PL245402B1 - Układ tłokowo-korbowy silnika spalinowego czterosuwowego - Google Patents

Abstract

Układ tłokowo-korbowy silnika spalinowego czterosuwowego zawierający tłok poruszający się prostoliniowo w cylindrze, sworzeń połączony z dwoma korbowodami, które z kolei połączone są z odpowiadającymi im wałami korbowymi obracającymi się w przeciwnych kierunkach, przy czym wały korbowe sprzężone są kołami zębatymi o przełożeniu 1:1, charakteryzuje się tym, że tłok (1) połączony jest ze sztywnym cięgnem (3), które poprzez sworzeń (4) połączone jest z korbowodami (5) i (6), które z kolei połączone są odpowiednio z wałami korbowymi (7) i (8), które obracają się w kierunku osi tłoka (1), przy czym poszczególne części współpracują ze sobą przy jednoczesnym zachowaniu następujących zależności: stosunek długości k korbowodu (5) i (6) do wykorbienia R wału korbowego (7) i (8) wynosi 3:1, zaś długość sztywnego cięgna (3) jest tak dobrana, że przy położeniu tłoka (1) w dolnym zwrotnym punkcie, zapewnia obrót wałów korbowych (7) i (8) o kąt 240°.

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ tłokowo-korbowy silnika spalinowego, czterosuwowego przeznaczonego do napędu pojazdów mechanicznych w tym samochodów osobowych, motocykli, statków wodnych i powietrznych, oraz do napędu innych urządzeń technicznych.

W stanie techniki istnieje wiele rodzajów tłokowych silników spalinowych, opartych na tradycyjnym układzie korbowym składającym się z wału korbowego i korbowodów. Najbardziej rozpowszechnione są silniki tłokowe czterosuwowe i dwusuwowe. Cechą charakterystyczną tych silników jest to, że suw pracy powoduje obrót wału korbowego o kąt 180°. Wynika to z faktu, że oś wału korbowego i oś cylindra nie są względem siebie przesunięte. Co oznacza, że przy położeniu tłoka w górnym lub dolnym zwrotnym punkcie korbowód i wykorbienie wału tworzą linię prostą.

Ze zgłoszenia wynalazku PL 298061 znany j est układ tłokowo-korbowy, z dwoma wałami korbowymi, który posiada tłok ze sworzniem tłokowym, na którym osadzone są współosiowo główki korbowodów. Główka w kształcie ucha z tulejką o kulistej powierzchni zewnętrznej, umieszczona jest współosiowo w główce w kształcie widełek, z dwiema tulejkami walcowymi. Każdy z łbów korbowodów osadzony jest na czopie zamocowanym mimośrodowo do odpowiedniego koła zębatego i ramienia korbowodu. Koła zębate osadzone są na wałach korbowych w skrzyni korbowej silnika. Są one ze sobą zazębione i służą do synchronizacji obrotów wałów korbowych w przeciwnych kierunkach, przy czym koła obracają się w kierunku od siebie. W innym przykładzie wykonania koła zębate mogą znajdować się poza skrzynią korbową silnika i osadzone są wówczas w tylnej części wałów korbowych.

Ze zgłoszenia patentowego P.320259 znana jest maszyna tłokowa, która zawiera cykliczny kinematyczny łańcuch, w którym moc jest przekazywana pomiędzy ruchem postępowym i obrotowym. Kinematyczny łańcuch zawiera tłok, poruszający się ruchem postępowo-zwrotnym w cylindrze, połączony dwoma trzpieniami łącznikowymi z dwoma obracającymi się w przeciwnych kierunkach wałami korbowymi. Wały korbowe są rozmieszczone symetrycznie względem osi ruchu tłoka, sworznie korbowe wałów korbowych, którymi są połączone trzpienie łącznikowe, są symetrycznie rozmieszczone wokół osi ruchu tłoka. Małe końce trzpieni łącznikowych stanowią element oporowy przy ich połączeniu z tłokiem. Odległość pomiędzy osiami wałów korbowych, długość trzpieni łącznikowych, umiejscowienie przegubowych zespołów łączników w stosunku do zespołu translacyjnego i złożona średnica toru orbity, oraz ich konstrukcja i rozmieszczenie są takie, że w czasie ruchu stosunek długości każdego suwu do wspomnianej założonej średnicy obrotu sworzni korbowych wokół osi wałów korbowych wynosi co najmniej 1.1.

Z kolei z opisu patentowego PL82371 znany jest układ tłokowo-korbowy silnika spalinowego, którego tłok połączony jest sztywnym cięgnem poprzez sworzeń z korbowodami, które z kolei połączone są odpowiednio z wałami korbowymi obracającymi się w kierunku osi tłoka.

Przy dużej konkurencji jaka istnieje w zakresie silników spalinowych tłokowych, producenci stale pracują nad udoskonaleniem konstrukcji silników w kierunku poprawy ich sprawności.

Celem wynalazku jest opracowanie takiego układu tłokowo-korbowego silnika spalinowego, który umożliwi wydłużenie suwu pracy silnika, a tym samym poprawi jego sprawność.

Układ tłokowo-korbowy silnika spalinowego czterosuwowego zawierający tłok poruszający się prostoliniowo w cylindrze, sworzeń połączony z dwoma korbowodami, które z kolei połączone są z odpowiadającymi im wałami korbowymi obracającymi się w przeciwnych kierunkach, przy czym wały korbowe sprzężone są kołami zębatymi o przełożeniu 1:1, zaś tłok połączony jest ze sztywnym cięgnem, które poprzez sworzeń połączone jest z dwoma korbowodami, które z kolei połączone są odpowiednio z wałami korbowymi i które obracają się w kierunku osi tłoka, według wynalazku charakteryzuje się tym, że poszczególne części współpracują ze sobą przy zachowaniu następujących zależności: stosunek długości k korbowodu do wykorbienia R wału korbowego wynosi 3:1, zaś długość sztywnego cięgna, przy położeniu tłoka w dolnym zwrotnym punkcie, zapewnia obrót wałów korbowych o kąt 240°.

Rozwiązanie według wynalazku powoduje, że w czasie suwu pracy silnika obrót wałów korbowych wynosi ponad 240°, a tym samym znacznie zwiększa się sprawność silnika. Ponadto tak skonstruowany układ tłokowo-korbowy powoduje, że silnik jest dużo łatwiejszy do wyważenia.

Przedmiot wynalazku w przykładzie wykonania pokazany jest na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia schemat kinematyczny układu tłokowo-korbowego, fig. 2 przedstawia wykres momentów obrotowych silników o tej samej pojemności w funkcji kąta obrotowego wałów korbowych, przy czym krzywa 1 obrazuje pracę silnika w dotychczasowym stanie techniki, zaś krzywa 2 obrazuje pracę silnika z układem tłokowo-korbowym według wynalazku.

Układ tłokowo-korbowy silnika spalinowego czterosuwowego w przykładzie wykonania zawiera tłok 1 poruszający się prostoliniowo w cylindrze 2 silnika, który poprzez sztywne cięgno 3 i sworzeń 4 połączony jest z dwoma korbowodami 5 i 6. Korbowód 5 połączony jest z wałem korbowym 7, zaś korbowód 6 połączony jest z wałem korbowym 8. Wały korbowe 7 i 8 poruszają się w kierunku osi tłoka 1 i sprzężone są kołami zębatymi 9 o przełożeniu 1:1. Długość korbowodu 5 oraz 6 jest trzykrotnie większa od długości wykorbienia R wału korbowego 7 albo 8. Tak dobrana proporcja długości k korbowodów do długości wykorbienia R oraz odpowiednio dobrana długość cięgna 3 powoduje, że w momencie, gdy tłok 1 znajduje się w górnym zwrotnym punkcie, korbowody 5 i 6 oraz odpowiadające im wykorbienia wałów korbowych 7 i 8 usytuowane są w jednej linii, zaś wały korbowe zataczają kąt 240°.

Claims (1)

1. Układ tłokowo-korbowy silnika spalinowego czterosuwowego zawierający tłok poruszający się prostoliniowo w cylindrze, sworzeń połączony z dwoma korbowodami, które z kolei połączone są z odpowiadającymi im wałami korbowymi obracającymi się w przeciwnych kierunkach, przy czym wały korbowe sprzężone są kołami zębatymi o przełożeniu 1:1, zaś tłok połączony jest ze sztywnym cięgnem, które poprzez sworzeń połączone jest z korbowodami, które z kolei połączone są odpowiednio z wałami korbowymi i obracają się w kierunku osi tłoka, znamienny tym, że poszczególne części współpracują ze sobą przy jednoczesnym zachowaniu następujących zależności: stosunek długości k korbowodu (5) i (6) do wykorbienia R wału korbowego (7) i (8) wynosi 3:1, zaś długość sztywnego cięgna (3) jest tak dobrana, że przy położeniu tłoka (1) w dolnym zwrotnym punkcie, zapewnia obrót wałów korbowych (7) i (8) o kąt 240°.