¬ nie od siebie czól tloków 2 i 3 wynosi co najmniej 45° w miarze katowej. Tloki 2 i 3 sa przy tym uszczelnione w cylindrze 11 silnika za pomoca znanych pierscieni tlokowych 25 i 35.141690 3 ~ Jak wiec wynika z opisu tloki 2 i 3 moga zataczac w cylindrze 11 pelne okregi, przy czym tloki 2 osadzone poprzez tarcze 22 i tuleje 21 na wale 4 obracaja sie równomiernie wraz z tym walem 4, natomiast tloki 3 osadzone poprzez tarcze 32 na tulei 31 obrotowo ulozyskowanej wzgledem walu 4 moga — niezaleznie od mozliwosci wykonania pelnego obrotu wokól glównej osi silnika wraz z tlokami 2 — w kazdym polozeniu katowym zblizac sie lub oddalac w stosunku do czól tloków 2.W celu wywolania uporzadkowanego, periodycznego zblizania sie i oddalania tloków 3 w stosunku do tloków 2 sa one ze soba zwiazane kinematycznie. Na wale 4 osadzonejest kolo zebate 5, nie majace mozliwosci obrotu w stosunku do tego walu 4, a przeciwnie, obracajacego sie wraz z nim. Kolo zebate 5 zazebione jest z kolem zebatym 6 o dwukrotnie mniejszej ilosci zebów, ulozyskowanym swobodnie obrotowo na czopie 7 osadzonym w prawej czesci 1 kadluba silnika. Z kolem zebatym 6 polaczona jest dwuramienna dzwignia 8 z rolkami 9 zazebiajacymi sie z wycie¬ ciami krzyza maltanskiego 10 osadzonego na tulei 31 tloka 3. Dla lepszego zobrazowania dzialania opisanego sprzezenia kinematycznego jest ono przedstawione na fig. 7 nie w rzeczywistej, a w rozwinietej postaci.Silnik wedlug wynalazku zaopatrzony jest ponadto w osadzone w lewej czesci 12 kadluba dwie, rozstawione co 180° na obwodzie toroidalnego cylindra 11 swiece zaplonowe 13, które moga byc zastapione wtryskiwaczami paliwa w przypadku wykonania silnika wedlug wynalazku jako silnika wysokopreznego, oraz w cztery, rozstawione symetrycznie na obwodzie toroidalnego cylindra 11 mechanizmy zapadkowe, skladajace sie z zapadek 14, obciazonych sprezynami 15 osadzonymi w obudowach 16.Zapadki 14 wspólpracujace z wglebieniami 17 w tlokach 3 maja postac klinów tak ustawio¬ nych, ze przy obrocie tloków 3 w kierunku zgodnym z kierunkiem obrotów walu 4, to jest w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara na fig. 3 do 6, nie stawiaja temu ruchowi zadnych przeszkód, natomiast po wejsciu we wglebienia 17 tloków 3 uniemozliwiaja obrót tych tloków 3 w kierunku przeciwnym do kierunku obrotów walu 4, to jest w kierunku przeciwnym do ruchu wskazówek zegara na fig. 3 do 6. Wreszcie silnik wedlug wynalazku zaopatrzony jest w dwie szczeliny wlotowe 18 i 19 oraz dwie szczeliny wylotowe 28 i 29 w bocznych sciankach lewej 12 i prawej 1 czesciach kadluba silnika. Na fig. 2 do 6 szczeliny 18,19,28 i 29 sa — dla uproszczenia — pokazane tylko z jednej strony plaszczyzny podzialu kadluba silnika. Szczeliny wlotowe 18 i 19 i wylotowe 28 i 29 lacza w znany sposób wnetrze toroidalnego cylindra 11 z nie pokazanymi na rysunku znanymi kolektorami: wlotowym i wylotowym. Szczeliny wlotowe 18 i 19 i wylotowe 28 i 29 ulozone sa na przemian i w przyblizeniu symetrycznie wzgledem plaszczyzny przechodzacej przez os glówna silnika i prostopadlej do osi prostej laczacej obie swiece zaplonowe 13. Otwory 26 i 27 w wale 2 silnika sluza do polaczenia z otoczeniem przestrzeni nieroboczych we wnetrzu silnika dla zapewnienia w tych przestrzeniach wyrównania cisnienia z cisnieniem otoczenia.Dzialanie silnika wedlug wynalazku przedstawione schematycznie na fig. 3 do 6 oraz na fig. 7 — od strony sprzezenia kinematycznego tloków 2 i 3 — zostanie opisane poczawszy od polozenia tloków 2 i 3 pokazanego na fig. 3 i od polozenia sprzezenia kinematycznego miedzy tlokami 2 i 3 pokazanego na fig. 7. W polozeniu tym oba tloki 2 i 3 sa do siebie maksymalnie zblizone,w komorze spalania utworzonej przez wglebienia 24 i 34 znajduje sie sprezona mieszanka paliwa zpowietrzem.Jedna z rolek 9' dzwigni 8 znajduje sie w polozeniu oznaczonym A. W tym polozeniu mechanizmów silnika wedlug wynalazku znany uklad zaplonowy wywoluje przeskok iskry w elektrodach swiecy 13, co wywoluje zaplon mieszanki i wzrost cisnienia gazów w komorze spalania.Poniewaz tlok 3 jest utrzymywany w pierwotnym polozeniu przez zapadke 14 znajdujaca sie we wglebieniu 17 tloka 3, wobec czego tlok 3 nie moze wykonac ruchu w kierunku przeciwnym do kierunku obrotu walu 4 silnika od polozenia pokazanego na fig. 3, cisnienie gazów spalinowych powoduje ruch tloka 2 w kierunku zgodnym z kierunkiem obrotów walu 4, to jest w kierunku zgodnym z kierunkiem ruchu wskazówek zegara na fig. 3. Ruch ten poprzez tarcze 22 i tuleje 21 przenoszonyjest na wal 4 silnika powodujacjego obrót, a wraz z nim obrót polaczonego z walem 4 silnika kola zebatego 5. Po wykonaniu przez tlok 2 opisanego ruchu az do przebycia okolo 45° drogi katowej od polozenia pokazanego na fig. 3, krawedz tloka 2 odslania szczeline wylotowa 29 pozwalajac na odprowadzenie gazów spalinowych z cylindra toroidalnego 11.Jednoczesnie obrót o 45° wykonuje wal 4 i polaczone z nim kolo zebate 5, co powoduje równiez obrót zazebionego z nim kola zebatego 6; poniewaz kolo zebate 6 ma dwukrotnie mniejsza4 141690 ilosc zebów niz kolo 5, obrót kola 5 o 45° powoduje obrót kola 6 o 90°. O taki sam kat obróci sie równiez polaczona z kolem 6 dzwignia 8, która znajduje sie w polozeniu B (fig. 7) rozpoczynajac zazebienie z wycieciem krzyza maltanskiego 10. Odpowiednie polozenie tloków 2 i 3 pokazane jest na fig. 4. Dalszy ruch tloka 2 odbywa sie pod dzialaniem sil bezwladnosci wprawionych w ruch mechanizmów silnika. Przemieszczenie tloka 2 o dalszy odcinek 45° powoduje — w opisany juz sposób — obrót o 90° dzwigni 8,wobec czego rolka 9' zostaje przesunieta w polozenie C, powodujac obrót krzyza maltanskiego 10 równiez o 90°. Krzyz maltanski 10 powoduje odpowiedni obrót o 90° od polozenia wyjsciowego polaczonej z nim tulei 31, tarczy 32 i tloka 3. Zapadka 14 uksztaltowana klinowo nie przeszkadza przy tym ruchowi tloka 3 w kierunku zgodnym z kierunkiem obrotów walu, to jest w kierunku zgodnym z ruchem wskazówek zegara na fig. 4.Tlok 3 napedzany krzyzem maltanskim 10 podczas 45° przesuwu tloka 2 wykonuje w tym czasie przesuw o 90°, dopedzajac niejako tlok 3, który w tym samym czasie wykona przesuwjedynie o 45°. Ta faza ruchu silnika, pokazana na fig. 4 trwa tak dlugo, az tlok 3 „dogoni" tlok 2 i po wykonaniu przesuwu o 90° zostanie znów unieruchomiony kolejna zapadka 14, nie pozwalajaca na jego cofniecie sie i pozwalajaca dokladnie ustawic krzyz maltanski 10 w polozeniu pozwalajacym najego zazebienie sie z kolejna rolka 9 dzwigni 8. Podczas calej tej fazy ruchu silnika ze wzgledu na zblizanie sie do siebie tloków 2 i 3 przestrzen miedzy nimi zmniejsza sie, a poniewaz caly czas otwarta jest szczelina wylotowa 29,w tym czasie realizowany jest proces wydechu.Po dokonaniu przez oba tloki 2 i 3 przesuniecia o 90° od polozenia wyjsciowego krawedz tloka 3 zamyka szczeline wylotowa 29. Tlok 3, zazebiony z zapadka 14 pozostaje w osiagnietym polozeniu, natomiast tlok 2 pociagany walem 4 obracanym silami bezwladnosci mechanizmu silnika wykonuje dalszy przesuw w kierunku ruchu walu 4, to jest w kierunku ruchu wskazówek zegara na fig. 4, odslaniajac swoja krawedzia szczeline wlotowa 19. W tym czasie rolka 9' dzwigni 8 przesuwa sie z punktu C do punktu D, natomiast rolka 9, która po wykonaniu przez tloki 2 i 3 przesuniecia o 90° znalazla sie w punkcie A przesuwa sie z tego punktu A w kierunku punktu B.Poniewaz tlok 3 pozostaje nieruchomy, przestrzen miedzy tlokami 2 i 3 zwieksza sie, co pozwala na zassanie przez szczeline wlotowa 19 nowej porcji mieszanki paliwowo-powietrznej. Po wykonaniu przez tlok 2 przesuwu o nastepne 45°, rolka 9, która znajduje sie juz w punkcie B zazebia sie z krzyzem maltanskim 10, có w opisanyjuz sposób powoduje „dogonienie" przez tlok 3 tloka 2, co z kolei wywoluje sprezenie znajdujacej sie miedzy tlokami 2 i 3 wczesniej zassanej mieszanki paliwowo-powietrznej. Koniec sprezania nastepuje wówczas, gdy oba tloki 2 i 3 zbliza sie do siebie maksymalnie, co nastepuje po wykonaniu przez nie iprzez sprzezony z nimi wal 4 obrotu o 180° od polozenia poczatkowego, pokazanego na fig. 3. Znajdujaca sie miedzy tymi tlokami 2 i 3 komora spalania zostaje ustawiona przy swiecy 13', która powoduje zaplon i powtórzenie opisanego juz wyzej cyklu dzialania silnika.Jednoczesnie identyczny cykl odbywa sie po drugiej, przesunietej o 180° stronie silnika,jak to jasno wynika z rysunków fig. 3 do 6. W ten sposób jeden takt pracy wypada na pól obrotu walu 4 silnika, co odpowiada czestotliwosci taktów pracy w konwencjonalnym czterocylindrowym silniku czterosuwowym. Dzieki temu, a takze dzieki usunieciu duzych mas wykonujacych w konwencjonal¬ nych silnikach ruchy posuwisto-zwrotne, bieg silnika wedlug wynalazku jest o wiele równomier- niejszy. Uklad kinematyczny silnika wedlug wynalazku pozwala równiez na zachowanie stalej wielkosci ramienia, na którym dzialaja na wal silnika sily pochodzace od cisnienia gazów spalino¬ wych, niezaleznie od kata obrotu walu, dzieki czemu przebieg momentu obrotowego silnika w funkcji kata obrotu walu jest korzystniejszy, a sprawnosc mechaniczna silnika wieksza w wyniku wyeliminowania bocznych nacisków tloka na scianki cylindra. Z tej samej przyczyny spodziewac sie mozna wiekszej trwalosci zespolu tlok — cylinder w silniku wedlug wynalazku. Silnik wedlug wynalazku charakteryzuje sie równiez o wiele bardziej zwarta budowe niz dotychczasowe silniki konwencjonalne. PL