PL51313B1 - - Google Patents

Description

Wal glówny lub wal wykorbiony 35, jest teraz przez wirnik 21 wprawiany w ruch obrotowy w kierunku pokazywanym strzalka 58, przy czym sam wirnik 21 obraca sie w przeciw¬ nym kierunku, pokazywanym strzalka 57.W przedstawionej na fig. 11 fazie pracy silnika rozprezanie zostalo ukonczone, przy czym tlok 37 osiagnal swój wewnetrzny punkt zwrotny. Kra¬ wedz cylindra 34 natomiast osiagnela brzeg otwo¬ ru wydechowego 28.Przy dalszym obracaniu sie wirnika 21 przes¬ trzen robocza cylindra 34 zostaje polaczona z at¬ mosfera poprzez otwór wydechowy 28 (fig, 12).Gazy spalinowe wyplywaja teraz z przestrzeni roboczej cylindra 34 w kierunku pokazywanym strzalka 62, i w ten sposób cykl roboczy w cy¬ lindrze 34 konczy sie wówczas gdy tlok 37 osiaga swój poprzedni punkt zwrotny.Cylinder 33 wraz ze swym tlokiem 36 pracuje w sposób podobny. W przedstawionej na fig. 5 fazie pracy odbywa sie zaplon w przestrzeni ro¬ boczej powyzej tloka 36. W przedstawionej na fig. 6 fazie pracy zapalona mieszanka rozpreza sie.W przedstawionej na fig. 7 fazie pracy konczy sie rozprezanie. W przedstawionej na fig. 8 fazie pracy przestrzen robocza cylindra 33 zostaje polaczona z otworem wydechowym 28. W przedstawionej na fig. 9 fazie pracy przestrzen robocza cylindra 33 zo- .staje calkowicie oprózniona ze spalin i jest przy¬ gotowana dla rozpoczecia suwu zasysania. W przedstawionej na fig. 10 fazie pracy zostaje zasy¬ sana do cylindra 33 nastepna porcja mieszanki paliwowej. W przedstawionej na fig. 11 fazie pracy tlok 36 cylindra 33 znajduje sie w swym wewnetrz¬ nym punkcie zwrotnym, w którym konczy sie za¬ sysanie i rozpoczyna sie sprezanie, a w przedsta¬ wionej na fig. 12 fazie pracy silnika odbywa sie sprezanie aby w przedstawionej na fig. 5 fazie mógl znów nastapic zaplon.Obydwa tloki pracuja zatem przeciwbieznie, przy czym w tym przypadku jeden tlok jest w tak- 5 tach pracy opózniony w stosunku do drugiego o pól obrotu, (a w ogóle w róznych cylindrach takty pracy sa wzajemnie przesuniete o kat 360°) i, gdzie i oznacza liczbe cylindrów). W kazdym z cylindrów. 33 i 34 odbywaja sie cztery takty io obiegu Otto podczas kazdego obrotu. Uwarunko¬ wane to jest obracaniem sie w przeciwnych kie¬ runkach wirnika 21 i walu glównego 35 przy sto¬ sunku przelozenia 1:1. A mianowicie wówczas gdy wirnik 21 wykona pól obrotu, to równiez wal 15 glówny 3,5 obróci sie o kat 180°, przez co tlok musi wrócic do swego polozenia wyjsciowego.A zatem w silniku z wirujacymi tlokami wedlug wynalazku, w stosunku do zwyklego silnika za¬ worowego, zadana moc uzyskiwana zostaje przy 20 bezwzglednej liczbie obrotów o polowe mniejszej, co miedzy innymi umozliwia korzystniejsze do¬ branie przekrojów przeplywowych dla taktu za¬ sysania i wydechu.Nalezy równiez zaznaczyc, ze pomimo nawrot- 25 nego ruchu tloków sworznie tlokowe nie podle¬ gaja naprezeniom róznych znaków, tak jak to zachodzi w silnikach z nieruchomym cylindrem.Przy ruchu tloka w kierunku do wewnatrz, wsku¬ tek obracania sie cylindra lub wirnika, jego swo- 30 rzen tlokowy porusza sie mianowicie po trochoidzie tak ze sworzen tlokowy podlega naprezeniom o stopniowo zmieniajacym sie kierunku. To samo odbywa sie na drugim koncu korbowodu, a miano¬ wicie na czopie wykorbienia, który zamiast ruchu 35 po trochoidzie, opisuje w znany w istocie sposób tor kolowy.Wskutek przeciwbieznego ruchu tloków, w znaj¬ dujacej sie miedzy nimi skrzyni korbowej wy¬ stepuje na przemian dzialanie ssace i sprezajace.Jezeli zatem skrzynia .korbowa zostanie uzyta do wstepnego sprezania, to smarowanie mecha¬ nizmu korbowego moze odbywac sie za pomoca domieszanego do paliwa oleju smarujacego, tak jak to zazwyczaj stosowane jest w silnikach dwu¬ suwowych. W silniku wedlug wynalazku bez tego wstepnego sprezania,wspomniane dzialanie ssace lub sprezajace nalezy wyeliminowac, co w oma¬ wianym przykladzie wykonania moze byc prze¬ prowadzone za pomoca nie pokazanych na ry¬ sunku otworów wykonanych w pokrywach 23 i 24 Smarowanie zostaje wówczas zapewnione za po¬ moca pompy olejowej, gdy olej jest na przyklad okresowo wtryskiwany do skrzyni korbowej. 55 Przekladnia nawrotna 46a, 47, 50, 52, 35b pra¬ cuje w oleju, który wypelnia przestrzen pomie¬ dzy obydwoma pokrywami 23 i 29. Smarowanie tloków 36, 37 oraz slizgajacego sie po wewnetrznej powierzchni • obrotowej 25 kadluba 20 pierscie- 60 nia 41 odbywa sie równiez za pomoca domiesza¬ nego do paliwa oleju smarujacego, tak jak to za¬ zwyczaj stosowane jest w silnikach dwusuwo¬ wych. Poniewaz uszczelnienie wszedzie odbywa sie na powierzchni (na dwuwymiarowym ukla- e5 dzie geometrycznym), wiec zapewnione zostaje 45 50tworzenie sie blonki olejowej, korzystnej dla pro¬ cesu smarowania.Chlodzenie silnika jest zapewnione za pomoca zeber chlodzacych 22, które zastosowane sa na calym obwodzie kadluba 20. Poniewaz podczas suwu rozprezania kazdy cylinder przebiega po luku wynoszacym cwierc pelnego okregu kola, wiec chlodzona powierzchnia dzialajacego jak glowica cylindrowa kadluba 20 jest od 2,5 do 3,5 raza wieksza od powierzchni chlodzonej glowicy cylindrowej w znanych silnikach o nieruchomym cylindrze. Male jednostki silnikowe wedlug wy¬ nalazku moga byc zatem konstruowane bez chlo¬ dzenia wodnego. Cylindry zaopatrzone sa w zna¬ ne w istocie zebra chlodzace. Chociaz wirnik 21 obraca sie stosunkowo duza liczba obrotów, a za¬ tem jego zebra chlodzace wiruja z bardzo duza predkoscia obwodowa wynoszaca okolo 40 m/ssk, to jednak ze wzgledu na stosunkowo zwTarta kon¬ strukcje silnika wskazane jest mechaniczne po¬ wodowanie wymuszonego przeplywu powietrza.W omawianym przykladzie wykonania do tego celu sluza skrzydla wentylatora. Dzieki nim zos¬ taje wywolany mocny strumien powietrza o okre¬ slonym kierunku, tak ze gorace powietrze zmu¬ szane jest do wyplywania ze zwiekszona pred¬ koscia z pomiedzy zeber chlodzacych cylindra po¬ przez otwory 23b, 24b pokryw 23, 24.Utworzone przez otwór zasysajacy 26 lub przez otwór wydechowy 28 duze przekroje przeplywo¬ we umozliwiaja to, ze napelnianie lub opóznia¬ nie przestrzeni roboczych cylindrów odbywa sie przy znacznie mniejszych stratach niz w silni¬ kach zaworowych, których przekroje przeplywo¬ we sa oczywiscie znacznie mniejsze. Stanowi to jeszcze jedna zalete, gdyz zassana mieszanka pa¬ liwowa jest znacznie czysciejsza i chlodniejsza, niz moze to byc uzyskane w zwyklych czterosu- wowych silnikach zaworowych. Wynika to stad, ze wskutek braku przestrzeni szkodliwej (patrz na przyklad fig. 5, tlok 37) przestrzen robocza zostaje po ukonczonym wydechu calkowicie opróz¬ niona, i cala pozostaje do dyspozycji dla przy¬ jecia swiezej mieszanki paliwowej, tak ze ani ilosc, ani czystosc, ani tez temperatura zassanej mieszanki paliwowej nie ulegaja zmianie, co jak wiadomo nie da sie osiagnac w zwyklych silni¬ kach czterosuwowych. Te korzystne warunki na¬ pelniania umozliwiaja zwiekszenie objetosci na¬ pelnienia od 25 do 38°/o. Stosunkowo niska tem¬ peratura napelniania, która powoduje odpowied¬ nio wieksza szczelnosc, daje dalszy wzrost na¬ pelniania o 14%. Do tego dochodzi jeszcze, to, ze wskutek nizszej koncowej temperatury sprezania zmniejsza sie niebezpieczenstwo samozaplonu.Umozliwia to stosowanie wyzszego sprezania przy tej samej jakosci (liczbie oktanowej) paliwa. Dzie¬ ki wlasciwosciom czterosuwowego silnika wiruja¬ cego zostaje oczywiscie osiagniete znaczne zmniejszenie ciezaru silnika na jednostke mocy.Przy okreslaniu chwili wczesniejszego zaplonu nalezy po pierwsze brac pod uwage, ze czystosc zassanej mieszanki gazów spalinowych prowadzi do wiekszej predkosci rozprzestrzeniania sie spa¬ lania, a po wtóre, to, ze poszczególnym taktom 51313 10 cyklu roboczego zawsze odpowiada zakres kato¬ wy obrotu walu glównego wynoszacy 90°, w prze¬ ciwienstwie do zakresu katowego 180° w zwy¬ klych czterosuwowych silnikach zaworowych.§ Widoczne jest równiez, ze wszystkie czesci skla¬ dowe silników, wedlug wynalazku sa w zasadzie elementami konstrukcyjnymi znanymi w budowie silników, tak ze do ich wytwarzania nie sa po¬ trzebne zadne specjalne obrabiarki lub sposoby io wytwarzania.Na fig. 13 i 14 przedstawiony jest przyklad wy¬ konania silnika wedlug wynalazku o trzech cy¬ lindrach 64, 65, 68. Dalsza istotna róznica w sto¬ sunku do silnika poprzednio opisanego polega na 15 tym, ze tu nie cylindry 64, 65, 66 ale korbowody 70, 71, 72, stanowia sztywny uklad. W tym celu sa* one polaczone z wiencem 73, który jest zao¬ patrzony w' wewnetrzne uzebienie 74 i który jest prowadzony za pomoca dwóch tarcz mimosrodo- 20 wych 75 i 76, przy czym tarcza mimosrodowa 75 jest zamocowana na wale glównym 35, a tarcza mimosrodowa 76 jest osadzona swobodnie na wy¬ stepie 23a pokrywy 23r Wieniec zebaty 73 zazebia sie z kolem zebatym 77, które jest utworzone ja- 25 ko nasadka wystepu 23a pokrywy 23. W ten spo¬ sób wieniec 73 za pomoca wymuszonego przelo¬ zenia, uksztaltowanego jako przekladnia obie¬ gowa 74, 75, 76, 77, jest zmuszany do obiegania dokola nieruchomego kola zebatego 77. Stosunek 30 ilosci zebów uzebienia 74, wTienca 73 i \ola ze¬ batego 77 wynosi 3:2, i dzieki temu cztery suwy pracy silnika moga byc wykonywane w ciagu jednego obrotu. Umieszczony na wiencu 73 prze¬ ciwciezar 80 jest przeznaczony do wywazenia 35 przekladni obiegowej 74, 75, 76, 77 z polaczonymi z nia elementami konstrukcyjnymi 70, 71, 72, 73 i tlokami 81, 82, 83 pracujacymi w cylindrach 64, 65, 66.Poniewaz wskutek sztywnego polaczenia kor- 40 bowodów 70, 71, 72 tloki 81, 82, 83 sa wzajemnie przesuniete o 120°' w stosunku do osi C-C wien¬ ca 73, przy czym jednak musza wykonywac swój ruch obiegajacy wzgledem osi obrotu A-A ka¬ dluba 20, wiec trzeba umozliwic im wzajemne 45 ruchy katowe. W zwiazku z tym cylindry 64, 65, 66 sa osadzone w sposób umozliwiajacy przesu¬ wy w kierunku promieniowym, a w tym przy¬ kladzie wykonania zewnetrzna powierzchnia o- brotowa 40 wirnika 20 jest podzielona za pomoca 50 szczelin diletacyjnych 84, 85, 86, na trzy odcinki 40a, 40b i 40c. Tego rodzaju osadzenie cylindrów 64, 65, 66 oznacza, ze przy obiegu wirnika 21 u- kladaja sie one na wewnetrznej powierzchni obro towej 25 kadluba 20. W celu mozliwie najwie- 55 kszego zmniejszenia tarcia, jakie jest tego wy¬ nikiem, wskazane jest, aby cylindry 64, 65, 66, obiegaly po szeregach waleczków, umieszczonych po obydwóch stronach kadluba 20 (nie pokaza¬ nych na rysunkach). 60 Sposób pracy pokazanego na fig. 13 i 14 silnika wirujacego jest taki sam jak silnika wedlug po¬ przedniego przykladu wykonania wynalazku, gdyz jak latwo spostrzec trzy tloki 81, 82, 83 porusza¬ ja sie po takich samych torach w ksztalcie tro- 95 choidy, i w tych samych miejscach osiagaja polo-11 51313 12 zenia robocze, odpowiadajace poszczególnym su¬ wam pracy silnika.W obydwóch opisanych przypadkach kadlub 20 jest wyposazony w kuliste powierzchnie 25, przy czym tloki 36, 37 lub 81, 82, 83 wyposazone sa w wypukle dna, promien krzywizny których odpo¬ wiada promieniowi krzywizny wewnetrznej po¬ wierzchni obrotowej 25 kadluba 20. Wewnetrzna powierzchnia obrotowa 25 kadluba 20 moze byc równie uksztaltowana jako powierzchnia walco¬ wa, ale wówczas pierscienie uszczelniajace po¬ miedzy wirnikiem lub cylindrami a kadlubem lub wewnetrzna jego powierzchnia obrotowa nie moga juz byc plaskimi pierscieniami kolowymi. Musza byc one zabezpieczone od obracania sie dokola osi tej powierzchni walcowej i musza byc wykonane z materialu -o praktycznie stalym wspólczynniku rozszerzalnosci przy temperaturach roboczych sil¬ nika. Równiez nie jest bezwzglednie konieczne za¬ opatrywanie tloków w wypukle dna. Róznica mie¬ dzy ksztaltem dna i ksztaltem wewnetrznej po¬ wierzchni obrotowej kadluba oznacza istnienie przestrzeni szkodliwej, która w miare zmniejsza¬ nia mimosrodowosci e pomiedzy osia A-A Wirnika i osia B-B walu glównego staje sie coraz wieksza.Wskazuje to, ze na przyklad przy mniej ostrych wymaganiach odnosnie ekonomii eksploatowania silnika wedlug wynalazku równiez mimosrodowosc pomiedzy wirnikiem i wTalem glównym moze nie istniec.W podanym wyzej opisie wynalazek zostal przed¬ stawiony na przykladzie wykonania, który doty¬ czyl silnika pracujacego wedlug obiegu Otto. Moz¬ na latwo jednak wyobrazic sobie, ze silniki opisa¬ ne w obydwóch przykladach wykonania, bez znacz¬ niejszych zmian konstrukcyjnych moglyby równiez pracowac jako silniki wysokoprezne. W tym celu trzeba tylko swiece zaplonowa 31 zastapic, dysza wtryskujaca paliwo. Poza tym cala konstrukcja pozostaje niezmieniona, przy czym rozumie sie sa¬ mo przez sie, ze nalezy wziac" pod uwage to, ze wymiary cylindra itd. musza, byc zmienione ze wzgledu na cykl pracy silnika wysokopreznego.Obydwa opisane wyzej przyklady wykonania maja mimosrodowosc e pomiedzy osia A-A wirni¬ ka i osia walu B-B walu glównego, która jest ko¬ rzystna zwlaszcza dla silników z zaplonem iskro¬ wym. W silnikach wysokopreznych mimosrodo¬ wosc ta ma male znaczenie, gdyz stopien spreza¬ nia w takim silniku odsuwa na dalszy plan znacze¬ nie przestrzeni szkodliwej. A zatem obydwa opisa¬ ne -przyklady wykonania- zaprojektowane jako sil¬ niki wysokoprezne moga byc bez mimosirodowosci pomiedzy oisia A-A wirnika i osia B-B walu glównego, nie powodujac przez to Jednakze wy¬ raznego pogorszenia ekonomii ich eksploatowania.Szczególy konstrukcyjne, jak na przyklad roz¬ wiazanie konstrukcyjne przekladni nawrotnej jako przekladni zebatej (fig. 3) moga byc; zmieniane w znacznym stopniu w ramach wynalazku, na przy¬ klad przekladnia nawrotna moze byc zastapiona przez przekladnie lancuchowa itd. To samo doty¬ czy równiez innych szczególów konstrukcyjnych czterosuwowego silnika wirujacego wedlug wyna¬ lazku, którego czesci skladowe, jak to juz bylo -wspomniane wyzej, sa w zasadzie elementami kon¬ strukcyjnymi powszechnie stosowanymi w budo¬ wie silników.Silnik z wirnikiem wedlug wynalazku, w wyko- 5 naniu zarówno jako silnik z zaplonem iskrowym, jak i silnik wysokoprezny, nadaje sie do wszyst¬ kich rodzajów napedu. Zwlaszcza postacie wykona¬ nia, w których wirnik i wal glówny obracaja sie w przeciwnych kierunkach, powinny byc stosowa- 10 ne z pozytkiem, zwlaszcza tam, gdzie waly nape¬ dowe musza na przemian obracac sie w dwóch róznych kierunkach, tak jak to jest potrzebne w silnikach napedowych lodzi, w silnikach zaburto¬ wych, itd. Przy stosowaniu silnika wedlug wyna- 15 lazku wspomnianego rodzaju mozna silniki te sto¬ sowac bez przekladni nawrotnych, gdyz jeden kie¬ runek obrotu moze byc odbierany,z walu glównego, a drugi z wirnika za pomoca walu wydrazonego.Rozumie sie samo przez sie, ze wówczas nie moze 20 istniec mimosrodowosc pomiedzy osia wirnika i osia walu glówTnego. Tego rodzaju uklad ma zna¬ czenie równiez w helikopterach, w których obra¬ cajace sie* w przeciwnych kierunkach podwójne waly juz w istocie swej powoduja równowazenie 25 sil reakcji. PL

Claims (5)

1. Zastrzezenia patentowe ¦I. Czterósuwowy silnik spalinowy o nierucho¬ mym kadlubie i osadzonym wewnatrz niego Wirniku, skladajacym sie z ukladu obiegaja- 30 - cych cylindrów z tlokami, które pracuja na wspólny wal glówny, znamienny tym, ze ma f obrotowa powierzchnie zewnetrzna (40), obra¬ cajaca sie dokola osi obrotu (ArA) oraz ka¬ dlub (20), wyposazony w wewnetrzna powierz- 35 \ chnie obrotowa (25) otaczajaca wspólsrodkowo - zewnetrzna powierzchnie obrotowa (40) wir- .." nika (21), która to wewnetrzna powierzchnia obrotowa (25) tworzy glowice obiegajacych cy- , lindrów, zaopatrzona w sterowane za pomoca 40 wirnika otwory rozrzadu (26, 28), przy czym wirnik z walem glównym polaczony jest za posrednictwem przekladni nawrotnej (46a, 47, 51, 50, 52, 35b) o przelozeniu 1:1 (fig. 3).

2. Odmiana czterosuwowego silnika wedlug 45 zastrz. 1, znamienna tym, wirnik polaczony jest z walem glównym poprzez przekladnie obie¬ gowa (74, 75, 76, 77), o przelozeniu 3:2 (fig. 13 i 14).

3. Czterósuwowy silnik wedlug zastrz. 1-2 zwlasz¬ cza silnik o zaplonie iskrowym, znamienny 50 tym, ze os (A-A) wirnika i os (B-B)walu r glównego umieszczone sa wzajemnie równo¬ legle w odleglosci e.

4. Czterósuwowy silnik wedlug zastrz. 1-3, zna¬ mienny tym, ze dna tloków sa wypukle i ma- 55 ja ten sam promien krzywizny co promien krzywizny powierzchni (25) kadluba (20).

5. Czterósuwowy silnik wedlug zastrz. 4, zna¬ mienny tym, ze odleglosc (e) pomiedzy osia (A-A) wirnika i osia (B-B) walu glównego, w 60, • zewnetrznym punkcie zwrotnym tloków (36, 37, 81, 82, 83), odpowiadajacym poczatkowi rozprezania, równa sie polowie osiowej od¬ leglosci (a) pomiedzy dnem tloka i wewnetrzna powierzchnia obrotowa (25) kadluba (20) (fig. 65 2 lub 14).51313 13 Czterosuwowy silnik wedlug zastrz. 1-5, zna¬ mienny tym, ze zewnetrzna powierzchnia obro¬ towa (40) wirnika (21) i wewnetrzna powierz¬ chnia obrotowa (25) kadluba (20) sa wycinka¬ mi powierzchni kulistej. Czterosuwowy silnik wedlug zastrz. 6, zna¬ mienny tym, ze pomiedzy cylindrami (33, 34, 64, 65, 66) i wewnetrzna powierzchnia obro¬ towa (25) kadluba (20) sa pierscienie uszczel¬ niajace (41, 42), przy czym na wewnetrznej powierzchni obrotowej (25) spoczywaja czo¬ lowe powierzchnie nierozcietego pierscienia 14 (41) a na jego bocznej powierzchni — zewne¬ trzna powierzchnia boczna przecietego piers¬ cienia (42) (fig. 4). Czterosuwowy silnik wedlug zastrz. 1-7, zna¬ mienny tym, ze cylindry (64, 65, 66) wirnika (21) sa umieszczone z moznoscia swobodnego przesuwu w kierunku promieniowym, przy czym ich tloki (81, 82, 83) sa polaczone prze¬ gubowo ze' swymi korbowodami (70, 71, 72), które wzajemnie tworza sztywny uklad (73) (fig. 13 i 14). Fig.1 56a »a Fig.2KI. 46 a4, 19/02 51313 MKP F 02 b « 46o // V 35b k,4s? Z-,* fA+ Fig. 4 Fig.11KI. 46 a4, 19/02 51313 MKP F 02 b PL