PL190094B1 - Silnik spalinowy spalania wewnętrznego - Google Patents

Abstract

1 Silnik spalinow y spalania w ew netrznego, zaw ierajacy wal napedow y i szereg rozm ieszczonych pierscieniow o w okól w spólnego w alu napedow ego i m ajacych osie rów no- legle do w alu napedow ego cylindrów , z których kazdy za- w iera dwa tloki osadzone ruchom o do siebie 1 od siebie i m ajace pom iedz y nimi w spólna, posrednia kom ore robocza, przy czym kazdy z tloków je st zaopatrzony w ruchom y w kierunku osiow ym trzon tlokow y, którego w olny koniec zew netrzny jest oparty za posrednictw em kola nosnego na odpow iadajacym mu krzyw kow ym urzadzeniu prow adzacym m ajacym krzyw oliniow y tor o zarysie krzyw ej podobnej do sinusoidy w postaci glow icy, usytuow anej na przeciw leglych koncach cylindra do sterow ania ruchem tloka w zgledem odpow iedniego cylindra, znam ienny tym, ze co najmniej jedna ze stanow iacych krzyw kow e urzadzenia prow adzace glowic (12a 12b) je st zam ontow ana przesuw nie w kierunku osiow ym w zgledem jednoczesciow ego w alu napedow e- go (11) i jest w yposazona w m echanizm hydrauliczny do oddzielnego regulow ania jej polozenia w kierunku osiowym , a takze do regulow ania w zglednego odstepu pom iedzy tlo- kami (44, 45) i zw laszcza regulow ania stopnia sprezania we wspólnej kom orze roboczej (K) pom iedzy tlokam i (44, 45), przy czym m echanizm hydrauliczny zaw iera pierscieniow a cisnieniow a kom ore o lejo w a (13b) i kolnierz prow adza- cy (12b') stanow iacy sym ulator sprezania, który dzieli ci- snieniow a kom ore olejow a (13b) na dwie podkom ory, z któ- rych kazda jest polaczona z odpow iednim jednym z dwóch cisnieniow ych obiegów oleju FIG 1 PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest silnik spalinowy spalania wewnętrznego.

Znany jest silnik spalinowy spalania wewnętrznego mający szereg cylindrów silnikowych rozmieszczonych w pierścieniowych zespołach wokół wspólnego centralnego wału napędowego, z osiami cylindrów biegnącymi równolegle do wału napędowego, przy czym w każdym z tych cylindrów znajduje się para tłoków poruszających się ku sobie i od siebie, mająca wspólną, lezącą pomiędzy nimi komorę roboczą. Każdy tłok jest zaopatrzony w swój poruszający się osiowo trzon tłokowy, którego wolny zewnętrzny koniec opiera się za pośrednictwem rolki nośnej na swoim krzywoliniowym, to jest mającym kształt sinusoidy, krzywkowym urządzeniu prowadzącym, znajdującym się na każdym z przeciwległych końców cylindra i prowadzącym ruchy tłoka względem odpowiedniego dla niego cylindra.

Z opisu patentowego Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 031 581 znane jest rozwiązanie podobne do wskazanego. Bardziej dokładnie, w opisie jest ujawniony czterosuwowy silnik spalinowy z dwoma oddzielnymi krzywkowymi urządzeniami prowadzącymi. Każde krzywkowe urządzenie prowadzące współpracuje ze swoim odpowiednim zespołem tłoków i ze swoim odpowiednim zespołem rolek nośnych według znanej koncepcji, w której są one prowadzone po torze zbliżonym do sinusoidy.

W opisie patentowym GB 2 019 487 ujawniono podobny czterocylindrowy silnik dwusuwowy. Zapłon pojawia się równocześnie w dwóch z czterech cylindrów, to jest naprzemiennie w parach cylindrów. W opisie wskazano, ze istnieje możliwość takiego zaprojektowania konturu krzywki, ze tłoki mogą poruszać się w najbardziej odpowiedni sposób podczas rozprężania się produktów spalania. Zastosowano odpowiedni poziom lub stały kontur do opróżniania lub przedmuchiwania wydechu przed wprowadzeniem do cylindra nowego paliwa. Na figurach pokazano, w każdym z dwóch przeciwległych rowków krzywkowych, bardziej lub mniej prostoliniowych, że lokalny kontur krzywkowy w punktach zwrotnych leżących bezpośrednio naprzeciwko siebie, tworzy części krzywej podobnej do sinusoidy. W szczególności, prostoliniowy kontur krzywkowy pokazano tylko w jednym z dwóch kolejnych punktów zwrotnych krzywej podobnej do sinusoidy, a mianowicie w miejscach, w których odpowiednie tłoki zajmują kolejno swoje skrajnie zewnętrzne położenia z maksymalnie otwartymi oknami wydechowymi i przedmuchowymi. Wynalazek, który dotyczy głównie silników dwusuwowych, ale który można również stosować do silników czterosuwowych, dotyczy głównie urządzenia w zespole tłoka i cylindra opisanego we wspomnianym powyżej opisie patentowym Stanów Zjednoczonych Ameryki nr 5 031 581.

W opisie patentowym FR-A-2 732 722 przedstawiono dwuczęściowy wał napędowy do silnika spalinowego. Każda cześć wału napędowego jest zaopatrzona w tarczowe krzywkowe urządzenie prowadzące usytuowane w płaszczyźnie skośnej do osi wału napędowego tak, żeby ruch odpowiedniego tłoka każdej pary przeciwstawnych tłoków przebiegał po krzywej odpowiadającej matematycznej krzywej sinusoidalnej. Zaproponowano sterowanie stopniem sprężania za pomocą osiowego regulowania względnej odległości pomiędzy częściami wałów napędowych i w zależności od względnej odległości pomiędzy każdą parą przeciwstawnych tłoków. Ta regulacja osiowa jest realizowana za pomocą osiowego poruszania jednej z części wału napędowego względem drugiej części wału napędowego, tj. jedna część wału napędowego ma możliwość wykonywania osiowych ruchów, a druga część wału napędowego jest nieruchoma w kierunku osiowym.

Silnik spalinowy spalania wewnętrznego, według wynalazku, zawiera wał napędowy i szereg rozmieszczonych pierścieniowo wokół wspólnego wału napędowego i mających osie równoległe do wału napędowego cylindrów, z których każdy zawiera dwa tłoki osadzone ruchomo do siebie i od siebie i mające pomiędzy nimi wspólną pośrednią komorę roboczą, przy czym każdy z tłoków jest zaopatrzony w ruchomy w kierunku osiowym trzon tłokowy, którego wolny koniec zewnętrzny jest oparty za pośrednictwem koła nośnego na odpowiadającym mu krzywkowym urządzeniu prowadzącym mającym krzywoliniowy tor o zarysie krzywym podobnym do sinusoidy w postaci głowicy, usytuowanej na przeciwległych końcach cylindra do sterowania ruchem tłoka względem odpowiedniego cylindra.

Silnik spalinowy według wynalazku charakteryzuje się tym, że co najmniej jedna ze stanowiących krzywkowe urządzenia prowadzące głowic jest zamontowana przesuwnie w kierunku osiowym względem jednoczęściowego wału napędowego i jest wyposażona w mecha4

190 094 nizm hydrauliczny do oddzielnego regulowania jej położenia w kierunku osiowym, a także do regulowania względnego odstępu pomiędzy tłokami i zwłaszcza regulowania stopnia sprężania we wspólnej komorze roboczej pomiędzy tłokami, przy czym mechanizm hydrauliczny zawiera pierścieniową ciśnieniową komorę olejową i kołnierz prowadzący stanowiący symulator sprężania, który dzieli ciśnieniową komorę olejową na dwie podkomory, z których każda jest połączona z odpowiednim jednym z dwóch ciśnieniowych obiegów oleju.

Ciśnieniowa komora olejowa jest ukształtowana pomiędzy wałem napędowym a głowicą, zaś kołnierz prowadzący wystaje od głowicy promieniowo do wewnątrz ciśnieniowej komory olejowej.

Kołnierz prowadzący jest osadzony ruchomo względem wału napędowego na przechodzących przez niego szeregu trzpieniach prowadzących, usytuowanych równolegle do osi wału napędowego, przy czym element nośny jest przymocowany do wału napędowego za pomocą trzpieni prowadzących, których jeden koniec jest połączony z wałem napędowym, a drugi z elementem nośnym przymocowanym do wału napędowego.

Wał napędowy ma na swoim zewnętrznym końcu schodkową część końcową, która jest sztywno połączona z elementem nośnym mającym postać końcowej części kubkowej, a ciśnieniowa komora olejowa znajduje się pomiędzy wałem napędowym a elementem nośnym w postaci końcowej części kubkowej.

Element nośny ma osiowy otwór, w którym jest umieszczony zespół doprowadzający do zasilania olejem wchodzący osiowo do środka wału napędowego przez współosiowy otwór wału napędowego, przy czym zespół doprowadzający ma dwa wewnętrzne, osiowe przewody prowadzące, które mają ujście promieniowo na zewnątrz do odpowiednich pierścieniowych rowków połączonych z ciśnieniowymi przewodami olejowymi dochodzącymi do odpowiednich podkomór ciśnieniowej komory olejowej.

Korzystnie, w obrębie ruchu jednego tłoka jest usytuowane w cylindrze co najmniej jedno okno wydechowe, zaś w obrębie ruchu drugiego tłoka w cylindrze jest usytuowane co najmniej jedno okno przedmuchowe.

Wynalazek zapewnia możliwość regulowania stopnia sprężania w cylindrach silnika w sposób sterowany, dokładny i niezawodny w oparciu o konstrukcyjną prostotę i niezawodność struktury wału napędowego.

W silniku według wynalazku jest zastosowane krzywkowe urządzenie prowadzące z torem o zarysie krzywej sinusoidalnej, dzięki czemu możliwe jest prowadzenie odpowiednich tłoków w bardziej korzystny sposób poprawiający całą skuteczność silnika. Ponadto, możliwe jest wprowadzanie w każdy suw tłoka różnych zmian lokalnych w celu poprawy ogólnej skuteczności silnika.

Poprzez zastosowanie szczególnej konstrukcji mechanizmu hydraulicznego, poprzez regulację położenia wyłącznie jednej głowicy stanowiącej krzywkowe urządzenie prowadzące uzyskuje się bardzo dokładną regulacją funkcjonowania silnika, regulację położenia każdego z krzywkowych urządzeń prowadzących, synchroniczną lub indywidualną, cały czas zgodnie z wymaganiami dotyczącymi dodatkowego ustawiania pomiędzy ruchami tłoków każdej pary, a także regulację stopnia sprężania w komorze roboczej pomiędzy dwoma tłokami w jednym lub w każdym cylindrze silnika w prosty i niezawodny sposób za pomocą wspomnianego mechanizmu hydraulicznego.

Dzięki temu, że krzywkowe urządzenie prowadzące w postaci głowicy jest wspólne dla każdego tłoka w każdym i we wszystkich cylindrach, istnieje możliwość skutecznego i dokładnie sterowanego odpowiedniego regulowania położenia tłoka w każdym cylindrze względem tego cylindra za pomocą jednego i tego samego sterowanego za pomocą oleju pod ciśnieniem krzywkowego urządzenia prowadzącego. Oznacza to możliwość sterowanego i niezawodnego ustawiania położenia wspomnianego jednego elementu prowadzącego, a tym samym położenia odpowiedniego tłoka z każdej pary tłoków za pomocą nieskomplikowanego mechanizmu hydraulicznego, tj. za pomocą oleju pod ciśnieniem.

Według wynalazku, istnieje także możliwość regulowania objętości komory roboczej pomiędzy tłokami w cylindrach, w zalezności od potrzeb, to jest podczas używania, a zwłaszcza podczas zimnego rozruchu silnika i powrotu do normalnego działania po wystarczającym rozgrzaniu się silnika.

190 094

Zaletą rozwiązania konstrukcyjnego według wynalazku jest także stosowanie jednoczęściowego wału napędowego i obracanie się każdej głowicy stanowiącej krzywkowe urządzenie prowadzące z wałem napędowym oraz możliwość osiowego przemieszczania się co najmniej jednego krzywkowego urządzenia prowadzącego wzdłuż wału napędowego. Oznacza to możliwość realizacji krzywkowego urządzenia prowadzącego i wału napędowego w formie zwartej i ograniczonej pod względem wymiarów konstrukcji.

Według wynalazku, szczególnie korzystne jest zmienianie stopnia sprężania w powiązaniu z rozruchem silnika, to jest z rozruchem na zimno. Oprócz możliwości zmieniania stopnia sprężania podczas pracy interesujące jest również uzyskiwanie najbardziej korzystnego, możliwego do osiągnięcia, stopnia sprężania podczas normalnej prący. W rezultacie, może być korzystne zmienianie stopnia sprężania podczas pracy silnika z różnych powodów.

W związku z korzystnym usytuowaniem wzajemnym okien wydechowych i przedmuchowych oraz tłoków, równocześnie z regulacją stopnia sprężania pomiędzy tłokami, istnieje możliwość regulowania kolejności otwierania i zamykania odpowiednich okien wydechowych. Między innymi można w ten sposób wyznaczać, w zależności od potrzeb, kanały przepływowe okien wydechowych. Ponadto istnieje możliwość przesuwania chwili otwierania i zamykania okien wydechowych w stosunku do normalnej pracy silnika. Między innymi istnieje zatem, według wynalazku, możliwość uzyskiwania korzystnego oddzielnego regulowania okien wydechowych za pomocą jednej grupy tłoków i oddzielnego, korzystnego sterowania oknami przedmuchowymi powietrza za pomocą innej grupy tłoków za pośrednictwem ich odpowiednich, oddzielnych krzywkowych urządzeń prowadzących.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia silnik według wynalazku, w przekroju pionowym; fig. la i lb - odpowiednie istotne fragmenty silnika z widoku na fig. 1, przy czym na fig. la są ukazane tłoki silnika w położeniu, w którym odległość pomiędzy nimi jest największa, a na fig. lb w położeniu, w którym odległość pomiędzy nimi jest najmniejsza; fig. 2 - pierwszy przekrój poprzeczny na jednym końcu cylindra silnika, na którym widać chwyt powietrza przedmuchowego, schematycznie; fig. 3 - drugi przekrój poprzeczny na drugim końcu cylindra silnika, na którym widać wylot gazów spalinowych, schematycznie; fig. 4a - w trzecim przekroju poprzecznym, pierwszy przykład wykonania środkowej części cylindra silnika, gdzie doprowadza się paliwo i następuje jego zapłon, schematycznie; fig. 4b - w przekroju poprzecznym, odpowiadającym przekrojowi z fig. 4a, drugi przykład wykonania środkowej części cylindra według wynalazku; fig. 5a - fragment silnika z fig. lb w przekroju podłużnym; fig. 5b - krzywkowe urządzenie prowadzące z odpowiednim wałem napędowym, widoczne w przekroju wzdłużnym z segmentem silnika z fig. lb; fig. 5c - wodzik w rzucie z boku; fig. 5d i 5e

- wodzik z fig. 5c widziany, odpowiednio, z góry i z dołu; fig. 5f - trzon tłokowy widoczny w rzucie bocznym; fig. 5g - trzon tłokowy według fig. 5f, w rzucie z góry; fig. 5h - tłok według wynalazku, w przekroju pionowym; fig. 6-8 przedstawiają ogólne schematy ruchu pierwszego z dwóch tłoków znajdujących się w każdym cylindrze, zastosowane w odniesieniu do silnika trzycylindrowego i pokazane w różnych położeniach kątowych względem ruchu obrotowego wału napędowego, schematycznie i w rozmieszczeniu w płaszczyźnie figury; fig. 6a przedstawia zasadę przenoszenia sił napędowych pomiędzy rolką na trzonie tłokowym a odpowiednią skośnie biegnącą częścią toru sinusoidalnego, schematycznie; fig. 9 - bardziej szczegółowy schemat ruchu dwóch tłoków każdego z cylindrów, pokazany w różnych położeniach kątowych względem ruchu obrotowego wału napędowego i w odniesieniu do silnika pięciocylindrowego, schematycznie, w stanie rozmieszczonym w płaszczyźnie figury; fig. 10 - tłoki w odpowiednich położeniach względem swoich cylindrów, w następnym położeniu roboczym, w układzie odpowiadającym układowi z fig. 9; fig. 11 - segment centralnej części toru „sinusoidalnego” dla dwóch tłoków w każdym cylindrze, schematycznie; fig. 12 - szczegółowy kontur krzywoliniowy dla toru sinusoidalnego dla pierwszego tłoka w każdym cylindrze; fig. 13 - odpowiedni szczegółowy kontur krzywoliniowy dla toru sinusoidalnego dla drugiego tłoka z każdego cylindra; fig. 14 - zestawienie porównawcze konturów krzywoliniowych według fig. 12 i 13; fig. 15 - alternatywną konstrukcję krzywkowego urządzenia prowadzącego z odpowiednimi rolkami ciśnieniowymi usytuowanymi na zewnętrznym końcu trzonu tłokowego, w przekroju poprzecznym i podłużnym; fig. 16 - to samo rozwiązanie al6

190 094 ternatywne, które widać na fig. 15, widoczne w przekroju w kierunku promieniowo na zewnątrz od krzywkowego urządzenia prowadzącego; fig. 17 i 18 przedstawiają prowadzenie głównej części trzonu tłokowego wzdłuż pary prętów prowadzących biegnących równolegle do siebie, odpowiednio w przekroju pionowym i poziomym.

Na figurze 1 przedstawiono fragment dwusuwowego silnika spalinowego 10 spalania wewnętrznego. Poniżej zostanie opisany taki silnik 10 przystosowany do tak zwanej koncepcji sinusoidalnej. Na fig. 1 widać w szczególności silnik spalinowy 10 według wynalazku, pokazany schematycznie w przekroju. W tym przykładzie wykonania przedstawiono silnik spalinowy 10 dwusuwowy, ale, jak już wspomniano, rozwiązanie to można również stosować do silnika czterosuwowego, przy czym tutaj nie opisano konkretnego przykładu wykonania takiej konstrukcji.

Według wynalazku, zaproponowano zwłaszcza rozwiązanie zapewniające zmienianie stopnia sprężania silnika podczas używania. Zmiana stopnia sprężania wpływa na pozostałe warunki pracy silnika, co się okaże z dalszego opisu. Poniższy opis odnosi się do różnych aspektów wynalazku, które mają bezpośrednie lub pośrednie znaczenie dla różnych funkcji silnika i wynikających z tego efektów.

Według wynalazku zapewniono korzystne sterowanie otwieraniem i zamykaniem okien wydechowych 25 i okien przedmuchowych 24 oraz spalanie w specjalnie wyznaczonej komorze spalania K1, jak opisano dalej.

Silnik 10 przedstawiony w przykładzie wykonania na fig. 1 posiada wał napędowy 11 w postaci wału pędnego przechodzącego osiowo i centralnie przez silnik 10.

Na wale napędowym 11 znajduje się pierwsza głowica 12a wystająca promieniowo na zewnątrz, stanowiąca pierwsze krzywkowe urządzenie prowadzące. Na wale napędowym 11 znajduje się ponadto druga głowica 12b wystająca odpowiednio na zewnątrz, stanowiąca drugie krzywkowe urządzenie prowadzące.

Głowice 12a, 12b w pokazanym przykładzie wykonania są przedstawione oddzielnie i są połączone oddzielnie z wałem napędowym 11, każda za pomocą własnych elementów mocujących.

Pierwsza głowica 12a otacza wał napędowy 11 na jego pierwszym końcu 11a i tworzy podporę końcową spoczywającą na powierzchni końcowej 11b wału napędoweoo 12' aa pośrednictwem kołnierza mocującego 12a' i jest przymocowane do wału napędowego 11 za pomocą śrub mocujących 12a.

Druga głowica 12b otacza pogrubiony drugi koniec 11c wału napędowego 11. Druga głowica 12b nie jest, jak pierwsza głowica 12a, bezpośrednio przymocowana do wału napędowego 11, ale jest skonstruowana w taki sposób, ze może przemieszczać się osiowo na ograniczoną odległość osiowo wzdłuż wału napędowego 11, zwłaszcza ze względu na możliwość regulowania stopnia sprężania w cylindrach 21 silnika 10 (na fig. 1 pokazano tylko jeden spośród wielu cylindrów).

Na drugim końcu 11c (patrz fig. 1 i 5a) wału napędowego 11 jest ukształtowana schodkowa cześć końcowa 11d stanowiąca zwężoną część tulejową, do której jest przymocowany element nośny 13 w kształcie części kubkowej. Na elemencie nośnym 13 znajduje się kołnierz mocujący 13', przymocowany za pomocą śrub mocujących 13 do drugiego końca 11c wału napędowego 11. Pomiędzy górną powierzchnią końcową 13a elementu nośnego 13 a przeciwległą powierzchnią progową 11e wału napędowego 11 jest utworzona ciśnieniowa komora olejowa 13b. W ciśnieniowej komorze olejowej 13b jest umieszczony suwliwie, stanowiący symulator sprężania, kołnierz prowadzący 12b', który wystaje od wewnętrznej powierzchni drugiej głowicy 12b promieniowo do wewnątrz do ciśnieniowej komory olejowej 13b, opierając się ślizgowo o zewnętrzną powierzchnię drugiego końca 11d wału napędowego 11 i dzielący ciśnieniową komorę olejową 13b na dwie podkomoiy.

Dla zapobiegania obracaniu się względem siebie drugiej głowicy 12b, elementu nośnego 13 i wału napędowego 11, przez kołnierz prowadzący 12b' przechodzi szereg trzpieni prowadzących 12', zakotwionych w odpowiednich dla nich otworach w powierzchni końcowej 13a elementu nośnego 13 i w powierzchni progowej 11e wału napędowego 11 łącząc element nośny 13 z walem napędowym 11.

190 094

Ciśnieniowa komora olejowa 13b jest zasilana olejem pod ciśnieniem i jest opróżniana z niego przez popr/ec/ne przewody 11 f i 11g w drugim końcu 11c wału napędowego 11.

Zespół doprowadzający 14 do zasilania olejem ciśnieniowej komory olejowej 13b, który jest umies/c/ony w osiowym otworze w kołnierzu mocującym 13' elementu nośnego 13 i we współosiowym do niego otworze w drugim końcu 11d wału napędowego 11, zapewnia doprowadzanie oleju pod ciśnieniem i odprowadzanie oleju powrotnego do i z poprzecznych przewodów 11 f i 11g za pośrednictwem oddzielnych osiowych przewodów prowadzących 14a i 14b i sąsiednich pierścieniowych rowków 14a' i 14b' ukształtowanych w zespole doprowadzającym 14.

Sterowanie przepływem oleju pod ciśnieniem i oleju powrotnego do i z ciśnieniowej komory olejowej 13b na przeciwległych bokach kołnierza prowadzącego 12b' drugiej głowicy 12b odbywa się z oddalonego, typowego urządzenia regulacyjnego, nie pokazanego dalej, w sposób nie pokazany dalej.

Wał napędowy 11 jest, jak pokazano na fig. 1, połączony swoimi przeciwległymi końcami do takich samych tulei 15a i 15b na wale napędowym. Pierwsza tuleja 15a jest przymocowana za pomocą śrub mocujących 15a' do pierwszej głowicy 12a, natomiast druga tuleja 15b jest przymocowana za pomocą śrub mocujących 15b' do elementu nośny 13. Tuleje 15a i 15b są osadzone obrotowo na odpowiednim jednym z dwóch głównych łożysk nośnych 16a, 16b, które są umocowane na przeciwległych końcach silnika 10 w odpowiedniej pokrywie końcowej 17a i 17b.

Jak widać na fig. 1, pokrywy końcowe pierwsza 17a i druga 17b są odpowiednio przymocowane do pośredniego bloku 17 silnika 10 za pomocą śrub mocujących 17'.

Wewnątrz silnika 10, pomiędzy pokrywą końcową 17a a jego blokiem pośrednim 17 jest utworzona pierwsza komora 17c oleju smarnego, a pomiędzy pokrywą końcową 17b, a blokiem pośrednim 17 silnika jest utworzona druga komora 17d oleju smarnego. Do drugiej pokrywy końcowej 17b jest przymocowany dodatkowy kapturek 17e oraz zewnętrzny przewód olejowy 17f znajdujący się pomiędzy pierwszą komorą 17c oleju smarnego a kapturkiem 17e. Po stronie ssącej przewodu oleju smarnego 17h jest z nim połączony filtr 17g, który tworzy połączenie pomiędzy drugą komorą 17d oleju smarnego a zewnętrzną instalacją oleju smarnego (nie pokazaną).

Zespół doprowadzający 14 oleju jest wyposażony w tworzącą pokrywę główkę 14c, którą jest przymocowana do pokrywy końcowej 17b silnika 10 za pomocą śrub mocujących 14c'. Główka 14c stanowi uszczelnienie pierwszej komory 17c oleju smarnego i jest umieszczona względem osi na zewnątrz drugiego łożyska nośnego 16b. Odpowiednio, do pierwszej pokrywy końcowej 17a, osiowo na zewnątrz pierwszego łożyska nośnego 16a jest przymocowana pokrywa uszczelniająca 14d z odpowiednim pierścieniem uszczelniającym 14e.

W rezultacie silnik 10 jest skonstruowany ogólnie z elementu napędzanego, to jest elementu obrotowego i elementu napędzającego, to jest elementu nie obracającego się. W skład elementu napędzanego wchodzi wał napędowy 11 silnika i element nośny 13 wału napędowego oraz tuleje 15a, 15b oraz głowice 12a i 12b, które są połączone z wałem napędowym 11. W skład elementów napędzających nie obracających się wchodzą cylindry 21 silnika z odpowiednimi tłokami 44, 45.

Według wynalazku, zapewniono regulację stopnia sprężania w silniku, realizując ją wewnętrznie, to jest pomiędzy częściami zespołu napędzanego. W szczególności, istnieje możliwość osiowego przemieszc/ania jednego krzywkowego urządzenia prowadzącego, które stanowi druga głowica 12b, względem wału napędowego 11, to jest w ramach określonego luzu we wspomnianej ciśnieniowej komorze olejowej 13b, który określa wzajemne usytuowanie kołnierza prowadzącego 12b' i górnej powierzchni końcowej 13a po przeciwległych stronach kołnierza prowadzącego 12b'.

W praktyce istnieje problem regulacji długości o kilka milimetrów dla mniejszych silników i kilka centymetrów dla silników większych. Odpowiednie różnice wysokości odpowiednich komór roboczych mają jednak w różnych silnikach wpływ na efekty sprężania.

W zależności od potrzeb możliwa jest krokowa lub bezstopniowa regulacja stopni sprężania, na przykład realizowana za pomocą stopniowej regulacji drugiej głowicy 12b względem odpowiednich położeń w stosunku do wału napędowego 11. Możliwa jest także regulacja

190 094 automatyczna za pomocą znanych układów elektronicznych opartych na urządzeniach wykrywających różnice temperatur i podobnych. Alternatywnie, możliwa jest regulacja ręczna za pomocą odpowiednich zespołów regulacyjnych, o których nie będzie tu jednak mowy.

Regulacja drugiej głowicy 12b łącznie z zespołem napędzanym silnika nie ma wpływu na ogólną regulację zespołu odpowiedniego tłoka 44, trzonu tłokowego 48, głównego koła nośnego 53 i koła pomocniczego 55 i nie ma wpływu na połączenia mechaniczne pomiędzy zespołem napędzającym a zespołem napędzanym.

Z drugiej strony, dzięki takiej regulacji drugiej głowicy 12b, uzyskuje się wewnętrzną regulację osiową w zespole napędzającym zapewniając możliwość zespołowego przemieszczania tłoka 44, trzonu tłokowego 48, głównego koła nośnego 53 i koła pomocniczego 55 za pośrednictwem drugiej głowicy 12b względem odpowiedniego cylindra 21, niezaleznie od konkretnej regulacji sprężania w praktyce.

Na fig. 1 i lb przedstawiono linią przerywaną środkową przestrzeń 44' pomiędzy denkami tłoków 44, 45 przy normalnym stopniu sprężania, kiedy druga głowica 12b zajmuje położenie pokazane na fig. 1. Linią ciągłą przedstawiono środkową przestrzeń 44 pomiędzy denkami tłoków 44, 45, kiedy kołnierz prowadzący 12b' drugiej głowicy 12b jest dopchnięty maksymalnie do góry do powierzchni progowej Ile wału napędowego 11.

Przedstawiony silnik 10 ma trzy główne zespoły stacjonarne, to jest człon środkowy, którym jest blok pośredni 17 silnika i dwa elementy tworzące pokrywy 17a, 17b, które znajdują się na odpowiednich końcach silnika 10. Pokrywy 17b, 17c obudowy są w związku z tym przystosowane do pokrywania odpowiednich dla nich głowic 12a, 12b, głównego koła nośnego 53 i koła pomocniczego 55 i ich łożysk w odpowiednich trzonach tłokowych 48, 49 na odpowiednich dla nich końcach bloku pośredniego 17 silnika. Wszystkie napędzające i napędowe zespoły silnika są wskutek tego zamknięte w silniku 10 i zanurzają się w kąpieli olejowej w odpowiednich komorach 17c i 17d oleju smarnego.

W bloku pośrednim 17 silnika w pokazanym przykładzie wykonania zastosowano w silniku trzycylindrowym odpowiednio skonstruowane trzy oddzielne rozmieszczone obwodowo cylindry 21 silnika. Na fig. 1, la i lb widać tylko jeden z trzech cylindrów 21.

Trzy cylindry 21, rozmieszczone są wokół wału napędowego 11 w odstępach kątowych wynoszących 120° i są skonstruowano według pokazanego przykładu wykonania jako oddzielne wkładki tworzące cylindry, które są wciśnięte w odpowiednie otwory w bloku pośrednim 17 silnika.

W każdym elemencie cylindrowym/cylindrze 21 znajduje się tuleja cylindryczna 23. Na jednym końcu tulei cylindrycznej 23 znajduje się, jak widać dalej na fig. la i lb (patrz również fig. 2 i 3), pierścieniowy szereg okien przedmuchowych 24, a na drugim jej końcu pierścieniowy szereg okien wydechowych 25.

Równocześnie, w ściance 21a cylindra 21 znajdują się okna przedmuchowe 26, które są zestrojone promieniowo z oknami przedmuchowymi 24 tulei cylindrycznej 23, jak widać na fig. 2, natomiast, jak widać na fig. 3, również w ściance 21a cylindra 21 znajdują się okna wydechowe 27, które są również zestrojone promieniowo z oknami wydechowymi 25 w tulei cylindrycznej 23.

Jak widać na fig. 1 okna przedmuchowe 26 są otoczone pierścieniowymi kanałem wlotowym 28 powietrza przedmuchowego, a promieniowo na zewnątrz jest usytuowany wlot 29 powietrza przedmuchowego.

Jak widać na fig. 2, okna przedmuchowe 26 powietrza przedmuchowego są ukierunkowane pod znacznym kątem pochylenia u względem powierzchni promieniowej A przechodzącej przez oś cylindra 21 i są przystosowane zwłaszcza do wprowadzania strumienia powietrza przedmuchowego na tor kołowy 38 wewnątrz cylindra 21, jak pokazano strzałką B na fig. 2.

Jak widać na fig. 1 okna wydechowe 27 są otoczone pierścieniowym kanałem wydechowym 30, a promieniowo wystający na zewnątrz jest ukształtowany otwór wydechowy 31.

Na figurze 3 przedstawiono skośne ustawienie okien wydechowych 27 pod kątem v względem powierzchni promieniowego A przechodzącej przez oś cylindra, przystosowanych zwłaszcza do prowadzenia gazów wydechowych z toru kołowego 38 wewnątrz cylindra 21 na odpowiedni tor kołowy na zewnątrz cylindra 21, jak pokazano strzałką C. Widać, że okna

190 094 wydechowe 27 wychodzą promieniowo na zewnątrz, ułatwiając wypływ na zewnątrz gazów wydechowych z cylindra 21 do wydechowego kanału wylotowego 30.

W znany sposób, powietrze przedmuchowe służy do wypychania gazów spalinowych z fazy wstępnego spalania w cylindrze 21, a równocześnie stanowi świeże powietrze do następnego procesu spalania w cylindrze. W tym celu wykorzystuje się według wynalazku wirującą masę powietrza, przemieszczającego się po torze kołowym 38 (patrz fig. la i 4a) w komorze roboczej K cylindra 21 podczas suwu sprężania.

Jak pokazano na fig. la, lb i 4a, w komorze 33 w ściance 21a cylindra 21 jest umieszczona dysza wtryskiwacza 32 paliwa. Wtryskiwacz 32 ma zwężony koniec 32' (patrz fig. 4a) przechodzący przez otwór 34 w ściance 21a cylindra. Otwór 34 jest ukształtowany w ściance 21 a cylindra pod pewnym katem do kierunku promieniowego, którego nie oznaczono na fig. 4a, ale który odpowiada kątowi u, jak pokazano na fig. 2. Zwężony koniec 32' przechodzi dalej przez otwór 35 w tulei cylindrycznej 23, współbieżny z otworem 34 cylindra 21. Wylot 36 (patrz fig. 4a) wtryskiwacza 32 jest usytuowany tak, żeby strumień 31 paliwa mógł być skierowany, jak widać na fig. 4a, skośnie do wewnątrz w wirującą masę powietrza wzdłuz toru kołowego 38 w cylindrze 21, bezpośrednio przed zespołem zapłonowym 39, na przykład świecą zapłonową, znajdującą się w strefie stanowiącej część komory spalania Kl (patrz fig. lb).

Na figurze 4b pokazano alternatywną konstrukcję rozwiązania widocznego na fig. 4a, w którym oprócz pierwszego wtryskiwacza 32 paliwa i pierwszego zespołu zapłonowego 39 zastosowano drugi wtryskiwacz 32a paliwa i drugi zespół zapłonowy 39a w jednej i tej samej komorze spalania Kl. Oba wtryskiwacze 32 i 32a są skonstruowane, odpowiednio, jak opisano powołując się na fig. 4a, a oba zespoły zapłonowe 39 i 39a są odpowiednio takie, jak opisano w nawiązaniu do fig. 4a. W drugim wtryskiwaczu 32a odpowiednie elementy składowe oznaczono ponadto znakiem odróżniającym „a”.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 4b widać, ze wtryskiwacze 32, 32a oraz zespoły zapłonowe 39, 39a są oddalone względem siebie odpowiednio o kąt 180°. W praktyce te względne oddalenia można w razie konieczności zmieniać, to jest można stosować różne oddalenia pomiędzy tymi elementami, na przykład w zalezności od odstępów w czasie pomiędzy zapłonami i podobnymi.

Ponadto, jak pokazano na fig. 1 cylinder 21 ma układ chłodzenia wodnego do ogólnego chłodzenia. W skład układu chłodzenia wodnego wchodzi wlot wody chłodzącej, nie pokazany na figurze, z pierwszym pierścieniowym kanałem 41 wody chłodzącej i drugim pierścieniowym kanałem 42 wody chłodzącej. Kanały 41, 42 są ze sobą połączone za pomocą pierścieniowego szeregu osiowo biegnących kanałów łączących 43 (patrz fig. 3). Usytuowane osiowo kanały 43 przechodzą przez ściankę 21a cylindra 21 w każdej strefie pośredniej 27a pomiędzy oknami wydechowymi 21 cylindra 21 tak, ze zwłaszcza te strefy pośrednie 21 a mogą być chronione przed przegrzewaniem poprzez lokalne wymuszanie ich przepływu przez środek chłodzący. Wylot wody chłodzącej, którego nie pokazano na fig. 1, jest podłączony do kanału 42 wody chłodzącej z dala od jej wlotu, w sposób dalej nie pokazany.

Wewnątrz tulei cylindrycznej 23 znajdują się dwa, poruszające się osiowo ku sobie i od siebie, ruchome tłoki 44, 45. Odpowiednią zewnętrzną część 44a, 45a tłoka oraz cześć prowadzącą tłoka 44b, 45b tworzą w znany tłok 44, 45 (fig. 5h). Tłoki 44, 45 poruszają się w silniku dwusuwowym synchronicznie ku sobie i od siebie.

Szczegółową konstrukcję tłoków pokazano na fig. 5h. Tłok 44 ma postać stosunkowo cienkościennego cylindra z zewnętrzną częścią 44a i częścią prowadzącą 44b. Skrajnie wewnętrznie, wewnątrz cylindra jest umieszczona tarcza nośna 44c, podparta główką 48c odpowiedniego trzonu tłokowego 48, pod którą jest umieszczony pierścień nośny 44d i pierścień mocujący 44e.

Główka 48c mą wypukłe zaokrągloną powierzchnię górną 48c' i wklęsłą, zaokrągloną powierzchnię dolną 48c, natomiast tarcza nośna 44c jest skonstruowana z odpowiednią, zaokrągloną, wklęsłą górną powierzchnią 44c', a pierścień nośny 44d ma zaokrągloną wypukłą dolną powierzchnię nośną 44d'. Główka 48c jest w wyniku tego przystosowana do przechylania się wokół teoretycznej osi względem tłoka sterowanego powierzchniami nośnymi 44c' i 44d'. Po oparciu się o powierzchnię progową 44f ukształtowaną wewnątrz tłoka, pierścień 44e

190 094 zapewnia pewien stopień pasowania główki 48c, a tym samym trzonu tłokowemu 48, co daje pewną możliwość obracania się wokół wspomnianej osi teoretycznej tłoka podczas pracy.

Główka 48c ma środkową, tulejową część nośną 48g z użebrowaniem 48g' wystającym poprzecznie na zewnątrz, które tworzy sprzęzenie zatrzaskowe z odpowiednimi wnękami (nie pokazanymi) wewnątrz odpowiedniego trzonu tłokowego 48 (patrz fig. la i lb).

Na figurze 1 a tłoki 44, 45 widać w ich odpowiednim położeniu zewnętrznym. To położenie zewnętrzne, w którym pomiędzy tłokami 44, 45 jest maksymalna odległość, oznaczono tu ogólnie jako punkt zwrotny Oa dla tłoka 44 i Ob dla tłoka 45 (fig. 12, 13).

W położeniach zwrotnych Oa i Ob tłok 44 odsłania okna przedmuchowe 25, natomiast tłok 45 odsłania okna wydechowe 24, przy czym otwieranie i zamykanie okien przedmuchowych 24 jest sterowane położeniami tłoka 45 w odpowiednim dla niego cylindrze 21, natomiast otwieranie i zamykanie okien wydechowych 25 jest sterowane położeniami tłoka 44 w odpowiednim cylindrze 21. Sterowanie to opisano bardziej szczegółowo dalej podczas omawiania fig. 12-14.

Ponadto sterowanie to zostanie opisane za pomocą dodatkowych efektów z uwzględnieniem wspomnianej powyżej regulacji drugiej głowicy 12b wzdłuż wału napędowego 11.

Po dojściu tłoków 44, 45 do ich przeciwległych położeń zewnętrznych, nazywanych zwykle położeniami martwymi, pomiędzy tłokami występuje minimalna odległość, jak widać na fig. lb. Według wynalazku, tłoki 44, 45 są nieruchome, to jest nie mają ruchu osiowego względem siebie w tych położeniach martwych. Dzięki temu, że tłoki są utrzymane nieruchomo nie tylko w położeniu martwym, ale również w sąsiednich częściach odpowiedniego toru sinusoidalnego, jak opisano dalej, zapewnia się komorę roboczą (komorę spalania) o bardziej lub mniej stałej objętości na pewnym odcinku łuku, to jest na znacznie dłuzszej części toru sinusoidalnego niż dotychczas.

W rezultacie tłoki 44, 45 zajmują położenie spoczynkowe albo ogólnie mówiąc zajmują położenie spoczynkowe na części toru sinusoidalnego, która jest tu oznaczona jako „część martwa” 4a dla tłoka 44 i jako „część martwa” 4b dla tłoka 45. Takie części martwe 4a i 4b pokazano dalej na fig. 12 i 13.

We wspomnianych częściach martwych powstaje w komorze roboczej K tak zwana „martwa przestrzeń”, która tutaj (z powodów, które staną się dalej oczywiste) jest oznaczona jako komora spalania Kl. Według wynalazku, komora spalania Kl powstaje głównie w części przejściowej silnika dwusuwowego, pomiędzy fazą sprężania a fazą rozprężania silnika dwusuwowego, jak przedstawiono w dalszym opisie.

Podczas fazy rozpręzania, to jest od położenia tłoka pokazanego na fig. lb do położenia tłoka pokazanego na fig. la, komora robocza K rozszerza się od objętości minimalnej, przedstawionej jako komora spalania KI, stopniowo do objętości maksymalnej, jak pokazano na fig. la, a we wspomnianym punkcie zwrotnym Oa i Ob na fig. 9 i 10, komora spalania KI stopniowo rozszerza się do innej komory K2, w której przebiegają suwy rozprężania i sprężania tłoków 44, 45.

Według wynalazku, komora spalania KI powstaje w znacznym stopniu we wspomnianej martwej części/martwej przestrzeni. Jednakże w praktyce spalanie może trwać również poza wspomnianą martwą przestrzenią, co opisano szczegółowo dalej.

W związku ze zmianą stopnia sprężania w komorze roboczej może pojawić się kwestia, jak pokazano na fig. 10, różnych objętości komory spalania KI, z czym wiąże się realizacja regulacji podczas używania silnika. W nawiązaniu do tego, w tym wypadku może również pojawić się kwestia różnych objętości komory spalania w przeciwległym położeniu, jak pokazano na fig. la.

Należy jednak zdawać sobie sprawę z tego, ze suwy dla pojedynczego tłoka 44, 45 są dokładnie równej długości we wszystkich warunkach roboczych, bez względu na stopień sprężania, jaki trzeba zastosować.

Według wynalazku, komora spalania KI jest wyznaczona w znacznym stopniu we wspomnianej martwej części/martwej przestrzeni. Jednakże w praktyce, spalanie może również trwać trochę poza wspomnianą przestrzenią martwą, co będzie nieco bardziej szczegółowo objaśnione dalej.

190 094

Każdy tłok 44, 45 jest sztywno połączony ze swoim odpowiednim rurowym trzonem tłokowym 48 i 49, który jest prowadzony ruchem prostoliniowym za pośrednictwem tak zwanych sterowników wodzikowych 50. Sterownik wodzikowy 50 znajduje się częściowo w bloku 17, częściowo w odpowiednim elemencie pokrywkowym 17a i 17b z odpowiednim swobodnym końcem zewnętrznym odpowiedniego trzonu tłokowego 48, 49. Sterownik wodzikowy 50, który widać w szczegółach na fig. 5a, stanowi osiową prowadnicę dla trzonu tłokowego 48 i 49 zaraz wewnątrz i bezpośrednio na zewnątrz bloku pośredniego 17.

Na figurze 5a pokazano obrotowy kołek 51 przymocowany na jednym końcu do rurowego trzonu tłokowego 48 i przechodzący poprzecznie przez trzon tłokowy 48, to jest przez jego rurową pustą wewnątrz przestrzeń 52. Na środkowej części 5 la obrotowego kołka 51, to jest wewnątrz wspomnianej pustej wewnątrz przestrzeni 52, znajduje się osadzone obrotowo samonastawne główne koło nośne 53, natomiast na jednej części końcowej 5 lb obrotowego kołka 51, na zwróconej na zewnątrz stronie 48a trzonu tłokowego 48 znajduje się osadzone obrotowo pomocnicze koło samonastawne 55.

W skład samonastawnego głównego koła nośnego 53 wchodzi piasta wewnętrzna 53a z łożyskiem wałeczkowym 53b i zewnętrzną częścią brzegową 53c. Na części brzegowej 53c znajduje się podwójnie krzywoliniowa, to jest mająca kształt wycinka kuli, powierzchnia toczna 53c'.

Konstrukcja samonastawnego kola pomocniczego 55 odpowiada konstrukcji samonastawnego głównego koła nośnego 53; w jego skład wchodzi piasta wewnętrzna 55a, umieszczone w środku łożysko wałeczkowe 55b oraz zewnętrzna cześć brzegowa 55c z mającą kształt wycinka kuli powierzchnią 55c' rolki.

Główne samonastawne koło nośne 53 jest przystosowane do toczenia się po powierzchni prowadzącej 54 rolki o przekroju wklęsłym, stanowiącej część tor sinusoidalny 54', jak pokazano na fig. 6-8. Stosując mającą kształt wycinka kuli powierzchnię toczną 53c', która toczy się w podobny sposób wzdłuż odpowiednio zakrzywionej powierzchni prowadzącej 54 prowadzących głowic 12a i 12b, można uzyskać przyleganie pomiędzy samonastawnym kołem nośnym 53 a powierzchnią prowadzącą 54 w zmiennych warunkach roboczych i ewentualnie z lekko skośnym samonastawnym kołem nośnym i/lub skośnie biegnącym trzonem tłokowym 48, 49, tak, że trzon tłokowy 48 jest zamocowany obrotowo w tłoku 44, jak widać na fig. 5h.

Na głowicach 12a i 12b stanowiących krzywkowe zespoły prowadzące wału napędowego jest ukształtowany pierwszy tor sinusoidalny 54' znajdujący się na tej stronie, która jest zwrócona osiowo na zewnątrz od cylindra pośredniego 21. Samonastawne koło pomocnicze 55 jest przystosowane do toczenia się wzdłuż odpowiedniego, drugiego toru sinusoidalnego (nie pokazany) wklęsłego w przekroju poprzecznym wzdłuz powierzchni tocznej 56a, ukształtowanej w głowicach 12a i 12b, po stronie skrajnie wewnętrznej względem powierzchni tocznej 54.

W przykładzie wykonania pokazanym na fig. 5a, pierwszy tor sinusoidalny 54' znajduje się promieniowo skrajnie zewnętrznie, natomiast drugi tor sinusoidalny 56' znajduje się w pierwszej głowicy 12a, w pewnej odległości promieniowej od pierwszego toru sinusoidalnego 54'. Alternatywnie, pierwszy tor sinusoidalny może być usytuowany promieniowo w obrębie drugiego toru sinusoidalnego 56' (w sposób, którego nie pokazano).

W każdej z głowic 12a i 12b będących krzywkowymi zespołami prowadzącymi znajduje się odpowiednio skonstruowana para torów sinusoidalnych 54', 56' w sposób nie podany dalej, przy czym każdy tor sinusoidalny może mieć jeden lub więcej powierzchni sinusoidalnych, w zalezności od wymagań.

Na figurze 1 przedstawiono schemat głowic 12a i 12b będących krzywkowymi zespołami prowadzącymi, natomiast szczegółowe informacje o odpowiednich torach sinusoidalnych i powierzchniach sinusoidalnych podano dalej w odniesieniu do fig. 9-14.

Ogólnie, istnieje możliwość zastosowania koncepcji prowadzenia po torze sinusoidalnym przy nieparzystej (1, 3, 5, itp.) liczbie cylindrów, przy zastosowaniu parzystej liczby (2, 4, 6, itp.) powierzchni sinusoidalnych i na odwrót.

W przypadku zastosowania w każdej z głowic 12a i 12b pojedynczego toru sinusoidalnego (mającego „sinusoidalny” grzbiet i „sinusoidalną” dolinę), powierzchnia sinusoidalna obejmuje łuk o kącie 360° i nie ma znaczenia, czy stosuje się parzystą czy nieparzystą liczbę

190 094 cylindrów. Odpowiednio do liczby dwóch (lub więcej) powierzchni sinusoidalnych można zastosować, na przykład, w razie potrzeby, większą lub mniejszą liczbę cylindrów.

Wspomniany przypadek z pojedynczą powierzchnią sinusoidalną może być szczególnie interesujący z punktu widzenia zastosowania go w silnikach szybkoobrotowych, napędzanych z prędkością obrotową 2000 obrotów na minutę.

Według koncepcji sinusoidalnej poszczególny silnik może mieć „wewnętrzną” przekładnię zębatą prędkości, wszystko w zalezności od liczby grzbietów „sinusoidy” i dolin „sinusoidy”, jaka ma być użyta przy każdym obrocie wału napędowego o 360°. Innymi słowy, według koncepcji sinusoidalnej, silniki można budować dokładnie w zakresie liczby obrotów na minutę odpowiedniej do ich zastosowań indywidualnych.

Ogólnie, w pokazanym przykładzie wykonania, szereg rozmieszczonych cylindrów silnika ma odpowiednie tłoki usytuowane w specyficznych położeniach kątowych wokół osi wału napędowego, na przykład w równych odstępach od siebie wzdłuż toru sinusoidalnego lub wzdłuz szeregu powierzchni sinusoidalnych (krzywa „sinusoidalna”).

Na przykład, dla silnika dwusuwowego lub czterosuwowego z trzema cylindrami (patrz fig. 6) można zastosować dla każdego obrotu o 360° dwa grzbiety krzywej sinusoidalnej i dwie doliny krzywej sinusoidalnej oraz cztery skośne, leżące pomiędzy nimi powierzchnie, to jest dwie powierzchnie „sinusoidalne” usytuowane po sobie w każdej głowicy 12a, 12b będącej krzywkowym zespołem prowadzącym. W rezultacie, w silniku czterosuwowym, dla każdego z dwóch tłoków w trzech cylindrach można podczas każdego obrotu wału napędowego/krzywkowego zespołu prowadzącego uzyskać cztery suwy, a w silniku dwusuwowym cztery suwy na każdy z dwóch tłoków w trzech cylindrach.

Odpowiednio dla silnika dwusuwowego z pięciu cylindrami, jak widać na fig. 9 i 10, można zastosować, na każdy obrót o 360°, krzywą „sinusoidalną” z dworną grzbietami „sinusoidalnymi” i dwoma dolinami „sinusoidalnymi” i cztery, leżące pomiędzy nimi skośne powierzchnie, to jest dwa płaty „sinusoidalne” usytuowane jeden po drugim w każdej głowicy 12a, 12b tak, ze w silniku czterosuwowym uzyskuje się na każdy obrót cztery suwy każdego z dwóch tłoków w pięciu cylindrach.

Koła nośne tłoków umieszcza się w pokazanym przykładzie wykonania z równymi odstępami kątowymi pomiędzy nimi, to jest w równych obrotowych położeniach kątowych wzdłuz krzywej sinusoidalnej tak, ze działają na nie jeden po drugim odpowiednie ruchy tłoka w odpowiednich równych położeniach wzdłuz odpowiednich płatów „sinusoidalnych”.

W wyniku tego moc silnika jest przenoszona z różnych tłoków 44, 45 jeden po drugim za pośrednictwem kół nośnych 52 w kierunku osiowym dla wału napędowego 11 za pomocą odpowiednich torów sinusoidalnych, każdy ze swoimi powierzchniami sinusoidalnymi, co powoduje wymuszanie obracania się wału napędowego 11 wokół jego osi. Następuje to dzięki poruszaniu trzonów tłokowych silnika równolegle do podłużnej osi wału napędowego i wymuszonego toczenia się rolek nośnych trzonów tłokowych po płatach „sinusoidalnych”. W wyniku tego moc silnika jest przenoszona w kierunku osiowym z rolek nośnych trzonów tłokowych na płaty „sinusoidalne”, które obracają się w wymuszony sposób wraz z wałem napędowym 11 wokół jego osi. Innymi słowy, moc napędowa jest przenoszona z oscylacyjnego ruchu tłoka na ruch obrotowy wału napędowego, przy czym moc ta jest przenoszona bezpośrednio z odpowiednich rolek nośnych trzonów tłokowych na płaty „sinusoidalne” wału napędowego.

Na figurze 6a pokazano schematycznie główne koło nośne 53 na biegnącej skośnie części krzywej sinusoidalnej 8a. Pokazano osiowe siły napędowe w postaci strzałki Fa od odpowiedniego tłoka 44 z trzonem tłokowym 48 i odpowiednie, w płaszczyźnie promieniowej, rozłozone siły obrotowe zaznaczone strzałką Fr przenoszone na powierzchnię sinusoidalną 8a.

Siły obrotowe można obliczyć ze wzoru 2:

Fr = Fa • tan Φ

Według wynalazku uzyskuje się, między innymi za pomocą konkretnej konstrukcji toru sinusoidalnego według wynalazku, suw rozpręzania tłoków 44, 45 - liczony kątowo względem luku obrotu wału napędowego - który staje się większy niz suw sprężania tłoków 44, 45. Pomimo różnych prędkości tłoków w przeciwnych kierunkach ruchu, można zapewnić sto190 094 sunkowo bardziej równomierne przekazywanie siły napędowej na wał napędowy 11, a ponadto „bardziej równomierną”, to jest bardziej bezwibracyjną pracę silnika.

Na figurach 6-8 pokazano schematycznie tryb pracy trzycylindrowego silnika 10, w którym widać tylko jeden tłok 44 spośród dwóch współpracujących ze sobą tłoków 44, 45, widoczny w stanie rozłożonym na płaszczyźnie wzdłuż odpowiedniego toru sinusoidalnego 54', składającego się z dwóch kolejnych powierzchni sinusoidalnych plus związane z nią samonastawne główne koło nośne 53 odpowiedniego jednego trzonu tłokowego 48. Na każdej z fig. 6-8 pokazano schematycznie jeden tłok 44 w każdym z trzech cylindrów 21 silnika, przy czym na przeciwległym końcu cylindrów zastosowano odpowiednie rozwiązanie drugiego tłoka 45. Dla uproszczenia, na figurach 6-8 pominięto cylinder 21 i przeciwległy tłok 45, a pokazano tylko jeden tłok 44, jego trzon tłokowy 48 oraz jego główne koło nośne 53. Osiowe ruchy tłoka 44 pokazano strzałką 57, która oznacza suw sprężania tłoka 44 i strzałką 58, która oznacza suw rozprężania tłoka 44.

Tor sinusoidalny 54' pokazano z dolną powierzchnia prowadzącą 54, mającą kontur podwójnej powierzchni sinusoidalnej i prowadzącą z grubsza ruch głównego koła nośnego 53 w kierunku osiowym tak, że w bardziej lub mniej stały sposób wpływa na skierowaną ku dołowi siłę pochodzącą od tłoka 44, za pośrednictwem głównego koła nośnego 53, ku powierzchni prowadzącej 54 podczas suwu rozprężania i skierowaną ku górze siłę od powierzchni prowadzącej 54 za pośrednictwem głównego kola nośnego 53 ku tłokowi 44 podczas suwu sprężania. Samonastawne koło pomocnicze 55 (nie pokazane na fig. 6-8) styka się z górną powierzchnią drugiego toru sinusoidalnego 56', jak pokazano na fig. 5a. Ze względów ilustracyjnych, wspomniany tor toczenia widać pionowo nad głównym kółkiem samonastawnym 53 na fig. 6-8 tak, ze widać maksymalny ruch głównego kółka samonastawnego w kierunku osiowym względem powierzchni prowadzącej 54. W praktyce stosuje się samonastawne koło pomocnicze 55, które steruje możliwością ruchu samonastawnego głównego koła nośnego 53 w kierunku osiowym względem jego powierzchni prowadzącej 54, jak widać na fig. 5a.

Koło pomocnicze 55 nie jest zwykle aktywne, ale steruje ruchem tłoka 44 w kierunku osiowym w okolicznościach, w których główne koło nośne 53 wykazuje skłonność do samoczynnego unoszenia się od krzywkowej powierzchni prowadzącej 54. Podczas pracy można w ten sposób uniknąć unoszenia się głównego koła nośnego 53 w niezamierzony sposób nad powierzchnią prowadzącą 54. Powierzchnia prowadząca 56 koła pomocniczego 55 znajduje się zazwyczaj, jak widać na fig. 5a, w stałym odstępie od odpowiedniej powierzchni prowadzącej 56a.

Na figurach 6-8 widać, że tor sinusoidalny 54' ma pierwszą, stosunkowo stromą i stosunkowo prostoliniową część 60, a następnie, bardziej lub mniej łukową, tworzącą grzbiet część przejściową/część martwą 61 oraz drugą, biegnącą stosunkowo łagodniej, stosunkowo prostoliniową część 62, a potem łukową część przejściową/część martwą 63. Taki zarys tom nie jest jednak reprezentatywny w szczegółach dla konturów tom według wynalazku, ponieważ przykłady prawidłowych zarysów tom zostaną pokazane bardziej szczegółowo na fig. 12 i 13.

Na figurach 6-8 pokazano tor sinusoidalny 54' i powierzchnię prowadzącą 54 z dwoma grzbietami 61 i dwiema dolinami 63 oraz dwiema parami części prostoliniowych 60, 62.

Na figurach 6-8 pokazano trzy tłoki 44 i ich odpowiednie główne koło nośne 5 widoczne w odpowiednich położeniach wzdłuż odpowiedniego tom sinusoidalnego w różnych, kolejnych położeniach. Z rysunków tych wyraźnie wynika, że stosunkowo krótkie pierwsze części prostoliniowe 60 powodują, ze za każdym razem tylko jedno główne koło nośne 53 znajdzie się na jednej krótkiej części prostoliniowej tom oraz dwa lub prawie dwa główne koła nośne 53 znajdą się na dwóch dłuższych częściach prostoliniowych 62 toru sinusoidalnego. Innymi słowy, w wypadku pokazanego zarysu toru można zastosować inne części toru do realizowania suwu sprężania niz części toru dla suwu rozprężania. Można również, między innymi zapewnić, ze dwa główne koła nośne 53 za każdym razem są usytuowane realizując suw rozprężania. natomiast trzecie główne koło nośne 53 realizuje suw sprężania. W praktyce ruch tłoka 44 odbywa się ze stosunkowo większą prędkością w kierunku osiowym podczas suwu sprężania niz podczas suwu rozprężania Te różne prędkości mchu nie mają negatywnego wpływu na ruch obrotowy wału napędowego 11 i na odwrót, oznacza to możliwość uzyskania

190 094 bardziej równomiernych i wzbudzających mniej drgań ruchów w silniku przy tak niesymetrycznej konstrukcji części prostoliniowych 60, 62 toru względem siebie.

Uzyskuje się ponadto zwiększenie czasu będącego do dyspozycji podczas suwu rozprężania w stosunku do czasu, który jest zarezerwowany na suw sprężania.

W praktycznej konstrukcji według fig. 6-8, dla sekwencji roboczej wynoszącej 180° wybrano długość łuku odpowiadającą suwowi rozpręzania wynoszącą około 105° oraz odpowiednią długość łuku dla suwu sprężania wynoszącą około 75°. Rzeczywiste długości łuku mogą wynosić, na przykład, pomiędzy 110° a 95° o ile chodzi o suw rozprężania i od 70° do 85°, o ile chodzi o suw sprężania.

Stosując, na przykład, zespół trzech cylindrów 21 powiązanych z trzema parami tłoków 44, 45, jak opisano powyżej, na każdy obrót wału napędowego 11 o 360° przypadają dwa grzbiety 61 i dwie doliny 63 toru sinusoidalnego 54', to jest dwa suwy rozprężania na parę tłoków 44, 45 na obrót.

Stosując, na przykład, cztery pary tłoków, można odpowiednio uzyć trzy grzbiety i trzy doliny, to jest trzy suwy rozpręzania na parę tłoków na obrót.

W przykładzie wykonania widocznym na fig. 9-10, przedstawiono silnik pięciocylindrowy z pięcioma parami tłoków, w którym tor sinusoidalny ma dwa grzbiety i dwie doliny, to jest dwa suwy rozprężania na parę tłoków na obrót.

Poniżej opisano bardziej szczegółowo, nawiązując do fig. 9 i 10, zalecany przykład realizacji koncepcji sinusoidalnej według wynalazku w odniesieniu do pięciocylindrowego, dwusuwowego silnika spalinowego z dwiema odpowiednimi, różniącymi się pomiędzy sobą powierzchniami krzywkowymi 8a i 8b, jak widać na fig. 9 i 10 i na fig. 12 i 13.

Na figurze 14 przedstawiono szczegółowo pośrednią teoretyczną powierzchnię krzywkową 8c, umożliwiającą realizację zmian objętości komory roboczej K od minimalnej, jak pokazano w komorze spalania KI w strefach martwych 4a i 4b, do maksymalnej, jak pokazano na maksymalnej komorze roboczej K w punktach zwrotnych Oa i Ob (patrz fig. 9-10 i 12-14).

Według wynalazku, punkt zwrotny Ob powierzchni krzywkowej 8b, jak pokazano na fig. 12-14, jest przesunięty w fazie o kąt obrotu 14° do przodu względem punktu zwrotnego Oa powierzchni krzywkowej 8a.

Kierunek przemieszczania się po powierzchniach krzywkowych 8a i 8b, to jest kierunek obrotów wału napędowego 11 pokazano strzałką E.

Na figurach 9 i 10 pokazano schematycznie pięć cylindrów 21-1, 21-2, 21-3, 21-4 i 21-5 powiązanych z dwiema odpowiednimi powierzchniami krzywkowymi 8a i dwiema powierzchniami krzywkowymi 8b, pokazanymi w stanie rozciągniętym w sposób schematyczny w tej samej płaszczyźnie. Pięć cylindrów 21-1, 21-2, 21-3, 21-4 i 21-5 widać w odpowiednich położeniach kątowych rozstawionych względem siebie o kąt 72°, to jest w położeniach, w których są równomiernie rozmieszczone wokół osi wału obrotowego 11.

Na figurze 12 pokazano pierwszą powierzchnię krzywkową 8a, która obejmuje łuk o długości 180° od położenia 07360° do położenia 180°. Odpowiednia powierzchnia krzywkowa 8a (patrz fig. 9) biegnie na odpowiedniej długości łuku 180° od położenia 180° do położenia 360°. Innymi słowy, istnieją dwie kolejne powierzchnie krzywkowe 8a dla każdego obrotu wału napędowego o 360°.

Powierzchnia krzywkowa 8a ma w położeniu 07360° pierwszy punkt zwrotny Oa. W zakresie od położenia 0° do położenia 38,4° znajduje się pierwsza część przejściowa la realizująca pierwszą część suwu sprężania, w zakresie od 38,4° do położenia 59,2^ojest ukośna (skierowana ku górze) część prostoliniowa 2a, która realizuje główną część suwu sprężania, a w zakresie od 59,2 do 75° jest usytuowana druga część przejściowa 3a, która odpowiada końcowej części suwu sprężania.

W zakresie od położenia 75° do położenia 85 jest usytuowana prostoliniowa część martwa 4a związana z drugim punktem zwrotnym, która rozciąga się na łuku o długości 10°.

W zakresie od 85° do 95,8° jest usytuowana część przejściowa 5a, od położenia 95,8 do położenia 160° ukośna, biegnąca w dół część prostoliniowa 6a, a od położenia 160° do położenia 180° część przejściowa 7a. Te trzy części 5a, 6a, 7a odpowiadają razem suwowi rozpręznemu.

190 094

W położeniu 180° znajduje się kolejny punkt zwrotny 0a, a następnie krzywa powierzchni krzywkowej przechodzi w drugą odpowiednią powierzchnię krzywkową 8a, od położenia 180° do położenia 360°, to jest dwie powierzchnie krzywkowe 8a razem rozciągają się na łuku o długości 360°.

Na figurze 13 widać równoważny (w zwierciadlanym odbiciu) kontur krzywej drugiej powierzchni krzywkowej 8b z widocznym punktem zwrotnym Ob i kolejną częścią 1b-7b. Punkt zwrotny Ob znajduje się w położeniu 346°, pierwsza część przejściowa 1b pomiędzy położeniami 346° a 3°, ukośna (biegnąca w górę) część prostoliniowa 2b pomiędzy położeniami 3° a 60°, druga część przejściowa 3b pomiędzy położeniami 60° a 75°, prostoliniowa część martwa 4b pomiędzy położeniami 75° a 80°, kolejna część przejściowa 5b pomiędzy położeniami 80° a 101,5°, biegnąca w dół część prostoliniowa 6b pomiędzy położeniami 101,5° a 146° oraz część przejściowa 7k pomiędzy położeniami 146° a 166°, z punktem zwrotnym Ob widocznym znowu w położeniu 166°.

Prowadnica krzywkowa ciągnie się dalej w postaci odpowiedniej powierzchni krzywkowej 8b pomiędzy położeniami 166° a 346° (patrz fig. 10).

Pierwsza powierzchnia krzywkowa 8a (fig. 12) steruje otwieraniem (położenie 160°/340°) i zamykaniem (położenie 205°/25°) okien wydechowych 25.

Druga powierzchnia krzywkowa 8b (fig. 13) steruje otwieraniem (położenie 146°/326°) i zamykaniem (położenie 185°/5°) okien przedmuchowych 24.

Na figurze 14 pokazano przesunięcie fazowe o 14° pomiędzy punktami zwrotnymi 0a i 0b, w widocznym układzie porównawczym powierzchni krzywkowych 8a i 8b. Druga powierzchnia krzywkowa 8b, jak zaznaczono liniami przerywanymi na fig. 14, jest dla celów porównawczych zwierciadlanym obrazem pierwszej powierzchni krzywkowej 8a, którą przedstawiono liniami ciągłymi na fig. 14. Linią punktową przedstawiono pośrednią teoretyczną powierzchnię krzywkową 8c, która ilustruje kontur krzywej zbliżony do matematycznego konturu sinusoidy.

Na figurach 9 i 10 pokazano drugą powierzchnię krzywkową 8b w położeniu o 14° przesuniętym przed położeniem pierwszej powierzchni krzywkowej 8a. Pięć wspomnianych cylindrów 21-1, 21-2, 21-3, 21-4 i 21-5 pokazano w kolejnych położeniach względem odpowiedniego toru sinusoidalnego i pojedynczo w kolejnych położeniach roboczych, jak widać na poniższym schemacie 1 i schemacie 2.

Schemat 1 w odniesieniu do fig. 9 i 12-13

Nr cylindra	Położenie kątowe	Położenie robocze	Okna wydechowe	Okna przedmuchowe	Części powierzchni krzywkowej 8a/8b
21-1	3°/l 83°	spreżanie	zamknięte	otwarte*	1 a/1b
21-2	75°/255°	spreżanie	zamknięte	zamknięte	4a/4b
21-3	47°/327°	rozprężanie	zamknięte	zamknięte	6a/7b
21-4	219°/39°	spreżanie	zamknięte	zamknięte	2a/2b
21-5	291°/101°	rozprężanie	zamknięte	zamknięte	5b/6a

Okna przedmuchowe 24 otwierają się w położeniu 160°/340° i zamykają w położeniu 25°/205°, to jest okna przedmuchowe 24 są otwarte na łuku o długości kątowej 45°

Okna wydechowe 25 są natomiast otwarte na łuku o długości kątowej 39°, to jest na odcinku łuku o przesunięciu fazowym 14° względem odcinka łuku, na którym są otwarte okna przedmuchowe (patrz fig. 14).

W rezultacie okna przedmuchowe 24 mogą być otwarte na odcinku łuku o długości kątowej 20° (patrz części 1a-3a na fig. 12 i pojedynczy zakreskowany segment A’ na fig. 14) po zamknięciu okien wydechowych 25. Oznacza to, ze do komory sprężania można doprowadzać na tym odcinku łuku o długości 20° między innymi nadmiar powietrza przedmuchowego, co oznacza, ze jest ona wypełniona sprężonym powietrzem.

190 094

Schemat 2 w odniesieniu do fig. 10 i fig. 12-13

Nr cylindra	Położenie kątowe	Położenie robocze	Okna wydechowe	Okna przedmuchowe	Części powierzchni krzywkowej 8a/8b
21-1	217201°	sprezanie	zamkniete	otwarte*	la/2b
21-2	937273°	spreżanie	zamknięte	zamknięte	5a/5b
21-3	1657245°	rozpręzanie	otwarte**	otwarte	7a/7b
21-4	237757°	sprezanie	zamknięte	zamknięte	2a/2b
21-5	3097129°	rozprężanie	zamknięte	zamknięte	6b/6a

* Okna wydechowe są otwarte w swoim położeniu 146°/326° i zamknięte w położeniu 185°/5°, to jest okna wydechowe 25 są otwarte na łuku o długości 39°

Na figurze 14 można zauwazyć z zaznaczonego pojedynczo kreskowanego segmentu B', ze okna wydechowe 25 mogą być otwarte na odcinku łuku o długości 14° przed otwarciem okien przedmuchowych 24.

Wspomniane segmenty A' i B' wskazują na długości osiowe okien wydechowych 25 i osiowe wymiary okien przedmuchowych 24 w odpowiedniej części zewnętrznej komory roboczej K. Okna 24 i 25 można dlatego konstruować o takiej samej wysokości na każdym końcu komory roboczej K. Wspomnianą wysokość oznaczono na fig. 12-14 przez λ2.

W strefie kątowej 5° (od położenia 75° do położenia 80° - patrz zwłaszcza fig. 13) drugiej powierzchni krzywkowej 8b i w strefie kątowej 10° (od położenia 75° do położenia 85° - patrz zwłaszcza fig. 12) pierwszej powierzchni krzywkowej 8a, odpowiedni tłok 44 i 45 jest maksymalnie dosunięty z minimalnym odstępem X, na przykład 15 mm, pomiędzy zewnętrzną częścią 44a tłoka a środkową linią komory roboczej.

Na figurze 12 można ponadto zauważyć, że na łuku o kącie 36,6°, od położenia 59,2° do położenia 95,8°, odległość pomiędzy zewnętrznymi częściami tłoka zmienia się stosunkowo niewiele. Odległość od zewnętrznej części 44a tłoka do linii środkowej 44' pomiędzy tłokami 44,45 (zaznaczonej na fig. 1, la, lb) zmienia się od minimalnej równej λ = 15 mm (w części martwej 75-80°) do λ* = 20 mm (położenie 93° na fig. 13).

Odpowiednio, odległość od powierzchni zewnętrznej tłoka do linii środkowej 44' zmienia się od minimalnej równej λ = 15 mm w części martwej 75°-89° do odległości równej λ = 25 mm w położeniu 57° na fig. 11.

Na wspomnianym odcinku łuku o kącie 36,6° objętość komory spalania Kl pomiędzy tłokami 44, 45 utrzymuje się w przybliżeniu na stałym poziomie.

Na figurze 14 widać kontury odpowiednich dwóch powierzchni krzywkowych 8a, 8b, które pokazano schematycznie w zwierciadlanym odbiciu względem siebie. Pierwsza powierzchnia krzywkowa 8a jest zaznaczona linią ciągłą, natomiast druga powierzchnia krzywkowa 8b jest zaznaczona linią przerywaną, w zwierciadlanym obrazie wokół osi środkowej pomiędzy tłokami 44, 45. Krzywa 8c obrazuje teoretyczną powierzchnię krzywkową pośrednią pomiędzy powierzchniami krzywkowymi 8a, 8b. Wyraźnie widać, ze pośrednia powierzchnia krzywkowa 8c ma kontur bardziej zbliżony do konturu krzywej sinusoidalnej niz kontury poszczególnych powierzchni krzywkowych 8a, 8b. W rezultacie, nawet jeżeli otrzyma się stosunkowo niesymetryczny kontur powierzchni krzywkowych 8a, 8b, można uzyskać stosunkowo symetryczny kontur pośredniej powierzchni krzywkowej 8c.

Na zakończenie fazy sprężania, gdy tłoki znajdują się w położeniach odpowiadających częściom 3a i 3b powierzchni krzywkowych, wtryskuje się paliwo za pomocą dyszy w strumień wirującego powietrza przedmuchowego, które miesza się z nim i jest skutecznie rozpylane w wirującym prądzie powietrza przedmuchowego.

Natychmiast po wtryśnięciu paliwa, to jest na końcu fazy sprężania, gdy tłoki znajdują się w położeniach odpowiadających częściom 3a i 3b powierzchni krzywkowych, inicjuje się sterowany elektronicznie zapłon. Podejmuje się zabiegi mające na celu skuteczne zawirowanie mieszanki gazowej powietrza przedmuchowego z paliwem w chmurze paliwa w pobliżu

190 094 urządzenia zapłonowego. Według wynalazku, zaletą jest opóźnienie zapłonu o 7-10% w stosunku do konwencjonalnego kąta zapłonu.

W pokazanym przykładzie wykonania spalanie rozpoczyna się natychmiast po zapłonie i jest realizowane głównie w ograniczonym obszarze, w którym tłoki znajdują się w maksymalnie wsuniętym położeniu, to jest odpowiadającym częściom 3a, 3b powierzchni krzywkowych, to jest w obszarze, w którym tłoki poruszają się w minimalnym stopniu w kierunku osiowym. Spalanie to przebiega głównie lub w znacznym stopniu w miejscu, w którym tłoki 44, 45 znajdują się w położeniu odpowiadającym wewnętrznej części martwej 4a i 4b powierzchni krzywkowych, to jest na odcinku łuku o kącie, odpowiednio, 10° i 5°. Jednakże spalanie przebiega w miarę możliwości w większym lub mniejszym stopniu w położeniu tłoków odpowiadających następnej części przejściowej 5a, 5b oraz części prostoliniowej 6a, 6b związanej z rozprężaniem, w zalezności od prędkości obrotowej wału obrotowego. W konsekwencji istnienia wirującej chmury paliwa w komorze spalania KI przy położeniu tłoków w części martwej 4a, 4b oraz utrzymywania stosunkowo krótkiego czoła płomienia w tarczowej komorze spalania KI, można zapewnić we wszystkich okolicznościach zapłon paliwa w jego głównej masie w komorze spalania KI, to jest, gdy tłok jest prowadzony we wspomnianej martwej części 4a, 4b. W praktyce dopuszcza się rozszerzanie komory spalania do części przejściowej 5a, 5b bezpośrednio za częścią martwą 4a, 4b, z takimi zaletami, że uzyskuje się określoną objętość komory roboczej K.

Prędkość spalania jest taka, jak znana i wynosi 20-25 metrów na sekundę. Stosując podwójny zespół dysz paliwowych oraz odpowiedni podwójny zespół urządzeń zapłonowych rozmieszczonych na każdej ćwiartce kąta obwodowego komory roboczej (patrz fig. 4b), istnieje możliwość skutecznego rozszerzenia obszaru spalania na całą tarczową komorę spalania K. W praktyce można w ten sposób uzyskać szczególnie korzystny przebieg spalania przy stosunkowo krótkich płomieniach.

W wyniku skoncentrowania strefy zapłonu/spalania w położeniu tłoków odpowiadającym częściom przejściowym 3a, 3b, to znaczy w komorze K bezpośrednio przed komorą spalania KI i w położeniu odpowiadającym częściom 5a, 5b bezpośrednio za komorą spalania KI, to jest w położeniach tłoków 44, 45 odpowiadającym połączonym częściom 3a-5a i 3b-5b powierzchni krzywkowych, przy których tłoki znajdują się w spoczynku lub prawie w spoczynku, istnieje możliwość zwiększenia temperatury spalania od zwykłej, wynoszącej około 1800°, do 3000°C. Wskutek tego możliwe jest uzyskanie optymalnego (prawie całkowitego) spalania chmury paliwa, nawet zanim tłoki 44, 45 rozpoczęły suw rozpręzania, to jest w ich położeniu na końcu części 5a, 5b powierzchni krzywkowych.

W pierścieniowej strefie komory roboczej K jest zastosowany pierścień ceramiczny, to jest nałożona powłoka ceramiczna, w obszarze spalania utworzonym pomiędzy tłokami w ich położeniach odpowiadających częściom 3a-5a, 3b-5b powierzchni krzywkowych, co umożliwia stosowanie wysokich temperatur, zwłaszcza w komorze spalania KI, ale również w obszarze utworzonej komory przy położeniach tłoków w częściach 5a, 5b powierzchni krzywkowych. Pierścień ceramiczny o wymiarach oznaczonych linią przerywaną 70 na fig. 12-14, obejmuje całą komorę spalania KI i ponadto rozciąga się poza nią.

Po spaleniu co najmniej znaczącej części paliwa we wspomnianym powyżej obszarze spalania (odpowiadającym położeniu tłoka w częściach 3a-5a, 3b-5b powierzchni krzywkowych) i zapoczątkowaniu suwu rozpręzania, na ogół występują optymalne siły napędowe. W szczególności oznacza to, ze w wyniku przemieszczania się tłoka wzdłuz powierzchni krzywkowej 8a i 8b uzyskuje się optymalny moment napędowy natychmiast po rozpoczęciu suwu rozpręzania w odpowiadającego częściom przejściowym 5a, 5b powierzchni krzywkowych i intensyfikacji go do maksimum w częściach przejściowych 5a, 5b. Moment napędowy utrzymuje się w zasadzie na stałym poziomie w trakcie suwu rozpręzania (odpowiadającym położeniu tłoka w częściach 6a, 6b powierzchni krzywkowych) i co najmniej na początku tego fragmentu cyklu, w konsekwencji ewentualnego dopalania paliwa w tym obszarze pomimo objętościowego rozszerzania, które pojawia się stopniowo w komorze K w miarę przebiegu w niej suwu rozpręzania.

Według pokazanego przykładu wykonania, faza sprężania przebiega, gdy tłok znajduje się na powierzchniach krzywkowych 8a, 8b w ich ukośnych częściach, pochylnych pod kątem

190 094 od około 25° do około 36°, to jest przy średnim kącie (patrz fig. 14) około 30°. W razie potrzeby kąty pochylenia (i kąt średni) można, na przykład, zwiększyć do około 45° lub, w razie takiej konieczności, więcej. Faza rozprężania przebiega odpowiednio w przedstawionym przykładzie wykonania w przedziale od około 22° do około 27° na dwóch powierzchniach krzywkowych 8a i 8b, to jest przy średnim kącie (patrz fig. 14) około 24°.

W rezultacie stosunkowo stromego (średniego) konturu powierzchni krzywkowych rzędu 30° w fazie sprężania i stosunkowo łagodnego konturu 24° w fazie rozprężania, uzyskuje się szczególnie korzystne zwiększenie trwałości podczas suwu rozprężania w stosunku do trwałości podczas suwu sprężania.

Według wynalazku istnieje możliwość, ze względu na wspomnianą asymetryczną zależność pomiędzy prędkością ruchu podczas suwu sprężania a prędkością ruchu podczas suwu rozprężania, przesunięcia procesu spalania w fazie sprężania bliżej do wewnętrznego punktu zwrotnego, a tym samym przesunięcie czasu większej części procesu spalania na początek fazy rozpręzania, bez ujemnego wpływu na spalanie. W rezultacie istnieje możliwość uzyskania lepszego sterowania i lepszego wykorzystania siły napędowej spalania paliwa w fazie rozprężania niż dotychczas. Między innymi, istnieje możliwość przesunięcia występującego w przeciwnym wypadku, niekontrolowanego spalania z fazy sprężania w punkcie zwrotnym do fazy rozprężania, a tym samym przekształcenia takich „punktów ciśnienia”, w których występuje niekontrolowane spalanie w fazie sprężania, na użyteczną pracę w fazie rozpręzania.

Przedłużając fazę rozpręzania kosztem fazy sprężania uzyskuje się stosunkowo większy ruch tłoka w fazie sprężania niż w fazie rozprężania. Ma to wpływ na każdy zespół tłoków silnika spalinowego w każdym pojedynczym cyklu roboczym.

Zawirowanie gazu w komorze roboczej wywołano wtryskując gazy wydechowe poprzez skośnie ustawione okna wydechowe 2b (patrz fig. 2), a następnie wtryskując powietrze przedmuchowe poprzez skośnie ustawione okna powietrza przedmuchowego 24 (patrz fig. 3). W ten sposób wytwarza się zawirowanie, to jest spiralny przepływ gazu (patrz strzałka 38 w cylindrze 21-1 na fig. 9), który jest utrzymywany przez cały cykl roboczy. Efekt zawirowania jest odnawiany podczas cyklu roboczego, to jest podczas fazy wtryskiwania, zapłonu i spalania.

W rezultacie, do strumienia gazów 38 doprowadza się podczas przepływu w cyklu roboczym nowy impuls zawirowania, wtryskując paliwo wylotem 36, a następnie doprowadzając do jego zapłonu za pomocą zespołu zapłonowego 39, wskutek czego pomocnicze spalanie wytwarza czoło płomienia o stałym kierunku z odpowiednim czołem fali ciśnienia pokrywającej się z grubsza z juz istniejącym strumieniem 38 gazu. Efekt zawirowania jest konsekwentnie podtrzymywany podczas całego suwu sprężania i jest odnawiany podczas przechodzenia poprzez wtryskiwanie skośnego strumienia 37 paliwa przez skośnie usytuowany wylot 36, jak pokazano na fig. 4a. Dodatkowe efekty zawirowania uzyskuje się w fazie spalania. Jeszcze jedno dodatkowe zwiększenie efektu zawirowania można uzyskać zgodnie z konstrukcją, jak pokazano na fig. 4b, stosując dodatkowy wtryskiwacz 32, znajdujący się w pewnym odstępie kątowym od pierwszego wtryskiwacza 32 oraz stosując dodatkowe urządzenie zapłonowe 39a, usytuowane w pewnym odstępie kątowym od pierwszego urządzenia zapłonowego 39. Po ponownym otwarciu się okien wydechowych 25 po zakończeniu suwu roboczego, gazy wydechowe są wydalane z duzą prędkością przepływu, to jest z duzą prędkością zawirowania podczas fazy wydechu gazów spalinowych przez wspomniane skośnie usytuowane porty wydechowe. Ponadto efekt zawirowania gazów wydechowych jest podtrzymywany natychmiast po otwarciu skośnie rozmieszczonych okien przedmuchowych 24 tak, że resztki gazów wydechowych są przedmuchiwane w stanie zawirowanym na zewnątrz komory roboczej K na zakończenie fazy rozpręzania i rozpoczęcie fazy sprężania. Następnie efekt zawirowania jest podtrzymywany po zamknięciu okien wydechowych, natomiast okna przedmuchowe nadal znajdują się w stanie otwartym na znacznym odcinku łuku.

Według wynalazku istnieje możliwość regulowania objętości przestrzeni pomiędzy tłokami 44, 45 w cylindrze 21 poprzez regulowanie odległości pomiędzy tłokami 44, 45. Istnieje zatem możliwość bezpośredniego regulowania stopnia sprężania cylindra 21, w razie takiej potrzeby, na przykład podczas pracy silnika, za pomocą prostej techniki regulacyjnej, przystosowanej do koncepcji sinusoidalnej. Według wynalazku, specjalnie interesujące jest zmienianie stopnia sprężania w połączeniu z rozruchem silnika, to jest podczas rozruchu zimnego,

190 094 w stosunku do najbardziej korzystnego stopnia sprężania możliwego do uzyskania podczas zwykłego działania. Zainteresowanie budzi również możliwość zmiany stopnia sprężania podczas pracy z różnych innych powodów. Rozwiązanie konstrukcyjne takiej regulacji według wynalazku jest oparte na technikach regulacji za pomocą oleju pod ciśnieniem.

Alternatywnie, istnieje możliwość zastosowania do regulowania stopnia sprężania, na przykład elektronicznej techniki regulacyjnej, o której dalej się nie wspomina. Alternatywnie, odpowiednie możliwości regulacyjne można zastosować również do tłoka 45, zastępując pierwszą głowicę 12a odpowiednim urządzeniem krzywkowym, jak pokazano na przykładzie drugiej głowicy 12b. Oczywiście, według wynalazku, istnieje możliwość regulowania położenia obu tłoków 44, 45 w odpowiednim dla nich cylindrze za pomocą odpowiednich dla nich krzywkowych urządzeń prowadzących z ich odpowiednimi oddzielnymi możliwościami regulowania w niezależny sposób. Jest również oczywiste, że regulacja położenia tłoków w cylindrze może być wykonana synchronicznie dla obu tłoków 44, 45 albo indywidualnie, w zależności od potrzeb.

Na figurach 15 i 16 przedstawiono schematycznie alternatywne rozwiązanie pewnych szczegółów w głowicy stanowiącej krzywkowe urządzenie prowadzące, oznaczonej tu jako 112a oraz odpowiedniego trzonu tłokowego oznaczonego jako 148, a także pary kul dociskowych oznaczonych jako 153 i 155. Pierwsza głowica 12a przedstawiona na fig. 1 wymaga stosunkowo dużo miejsca ze względu na zastosowane samonastawne koła nośne 53 i 55 usytuowane obok siebie w kierunku promieniowym głowicy 12a, to jest z jednym kołem nośnym 53 ustawionym promieniowo na zewnątrz względem drugiego koła pomocniczego 55 i z odpowiednimi powierzchniami prowadzącymi 54, 56 pokazanymi odpowiednio jako oddzielone od siebie w kierunku promieniowym i usytuowane na każdym ze swoich promieniowych występów.

W alternatywnej konstrukcji widocznej na fig. 15 i 16, głowica 112a zawiera kule dociskowe 153, 155 ustawione kolejno w kierunku osiowym głowicy 112a. Każda kula dociskowa jest umieszczona po jednej stronie występu, w postaci pośredniego pierścieniowego kołnierza 112. Pierścieniowy kołnierz 112 ma górną powierzchnię z ukształtowaną powierzchnią prowadzącą w postaci sinusoidalnego górnego rowka 154 do prowadzenia górnej kuli dociskowej 153, która jest główną kulą nośną trzonu tłokowego 148 i ma dolną powierzchnię z ukształtowaną powierzchnią prowadzącą w postaci sinusoidalnego dolnego rowka 155a do prowadzenia dolnej kuli dociskowej 155, która jest pomocniczą kulą nośną trzonu tłokowego 148. Rowki 154 i 155a mają, jak widać na fig. 15, postać wklęsłego elementu zaokrąglonego na boki, odpowiadającego kulistemu konturowi kul 153, 155. Na figurze przedstawiono pierścieniowy kołnierz 112 o stosunkowo małej grubości, ale tę małą grubość można skompensować jego wytrzymałością w kierunku obwodowym, wynikającą z samowzmacniającego efektu konturu krzywej sinusoidalnej, co jest pokazane na skośnym przekroju pierścieniowego kołnierza, pokazanym na fig. 16.

Na fig. 15 pokazano fragment pierścieniowego kołnierza 112 w przekroju, natomiast na fig. 16 widać przekrój poprzeczny pierścieniowego kołnierza 112 wzdłuz jego obwodu, w widoku od jego środka. Istnieje możliwość zastosowania jeszcze bardziej odpowiednich konstrukcji wspomnianych powyżej szczegółów, zarówno w głowicach stanowiących krzywkowe urządzenia prowadzące, to jest również w takich urządzeniach, których nie pokazano dalej w odniesieniu do dolnego krzywkowego urządzenia prowadzącego według fig. 1.

Na figurze 1 pokazano rurowy, stosunkowo duży trzon tłokowy 48, natomiast w alternatywnym przykładzie wykonania według fig. 15 i 16 trzon tłokowy 148 jest bardziej wysmukły, zwarty, w kształcie drążka, z ceową główką 148a z dwoma, skierowanymi przeciwnie uchwytami kulistymi 148b, 148c do odpowiednich kuł dociskowych 153, 155. Trzon tłokowy 148 może być zaopatrzony w sposób tu nie pokazany w zewnętrzny gwint, który współpracuje z gwintem wewnętrznym w głowicy tak, że można regulować położenie trzonu tłokowego, a tym samym związanego z nim uchwytu kulistego 148b, względem odpowiednich położeń osiowych główki 148a. Może to, między innymi, ułatwić montaż uchwytu kulistego 148b wraz z odpowiednią dla niego kulą 153 względem pierścieniowego kołnierza 112.

Na figurze 16 pokazano pierścieniowy kołnierz 112 o minimalnej grubości w miejscach swoich skośnie biegnących części, natomiast jego grubość może być zwiększona w sposób nie pokazany tak, ze jest większa na grzbietach i dolinach sinusoidalnej prowadnicy krzywkowej,

190 094 co może wymagać zapewnienia równomiernej lub prawie równomiernej odległości pomiędzy kulami 153, 154 wzdłuż całego obwodu pierścieniowego kołnierza. W główce 148ajest utworzony wlot 100 oleju smarnego, który wewnątrz ceowej główki 148a rozgałęzia się na pierwszy kanał 101 biegnący ku wylotowi 102 oleju w górnym uchwycie 148b kuli 153 i na drugi kanał 103 biegnący ku wylotowi 104 oleju smarnego w dolnym uchwycie 148c kuli 155.

Na figurach 15 i 16 pokazano kule dociskowe 153, 155, które pełnią tę samą rolę co osadzone w łożyskach kulkowych samonastawne koła nośne 53, 55 z fig. 1. Kule dociskowe 153, 155 są głównie przystosowane do toczenia się stosunkowo prostoliniowo wzdłuż odpowiednich rowków 154, 155a, ale można im dodatkowo umożliwić toczenie się w pewnym stopniu na boki w odpowiednim rowku, w razie takiej potrzeby. Konstrukcja kul dociskowych 153 i 155 jest taka sama i taka, ze uchwyty 148a, 148b wraz z odpowiednimi gniazdami na kule można również skonstruować jako identyczne elementy i tak, że konstrukcja rowków 154, 155a jest również identyczna. Widać, że kule dociskowe 153, 155 są wydrążone i mają konstrukcję skorupową o stosunkowo małej grubości ścianki. W ten sposób uzyskuje się kule naciskowe o małej masie i małej objętości, a ponadto osiąga się ich pewną sprężystość umożliwiającą lokalne rozprowadzanie skrajnych sił ciśnieniowych, które występują w samej kuli jako takiej.

Jak przedstawiono na fig. 17 i 18, wzdłuż przeciwległych boków głowicy 148a trzonu tłokowego 148 są ukształtowane dwa wewnętrzne rowki prowadzące 107, 108, przez które przechodzą pręty prowadzące 105, 106.

190 094

FIG. 1a

190 094

12a

FIG. 1b

190 094

21a 30

FIG 3

190 094 ²> 23

FIG 4a ³,⁵ 21a

35a'

FIG 4b

190 094

FIG 5a

190 094

FIG. 5b

190 094

50ά

FIG. 5e

190 094

FIG. 5g

190 094

FIG. 5h

190 094

0° W FIG. 6 360°

190 094

190 094

190 094

F5G. 6a

190 094

SS

AJ ω

ss ss

LD ss

Hr ss to ss <N ss ss o

<S>3 o

E

190 094

X

Ο

Ο ω (j

Αχ

ΓΑΧ

ΑΧ

ΙΓ>

ΑΧ •Φ

ΑΧ

Ł0

ΑΧ

CN

ΑΧ

CO

Ε

ΑΧ

Ο

190 094

190 094

190 094

155a

14S>c

FSG. 16

142>b

190 094

\Q8>

190 094

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz. Cena 6.00 zł

Claims (6)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Silnik spalinowy spalania wewnętrznego, zawierający wał napędowy i szereg rozmieszczonych pierścieniowo wokół wspólnego wału napędowego i mających osie równoległe do wału napędowego cylindrów, z których każdy zawiera dwa tłoki osadzone ruchomo do siebie i od siebie i mające pomiędzy nimi wspólną, pośrednią komorę roboczą, przy czym każdy z tłoków jest zaopatrzony w ruchomy w kierunku osiowym trzon tłokowy, którego wolny koniec zewnętrzny jest oparty za pośrednictwem koła nośnego na odpowiadającym mu krzywkowym urządzeniu prowadzącym mającym krzywoliniowy tor o zarysie krzywej podobnej do sinusoidy w postaci głowicy, usytuowanej na przeciwległych końcach cylindra do sterowania ruchem tłoka względem odpowiedniego cylindra, znamienny tym, że co najmniej jedna ze stanowiących krzywkowe urządzenia prowadzące głowic (12a, 12b) jest zamontowana przesuwnie w kierunku osiowym względem jednoczęściowego wału napędowego (11) i jest wyposażona w mechanizm hydrauliczny do oddzielnego regulowania jej położenia w kierunku osiowym, a także do regulowania względnego odstępu pomiędzy tłokami (44, 45) i zwłaszcza regulowania stopnia sprężania we wspólnej komorze roboczej (K) pomiędzy tłokami (44, 45), przy czym mechanizm hydrauliczny zawiera pierścieniową ciśnieniową komorę olejową (13b) i kołnierz prowadzący (12b') stanowiący symulator sprężania, który dzieli ciśnieniową komorę olejową (13b) na dwie podkomory, z których każda jest połączona z odpowiednim jednym z dwóch ciśnieniowych obiegów oleju.
2. 2. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że ciśnieniowa komora olejowa (13b) jest ukształtowana pomiędzy wałem napędowym (11) a głowicą (12b), zaś kołnierz prowadzący (12b') wystaje od głowicy (12b) promieniowo do wewnątrz ciśnieniowej komory olejowej (13b).
3. 3. Silnik według zastrz. 1 lub 2, znamienny tym, ze kołnierz prowadzący (12b*) jest osadzony ruchomo względem wału napędowego (11) na przechodzących przez niego szeregu trzpieniach prowadzących (12'), usytuowanych równolegle do osi wału napędowego (11), przy czym element nośny (13) jest przymocowany do wału napędowego (11) za pomocą trzpieni prowadzących (12'), których jeden koniec jest połączony z wałem napędowym (11), a drugi z elementem nośnym (13) przymocowanym do wału napędowego (11).
4. 4. Silnik według zastrz. 3, znamienny tym, że wał napędowy (11) ma na swoim zewnętrznym końcu schodkową część końcową (lid), która jest sztywno połączona z elementem nośnym (13) mającym postać końcowej części kubkowej, a ciśnieniowa komora olejowa (13b) znajduje się pomiędzy wałem napędowym (11) a elementem nośnym (13) w postaci końcowej części kubkowej.
5. 5. Silnik według zastrz. 3 albo 4, znamienny tym, ze element nośny (13) ma osiowy otwór, w którym jest umieszczony zespół doprowadzający (14) do zasilania olejem wchodzący osiowo do środka wału napędowego (11) przez współosiowy otwór wału napędowego (11), przy czym zespół doprowadzający (14) ma dwa wewnętrzne, osiowe przewody prowadzące (14a, 14b), które mają ujście promieniowo na zewnątrz do odpowiednich pierścieniowych rowków (14a', 14b') połączonych z ciśnieniowymi przewodami olejowymi (llf, lig) dochodzącymi do odpowiednich podkomór ciśnieniowej komory olejowej (13b).
6. 6. Silnik według zastrz. 1, znamienny tym, że w obrębie ruchu jednego tłoka (44) w cylindrze (21) jest usytuowane co najmniej jedno okno wydechowe (24), zaś w obrębie ruchu drugiego tłoka (45) w cylindrze (21) jest usytuowane co najmniej jedno okno przedmuchowe (25).

   190 094